“大慶436”油船改裝中的若干技術問題研究

2012-09-27 08:31:30宋吉衛

船舶與海洋工程 2012年2期

宋吉衛，趙兵

（708研究所，上海 200011）

0 引言

“大慶436”原油船是1984年由日本常石造船廠建造的鋼質、單甲板、單舷側、雙底、單槳、柴油機推進的油船，裝載閃點 60℃以下的原油，載重量 37314t，航區為無限航區。根據 MEPC.95（46）油船種類劃分和淘汰單殼油船的時間表，該船屬于第2類油船，到2010年交船周年日只有滿足了船舶狀態評估計劃（CAS）要求并通過檢驗和簽發給符合證書，才允許在2010年以后繼續運營，見表1[1]。因此，對該船進行增加雙殼的改裝，即貨油艙（包括污油水艙）由原來的雙底單舷側結構改裝為雙底雙舷側結構形式。該船改裝前后主要要素見表2。

表1 單殼油船淘汰時間表[1]

表2 改裝前后主要要素比較

1 改裝方案

在滿足規范要求的前提下，該船改裝本著盡量保持原船原貌原功能不發生重大改變的原則，采取盡可能增大貨艙容積，簡化工藝，方便施工，降低改建成本的方案。

改裝后貨艙區自艏向艉共劃分為10個貨油艙（含污油水艙），新增的舷側邊艙全部作為壓載艙使用。改裝前的NO.1貨油艙（左/右）在增加雙殼后，容積驟減，不到原來的一半。為了便于船東使用，將NO.1貨油艙（左/右）與中間艙之間的艙壁開孔，合并成NO.1貨油艙（中）。原NO.3壓載艙（左/右）距中心線13.0m以內，雙層底（2.3m）以上部分與NO.3貨油艙（中）合并，作為新的NO.3貨油艙（中）。由于線型限制，將污油水艙內底抬高至5.46m，增加雙殼后的污油水艙總容積滿足MARPOL Reg.29的最小容積（不小于貨艙總容積的3%）要求。圖1為改裝前后的典型橫剖面及貨艙區布置比較。

圖1 改裝前后典型橫剖面及貨艙區布置比較

2 技術處理

2.1 浸水點位置提高

該船改裝后，貨艙區的形心縱向位置向后移動了8.9m。均質貨滿載出港工況，艉傾較改裝前增大了1.38m。計算破艙穩性時發現，在該初始工況下，當No.5邊壓載水艙（左）、No.4邊貨油艙（左）、No.4壓載水艙（左）和No.3壓載水艙（左）同時破損時，浸水最終平衡狀態和復原力臂曲線在平衡點以外的正值范圍只有15.73°，不能滿足MARPOL（防污公約）的破艙穩性衡準“浸水最終狀態穩性復原力臂曲線在平衡點以外的正值范圍至少20°”的要求。該船提出了兩個解決方法：其一，用壓載水調整艉傾。即在NO.1壓載艙（左/右）注入2600t壓載水，使艉傾控制在0.5m以內；其二，抬高浸水點位置，即將非保護性開口位置提高。如果采用方法一，載貨量就要減少，使船舶的營運指標降低，船東利益受損。如果采用方法二，僅需要更換艇甲板舷窗使其達到風雨密的要求，將非保護性開口的垂向位置從原來的艇甲板舷窗下沿升高到下橋樓甲板的舷窗下沿，增高了2.7m。這樣改裝的工作量有限，船東利益又得以保障。最終選擇了方法二，再進行破艙計算，滿足了規范要求。

2.2 裝載限制

將#54~#57之間的原NO.3壓載水艙距中心線13.0m以內，雙層底以上的部分并入NO.3 貨油艙（中），增加雙殼后，貨艙中部容積增大了，然而，在短途營運工況配載時發現，當消耗油水（bunker）為50%時（相對于規范要求的均質貨滿載出港工況），均質裝載達到結構吃水的到港工況，中垂彎矩值較改裝前明顯增大，超出了改裝前的許用值，也超出了主甲板所能承受的屈曲強度。考慮到該船的船齡較長，主甲板有一定的腐蝕量（測厚報告顯示，主甲板的腐蝕量為0.1~0.3mm），同時，結合該船的實際運營情況，在保持原船主甲板不做改動的前提下，提出了限制裝載的解決方法。短途運營，在消耗油水（bunker）小于50%時，首先將艉尖艙打滿壓載水（375t），然后才允許裝載到結構吃水。由于受到主甲板屈曲強度的限制，為滿足規范要求，改裝后的海上航行靜水彎矩許用值與改裝前相同。

2.3 結構布置形式

該船雙殼在船中區域（NO.2，3，4貨艙）寬度為2000mm。艏部NO.1貨艙因受到線型約束，為滿足MARPOL規則，內殼往船內偏移。為保持前后結構的連續性，在FR.63處NO.1貨艙的內殼縱艙壁下端斜板與NO.2貨艙的內殼縱艙下端斜板對齊，在斜板底部起第二根縱骨處折成垂直縱壁，此縱骨作為內殼折角支撐構件，尺寸加大，見圖2。

在距基線 5460mm 高度(原外板縱骨高度)設置水平非水密平臺，平臺下內殼斜板延伸到距船中9960mm 的雙層底縱桁處。此平臺既可作為壓載艙的永久性維護檢驗通道（PMA），又可作為內殼折角處的支撐。橫向強框趾端局部加厚，見圖3。

圖2 內殼縱艙壁下端斜板在FR63處的前后過渡

圖3 5460平臺及內殼斜板

2.4 改裝工藝

為減少施工工作量和材料耗費量，改裝設計中盡可能多地利用原船構件。雙殼橫向強框充分利用原船外板上的強肋骨腹板，再補齊到2000mm（雙殼寬度），見圖4。強框的水平加強筋也在原有基礎上延伸或對接，如圖4中剖面A-A，B-B。為方便內殼裝配臨時定位，5460mm平臺以上的內殼縱骨穿越孔為單面向上開口，這樣內殼(連縱骨)可直接吊裝進艙，并擱置安裝到相應位置；5460mm 平臺以下的內殼縱骨穿越孔為雙面開口，方便內殼斜板斜向安裝到位。

貨油艙縱艙壁的垂直桁，在原邊貨油艙的強框上切割，使得新的艙壁垂直桁趾端止于距船中9960mm的雙層底縱桁附近處。原強框底部的面板FB 250×25切割后可重新利用。新的垂直桁趾端附近的實肋板局部加厚區域和此處的雙殼橫向強框腹板就是利用切割下來原強框面板的余料。加厚區域的實肋板與縱桁之間以及橫向強框腹板與內殼斜板之間為全焊透焊接，見圖5。