4200近海油船方案设计开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

油船是载运散装石油及成品油的液货船,是指建造或为主要在其装货处所装运散装油类(原油或石油产品)的船舶,包括油类、散货两用船,以及全部或部分装运散装货油,并符合《73/78防污公约》附则ii所规定的任何化学品液货船。

油船分为原油船和成品油船。油船的吨位从几百吨至几十万吨,装载原油的船舶吨位较大,巨型油船(vlcc)吨位为20-30万吨,超大型油船(ulcc)吨位为30万吨以上,油船属于吨位最大的一种船舶。而小型油船指(0.6万载重吨以下,以运载轻质油为主)

成品油按照《成品油办法》(商务部令2006年第23号)第四条成品油是指汽油、煤油、柴油及其他符合国家产品质量标准。具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。成品油是经过原油生产加工而成,可分为是有燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦6类。其中,石油燃料产量最大,约占总产量的90%;各种润滑剂品种最多,产量约占5%。各国都制定了产品标准,以适应生产和使用的需要。

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2. 研究的基本内容与方案

1、现行规范、标准、规则等

本设计依据的现行规范、规则与标准

(1)《钢质海船入级规范》(2012)及2013、2014修改通告,中国船级社;

(2)《国内航行海船建造规范》(2014),中国船级社;

(3)《船舶与海上设施法定检验规则》(国内航行海船法定技术检验规则2011),中华人民共和国海事局;

(4)《金属船体制图标准》。

2、航道条件

2.1气象条件

2.1.1青岛港

风况:夏季多南风及东南风,冬季多北风及西北风。每年大于7级以上大风天约8天;台风每年约发生1~2次,对港口影响甚小。
降水:年平均降水量为755.6毫米,6~7月降雨最多,占全年的70%。
雾况:年平均雾日51.6天,每年4~7月为最多,对航运、生产影响不大。
气温:年平均气温为12.1℃,极端最高气温35.4℃,极端最低气温-16℃。

冰况:结冰期多在1月中旬到2月上旬,持续时间不长。受冰影响较小,一般情况下都可航行。

2.1.2舟山港

风况:常风向北到东南,平均风速3.3米/秒;强风向偏北、偏西北,最大风速30米/秒,基本与岸线平行。
降水:年平均降水量1293.7毫米,多集中在3-6月及9月,约占全年降水量的40%。
气温:年平均气温16.3℃,最高为39.1℃,最低为-6.1℃。常年不封冻。
雾况:年平均雾日16天,春季最多。港域有雾维持时间一般为6小时以下。
冰况:全年无冰冻。

2.2水文情况

2.2.1青岛港

潮汐:为正规半日潮型,平均高潮位3.85米,平均低潮位1.08米,最高高潮位5.36米,最低低潮位0.70米。
潮流:属半日潮流,总的特点是涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,潮流基本属于往复流,最大流速方向同海岸平行。前湾最大涨潮流速0.51米/秒,最大落潮流速0.33米/秒。
波浪:胶州湾波浪主要为湾内小风区波浪及外海波浪经湾口的折射波、绕射波。
2.2.2舟山港

潮汐:港内潮汐类型为正规半日潮和非正规半日潮两种。最高潮位5.04米,最低潮位-0.05米,平均潮差2.54米。最大潮差4.32米,最小潮差0.45米。
潮流:基本呈往复流,平均涨潮流速一般为1.03—1.54米/秒,最大可达2.06米/秒。平均落潮流速一般为0.77-1.08米/秒。
波浪:港域内波浪属波高小、周期短的小尺度波浪,平均波况良好,外海海浪对港域基本无影响。

另外,舟山海域分为三大海域,有火山列岛以北长江口以南的北部海域,有舟山本岛北部至,火山列岛以南的中部海域,以及舟山本岛以南的南部海域。三海域的水深条件均十分良好,助航设施完善,北部海域水道宽阔,但是中部海域水道宽度窄,潮流急。

2.3码头情况

2.3.1 青岛港

最主要的两个原油码头泊位位于董家港,两个泊位长450米,水深27米。

原油专用泊位有输油手臂13条,最高装卸效率为4000吨/每小时

进出青岛港有主航道及第一至第四航线,其中第一航线水深最小,13米以上,主航道水深在15.7米以上。

2.3.2 舟山港

舟山港最小净空高21米,北部海域进出港航道除两处航道水深不足20米,分别是蛇移门南口外岱衢洋,航道最浅水深13.6米、马迹山港中转西航道,宽约4.5链,经12.5米定深扫海测量。

合理泊位:兴中公司3号泊位最佳,此泊位长230米,水深20米。

3、船型特点分析

3.1型线特点

首部加球鼻艏,大部分为SV型。尾部水线以上为方尾,水线以下为球尾。

3.2布置特点

(1)区域划分

全船纵向分为三段,为:首段、货舱段、尾段。其中,首段为系泊设备装配区。货舱段主要用于装载闪点不高于60℃的成品油。尾段分布有上层建筑以及机舱、燃油舱以及船员的居住处所等,主要用于船员的住宿生活、布置船舶动力装置,是船舶上主要的工作区域。首段和尾端之间设有联络桥通道,供工作人员使用。

(2)双壳型式

整个货油舱范围内设置双层底和边舱加以保护;

(3)机器处所

机器处所必须位于货油舱与污油水舱的后方,两者之间应以隔离舱隔开,隔离舱可以是空舱或货油泵舱或燃油舱或压载舱;

(4)舱室布置

起居处所和服务处所及控制站应均位于货油舱和污油水舱的后方。上述处所的出入门、开口均不应面向货油区域,且应距离货物区边界端部至少为船长的4%,但不小于3米,也不大于5米。

根据母型船资料,载货量在4000吨左右的油船,货油舱划分为4—5个货舱。中线面处设置一道纵向舱壁,以减小自由液面对船舶稳性的影响。

(5)横向舱壁

设置多道横舱壁和大型肋骨框架,用以增加横向强度和适装不同品种的油类;

(6)液体舱设置

设有专用压载舱或清洁压载舱,并设有污油水舱。

3.3结构特点

根据MARPOL公约,5000t以上油船需采用双壳体船体,即使用双舷以及双底,而DW小于等于5000t的油船,可仅设双层底,但通常也设双舷,以加强船舶安全性以及降低油船泄露造成污染的概率。油船一般使用混合骨架式结构,首段采用横向骨架式结构,中部货油段采用纵向骨架式结构。

油船最典型的特点即甲板的骨架为暴露在甲板上,这是由液货船的使用特点决定的。它的主要装载货物为油类等粘性较大的液体,因此如果按照普通散货船的骨架安装方式,不仅会造成货舱区域装载能力变低,而且会造成清舱不便,增加清舱工作量。而油船甲板主要为管道与小开口,骨架在甲板上并不会影响船舶原有的性能。与此同时,过多的甲板骨架使得上甲板通行不便,于是设立了联通首部和尾部的步桥。

3.4中小型油船技术参数分析

4.4.1主要技术参数范围

相对于同等级的集装箱船来说,载重量小于1万吨的中小型油船L/B较小、B/d及方形系数Cb较大,属肥胖型船。为增加货舱容积,型深有逐渐增加的趋势。

(1)主尺度范围

根据母型船资料统计,载重量在3000t至9000t的油船主尺度范围为:总长Loa:90~118.8m;垂线间长Lpp:85~110m;型宽B:14.2~18.6m;型深D:6.8~10m;设计吃水d:5~6.89m。

(2)尺度比统计

尺度比与船舶性能有紧密的联系。中小型油船母型船尺度比统计范围如下:

L/B:5~7.5

B/D:1.8~2.25

D/d:1.2~1.6

3.2.2技术参数分析

1.海军系数C

统计中小型油船母型船资料,计算各母型船的海军系数,海军系数分布范围为290~433。由于所需功率越小越经济,因此海军系数越大,船舶的快速性越好。

2.弗汝德数

统计中小型油船母型船资料,弗汝德数分布范围为:0.20~0.22,为中低速船。

3.2.3母型船资料

本设计所收集的主要型船资料如下表1-1所示(部分)。

表1-1 型船资料

船名

3918

4000

4127

4800

4800

Loa

m

115.51

93.5

110.02

96.09

96.9

Lwl

m

90.1

Lpp

m

107.89

88

102.7

89.8

B

m

15.5

14.5

16.5

15.8

15.8

T 结构

m

T设计(满)

m

6.89

5.3

5.8

5.78

5.85

T设计(空)

m

D

m

8.24

6.98

8.2

6.8

7.05

Cb

CP

排水量(满)

t

5537

6780

排水量(空)

t

1745

设计吃水载重量

t

3918

3978.4

4127

4800

4710

结构吃水载重量

t

载油量

3765.8

5730

船员

10

14

主机型号

ZJMD-MAN Bamp;W 6L23/30A

广州8320CD-6

广柴8320ZCD-4

主机持续功率

kw

1765X550r/min

960X900r/min(2台)

2060X525r/min

2060X525r/min

2060kw

航速

kn

13.4

11(设计航速)

12

11.5

12

续航力

航区

t

近海

无限

近海

近海

LW

m

1558.2

Xg(空船)

m

-5.415

Zg(空船)

m

4.854

Xg

m

-0.094

Zg

m

4.268

Zb

m

2.817

Xb

0.02

货舱数量

15

12

10(2油污仓)

表1-1 续

船名

4959

5000

5000

5400

5500

Loa

m

96.8

105

96.86

105.89

99.6

Lwl

m

92.6

Lpp

m

89.8

98

90.8

98.5

94

B

m

16.2

16.4

15.8

15.8

18

T 结构

m

6.5

T设计(满)

m

5.6

6.15

5.7

5.9

6

T设计(空)

m

D

m

6.8

8

7.7

7.8

9.6

Cb

0.809

CP

0.815

排水量(满)

t

6655.4

7663.7

排水量(空)

t

设计吃水载重量

t

4959

4990

5079.3

5400

5500

结构吃水载重量

t

6300

载油量

5372.9

船员

14

12

18

16

主机型号

MAN Bamp;w4L35MC

8320ZCd-4

83202CD-4

Mak 9M25

主机持续功率

kw

2720hp

2210*199r/min

2060

1765X500r/min

2970X750r/min

航速

kn

11.8

13

12

11.5

12(服务航速)

续航力

航区

t

沿海A1 A2

近海

近海

近海

无限

LW

m

1576.1

Xg(空船)

m

-5.15

Zg(空船)

m

4.903

Xg

m

1.788

Zg

m

4.633

Zb

m

3.003

Xb

1.871

货舱数量

10


4、设计内容与主要方法

4.1设计内容

(1)完成型线设计,主要设计内容包括:

① 横剖面面积曲线;

② 设计水线和甲板边线;

③ 横剖线形状;

④ 侧面轮廓线;

(3)绘图,主要图纸内容有:

①型线图;

②总布置图;

③静水力曲线图,邦金曲线图等。

4.2主要方法

4.2.1自行设绘法

根据新船的具体要求,按型线设计的基本原则和规律,参考相近船型的优良型线资料,设计者经分析和思考,对新船型线特征有所把握后,自行设绘型线图。

4.2.2母型船改造法

利用与新船相近的优秀母型船的型线资料,应用适当的修改方法,将其改造成符合设计要求的新船型线。

用母型船改造方法生成的型线,可以保持优秀母型船的型线特征,因而对新船的性能比较容易把握。选择母型船时,要考虑到母型船型线的优良性,注意到新船和母型船诸要素的接近程度,否则修改量太大,很难保持母型船的优良性能。

当新船与母型船的主尺度不同时,需作尺度变换,常用的是线性变换;将母型船的横剖面面积曲线作为新船初始得到的横剖面积曲线。

4.2.3系列船型方法

选择与新船船型特征相近的系列船型,直接应用系列船型的型线资料,查得设计水线以下及部分水线以上的船体型值,需要时作局部修改。

4.2.4数学型线方法

应用数学函数来表达水线或横剖线或船体曲面,控制形状特征参数,由计算机程序完成型线生成工作。

5、结束语

本设计4200DWT成品油船是一种较小的船型,运量少,市场份额小,但是这种船型也是船舶运输中不可或缺的一种船,尤其对于我国的近海运输来讲。小型油船的设计工作区别于一般大型油船,这种船型在满足稳性等安全条件下更应该着重于经济,比如造价,比如航速,这是考虑到近海海况较好,在暴雨、大风等危险情况下也有时间寻找安全的港口躲避。

另外关于清舱问题,平时清舱以及费油处理都是收费环节,而且价格并不便宜,那么是否有必要对货仓进行改进,以加装为之设计的清舱设备,同时油船配备油水分离装置,将分离出来的成品油用以辅机燃料。当然货舱修改,新设备设计,油水分离效率,以及辅机是否可以使用这些成品油都是很大的问题。对大型船舶而言,分工越明确,效率越高,收益越明显,加装各种设备显得多余。但是小型油船这种更多由个人运营的船舶,在改变之后会不会有更多的效益,这些是值得调查和思考的。



3. 研究计划与安排



第一周:通过调研,收集资料,对毕业设计内容进行思考,撰写完成开题报告、布置外文资料翻译任务。

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4. 参考文献(12篇以上)

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