中国油船研发史：110000吨冰区加强型成品油船

2015年，上海外高桥造船有限公司经过积极与希腊油船所有人希腊埃利森公司合作，签署了4艘110 000吨冰区加强型成品油船（见图5-25）。

图5-25　110 000吨冰区加强型成品油船

针对110 000吨冰区加强型成品油船上海外高桥造船有限公司于2012年开始市场调研和开发，2014年形成基本方案，并于2015年10月与希腊船舶所有人签订4艘船的建造合同，首制船于2017年6月下水，9月交船；全系列4艘船均顺利交付并投入使用。

该船总长249.95米，型宽44.00米，型深21.20米，设计吃水13.50米，结构吃水15.00米，载重量（结构吃水）113 000吨，货油舱容积 130 000立方米。该船入LR级，满足芬兰-瑞典冰区规范1A符号要求，舷侧接管、压载舱、淡水舱采取防冻措施。舵叶上方设置冰刀。在舵机舱、水手长储藏室、应急发电机室、应急消防泵舱等处多加装10套电暖器。加装除冰百叶窗1套。加装2个2千瓦的冰区搜索灯。该船在设计中按照15米最大结构吃水进行全船的设计，对应的载重量约113 000吨，但在交船时，将夏季干舷按照载重量109 900吨进行勘划，保留该船113 000吨的实际装载能力。

该型船的设计特点如下：

1.冰区加强线型设计

研究对比普通球鼻艏、破冰球艏、破冰型船首，在考虑兼顾敞水性能的前提下，选取破冰球艏。其特点是球鼻艏上缘尖锐且直线向下。整个球鼻艏较为瘦削，能有效排开碎冰前进。艏柱与水线形成的夹角，对排冰影响比较大，该船线型特殊考虑了艏柱倾角。船首线型以常规阿芙拉油船为基础，经过修改艏部获得，其他区域保留原线型。为满足1A符号冰级且控制主机功率，须按芬兰-瑞典冰区规范，考虑碎冰航道下的冰模试验，确定本项目的最小装机功率。

2.冰区结构设计(www.xing528.com)

芬兰-瑞典冰级规范描述得比较简单，许多细节未明确规定，因此，在结构加强设计的过程中还是有不少难点和问题，如高位冰区水线（upper ice water line，UIWL）和低位冰区水线（lower ice water line，LIWL）的设计、主机功率的确定和结构布置形式的选取等。在初步设计过程中，根据预估的空船质量、重心进行初步装载计算，同时考虑到可能的重心浮动范围，进行多组质量、重心下的装载计算，从而确定一组有一定冗余的装载水线，作为结构设计输入条件。

为最大限度地减小结构强度冗余，遵循先进行冰区结构设计，再进行入级规范设计的原则。由于冰区加强后的结构尺寸比规范要求的大，因此这部分构件有助于规范的总强度计算。

在设计过程中，冰区加强区域的船体采用何种骨架形式，其出发点主要是进行空船质量控制，综合分析并考虑到船的总纵强度，可以得出：艏部区域最好采用横骨架式；集管区宜采用纵骨架式，这样可以兼顾船的总纵弯曲强度；而对于艉部区域，纵、横骨架均可。

3.振动优化设计

该型船为了避免产生共振和过大的振动，选取局部板架构件，计算了它们的固有频率，并与相关激振频率进行了比较。局部构件如板、筋、板架的固有频率通过经验公式方法进行计算，对存在发生共振现象的局部构件进行结构的修改。在压载和满载两种工况下分析全船振动，计算全船固有频率与振动模态，并在螺旋桨与主机激励下计算强迫振动响应。该船振动经过实测，按照DNV GL的标准要求进行考核，满足COMF-V（2）要求。

4.推进轴系加强设计

根据芬兰-瑞典冰区加强规范，螺旋桨在有冰环境下的强度计算需要按照冰区加强规范的要求，选取多个典型的工况，对不同工况下的碰撞载荷与疲劳进行有限元分析，确保计算结果能够满足相应的强度标准。该型船设计通过使用ANSYS软件，根据规范要求，选取 5个典型工况，计算了螺旋桨桨叶的强度，最终证明了螺旋桨的强度满足强度标准的要求，保证了桨叶在冰区航行工况下的安全。

螺旋桨保证冰区碰撞下的强度安全后，为提高轴系的安全性，需按照冰区船要求进行轴系扭振计算。该型船设计通过对轴系扭振频域和时域相结合的方法，对推进轴系扭振进行了精细化的分析。通过对轴系的优化设计与精细化的分析，该型船最终在轴系设计方面实现了不使用扭振减震器的情况下顺利通过轴系扭振计算，降低了实船的建造成本。

该船于2017—2018年陆续交付使用，根据船舶所有人反馈，该船在服务航速、油耗、噪声、振动、结构可靠性等诸多方面得到了船舶所有人的满意，为船舶所有人创造了可观的经济效益。