32萬噸級VLCC換代開發技術亮點

中國船舶及海洋工程設計研究院 尚保國

近年來，隨著國際規則規范的頻繁更新，以及航運界對節能船舶的迫切需求，MARIC在國家工信部精品船型課題的支持下，對VLCC船型進行了換代開發，研發出節能、安全、環保的新一代VLCC船型，并接獲了批量訂單。其為招商輪船量身設計的最新一代31.8萬噸VLCC首制船已經交付使用，運行良好。

由于國內外VLCC的設計都已經比較成熟，新一代VLCC研發工作主要集中于當前剛剛生效，或即將生效并對VLCC設計產生較大影響的國際規范規則上，以此為突破口，保證開發的船型能夠在今后一段時間內具備較強的競爭力，形成真正的精品船型。

通過與國內外主流船東深入交流，充分考慮用戶需求，融入船東的建議，根據市場需求動態調整開發方向，使換代開發船型與市場需求保持一致，確保開發船型的市場生命力。

通過搜集、整理、消化國際上技術形態、設計理念較為先進的VLCC技術并加以融會貫通，運用了MARIC在VLCC課題成果與以往設計方面的經驗，對國內外最新VLCC先進船型的技術指標進行分析對比，并召開多次VLCC船型專家研討會，使換代開發船型的技術指標與時俱進，趕超日韓，具有較強的市場競爭力及較長的生命周期。

我國自主研發、自行設計建造的32萬噸級VLCC“凱杜”號

目前市場上船東特別關注油耗指標，同時新造船的EEDI指標要求于2013年1月1日生效，因此新開發的船型必須重點考慮，這既是規范的要求，也是船東降低營運成本的市場需求。

在國際上首次采用VLCC直立船首，結合線型優化、節能裝置應用、G型主機優化、大直徑螺旋槳優化等多種節能手段，能效達到國際先進水平；高載貨能力，載重量318500噸，貨艙艙容358000m3；結構優化設計大幅降低空船重量，提升了船型的建造經濟性和營運經濟性；實船驗證的全船振動噪音性能優異，滿足最新的噪聲標準；前瞻性地研究了HCSR對VLCC的影響和滿足HCSR要求的設計方案；配置了壓載水處理裝置，低硫油艙等，滿足最新環保要求；壓載艙防泥沙沉積設計，設置壓載艙溢流艙。

以能效設計為核心的總體設計。在EEDI規范生效及燃油價格不斷上漲的背景下，現有船舶的總體設計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指數及主機日油耗是目前用于衡量船舶能效水平最重要的兩個指標。通過對船舶能效設計指數(EEDI)及船舶主機日油耗的深入研究，探尋了其內部規律及改進方法，對改善能效設計指數、降低船舶油耗水平的途徑進行論證分析，得出改善能效的方法主要有以下途徑：線型水動力優化；節能裝置應用；大直徑螺旋槳優化；降低空船重量（降低方形系數）；主機單位油耗優化（主機選型、主機選點、負荷模式）。通過以上對改善能效設計指數、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化措施，并在船型優化中加以貫徹，使換代開發船型較原型船的能效水平有了大幅度的提升。

以結構優化為核心的結構設計。以減輕結構重量為首要目標，通過滿足CSR的描述性分析技術、基于整個貨艙范圍的艙段有限元分析技術、以及基于全船范圍有限元模型的振動分析技術，對32萬噸級VLCC開發船型的結構設計進行優化研究。從結構的整體布置到構件尺寸和材料的合理選取，多方面、多角度尋求優化空間；深入研究CSR規范要求，對決定構件尺寸的影響因素進行分析，得出優化設計思路；通過理論分析與多方案比較，在節省重量的同時兼顧工藝，得到優化的設計方案。

新一代VLCC重點對以下四個方面進行優化分析與設計，達到減輕結構重量的目的：構件布置、高強度鋼應用、船首底部砰擊區結構、甲板室及翼橋區域結構。

通過以CSR為核心的結構設計關鍵技術研究，使換代開發船型在保證結構強度和振動性能的前提下，滿足CSR的結構重量較原型船減輕約6.3%，為能效水平的提升提供保證；同時有效地較低了鋼料成本。

通過對HCSR主要技術內容的跟蹤研究，以及對目標船型符合HCSR的驗證計算得到的貨艙段修改方案，使換代開發船型能基本滿足即將生效的新的結構共同規范；并掌握了其對空船重量和能效水平的影響。

還有，就是滿足環保規范要求的系統優化。船舶的環境污染問題將成為未來影響船舶營運市場的重要因素。通過對以環保公約要求為核心的環保規范研究，在換代船型具體的技術設計中積極反映相關要求，增加必要的設備，并從總體上進行合理的布置和系統優化設計。對于尚未正式生效的環保規范或船級社的綠色護照和環保船級要求，提出合理的解決方案，掌握了超大型油船滿足最新環保要求的解決途徑。

新一代VLCC還對重點對以下方面進行了研究：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；綠色護照和環保船級。

另外，在此船型基礎上，還可以根據不同船東個性化要求，準備不同主尺度、不同航速、不同主機選擇和不同系統配置方案，提供量身設計。