化学品船设计特点

化学品船设计特点

殷岭峰0640101538

摘要：本文主要介绍了化学品船的发展历史、分类、主尺度、结构特点以及船舶布置。

关键词：化学品船、主尺度、发展、结构特点、布置

一、前言

化学品船是一种设计建造难度大的高技术、高附加值船舶，尤其大型化学品船的兴起更是近二十年的事情，因此船舶数量较少，资料非常有限，给论文研究工作的进展带来了很大的困难。但经过多渠道的努力，一共收集到IOkDWT以上的化学品船400余艘。在这400余艘化学品船中，IMOI型船有50多条，IMO11型船有250多条，工MOIII型船有100多条。在对收集到的数据和文献资料进行整理的基础上，得到的以下一些总结和概括。

二、化学品船发展历史

1949年，美国把T-2型油船“MarineChemiCalTransport”改装成化学品船，投入运营。自那时起，世界液态化学品船得到飞速发展，到今天已经经历了四代，其基本特点分别如下:

第一代:将原来的单底油船改装成双层底，并增设纵横舱壁和开始使用深井泵(50年代)。

第二代:采用分隔式液货舱及舱壁涂层，以保护货舱内的船体结构，减少腐蚀，但能够装运的化学品种类有限(60、70年代)。

第三代:单船吨位有所增加，且采用能够适应装载强腐蚀性货物的涂层，并开始出现不锈钢或其它复合材料的液货舱，以提高船舶的揽货能力和经济性(80年代)。

第四代:单船吨位进一步增大，达到4万吨以上;分隔舱更密，可以适应更多品种的货物，营运性更灵活;普遍采用一舱一泵的装卸系统;船型更加优化，多采用球鼻首和高伴流球尾(90年代)。

需要注意的是，以上关于第一到第四代化学品船的术语，是沿用国内的一些

学者的定义，国际上是按照化学品船所遵从的规范进行划分，即BCH化学品船和IBC化学品船，是以1986年为界限的(IBCCode从1983年开始生效，1986年7月1日以后建造的化学品船必须满足该规则)。

据克拉克松咨询公司统计：1998年底全世界订造的化学品船共174艘（占化学品船船队的10.3%），共381万吨（占船队的17.3%）；1999年世界化学品船船队增加化学品船208万吨/113艘（船队共计2398万吨/1794艘），增加的比例分别为9.5%和6.3%；统计数据不包括小于1000吨的化学品船。

据RLA（英国理查逊·劳瑞）咨询公司统计和预测：1996-2000年化学品运输需求，年增长率为4%;2000-2002年化学品运输需求，年增长率为6%。据有关资料统计：1991年化学品船数量和吨位在世界总船队中分别占4.19%和1.04%；1995年化学品船数量和吨位在世界总船队中分别为5.25%和2.75%；2000年化学品船数量和吨位在世界总船队中分别达5.63%和3.04%。

据收集到的409条化学品船船型资料统计:IMO-Ⅰ型化学品船约占12.5%；IMO-Ⅱ型化学品船约占62.5%；IMO-Ⅲ型化学品船约占25.0%。

据112家船东计17301465载重吨化学品船的舱型统计；不锈钢舱，锌硅涂层和环氧涂层所占比重分别为25.5%、30.3%、和44.2%。

三、化学品船分类

全球化学品船发展到今天已经有一千五百多艘，总计二千多万载重吨，船型众多，一般有四种分类方式:

1、按运货方式分类

专用化学品船(SpeeialisedChemiealTanker):常用在专门航线上，运输特定的化学品，如磷酸船、棕搁油船。根据所经营的航线的化学品液货种类、货运量、专用泊位的水深和用户分布等情况，确定和选择船型。

多功能化学品船(PareelChemiealTanker):通常设有几十个隔离液货舱，各隔离液货舱设有完全独立的液货装卸系统和液货保护系统，能够同时运输多种化学品。兼用化学品船(Chemieal/ProduetTanker):特定的一些化学品与成品油、动植物油或糖浆等兼运的化学品船。

2、按货舱结构型式分分类

整体式:即货舱为船体结构一部分，货舱受力方式及所承受的载荷与相邻船体结构相同。

独立式:即货舱不与船体结构相连接或不构成船体结构一部分，设置时应按船体变形、应力对货舱影响最小为准则。

3、按IM0要求分分类

IMOⅠ:该种船型装载的货品对环境或安全有非常严重的危险。该种船在海损时，即一旦碰撞或搁浅仍能保持浮性，而且不允许流出化学品。公约要求液货舱和污液舱的双层底高不得小于B/15或6m(取小值)，最小值为0.76m;舷侧双壳宽度不得小于B/5或11.5m(取小值)，最小值为0.76m。

IMOⅡ:该种船型装载的货品对环境或安全有相当严重的危险。该种船对货品的漏逸程度要求要比I型船低。公约要求液货舱和污液舱的双层底高不得小于B/巧或6m(取小值)，且最小值为0.76m;舷侧双壳宽度不得小于0.76m。

IMOⅢ:该种船型装载的货品对环境或安全有足够严重的危险性。该种船要求最低，可用中等程度围护来增加破舱条件下的残存能力，液货舱在船内布置距船体外板的距离则无要求。此种分类方式也是国际上最常用的分类方式。

4、按货物危险性质分分类

可分为装载可燃/易燃性货物、毒性货物、污染性货物或相溶性货物的化学品船。

四、主尺度

主尺度和船形系数直接影响船舶的造价、总体性能及其使用要求。为赢得国际市场，根据船东对本船舶使用航线、码头、航道、燃油价格、运费、载重量、航速等各种不同要求，经研究、论证，以取得竞争力强、经济合理的主尺度。以下给出几条化学品船的主尺度数据：

37300t化学品船 13600DWT成品油／化学品船

总长约 184.9m 总长约 120．O0m 垂线间长 176.0m 垂线间长 114．2Om 型宽 31.0m 型宽 21．O0m 型深 16.4m 型深 12．30m

吃水 9.5m 吃水 9．00／9．5m

设计吃水载重量 32000t 载重量 l3500／14600t

结构吃水载重量 37300 t 总吨位 8400GT

19000t化学品船 29000t化学品船

总长 162.00m 总长 175.5m

垂线间长 154.37m 垂线间长 167.0m

夏季水线长 156.19m 型宽 29.20m

结构船长 151.50m 型深 13.85m

型宽 26.00m 设计吃水 9.50m

型深 13.09m 结构吃水 9.50m

结构吃水 9.50m

最大载重量 abt.23890t

设计吃水 8.20m

设计载重量 19000t

五、结构特点

化学品船的结构在设计上有着自身的特点，以下以某艘29000t的化学品船为例介绍它们的特点：

1、首部结构的设计

1)船首设计为带有球舷的倾斜式船首，为快速船舶的首部线型。球鼻的应用降低了兴波阻力的干扰，而船首外飘倾斜度很大，首柱处的外飘角为620，因此，对首部强度和拍击要求比同类产品高出一截。

2)按照常规的母型船，船首一般采用横骨架式的结构。由于船首的线型狭窄，这种形式适合结构的设置和便于施工，因此被广泛应用于首部结构。但是船舶在运行的过程中，主要是受到纵向弯矩的作用，横骨架式的船首结构对增强船体总纵强度作用不大。虽然，总纵强度规范计算中主要是0.41,范围内纵向构件来承担，但是将货舱区的纵向构件尽量向首部延伸，一来可以提高船的抗纵向弯矩的能力，二来纵骨架式的应用可以大幅度降低空船的重量。

3)综合横骨架式和纵骨架式的优缺点，本船的船首设计思路与以往的船舶完全不一样。考虑纵向构件对船体的总纵强度最为关键，为了将货舱区的纵向构件尽量向首部延伸，首次采用了纵、横混合框架式的结构。lo m平台下结构是单纯的横框架的结构;10 m平台到首楼甲板范围内，外板是采用外板纵骨来加固，上甲板和首楼甲板是采用纵骨架式;而12.45 m平台采用的是横骨架式。所以，整个首部结构是纵、横混合框架结构的合理运用。

4)为了提高船舶的可操纵性，首部区域设置了一个首侧推，并在首侧推后方设置一条回流管。根据定货设备的具体的型式，采用圆环状的结构来固定整个首侧推装置，侧推底下结构多采用开孔实肋板来连接首柱和防撞舱壁。

2、货舱区结构的设计

2.1底部结构

1)货舱区的双层底从机舱前壁延伸至防撞舱壁。双层底为纵骨架式，由连续的纵析和肋板构成，实肋板间距为2.84 m，双层底为1.95 m，内底板与基线平行。由于首部线型的收窄，内底板在FR196+50处起折升高，并在FR220处与首部结构合理接壤。双层底内水密纵衔、水密助板以恰当的间隔将双壳体分隔成14个压载水舱。

2)在每个液货舱的后舱壁前方设置一个吸油井。左液货舱设在左舷边纵舱壁附近，右液货舱设在中纵舱壁附近。货油系统进行吸油工作时，需要调节压载水的压载量，使船舶形成轻微的左倾状态。

3)按照最小肿剖面模数的计算结果，在满足规范和船体强度条件下，我们采取一些措施来减轻船体的重量。从设计上来考虑，在整个货舱双层底仅仅设置了两道(LI(P/S))壁墩下纵析和两道边纵衍，比同类型船省下两道旁纵析。

4)由于船东的使用习惯，本船沿用35000t系列油轮的特点，在中纵槽形壁下设置一道连续中纵壁墩，从燃油舱的前壁向前伸至防撞舱壁;在六道横向槽形壁下设置了两舷共十二道横壁墩来分隔14个货油舱。开发设计上，考虑在满足结构要求的前提下，采取了高度仅为1.4 m的壁墩，使舱容能达到最大化。

5)双层底及毗部设置了与横壁墩一一对应的实肋板结构，可使油舱的横舱壁与外板连接成有效的整体。另外，按照新规范的要求，纵、横壁墩内设置了与槽

形壁的对应结构—有形肘板。

2.2舷侧结构

1)货舱区的舷侧结构为纵骨架式，由三道连续的平台和开孔的肋板构成，实肋板间距为2.84 m,肿部区域双壳的间距为2m。舷侧结构下设底边舱与底部连接，上设顶边舱与上甲板连接，以水密肋板以恰当的间隔将舷侧双壳分隔成14个压载水舱。

2)舷侧内布置了三层平台，平台上合理设置减轻孔和平行内壳的加强筋，既满足强度的要求，又减轻主船体的重量。另外，在满足SOLAS检验通道的要求下，由于船体线型的内收，靠首的般部下平台(FR168-FR220)需要局部提高，这样，舷侧内的高度仅剩余约9m。如果象平行肿体区域一样设置两层平台，会引起舷侧过密，而且从设计上来说是没有必要的。经过考虑，对中间平台于FR 196+50处起折，将平台提升到10 m高度处;对上平台也于FR 196+50处起折，终止于FR204肋板处。这样设计减少了上平台在No. 1压载舱的延伸.见图20

3)由于本船的线型收敛速度快、幅度大，在保证最小舱容和航速的前提下，设计上要尽可能扩大舱容，那么内壳的设计形式和定位十分困难。本船采用多折式(6折)的内壳走向，井且在折角多面处采用楔形板来衔接过渡，使内壳与船首、机舱的结构合理连接，从而达到舱容最大。

2.3上甲板结构

1)上甲板采用常用纵骨架式结构，是带500 mm直线梁拱的单甲板。在货舱区甲板纵骨和强横梁布置在甲板面上，强横梁间距为 2.84 m，其中横舱壁处强横梁的高度为400 mm，其他的强横梁的高度为900 mm.

2)通过横舱壁的强度核算，采用在横舱壁前、后四肋位的范围内布置短纵析。而我们以前设计产品船常规使用覆盖整个货舱区的连续纵析(譬如:35 000 t成品油轮)，从这一点来对比，本船的设计即满足了强度的要求，又节省了材料和空船的重量。

3)兄外，甲板的强横梁以前会按照每一个间距都布置了加强筋来扶持，但本船是仅每四个间距布置了加强筋，这又是一个亮点。

3、机泵舱区结构的设计

1)为了更好的结构过渡来连接机舱与货舱，泵舱底采纳了近双层底的结构。并在内底板上开了大范围的开口，为压载泵安装提供条件。这是对先前的泵舱单底的迈进，结构的强度优化了，但对压载泵及管系的走向和安装存在空间窄小的缺点。

2)按照机舱的舱室布置，我们把机舱的空间分成四层平台，分别是内底面、格珊平台、下平台和上平台。由于本船的型深偏小，层高影响了机舱的设备的使用，特别是发电机室的高度、机舱行车的使用高度要求。我们对上甲板从尾部到货舱后壁的范围内升高300 mm;对上平台在发电机室区域内升高950 mm成为锅炉平台，从而解决了这个难题。

3)首次采用了主船体下平台的结构纵析，反装在平台面上作为发电机座的理念，既满足结构的强度，又可以减少结构的设置，见式来支撑整个尾部结构，这种设计模式可以减轻空船的重量。

4)由于机舱的瘦小线型和机舱层高过矮的影响，本船机舱通风系统布置上存在极大的难度。根据通风系统的原理，以及机舱的风管的合理布置，我们大量使用结构风管，减少常规风管的占用空间，从而机舱内的工作间有足够的层高和空间。

5)按常规布置，机舱的燃油舱和滑油舱放在机舱的前区(FR38-FR44)，但本船若要满足续航力，必须设置大容量的燃油舱。既然机舱的空间不够，设计上首次将No. l燃油舱(P/S)移到了机舱前壁前面的货油舱区域，开创广船国际船舶设计的先例。

4、尾部结构的设计

1)尾部结构采用了横骨架的结构形式，内设两层平台和多道横舱壁合理将尾部区域划分出冷却水舱、尾尖舱、锅炉水舱、舵机舱和淡水舱。

2)尾部上平台下运用强横框架的结构形式代替以往一直沿用的横向实肋板的结构形

3)挂舵臂由解板挂件和下舵钮铸件组成。它是插人主船体与尾部结构的连接，设计上要满足挂舵臂的纵向和横向结构得到合理的过渡。根据船东的要求，整个挂舵臂不能采用塞焊孔来实施焊接，我们把挂舵臂后装侧板设计为“豆腐

块”，问题迎刃而解。

4)为了尾部上甲板的操作方便，船东要求绞车的管系往淡水舱内通过。本船没有尾楼，为了实施这种方案，我们在淡水舱内设置了左右各一条管隧来解决。

5、上建结构的设计

1)在满足倾斜时最小进水角(吃水t=9.5 m时，最小进水角a=34.340)的条件下，首次取消了尾楼的设计，并设置了六层尾部居住甲板。

2)A, B, C, D和E甲板均不设甲板梁拱，在露天甲板部分作了15/1 000的微小梁拱，作为疏通雨水用。

3)整个上建采用纵骨架式的结构形式，并采用含有强度富裕的大强横梁来支撑。设计上把房间内的风管和电缆管贯穿强横梁，尽量贴近房间顶，使房间的净空高度满足要求。

六、船体布置

1、货物分隔

用于装运货物和货物残余物的液货舱应该用隔离舱、留空处所、货泵舱、泵舱、空液舱、燃油舱或其他类似处所与起居处所、服务处所、机器处所、饮用水舱和生活用品储藏室分隔开。

对于装有易于其他货物或货物残余物或混合引起危险反应的货物或货物残余物或混合物的液货舱，应:

1)用隔离舱、留空处所、货泵舱、泵舱、空液舱或装有相容货物的液货舱与装有其他货物的液货舱分隔开;

2)有独立的泵和不通过装有此类货物的其他液货舱的管系;

3)有独立的液货透气系统。

货物管系不应通过任何起居处所、服务处所和除货泵舱或泵舱以外的机器处所。

2、起居、服务和机器处所以及控制站

起居处所或服务处所或控制站不得设置在货物区域内;液货舱或污液舱不应设置在任何起居处所的前端之后。

起居处所、服务处所、机器处所和控制站的人口，空气进口和开口不应面向货物区域。它们应位于不面向货物区域的端壁上，和/或距上层建筑或甲板室面向货物区域的端壁至少为船长(L)的4%，但不少于3m的上层建筑或甲板室的外侧壁处，但该距离不必超过5m。在上述限制范围内不得设门，但不通往起居处所、服务处所或控制站的那些处所如货物控制站和储藏室可以设门。如果设置这种门，该处所边界的绝热应达到“A-60”标准。驾驶室的门和窗可以设在上述范围内，但应确保驾驶室的门和窗能进行快速和有效地气密和蒸气密关闭。面向货物区域和在上层建筑及甲板室两侧上述范围内的窗和舷窗应为固定型(非开启式)。在主甲板上的第一层舷窗上应设钢质或等效材料的内盖。

3、货泵舱

货泵舱的布置应确保:

1）在任何时候都能从扶梯平台或从舱底板通行而不受限制;

2)为货物装卸操作而设的阀，能让穿着保护服的人员不受限制地到达。应设有能用救生绳提升受伤人员的固定装置提升受伤人员时应不受任何凸出物的阻碍。所有扶梯和平台上都应设栏杆。正常出人泵舱的扶梯不应垂直设置，而且应在适当间隔处设置平台。供货泵舱用的舱底管系应能从货泵舱外进行操作。应设有一个或几个污液舱(Sop tank)，用于储存受污染的舱底水或洗舱水。还应设带有标准通岸接头或其他设备，以便把污液输送至岸上的接收设备。

4、进入货物区域内各处所的通道

进人货物区域内的隔离舱、压载舱、液货舱和其他处所的通道应直接通向开敞甲板，并应能确保对上述舱室的全面检查。进人双层底处所的通道可以通过货泵舱、泵舱、深隔离舱、管隧或类似舱室，但其通风方面必须予以考虑。对于以水平的开口、舱口或人孔作为出人口者其尺寸应足以使携带自给式呼吸器及穿着防护服人员上下扶梯而无阻碍。同时，还应设置一无障碍开口，以便从该处所底部提升受伤人员，该开口最小尺寸不得小于600m m×600m。对于以垂向开口或人孔作为出人口者(供该处所的长度和宽度范围内使用)，其最小净开口不得小于600m m×800mm，且离底板的高度不大于600mm，除非设有格栅或其他脚踏板。如果通过此类开口或搬移受伤人员的能力使主管机关满意，在特殊情况下，也可

批准较小尺寸的开口。

参考文献：

1、张勇慧.化学品船技术经济分析研﹝D﹞大连理工大学

2、张佳宁.当代化学品船发展综述﹝D﹞大连造船重工有限责任公司

3、李妃燕罗伯豪.29000t化学品船的结构设计﹝D﹞广船国际技中心

4、葛兴国.国际散化规则对化学品船设计的要求﹝D﹞708研究所