2023學(xué)年完整公開課版油船設(shè)計(jì)

運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)概論大作業(yè)

——油船設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析小組成員小組合作：

黃擎——整理文檔與答辯

何健，蔣理，黃晴，張棨，白亞強(qiáng)——搜集資料

張馳——PPT制作與文檔整理大家共同參與一.現(xiàn)代油船的船型特點(diǎn)（一）油船的定義（oiltanker）

從廣義上講是指散裝運(yùn)輸各種油類的船。除了運(yùn)輸石油外，裝運(yùn)石油的成品油，各種動(dòng)植物油，液態(tài)的天然氣和石油氣等。但是，通常所稱的油船，多數(shù)是指運(yùn)輸原油的船。而裝運(yùn)成品油的船，稱為成品油船。裝運(yùn)液態(tài)的天然氣和石油氣的船，稱為液化氣體船

油船外形上和布置上很容易與一般的干貨船區(qū)別開來。油船上層建筑和機(jī)艙設(shè)在艉部，上甲板縱中部位，布置縱通全船的輸油管及步橋。石油分別裝在各個(gè)油密的油艙內(nèi)，油船在裝卸石油時(shí)是用油泵和輸油管輸送的，因此它不需要起貨吊桿和起貨機(jī)，甲板上也不需要大的貨艙開口。一.現(xiàn)代油船的船型特點(diǎn)（二）油船的類型

a.按有無自航能力分：自航油船、非自航油船、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油船；

b.按油船用途分：專用油船、多用途油船；c.按所載貨種類分：①原油油船②成品油油船③兼用船

世界造船業(yè)將油船按載重船型分為以下幾個(gè)級(jí)別：通用型（1萬噸以下油輪）、靈便型（一般稱之為1～5萬噸級(jí)的油船，分大靈便和小靈便型。大靈便型載重量4～5萬噸靈便型油船特點(diǎn)是靈活性強(qiáng)，吃水淺，船長短，艙數(shù)量多，需求量很大）；巴拿馬型（船型以巴拿馬運(yùn)河通航條件為上限，譬如運(yùn)河對船寬、吃水的限制，載重噸在6～8萬噸之間）；阿芙拉型（平均運(yùn)費(fèi)指數(shù)AFRA最高船型，經(jīng)濟(jì)性最佳，是適合白令海冰區(qū)航行油船的最佳船型，載重噸在8～12萬噸之間）；蘇伊士型（船型以蘇伊士運(yùn)河通航條件為上限，載重噸在12～20萬噸之間）；VLCC（巨型原油船，載重噸在20～30萬噸之間）、ULCC（超巨型原油船，載重噸在30萬噸及以上）；諾克·耐維斯號(hào)。通用型（500噸內(nèi)河油船）金陵船廠49000噸油船72000噸巴拿馬型油船10800噸阿芙拉型油船蘇伊士型油船VLCCULCC諾克·耐維斯號(hào)（又名海上巨人號(hào)）

日本1980年將一艘42萬噸的油船改建成為“海上巨人”號(hào)，總長458.54米，船寬68.8米，型深29.8米，吃水24.6米，載重量56萬噸，是世界上最大的船舶。一.現(xiàn)代油船的船型特點(diǎn)現(xiàn)代油船主要技術(shù)特點(diǎn)防污染高節(jié)能輕結(jié)構(gòu)自動(dòng)化短肥高一.現(xiàn)代油船的船型特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)駕駛臺(tái)與機(jī)艙均設(shè)尾部：甲板管系連續(xù)；船體中部沒有隔離，有利于保持縱向強(qiáng)度；減少可燃?xì)怏w進(jìn)甲板；單層縱通甲板，增加縱向強(qiáng)度，有利于承受總縱彎曲；構(gòu)件完整，縱向與橫向均成框架，保證船體強(qiáng)度；雙底、雙舷或中高甲板，有利于防污；艙壁涂料，有利于防腐。油船結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①對防火安全要求嚴(yán)格。政府間海事協(xié)商組織（現(xiàn)改為國際海事組織）1978年議定書規(guī)定,載重量2萬噸以上的新造油船，須有惰性氣體防爆設(shè)施；為避免貨油或油氣滲漏，貨油艙區(qū)同首尖艙、機(jī)艙、泵艙之間，須有隔離艙；機(jī)艙須設(shè)在尾部，以防止因煙囪火星落到貨油艙區(qū)而引起火災(zāi)。②貨油艙用1～3道縱艙壁和4～10道橫艙壁分隔,以減少自由液面對船舶穩(wěn)性的影響，也便于不同種類的石油分別裝載。③用專門的油泵和油管進(jìn)行裝卸，能在幾小時(shí)到一晝夜間把全部貨油裝卸完畢；為便于卸凈艙底殘油，設(shè)有掃艙管系；為降低重質(zhì)貨油的粘度以便裝卸，設(shè)有加熱管系；甲板上一般不設(shè)起貨設(shè)備和大的貨艙口。

④未設(shè)專用壓載艙的油船，滿載航行時(shí)干舷很小，甲板易于上浪，故常在甲板上架設(shè)步橋，以利船員通行。⑤船體長深比大,彎曲力矩較大，故結(jié)構(gòu)多采用縱骨架式,以增加縱向強(qiáng)度。⑥運(yùn)輸常為單方向的，回程空放時(shí)為保持一定的吃水，須裝載大量壓載水。在到達(dá)裝貨港之前，如將含油壓載水排入海洋，會(huì)造成嚴(yán)重污染。為此，在壓載以前須將油艙洗凈，并將洗艙水存放入專門的污油艙；同時(shí)要設(shè)置油水分離器以嚴(yán)格控制排放壓載水的含油量。1983年10月生效的《1973年國際防止船舶污染公約》要求新造的載重量2萬噸以上的原油運(yùn)輸船和載重量3萬噸以上的成品油船，須設(shè)置專用壓載水艙,新油船必須設(shè)有原油洗艙設(shè)備。新規(guī)則：1）（IACS）國際船級(jí)社協(xié)會(huì)CSR-

CommonStructuralRules結(jié)構(gòu)共同規(guī)范該規(guī)則生效時(shí)間為2006年４月1日。JTP（油輪聯(lián)合項(xiàng)目組）就是ABS，Lloyd’s與DNV三個(gè)船級(jí)社制訂的油輪規(guī)范，空船重量要增加。涉及壓載艙的PSPC(保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn))涂裝要求。（散貨船結(jié)構(gòu)共同規(guī)范（JBP）散貨船聯(lián)合項(xiàng)目組）由于CSR生效，新造船舶的鋼板厚度將加大，預(yù)計(jì)鋼材使用量平均增加4%-5%。2）PMA（永久檢驗(yàn)通道）該規(guī)則于2005年1月1日實(shí)施，空船重量增加。3）油水分離器要求，該規(guī)則將于2005年1月1日生效。4）ISPS(《國際船舶與港口設(shè)施保安規(guī)則》)，于2004年7月1日開始生效，涉及簽署《國際海上人命保安公約》的所有148個(gè)船旗國，適用于98%以上的世界商船。對設(shè)計(jì)建造影響不大。5）SOLAS中的MSC982規(guī)則，要求駕駛室滿足360度視角要求。6）SOLAS對自動(dòng)系統(tǒng)的要求，2004年7月1日生效的修正案對自動(dòng)系統(tǒng)提出新要求，即推進(jìn)系統(tǒng)在降速或停機(jī)時(shí)向駕駛臺(tái)發(fā)出預(yù)報(bào)警，該規(guī)則影響較小可以滿足。(所有500總噸以上船舶）MARPOL73/78附則Ⅰ第13G條修正情況1999年12月12日，馬耳他籍油輪ERIKA（24年船齡，單殼）在法國沿海觸礁流出原油1萬余噸，致使法國沿岸400公里海岸和海域受到嚴(yán)重污染，造成巨大損失。法國聯(lián)合德國和比利時(shí)向MEPC45會(huì)議提交了修改MARPOL73/78附則Ⅰ第13G條的提案，大幅度縮短了單殼油輪的使用年限，加快了淘汰老齡單殼油輪的進(jìn)程，其嚴(yán)格程度甚至超過了美國1990年油污法所規(guī)定的要求。該提案將現(xiàn)有油輪大體分為三類：C1類—不滿足關(guān)于專用壓載艙和保護(hù)位置（SBT/PL）要求的2萬載重噸及以上的單殼原油油輪和3萬載重噸及以上的單殼成品油輪；

C2類—滿足SBT/PL要求的與C1類船舶尺度相同的單殼油輪；

C3類—船舶尺度小于上述C1或C2類但在600載重噸及以上的現(xiàn)有油輪。

與現(xiàn)行的MARPOL13G條相比，法國的聯(lián)合提案提出了下列修改意見：

⑴對C1類油輪淘汰船齡由現(xiàn)行13G條的25年下降到23年；淘汰最終年限由2007年提前至2005年。

⑵對C2類油輪淘汰船齡由30年下降到26年；淘汰最終年限由2026年提前至2008年。

⑶對C3類油輪從現(xiàn)行13G條沒有要求，修改為如建造于1982年以前，應(yīng)在不遲于交船日的23年內(nèi)或最遲2013年淘汰；如在1982年以后建造的，應(yīng)在不遲于交船日的28年或最遲2013年淘汰。

一.現(xiàn)代油船的船型特點(diǎn)布置特點(diǎn)艙室劃分：機(jī)艙；貨油艙；泵艙；專用壓載艙隔離空艙：貨油艙與其他艙之間的隔艙；其他艙室如艏尖艙、尾尖艙、淡水艙、燃油艙等。① 水密艙壁總數(shù)與首尾尖艙水密艙壁總數(shù)不得少于《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》的規(guī)定數(shù)。防擅艙壁距首垂線的距離不得小于0.05Lpp，對于Lpp＞200m的船舶，應(yīng)不小于10m，并且均不大于0.08Lpp。對具有球鼻首的船舶，防擅艙壁距首垂線的邁離可以減少。水密的尾尖艙艙壁，其距尾垂線的邁離應(yīng)由尾油管長度、尾油管安裝和密封所需地位來決定。②機(jī)艙長度機(jī)艙長度與機(jī)艙位置，主機(jī)種類及臺(tái)數(shù)、主機(jī)功率、輔機(jī)種類等有關(guān)。機(jī)艙長度一般應(yīng)從實(shí)際布置確定。Lm=Lml+CC=10~12m③貨油泵艙、污油蔑貨油船、隔離空艙及浮力艙（1）泵艙現(xiàn)代油船泵艙多放在機(jī)艙前，一般泵艙長度為7—8m。（2）污油兼貨油艙油船要求設(shè)兩個(gè)污油兼貨油艙，其總?cè)莘e為貨油貨總?cè)莘e的2~3%。（3）隔離空艙貨油艙與機(jī)(爐)艙、干貨艙、居住艙間設(shè)隔離室艙。（4）專用壓載水艙為保證油船壓載狀態(tài)適宜的航海性能和防止含油的水排放到海里污染海域造成公害。MARPOL有關(guān)條款規(guī)定2萬噸以上的原油船、3萬噸成品油船須設(shè)專用壓載水艙。（5）干貨艙“尾機(jī)型”油船，縱傾調(diào)整較困難，以往常在船首部區(qū)域設(shè)一個(gè)非貨油艙。舾裝和甲板設(shè)備①機(jī)艙、鍋爐艙均設(shè)在后部。起居艙設(shè)在尾部上層建筑。②設(shè)專門吸煙室。③設(shè)透氣/惰氣系統(tǒng)、大型泡沫滅火系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、洗艙孔和液位測量裝置。船中部設(shè)液壓式吊桿。另外設(shè)有貨油控制室。④油船船體結(jié)構(gòu)通常是單層甲板,早前油船有單層底、單殼結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在都造的都是雙底、雙殼結(jié)構(gòu)的油船。油船的干舷很小，滿載航行時(shí)，甲板離水面很近。二．主要技術(shù)參數(shù)選擇（一）主要參數(shù)選擇思路：通常是根據(jù)母型船的統(tǒng)計(jì)，配以經(jīng)驗(yàn)公式（二）主尺度及船型系數(shù)計(jì)算式

船長Lpp船長Lpp公式Lpp=8.15DW0.3-15Lpp=60.437lnDw-456.6Lpp=9.55×103DW0.75+151.1公式適用范圍B=11.13DW0.155-26DW≤4(萬噸)B=0.164Lpp+0.280≤Lpp≤150(米)B=0.29Lpp-19.2150≤Lpp≤180(米)B=11.625lnDW-94.774≤DW≤12(萬噸)B=0.75DW1/3+5.0512≤DW≤22(萬噸)B=10.23+0.127Lpp245≤Lpp≤310(米)（二）主尺度及船型系數(shù)計(jì)算式船寬B公式適用范圍T=0.44DW0.3+0.665DW<4(萬噸)T=16.017-2.124×10-14DW+3.52×10-8DW2-1.052×10-14DW34≤DW<12(萬噸)T=0.84+0.46DW0.312≤DW≤22(萬噸)T=4.53+0.0466Lpp245≤Lpp≤310(米)（二）主尺度及船型系數(shù)計(jì)算式吃水T公式適用范圍D=1.786T-3.116.5≤T<11(m)T=6.5~11(m)D=1.2T+3.311≤T≤16(m)D=7.75DW0.15-22.212≤DW≤22(萬噸)T=4.9+0.067Lpp245≤Lpp≤310(米)（二）主尺度及船型系數(shù)計(jì)算式型深D公式適用范圍Xb=17(Cb-0.694)(%Lpp)Cb<0.80Xb=47.619(Cb-0.765)(%Lpp)Cb≥0.80浮心縱向位置Xb（二）主尺度及船型系數(shù)計(jì)算式(三)油船重量計(jì)算式a.載重量系數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，油船載重量系數(shù)隨著油船載重量增加而增大。如：DW＜4萬噸，載重量系數(shù)ηDW=0.70~0.815;DW=4~12萬噸，載重量系數(shù)ηDW=0.84~0.865;DW>12萬噸，載重量系數(shù)ηDW=0.84~0.875;

1978年以后設(shè)計(jì)建造的油船中，由于設(shè)專用壓載水艙及滿足保護(hù)面積的要求，及采用雙底或雙殼結(jié)構(gòu)、雙縱壁外移等影響。船的載重量系數(shù)略有降低。油船載重量系數(shù)估算公式：ηDW=1.4×10-6DW+0.7460.5≤DW<4(萬噸)ηDW=4.529×10-2lnDW+0.32274≤DW<12(萬噸)ηDW=1.49×10-7DW+0.83412≤DW<22(萬噸)(三)油船重量計(jì)算式空船重量Lw由船體鋼料、舾裝設(shè)備、機(jī)電設(shè)備等組成，等于設(shè)計(jì)排水量減去設(shè)計(jì)載重量。隨著載重量增加，空船重量占設(shè)計(jì)排水量的百分?jǐn)?shù)下降，現(xiàn)代大型油船較先進(jìn)的指標(biāo)為0.13~0.16范圍?？沾亓颗c主尺度及船型系數(shù)、技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)型式及材料、主機(jī)功率與舾裝設(shè)備重量等因素有關(guān)。（四）技術(shù)性能估算a．穩(wěn)性與橫搖①初穩(wěn)性高GM：

GM=KM-KGKM=0.4765B1.014T-0.062Cw0.562Cb0.1269(3≤DW≤10萬噸)KM=0.0759B2/T+0.062D-4.399(DW>10萬噸)GM=(0.2288DW-0.898+0.4905)D(3≤DW≤10萬噸)GM=(0.0547-5.85×10-3DW+1.602×10-4DW2)D(DW>10萬噸)