中遠船務10.5萬噸穿梭油輪簡介及應用前景

柳 宏

●（中遠船務工程集團有限公司，遼寧大連 116600）

中遠船務10.5萬噸穿梭油輪簡介及應用前景

柳 宏

●（中遠船務工程集團有限公司，遼寧大連 116600）

隨著地球上內陸石油資源的逐日枯竭，人類逐漸轉向對深海技術的發展和能源的研究。大量深海中的海洋油田開采需要大量穿梭油輪來進行輔助運輸。基于這樣的市場需求，中遠船務自行設計和建造了10.5萬噸穿梭油輪。

穿梭油輪；動力定位系統；艏部裝載系統

0 引言

隨著地球上內陸的石油資源的逐日枯竭，世界各國對海上石油寄予厚望。由于淺水油氣產量的下降，世界各國開始對深海石油資源展開了爭奪。由于深海的采油平臺離大陸較遠，大陸架的地形復雜多變，鋪設輸油管線變的很困難，只能用油船來運輸深海中采油平臺上的石油。由于在深海中，海況比較惡劣，一般普通的油船不能應付海上無法預知的海況，所以一種能適應惡劣海況，性能比普通油船優秀的船隨之產生，這就是穿梭油輪（Shuttle Tanker）。

穿梭油輪如同物流公司的信件收集車一樣，穿梭于海上油田的各個采油終端，收集采油平臺的原油，裝滿后運抵至原油處理地，如陸地上的煉油廠等的一種海洋工程船舶。穿梭油輪配有DP（Dynamic Positioning，動力定位）系統及BLS（Bow Loading System，艏部裝載）系統，它的穩定性能比普通油輪好得多。

1 全球主要穿梭油輪的服役和在建情況概述

全球范圍內較大的穿梭油輪公司有兩家，一個是Teekay公司下屬的Teekay Offshore 公司，現在TeekayOffshore 公司有40條穿梭油輪，其中4條還在建造之中，將在2013年下半年交付使用。這40條穿梭油輪的艙容從5萬到1百萬桶，船體都為雙殼結構，平均船齡為11年。另一個是Knutsen OAS Shipping AS公司，該公司現有21條穿梭油輪在營運。

1987年大連船廠自主研發和建造了中國第一艘最大的11.5萬噸和11.8萬噸穿梭油輪；2007年中遠船務自主研發設計并建造了10.5萬噸和5.9萬噸穿梭油輪；2011年5月韓國現代重工和Knutsen NYK海洋油輪公司簽訂了1+2艘12.3萬載重噸的阿芙拉型穿梭油輪訂單，已經確定的船舶將在2013年6月份交付。2011年6月韓國三星重工從Teekay Offshore Partners公司獲得4艘15.4萬載重噸的穿梭油輪訂單，新造船的交付為2013年4月至11月，交付之后將與英國BG公司簽署為期10年的長期包租合約。2011年9月29日熔盛重工集團有限公司從上海北海船務股份有限公司獲得1+1艘7.5萬噸穿梭油輪訂單。

2 中遠船務10.5萬噸穿梭油輪的概述

由中遠船務工程集團有限公司技術中心自主研發設計并在南通中遠船務建造的10.5萬DWT穿梭油輪，其設計和建造填補了我國在先進穿梭油輪設計建造上的空白，對推動我國深海油氣鉆井配套裝備走向世界，具有里程碑意義[1]。

該穿梭油輪是為KNUTSEN OAS SHIPPING AS 公司設計建造的當代先進海洋工程船舶，以滿足挪威國家石油公司和巴西國家石油公司及DNV船級社對穿梭油輪的建造標準和安全要求。中遠船務工程集團有限公司技術中心對此船擁有基本設計、詳細設計何生產設計全部自主知識產權，多項技術設計填補了國內空白。

與常規油輪相比，該穿梭油輪具有更好的操縱性能，具備在FPSO、FSO、采油平臺、岸基之間進行原油駁運；艏裝載系統可以在海上浮態和供給與接受雙方都處于運動狀態下實現原油的準確傳輸；裝備DP-2動力定位系統，擁有可調螺距螺旋槳主推進器、艏艉各1臺伸縮式側推進器和1臺管隧式側推進器，可實現自動導航、無人機艙等系統功能，滿足復雜海況下各項特種海工作業要求。該船裝備有減少VOC（揮發有機化合物）排放系統，有利于對環境污染的控制，成為符合環保低碳設計要求的綠色海洋工程船舶。

該船設有動力定位系統、可調螺距螺旋槳、先令舵、艏艉側推系統、無人機艙、直升飛機平臺等。該船載重105000t，總長246.8m，兩柱間長233m，型寬42m，型深22.5m，設計吃水15m，結構吃水15.3m，續航力13500海里，航速14.3kn，無限航區，船級社為DNV，※1A1。

該船的船體結構使用的鋼板除了特別說明以外用的都是低碳鋼和高強度鋼，高強度鋼的屈服應力為32kg/mm2，并用于該船的貨艙區域的縱向構件的上部和下部和中縱艙壁，以及受應力較大的橫艙壁和受應力較大的甲板平臺上；低碳鋼用于船體結構的其它部分，而且規定，該船使用的高強度鋼的質量要占全船鋼結構質量的 45%以上。該船的船體結構和構件的尺寸按著 CSR(Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers)的要求來設計和制造。在DNV船級社要求下，在北大西洋海況環境下，在貨艙區域中縱艙壁和縱向肋骨連接到橫艙壁和橫向肋骨的結構的疲勞壽命最小值為 25年[2]。該船的肋骨間距為800mm，強肋骨間距為3200mm，縱向肋骨間距為810mm。該船的典型節點及結構對齊應根據中國造船標準及船級社要求。

在10.5萬噸穿梭式油輪上裝有BRUNVOLL公司設計和生產的兩臺管遂式側推和兩臺伸縮回轉式側推，船首和船尾分別裝有管遂式側推和兩臺伸縮回轉式側推各一臺。船首管遂式側推型號為FU-100-LTC-2750，輸入功率為2000kW，槳葉為可調距式，為四葉槳，螺旋槳直徑為2750mm。船尾管遂式側推型號為FU-80-LTC-2000，輸入功率為1100kW，槳葉為可調距式，為四葉槳，螺旋槳直徑為 2000mm。船首和船尾的伸縮回轉式側推型號為AR-10Q-LNC-2600，輸入功率為2200kW，定距四葉槳，螺旋槳直徑為5200 m。

船舶動力定位（Dynamic Positioning，簡稱DP），是一種可以不利用錨系而自動保持海上浮動建造物的定位方法[3]。船舶動力定位的基本功能為艏向控制，定點控制和航跡控制。動力定位系統由船位顯示儀、電子計算機控制機構和推進器等部件組成。工作時，電子計算機隨時可根據船位儀所測定的船位數值，自動發出控制信號，改變推進器的運轉方向、轉速或葉片的螺矩，以調節船位。有的動力定位系統，還可根據風力的變化，提前發出信號來抵消風力的影響。采用動力定位的海上浮動裝置，在海上鉆探作業時不需要拋錨，這不僅減少了復雜的拋錨過程和工序，而且工作的水深亦不受錨系長度的限制，甚至可在水深大于1000m以上的深度進行工作[4]。

此船滿足DNV船級社的DP-2等級，即有源組件或發電機，推進器，配電盤遙控閥門等系統單故障時，不會發生地位失常。但是當電纜、管道和手控閥等靜態元件發生故障時可能會發生定位失常[5-8]。

3 結束語

在日益激烈的石油資源爭奪中,深海石油資源已逐步成為世界各國的主要目標。這些區域往往距離陸地較遠，海底地形復雜不利于敷設輸油管線，穿梭油輪因為具有強大的抵抗巨大風浪的能力以及巨大的儲油能力,其投資成本低、見效快等諸多優勢，使其成為了當今海洋石油開發的主要工作運輸船舶。

為適應市場需要，除本文論述的 10.5萬噸穿梭式油輪外，中遠船務還自主設計開發和建造了5.9萬噸穿梭式油輪，這兩種船型與常規油輪相比，具有更好的操縱性能并能在浮式生產儲存卸貨裝置、采油平臺和岸基之間進行原油駁運，是集當代世界最新技術及設備于一體的自動化程度極高的先進船舶。該船的設計和建造填補了我國在先進海洋工程船舶設計建造上的空白，對推動我國深海油氣鉆井配套裝備走向世界具有里程碑的意義。

[1]張小英, 王先煒. 比較研究多種氣膜冷卻模型的冷卻效果[J]. 航空動力學報, 2002, 4(17): 476-479.

[2]Fraedrich D, Stark E, et al. Ship IR model validation using NATO SIMVEX experiment results[J]. Proc. SP IE, 2003, 5075: 49-59.

[3]杜朝輝, 鐘芳源. 船用燃氣輪機排氣紅外抑制裝置的流動分析[J]. 船舶工程, 1995(6): 25-28.

[4]Brown G L, Roshko A. On density effects and large structure in turbulent mixing layers fluid Mech., 1974, 64: 775-816.

[5]柯峰. 開口后臺階引射及窄寬度二維臺階繞流的湍流非定常特性實驗研究[D]. 上海:上海交通大學, 2007: 8-20.

[6]元曉川, 談立成, 張會生. 狹縫結構對船用排氣引射系統壁面溫度影響的數值模擬[J]. 機電設備, 2012, (2): 31-33.

[7]馬會民, 陳漢平, 蘇明, 等. 三維引射流動數值模擬及紊流模型選擇[J]. 上海交通大學學報, 2006, 40(2): 326-330.

[8]李進良, 李承曦, 胡仁喜. 精通FLUENT 6.3流場分析[M]. 北京: 化學工業出版社, 2009.

Introduction and Application Prospects of Cosco Shipyard 105000 t Shuttle Tanker

LIU Hong
(Cosco Shipyard Group Co., Ltd., Liaoning Dalian 116600, China)

As the earth inland petroleum resource exhaust day by day, the research on the development of deep water technology and deep water energy resources is carried out. A large number of deep sea oil field explorations need a lot of shuttle tankers for auxiliary transportation. Based on the market demand, COSCO Shipyard Group designs and constructs the type of 105000 t shuttle tanker by the own company.

shuttle tanker; dynamic positioning; bow loading system

U664.44

A

柳宏（1975-），男，工程師。研究方向為海洋工程。