大型油轮(VLCC)设计探讨

大型油轮〔VLCC〕设计探讨沈闻孙摘要：最近几年我厂连续建造几型VLCC，在设计建造过程中参阅一些国外资料，很多船东提出新的改良意见，同时新的标准规那么引起很多设计更新。本文主要是几年来设计建造的回忆与展望，由于标准规那么的频繁修改尤其是将来JTP生效以后，船体结构设计上将有个大的改变，这些都是对我们船舶设计提出新的要求，既要考虑降低造船本钱，又要有创新意识以便到达世界先进水平。关键词：VLCC：电子控制主机：JTP进入21世纪经济全球化进程加快，世界航运事业的蓬勃开展，给造船事业带来生机，另一方面世界工业化开展快速增长，更多的对钢铁石油资源的需求，因而钢材设备价格不断上涨，对造船事业带来新的挑战。另外最近二十多年来海损事故不断发生，导致造船标准规那么修改频繁，影响造船本钱，针对以上发生的一切，船舶设计应当优化船舶各项指标的设计，降低造船本钱。本文仅从大型油轮〔VLCC〕的设计来探讨设计上的一些问题，从以下几个方面作粗略介绍：1、两种类型VLCC的设计比拟：这几年接触到很多船东对VLCC的不同要求，结合我厂建造的VLCC进行比照，大致有两种类型，一种是经济型另一种是常规型，从接触的资料来看日本设计建造的VLCC多数为经济型，设计是标准型，从总体布置与结构舾装设备等各个方面都从经济这个角度来考虑，如我厂为中海运船东建造的VLCC也是按经济型设计，以及南通川崎建造的都属经济型，欧洲船东建造的VLCC大多是属常规型，如我厂为欧洲马士基船东建造的VLCC，不过中海运船东的VLCC由于船东要求在经济型根底上增加不少工程，如舱室布置修改后上层建筑加大。另外油舱区结构上也有加强，导致船舶舾装数与空船重量增加。其主要数据见表1表1主尺度常规型〔马士基船东〕经济型〔中海运船东〕总长垂线间长型宽型深设计吃水结构吃水332.95米320.00米58.00米31.00米20.95米22.70米330.00米317.00米60.00米29.80米19.20米21.50米载重量〔设计吃水〕载重量〔结构吃水〕货油舱容积〔包括污油舱〕污油舱容积压载舱容积燃油舱容积278000t308000t348.770m37000m399000m37800m3215000t297400t340000m38890m398000m37500m3主机发电机锅炉SULZER7RT—flex84TDMCR40005BHP×76rpmNCP34004BHP×72rpm1200KW×900rpm3台50t/台×2MANB&W7S80MCMCR34650BHP×79rpmNCR31185BHP×76.3rpm950KW×900rpm3台45t/台×2航速燃油消耗16.4〔设计吃水、NCR、无海况储藏〕98.2吨/天15.8〔设计吃水、NCR、无海况储藏〕91吨/天定员船级社28+6Lloyd’s28+6DNV+CCS从表1可见经济型VLCC型深与吃水较小，型宽为60米，结构吃水时的载重量略小于常规型，主机选用MANB&W机型马力较小，航速在16节以下，油耗较低。从整体布置来考虑上层建筑布置尽量紧缩，故外形尺寸减小，导致船舶舾装数相对较小，故锚链直径为Φ114mm×775m大抓力锚重16.12吨，而常规型VLCC的锚链直径为Φ117mm×775m。大抓力锚重17.25吨，因此锚机与系泊绞车等有关设备，经济型VLCC较常规型VLCC小。从压载舱的布置来看〔见后页图〕经济型VLCC艏尖舱为空舱，同时可省去很多管系等设备，另外舯前货油舱区设有小压载舱与边压载舱相通，明显的在压载状态下减小弯矩，所以经济型空船重量大致约为41800吨〔二个新规那么尚未生效〕而常规型为45000吨〔已满足新规那么要求〕。VLCC空船重量如此大，所以局部结构作些改良，往往会有较多的钢材节省，如某艘VLCC船的甲板与底部纵骨间距作适当调整就有近千吨钢材节省，其他如管系布置也是很有潜力，这里不予详细表达。我厂为中海远船东设计建造的经济型VLCC实际上已比日本的原经济型VLCC增加很多要求，舱室布置修改后上层建筑加大，因此船舶舾装数增加，锚链直径Φ114mm×775m〔原来日本的经济型锚链直径仅为Φ111mm×775m〕，当然相应设备也就更大，其他的结构舾装设备都有改良，所以空船重量也增加。我厂为伊朗建造的VLCC，无论是总体布置，结构加强，舾装与机电设备等都有过高的要求和船员人数为42人导致上层建筑面积很大，船舶舾装数也增加，锚链直径为Φ122mm×775m当然相应设备也加大，机电设备方面要求也高，如锅炉为55t/台×2，其他如房间空调装置要求特别高。通过伊朗VLCC的设计建造，再与其他船东谈VLCC设计时，就感到比拟顺利。虽然几年前这条伊朗VLCC满足所有标准规那么一切要求，但是时间过去了5年最近标准规那么增加不少，现在来看伊朗VLCC，很多地方已不符合新标准规那么的要求显得落后了，所以这几年标准的频繁变动船东建造新船的要求也应有新的理念。2、动力装量的变化。主机的选型根据过去的资料VLCC的主机大致选用MANB&W7S80MC〔或7S80MC-C〕或选用SULZER7RA84TB、主机的选择通常是根据船东的要求，过去很多船东习惯用MANB&W机型，但此MANB&W机型比SULZER机型马力小，故7RA84TB在VLCC船上还有很多市场，但最近几年在韩国建造的VLCC船很多采用大马力MANB&W6S90MC-C〔见表2〕，可能是多数船东要求采用MANB&W机型，而SULZER又推出7RA84TD两者马力接近，故近年来采用最多的还是MANB&W7S80MC-C与SULZER7RA84TB。最近VLCC技术谈判时很多船东推荐MANB&W6S90ME-C主机，因为船东希望有较高的航速。电子控制主机的采用进入二十一世纪以来丹麦MANB&W公司和瑞士WARTSILA-SULZER公司均向国际船运市场推荐其最新开发研制的ME-C机型和RT-FLEX机型。两种机型共同特点是取消了传统柴油机最重要的局部一凸轮轴及其相关联的一些系统，大大简化了设计结构。取代这些传统设备的是借助新兴科技研发的一些液电控制元器件和支持这些元器件可靠精确运行的计算机软件系统，也就是所谓数控柴油机。柴油机燃油喷射和排气阀采用电子控制，改善了低负荷时的运转性能和柴油机的加速度，提高其平衡性和负荷控制，延长大修间隔时间，而且可以降低燃油消耗，气缸滑油消耗。不仅为此，包括烟雾和NOX的排放性能也更优化了。过去在船用主机的市场上MANB&W占据了大局部市场，SULZER为了扭转被动局面首先研发电子控制主机，并推向市场，获得了大量订单，如我厂为欧洲船东建造的VLCC就采用SULZER7RA-FLEX84TD，将于2007年交船，国内很多主机也采用SULZERFLEX型主机，所以一度占了主动，但MANB&W拥有雄厚的技术实力，很快推出系列电子控制主机，如6S90ME-C是从6S90MC-C派生出来的。在韩国也有两条VLCC就采用此机，将于2006年交船。ME型机更具有先进性如取消电子调速器其功能集成到ME整个控制系统中，另外如ME型柴油机上控制气缸滑油供应的阿尔法注油器系统的使用确保低滑油耗率和高质量的气缸润滑，其他的比拟先进的地方这里不予详述，目前国外船东对船用主机差不多已要求采用电子控制主机，可是国内船东正在观望中，尤其是对ME型柴油机其优点可能了解更少。很显然从这里可以看到船用主机的市场竞争中，技术创新起到决定性作用。表2EngineOwnerTypeDWTYardHullLicenceYearBHP6S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5160HHI01399006S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5170HHI01399006S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5180HHI01399006S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5250HHI04399006S90MCCChandnsTANKCRUDE300,000Daewoo5186HHI02399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5126HHI00399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5127HHI00399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5128HHI00399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5185HHI01399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5194HHI03399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5203HHI02399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5205HHI02399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5261HHI04399006S90MCCLemosTANKCRUDE300,000Hyundai203HHI04399006S90MCCLemosTANKCRUDE300,000Hyundai204HHI04399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1371HHI01399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1372HHI01399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1394HHI02399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1395HHI02399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE302,900Hyundai222HHI04399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE303,000Universal017HZC04399006S90MCCNipponYusenKaishaTANKCRUDE298,000Anake037HZC05399006S90MCCNisshoShippingTANKCRUDE300,000Anake5005HZC03399006S90MCCTANKCRUDE319,000Halla142HHI02399006S90MCCTANKCRUDE319,000Halla143HHI02399006S90MCCPertaminaTANKCRUDE300,000Hyundai1540HHI04399006S90MCCPertaminaTANKCRUDE300,000Hyundai1541HHI04399006S90MCCSKShippingTANKCRUDE300,000Samsung1414HSD03399006S90MCCSKShippingTANKCRUDE300,000Samsung1415HSD04399006S90MCCSKShippingTANKCRUDE300,000Samsung1413HSD03399006S90MCCSamcoTANKCRUDE319,000Halla152HHI02399006S90MCCSamcoTANKCRUDE319,000Halla159HHI03399006S90MCCSamcoTANKCRUDE319,000Halla171HHI03399006S90MCCSCITANKCRUDE316,000Hyundai1604HHI05399006S90MCCSCITANKCRUDE316,000Hyundai1605HHI05399006S90MCCStarTankerPteTANKCRUDE300,000Halla135HHI02399006S90MCCStarTankerPteTANKCRUDE300,000Halla136HHI02399006S90MCCThenamarisTANKCRUDE319,000Hyundai1587HHI04399006S90MCCThenamarisTANKCRUDE319,000Hyundai1609HHI04399006S90MCCWahKwongTANKCRUDE319,000Hyundai1553HHI04399006S90MCCWahKwongTANKCRUDE319,000Hyundai1610HHI04399006S90MECKristenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5262HHI05399006S90MECKristenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5263HHI05399003、新标准新规那么带来的新要求这几年标准规那么变动频繁，每次标准规那么的变动，必定影响设计修改，大多数设计修改必然增加造船本钱，这种例子很多，尤其是这二年新修改的规那么很多，大致如下：1〕1ACSURS11该规那么生效时间为2004年7月1日，中海运的VLCC在2004年7月1日以前合同生效故可不满足此规那么要求，否那么空船重量要增加500多吨。常规型欧洲船东的VLCC已满足此规那么要求。2〕PMA〔永久检验通道〕该规那么于2005年1月1日实施中海运的VLCC可避开此要求，只设简易通道，否那么空船重量增加400吨。欧洲常规型VLCC已满足此要求。3〕油水别离器要求，该规那么将于2005年1月1日生效，故中海运VLCC可避开此要求，欧洲常规型必须满足此要求。4〕ISPS该规那么已于2004年7月1日生效，对设计建造影响不大。5〕SOLAS中的MSC982规那么，要求驾驶室满足360度视角要求，这两型VLCC都已在设计时考虑此要求。6〕SOLAS对自动系统的要求，2004年7月1日生效的修正案对自动系统提出新要求，即推进系统在降速或停机时向驾驶台发出预报警，该规那么影响较小可以满足。还有其他一些规那么变动对设计影响不大这里不予介绍。从上述标准规那么的变动，可见有的变动给设计上带来很多麻烦，带来造船本钱的增加。但接着来的标准有更大的变动，根据IACS要求JTP将于2006年生效，所谓JTP就是ABS，Lloyd’s与DNV三个船级社制订的油轮标准，所以现在开发设计的VLCC就要满足JTP的要求，如按此标准进行设计，结构上将有大的改变，日本船级社已经核算过，货油舱局部结构约增加船体重量3000吨〔韩国船级社核算增重约2900吨〕机舱部份结构增重约300吨这些都是粗略估算，劳氏的资料是增加重量为百分之四左右，因为日本的标准原来裕度很小，所以增加重量较多这是必然的。永久通道按此规那么设置欧洲常规型将增加650吨，标准的变动引起设计上的修改，导致造船本钱随之增加，这几年虽然造船形势很好，但很多船厂低价接的船，船价一再上涨，钢材设备一再上扬，美元签的合同用欧元日元买的设备这些都是明的亏损，但标准规那么不断修改引起造船本钱的增加，这是暗的亏损。修改后的JTP将于2006年生效，时间很短，内容很多，我们希望中国船级社对此新标准应很好掌握尺度，既要与国际接轨，又要考虑为中国造船本钱的降低多作奉献，结构余量不宜太大。由于这几年中国建造的船舶应用中国CCS的标准愈来愈多，这是大好形势，我们也感谢CCS在新标准新规那么的变化中给予我们的帮助和指导。至于VLCC很多设计部门正在设计新船型，我想一定有很多新思维，我这里写的大多是过时的信息，杂乱的写了一些，有些数字如有不实之处请指正。图1常规型压载舱布置图2经济型压载舱布置DiscussionsonthedesignofVLCCShenWensunABSTRACT:Ours