中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 尚保國

近年來，隨著國際規(guī)則規(guī)范的頻繁更新，以及航運(yùn)界對節(jié)能船舶的迫切需求，MARIC在國家工信部精品船型課題的支持下，對VLCC船型進(jìn)行了換代開發(fā)，研發(fā)出節(jié)能、安全、環(huán)保的新一代VLCC船型，并接獲了批量訂單。其為招商輪船量身設(shè)計(jì)的最新一代31.8萬噸VLCC首制船已經(jīng)交付使用，運(yùn)行良好。

由于國內(nèi)外VLCC的設(shè)計(jì)都已經(jīng)比較成熟，新一代VLCC研發(fā)工作主要集中于當(dāng)前剛剛生效，或即將生效并對VLCC設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大影響的國際規(guī)范規(guī)則上，以此為突破口，保證開發(fā)的船型能夠在今后一段時(shí)間內(nèi)具備較強(qiáng)的競爭力，形成真正的精品船型。

通過與國內(nèi)外主流船東深入交流，充分考慮用戶需求，融入船東的建議，根據(jù)市場需求動(dòng)態(tài)調(diào)整開發(fā)方向，使換代開發(fā)船型與市場需求保持一致，確保開發(fā)船型的市場生命力。

通過搜集、整理、消化國際上技術(shù)形態(tài)、設(shè)計(jì)理念較為先進(jìn)的VLCC技術(shù)并加以融會(huì)貫通，運(yùn)用了MARIC在VLCC課題成果與以往設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)，對國內(nèi)外最新VLCC先進(jìn)船型的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析對比，并召開多次VLCC船型專家研討會(huì)，使換代開發(fā)船型的技術(shù)指標(biāo)與時(shí)俱進(jìn)，趕超日韓，具有較強(qiáng)的市場競爭力及較長的生命周期。

我國自主研發(fā)、自行設(shè)計(jì)建造的32萬噸級(jí)VLCC“凱杜”號(hào)

目前市場上船東特別關(guān)注油耗指標(biāo)，同時(shí)新造船的EEDI指標(biāo)要求于2013年1月1日生效，因此新開發(fā)的船型必須重點(diǎn)考慮，這既是規(guī)范的要求，也是船東降低營運(yùn)成本的市場需求。

在國際上首次采用VLCC直立船首，結(jié)合線型優(yōu)化、節(jié)能裝置應(yīng)用、G型主機(jī)優(yōu)化、大直徑螺旋槳優(yōu)化等多種節(jié)能手段，能效達(dá)到國際先進(jìn)水平；高載貨能力，載重量318500噸，貨艙艙容358000m3；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大幅降低空船重量，提升了船型的建造經(jīng)濟(jì)性和營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性；實(shí)船驗(yàn)證的全船振動(dòng)噪音性能優(yōu)異，滿足最新的噪聲標(biāo)準(zhǔn)；前瞻性地研究了HCSR對VLCC的影響和滿足HCSR要求的設(shè)計(jì)方案；配置了壓載水處理裝置，低硫油艙等，滿足最新環(huán)保要求；壓載艙防泥沙沉積設(shè)計(jì)，設(shè)置壓載艙溢流艙。

以能效設(shè)計(jì)為核心的總體設(shè)計(jì)。在EEDI規(guī)范生效及燃油價(jià)格不斷上漲的背景下，現(xiàn)有船舶的總體設(shè)計(jì)思路較以往將有所變化，對船舶的整體性能的平衡提出了更高的要求。EEDI指數(shù)及主機(jī)日油耗是目前用于衡量船舶能效水平最重要的兩個(gè)指標(biāo)。通過對船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)(EEDI)及船舶主機(jī)日油耗的深入研究，探尋了其內(nèi)部規(guī)律及改進(jìn)方法，對改善能效設(shè)計(jì)指數(shù)、降低船舶油耗水平的途徑進(jìn)行論證分析，得出改善能效的方法主要有以下途徑：線型水動(dòng)力優(yōu)化；節(jié)能裝置應(yīng)用；大直徑螺旋槳優(yōu)化；降低空船重量（降低方形系數(shù)）；主機(jī)單位油耗優(yōu)化（主機(jī)選型、主機(jī)選點(diǎn)、負(fù)荷模式）。通過以上對改善能效設(shè)計(jì)指數(shù)、降低船舶油耗水平途徑的論證分析，我們找出了具體的能效優(yōu)化措施，并在船型優(yōu)化中加以貫徹，使換代開發(fā)船型較原型船的能效水平有了大幅度的提升。

以結(jié)構(gòu)優(yōu)化為核心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以減輕結(jié)構(gòu)重量為首要目標(biāo)，通過滿足CSR的描述性分析技術(shù)、基于整個(gè)貨艙范圍的艙段有限元分析技術(shù)、以及基于全船范圍有限元模型的振動(dòng)分析技術(shù)，對32萬噸級(jí)VLCC開發(fā)船型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化研究。從結(jié)構(gòu)的整體布置到構(gòu)件尺寸和材料的合理選取，多方面、多角度尋求優(yōu)化空間；深入研究CSR規(guī)范要求，對決定構(gòu)件尺寸的影響因素進(jìn)行分析，得出優(yōu)化設(shè)計(jì)思路；通過理論分析與多方案比較，在節(jié)省重量的同時(shí)兼顧工藝，得到優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。

新一代VLCC重點(diǎn)對以下四個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化分析與設(shè)計(jì)，達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)重量的目的：構(gòu)件布置、高強(qiáng)度鋼應(yīng)用、船首底部砰擊區(qū)結(jié)構(gòu)、甲板室及翼橋區(qū)域結(jié)構(gòu)。

通過以CSR為核心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究，使換代開發(fā)船型在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和振動(dòng)性能的前提下，滿足CSR的結(jié)構(gòu)重量較原型船減輕約6.3%，為能效水平的提升提供保證；同時(shí)有效地較低了鋼料成本。

通過對HCSR主要技術(shù)內(nèi)容的跟蹤研究，以及對目標(biāo)船型符合HCSR的驗(yàn)證計(jì)算得到的貨艙段修改方案，使換代開發(fā)船型能基本滿足即將生效的新的結(jié)構(gòu)共同規(guī)范；并掌握了其對空船重量和能效水平的影響。

還有，就是滿足環(huán)保規(guī)范要求的系統(tǒng)優(yōu)化。船舶的環(huán)境污染問題將成為未來影響船舶營運(yùn)市場的重要因素。通過對以環(huán)保公約要求為核心的環(huán)保規(guī)范研究，在換代船型具體的技術(shù)設(shè)計(jì)中積極反映相關(guān)要求，增加必要的設(shè)備，并從總體上進(jìn)行合理的布置和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。對于尚未正式生效的環(huán)保規(guī)范或船級(jí)社的綠色護(hù)照和環(huán)保船級(jí)要求，提出合理的解決方案，掌握了超大型油船滿足最新環(huán)保要求的解決途徑。

新一代VLCC還對重點(diǎn)對以下方面進(jìn)行了研究：壓載水處理裝置的配置；SOX排放解決方案研究；NOX排放解決方案研究；綠色護(hù)照和環(huán)保船級(jí)。

另外，在此船型基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)不同船東個(gè)性化要求，準(zhǔn)備不同主尺度、不同航速、不同主機(jī)選擇和不同系統(tǒng)配置方案，提供量身設(shè)計(jì)。