油轮宽体浅吃水的安全设计

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  宽体浅水尺油轮的安全设计大有发展空间。与集装箱船、滚装船,尤其客运轮渡不同的是,出于经济,特别是安全考虑,沿海区域和内河浅水航道油轮的设计必须越精简越好。
   美国纽约南部地区向南延伸到特拉华湾,全长480公里的特拉华河与若干条运河相连接,形成纽约、费城、宾夕法尼亚、新泽西和特拉华等美国东北部地区重镇之间相当繁忙的内河航运通道。该地区多的是炼油厂和化工厂,运输原油、化工原料和液化气船舶川流不息。特拉华河上的油轮大多是宽体,吃水浅,单船运力可观,安全系数高。尤其令人关注的是,这些宽体、吃水浅、运量大的油轮大多配备独立工作的两台船舶推进器,与类型相似的单螺旋桨油轮相比,双螺旋桨、浅水尺宽体油轮的运营成本可以降低8%,同时又能提高船舶航行安全性能和单船货运量。长期以来,传统油轮船体宽度/设计水尺之比是2.5 ∶ 3.3,油轮通常装备2冲程柴油发动机和单螺旋桨推进器,不少人以为如此单主机单螺旋桨宽体浅吃水油轮工作性能稳定可靠。但是,不少油轮市场专家认为,从航运安全角度来看,尤其是从发生油轮碰撞和搁浅等恶性事故和大量油料泄露造成的严重水面污染,传统的单主机单螺旋桨油轮船体宽度/设计水尺之比设计的最大弊病就是安全系数不足,必须以创新精神确保其推进系统的充分冗余度。这里所讲的充分冗余度或者超静定性指的是油轮在遭遇超过8级顶风外加顶浪的情况下,以其50%的额定主机推进动力,继续保持超过6节的航速。而单主机单螺旋桨的宽体、浅吃水油轮很难达到这一点。因此所谓油轮的充分冗余度或者超静定性指的是油轮应该在设计的时候优先考虑到拥有相互独立运营的左右两间主机舱,两台主机各自驱动艉部左右侧的两台推进器,船艉左右侧各有1个舵。
   普通宽体油轮的阻力远远超过标准型油轮,以300 000载重吨VLCC油轮为例,如果设计配备单主机单螺旋桨,其需要的推进器驱动力必须额外增加9%;如果宽体油轮是双主机双螺旋桨,额外增加的9%推进器驱动力立即可以得到补偿。当然,双螺旋桨、浅水尺宽体油轮的造价相对较高,双螺旋桨油轮造价增加15%。但是双主机动力推进系统的双螺旋桨油轮尾流场类似于单主机单螺旋桨油轮。相比之下,双主机动力推进系统的双螺旋桨油轮船壳面积扩大5%。在相同耗油量的情况下,进一步提高油轮货舱容量和油轮运营效益,双螺旋桨浅水尺宽体油轮的规模经济潜力却令美国和欧洲众多国家内河和沿海油轮公司青睐,至于其投资造价的追加部分很快可以获得高得多的效益回报。目前,欧美国家的200 000载重吨液化天然气宽体船舶几乎全部采用双低速主机和双螺旋桨结构。
   通常情况下,船舶螺旋桨叶片直径越大,其产生的驱动力或者推进力就越强,当然安装螺旋桨的空间也随着其叶片直径延长而扩大,单螺旋桨如此,双螺旋桨更是如此。对于双螺旋桨来讲,其叶片直径限度很大,因为并排在船艉的双螺旋桨叶片不能超过船尾宽度,也不能靠得太近,否则其突出船尾部分或者相互紧靠部分在螺旋桨工作旋转的时候,必然会产生危害干扰。按照习以为常的双螺旋桨船舶的建造实践,安装在船尾右侧的螺旋桨是顺时针转动,安装在船尾左侧的螺旋桨逆时针转动,由此双螺旋桨可以产生所谓最佳推力效应,降低噪声和振动。
   双螺旋桨油轮的最大好处就是当一台主机发生故障时不至于停航,更不会陷入困境,可以在另外一台主机的推动下,一边续航,一边修理,大幅度提高其油轮安全航行性能,特别是油轮的浅吃水宽体船结构,在提高单船运量的前提下,在内河和沿海航行范围更广。
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