6萬(wàn)噸級(jí)新型半敞口散貨船的開發(fā)設(shè)計(jì)

莫中華，陸明峰，何金偉，周蘭喜

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

摘要：為滿足船東的特殊使用要求，在傳統(tǒng)系列HANDYMAX型散貨船設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上開發(fā)了6萬(wàn)噸級(jí)新型半敞口散貨船。通過(guò)型線優(yōu)化、節(jié)能裝置安裝和機(jī)槳配合優(yōu)化，該船實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)最優(yōu)的油耗率指標(biāo)。貨艙被設(shè)計(jì)成大艙口、BOX形式，并配備一系列性能優(yōu)異的裝卸設(shè)備，方便了多樣化裝載和多港裝載。此外，設(shè)計(jì)該船時(shí)在環(huán)保和安全方面也做到了精益求精。最終，該船順利交付，贏得了船東的好評(píng)，并獲得了船東的追加訂單。

關(guān)鍵詞：散貨船；半敞口；雙殼；適貨性

0引言

船東因有長(zhǎng)期從南美運(yùn)輸紙漿貨物的需求，同時(shí)考慮返程和兼用型，希望訂造一批新型的半敞口散貨船，要求新船型不僅必須滿足運(yùn)輸紙漿貨種和相應(yīng)航線的要求，還要滿足普通散貨船的要求。為了開發(fā)這種滿足船東特殊使用要求的散貨船，同時(shí)縮短新船開發(fā)周期，經(jīng)與船東交流，決定在傳統(tǒng)系列HANDYMAX散貨船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及雙殼散貨船研究基礎(chǔ)上完成開發(fā)半敞口船型。

1技術(shù)開發(fā)指標(biāo)

基于上述開發(fā)背景，在開發(fā)此新型半敞口散貨船時(shí)，重點(diǎn)對(duì)船舶總體布置、貨艙劃分等進(jìn)行了研究，同時(shí)兼顧節(jié)能、環(huán)保、安全等方面的要求。

本船總體布置圖如圖1所示。

參考常規(guī)雙殼化的散貨船[1]，為了適應(yīng)船東的多種貨物裝載的特殊要求，本船貨艙舷側(cè)采用無(wú)頂邊艙和底邊艙的雙殼箱型構(gòu)造，在此特殊構(gòu)造形式下實(shí)現(xiàn)了艙容的最大化。傳統(tǒng)散貨船適用IACSCSR-BC規(guī)范，而本船無(wú)頂邊艙和底邊艙，不適用CSR-BC規(guī)范定義的散貨船。根據(jù)海上人命安全公約SOLAS法規(guī)及日本船級(jí)社NK規(guī)范要求，本船屬于特殊散貨船，船級(jí)符號(hào)為BCM(Bulk Carrier Modified)。

本船的具體指標(biāo)如下：

全長(zhǎng)

199.90 m

垂線間長(zhǎng)

197.00 m

型寬

32.24 m

型深

18.60 m

設(shè)計(jì)吃水

11.30 m

結(jié)構(gòu)吃水

13.00 m

總載重量(結(jié)構(gòu)吃水)

60 000 t

服務(wù)航速

14.5 kn(15%裕度)

油耗

26 t/d

最大開口船寬比

0.8

貨艙數(shù)

5個(gè)

艙容

70 000 m3

能耗指數(shù)

滿足EEDI Phase 2(至2025年)要求

載貨類型

紙漿、一般散貨、木材、鋼材、橡膠、

機(jī)械設(shè)備、新聞紙、褐煤、集裝箱等

入級(jí)船旗

日本船級(jí)社NK/新加坡

2主要技術(shù)要點(diǎn)

2.1　節(jié)能方面

2.1.1線型優(yōu)化和節(jié)能裝置

線型優(yōu)化是船舶節(jié)能設(shè)計(jì)的最有效手段。艉部線型通過(guò)CFD模擬分析，多次水池驗(yàn)證，反復(fù)優(yōu)化，從而降低船舶阻力，達(dá)到節(jié)能的效果。

本船在艉部槳前和槳后分別增加帶反轉(zhuǎn)翼半圓型罩裝置(SDS-F)和帶翼舵球裝置(RBS-F)共同消除轂帽后部的轂渦，減少繞流阻力并提供額外推力，綜合提高推進(jìn)效率約4%~7%。

2.1.2新型主機(jī)和機(jī)槳配合

本船采用新型電噴6S50ME-B9.2主機(jī)。該主機(jī)由于沖程較長(zhǎng)，具有較低的油耗率；同時(shí)采用直徑相對(duì)較大的螺旋槳，通過(guò)對(duì)機(jī)槳配合的優(yōu)化，提高了推進(jìn)效率，進(jìn)一步降低了油耗。

此外還采用了新的燃油駁運(yùn)系統(tǒng)，減小了蒸汽消耗即鍋爐的燃油消耗。

通過(guò)以上各種技術(shù)手段，使得整船的油耗更低，排放更少；能耗指數(shù)EEDI能夠滿足第2階段(至2025年)的要求；使主機(jī)常用輸出(15%海況富裕的情況下)油耗低至26 t/d左右，優(yōu)于市場(chǎng)上目前同等大小船舶的油耗。

2.2　適貨性

2.2.1貨艙形式

本船采用大開口貨艙，最大開口寬度26.24 m，約為船寬的80%；貨艙區(qū)域(包括橫艙壁)采用雙殼構(gòu)造，并布置貨艙通道；邊艙和底艙作為壓載艙。貨艙段橫剖面圖如圖2所示。

圖2　貨艙段橫剖面圖

除1號(hào)艙前部及5號(hào)艙后部因線型原因無(wú)法做到平直構(gòu)造形式(BOX型)外，其余貨艙均為BOX型，貨艙內(nèi)無(wú)任何突出。這種大開口平直貨艙構(gòu)造形式極大提高了貨物(尤其是外形規(guī)整貨物)的裝載效率，最大限度地滿足了船東的營(yíng)運(yùn)要求。同時(shí)通過(guò)反復(fù)優(yōu)化雙殼寬度及橫艙壁厚度，壓縮機(jī)艙空間，以獲取最大的貨艙艙容，最終達(dá)到70 000 m3。

2.2.2貨物裝卸設(shè)備

本船設(shè)計(jì)時(shí)考慮了適合多港口裝卸的配載工況，可以進(jìn)行多港口裝卸載；采用了4臺(tái)36 t大型甲板吊機(jī)，配備12 m3無(wú)線電遙控抓斗；采用了大容量的壓載泵(900 m3/h)及噴射泵，壓載狀態(tài)下的排水時(shí)間減少到12 h。這些設(shè)備和措施的使用，可方便船東在不同港口對(duì)不同貨物的操作，具有較強(qiáng)的貨物裝卸載能力和較高的效率，攬貨更靈活。

2.2.3適貨種類多

本船平直的貨艙給規(guī)整貨物的裝載帶來(lái)極大便利；貨艙配備了CO2滅火系統(tǒng)，機(jī)艙前壁采用A-60級(jí)防護(hù)，使得貨艙可以裝載《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則(IMSBC CODE)》中的B類危險(xiǎn)貨物，如褐煤、硫磺、硝酸胺等；為了裝載紙漿類貨物，每個(gè)貨艙均配備了機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)率達(dá)到每小時(shí)5~6倍艙容，保證紙漿類貨物在運(yùn)輸過(guò)程中不受過(guò)濕空氣的影響。

為了方便木材等貨物在艙口蓋上的裝載與綁扎，對(duì)艙蓋的強(qiáng)度作了加強(qiáng)，均載達(dá)到22 kN/m2，并在艙蓋兩端設(shè)置了綁扎立柱，上甲板艙口圍板設(shè)置了相應(yīng)的綁扎眼板；貨艙內(nèi)也安裝了3層安全工作載荷為50 kN的內(nèi)置式綁扎眼板，可以對(duì)包裝貨物進(jìn)行綁扎固定。

通過(guò)上述分析，可以說(shuō)明本船裝載的貨物具有多樣性。除了傳統(tǒng)意義上的散貨如谷物、煤等，也可以裝載各種包裝貨和托盤貨等體積小、重量輕的貨物和外形尺寸大、重量重的貨物，如紙漿、鋼管、鋼卷、鋁錠、棉包、木材等。

2.3　環(huán)保方面

考慮到國(guó)際海事組織(IMO)

及部分區(qū)域關(guān)于SOx的排放控制要求，本船設(shè)置多個(gè)燃油艙，采用螺桿泵和燃油冷卻器等設(shè)計(jì)，滿足船東在排放控制區(qū)對(duì)低硫燃油的使用要求。

考慮到即將生效的IMO關(guān)于壓載水國(guó)際公約，本船安裝了電解式壓載水處理裝置，使壓載水排放達(dá)到IMO要求。

本船設(shè)置了2×150 m3專用污水收集艙，可以收集衛(wèi)生水、甲板雨水、洗艙水等，滿足在限制港口的排放限制要求。根據(jù)船東要求，本船提供2套移動(dòng)式電動(dòng)高壓水清洗機(jī)，用于甲板清潔。

2.4　安全方面

本船雖然沒有適用CSR規(guī)范要求，全貨艙仍然進(jìn)行了FEM分析，設(shè)計(jì)滿足船級(jí)社規(guī)范的各項(xiàng)要求，結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化合理，保證船舶的營(yíng)運(yùn)安全。

本船采取了防海盜措施，機(jī)艙和舵機(jī)室可作為安全艙室，通道可以從內(nèi)部進(jìn)行鎖閉。

3結(jié)語(yǔ)

本船開發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分了解和兼顧了船東的營(yíng)運(yùn)需求，在船舶推進(jìn)性能、航行和結(jié)構(gòu)安全、艙室布置、規(guī)格確定、排放控制等方面進(jìn)行了多輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化，做到了精益的平衡和高度的協(xié)調(diào)。

從2013年開發(fā)到2015年初，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、建造和試驗(yàn)驗(yàn)證，6萬(wàn)噸級(jí)新型半敞口散貨船各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)了合同規(guī)定的要求，先后順利交付了4條新型大開口散貨船，在節(jié)油、排放、操縱等多方面贏得了船東好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：

中圖分類號(hào)：U662.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡(jiǎn)介：莫中華(1969—)，男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榇翱傮w和船舶結(jié)構(gòu)。 [1]莫中華.散貨船的雙殼化[J].國(guó)際船艇,2004(1):27-28.王穎(1980—)，男，工程師，主要從事輪機(jī)設(shè)計(jì)。

收稿日期：2015-02-27