新型VLCC船型结构设计浅析

秦炳军， 林　莉

(1. 上海佳豪船舶工程设计股份有限公司， 上海 201612； 2.中国船级社上海规范研究所， 上海 200135)



新型VLCC船型结构设计浅析

秦炳军1， 林莉2

(1. 上海佳豪船舶工程设计股份有限公司， 上海 201612； 2.中国船级社上海规范研究所， 上海 200135)

摘要对4型绿色环保型VLCC货舱区域的分舱型式、结构布局和节点设计做了对比分析，由此得出的结论可为今后的船型开发提供有益帮助。同时，还对装载手册中的风暴压载、中间工况、防泥沙方案等提出了自己的见解。

关键词VLCC油轮风暴压载中间压载工况防泥沙

0引言

VLCC油船在经历了几年严重衰退之后，于2013年开始走向复苏，大量实力雄厚的资金进入了VLCC油船市场。船厂纷纷推出环保和低燃耗设计的新型VLCC，在这一轮订单浪潮中扮演着重要的角色。

安全、可靠、经济的结构设计是VLCC油船竞争力和生命力最重要的体现。以4型新建的绿色环保型VLCC船型为研究对象，对其结构布置和细节加以分析，并总结新型VLCC船型的结构设计经验，从而为今后新型VLCC船型的开发设计提供有益参考。

1船型简介

1.1船型主尺度和布置

选用的4型新建VLCC船型包括3型30.8×104t船型和1型31.8×104t船型。其中，30.8×104t的A、B、C船型船长为320 m～324 m，船宽为60 m，型深为29.5 m ～30.0 m，结构吃水为21.7 m ～21.9 m，主尺度相近。31.8×104t D船型的船长为327 m，船宽同样为60 m，型深为30.6 m，结构吃水22.5 m。4个船型的设计吃水均为20.5 m。

4型VLCC船型的货舱区舱室布置对照表如表1所示。

表1　4型VLCC船型货油舱区舱室布置对照　　　　　　　　　　　单位：m

1.2货油舱布置

A、B、C船型其货油舱舱容相差不大，均达到345 700 m3以上；D船型的货油舱舱容最大，为358 600 m3。A、C、D船型的货油舱分布相同，沿船长方向分为5个货舱区域，沿船宽方向分为3个货舱区域。

B船型的货油舱分布略有不同，从表1可以看出，其双层底高和双壳宽度明显小于其他船型，但是货舱舱容却并未有显著提高，这是由于B船型将第3边货油舱的一部分分隔出来与第3压载舱联通，形成纵向L型的压载舱布置型式(如图1所示)，因此第3边货油舱舱容较小，货油舱容总和与其它船型持平。

图1　纵向L型式的船舯部压载舱

B船型与本世纪初日本VLCC船型布置相似，其突出特点就是船舯部的压载舱为纵向L型式，国内2006年前建造VLCC多属此类船型。压载舱如此布置的原因是从总纵强度考虑的，此类船型由于双层底高和双壳宽度较小使得压载水容量较少(见表1)，而货舱容量得以增加，导致对船体梁总纵强度要求过高：在压载工况时，因舯部压载水量少，舯拱弯矩偏大；在满载工况时，因舯部货油量大，舯垂弯矩偏大。通过在船舯部设置纵向L型式的压载舱，有利于控制总纵弯矩。

从新造船船型统计来看，采用此类布置型式的新造船明显减少。而由日本川崎VLCC母型船经设计优化而来的新造船C型，采用的就是较大双壳间距布置型式，并非纵向L型式的船舯部压载舱。最主要的原因在于随着CSR规范的实施，油船需考虑横浪、斜浪海况，对舷侧强框架要求提高，而B型船的双壳间距较小，舷侧抗剪能力小，其舷侧强框架横隔板和双层底实肋板板厚比常规VLCC要求高。

1.3压载舱布置

A、B、C船型沿船长方向分为5个压载舱区域，横舱壁与货舱横舱壁在同一肋位；D船型沿船长方向分为6个压载舱区域，其中第1～4压载舱与其它船型相同，仍与货舱区域对应，而第5货舱对应长度区域分为第5压载舱和第6压载舱。

CSR(OT)[1]规范提出了对油船压载工况的浮态要求：正常压载工况下，螺旋桨应完全浸没水下且纵倾不超过0.015 L，这就意味着船艉部吃水既不能过小也不能过大。压载工况出港时，最尾压载舱通常会部分压载，随着航行中油水的消耗，艉部吃水逐渐减小，须对艉部压载舱进一步压载，以满足浮态要求。

D船型使用的是超长冲程G型主机和大螺旋桨，其桨径达到10.6 m。压载工况时螺旋桨如完全浸没需要艉部吃水大于10.9 m。对应艏部吃水7.5 m，同时纵倾不超过0.015 L，需要艉部吃水小于12.33 m，因此可以看出艉部吃水的可调整空间仅为1.43 m，范围比其它船型小。D船型通过将原有的第5压载舱拆分为第5和第6压载舱，使得浮态调节更加灵活。

CSR规范与IACS UR S11[2]要求相同：在任何出港、到港或中途航行工况中，如有压载舱部分压载，必须对出港、到港或中途航行工况的满舱、空舱情况进行校核，验证船体梁的应力水平是处于安全范围内。对于油船而言，校核工况的最危险情况均为压载出港且所有压载舱全部打满，此时舯拱静水弯矩达到最大。D船型通过将原有的第5压载舱拆分为第5和第6压载舱，对应的校核工况为压载出港且第1～5压载舱打满而第6压载舱空舱，这样可以更好地控制舯拱静水弯矩。虽然D船型的载重吨大于其他船型，但其航行工况中的船体梁舯拱静水弯矩包络值却是最小的，是其它船型的96%，继而有利于控制空船质量。

1.4防泥沙方案

4个新船型的压载舱全部考虑防泥沙方案，通过优化压载舱布置型式，来达到减轻压载舱内泥沙沉积的目的。目前，通用的方式有两类：分隔式压载舱设计和沉淀溢流式压载舱设计。

分隔式压载舱布置型式是在底边舱上折角处设置水密平台，从而将压载舱分为双壳压载舱和双层底压载舱，如图2所示。油船从多泥沙港口压载出发，在满足强度、浮态、视线等要求的前提下，尽可能使用双壳压载舱并少用双层底压载舱。当油船驶离泥沙严重区域后，再将其他双层底压载舱全部打压载，达到海上全速航行状态。由于双壳压载舱的底部水密平台的骨材构件均位于平台的下方，平台上方光滑，不易残留泥沙且便于泥沙清理。

图2　分隔式压载舱布置型式

A船型采用的是分隔式压载舱布置型式。在营运中，也可根据船东申请和船级社批准，将水密平台的人孔盖打开，形成常规L型压载舱联通布置。需要注意的是，在设计时需对这两种压载舱的使用方式分别进行工况校核，两种方式应各自独立，互为替代，不可以混用。

沉淀溢流式压载舱布置型式是引入“大舱套小舱”概念(见图3)，在原大压载舱内分隔出一个小沉淀舱，沉淀舱利用底边舱上折角的局部水密平台形成底部封闭，并在前后端壁设置顶部溢流孔。多泥沙海水被首先打入沉淀舱，便于泥沙沉淀，当压载海水多至沉淀舱满舱后，较为清澈的海水将从顶部溢流孔溢流到双层底舷侧联通的大压载舱。该布置型式既能控制泥沙沉淀于易于清理的沉淀舱内，又不改变根本的横向L型压载舱水密分割型式。

图3　沉淀溢流式压载舱原理

B、C、D船型均采用的是沉淀溢流式压载舱布置型式，只是在设计细节处略有不同。

1.5艏部型式

4个新船型的艏部型式各有特点(见表2)，从型式上看，A、B、C船型采用的是球鼻艏，D船型采用的是直艏。

表2　新型VLCC船型艏部型式

常规船舶设计中，为了减少船舶兴波阻力，常常采用产生有利干扰的措施，其中最常见的是采用球鼻船艏。对于VLCC船型，剩余阻力仅占到总阻力的25%左右，其中兴波阻力的成分就更小了，所以球鼻艏减阻的意义并不大。在现代肥大型船舶的设计中，越来越弱化了球鼻艏降低兴波阻力的设计理念，向着垂直艏的方向发展。

垂直艏对于VLCC船型而言，均衡了满载和压载的综合性能，通过CFD线型优化，使船舶总阻力得到降低。垂直球艏的设计还增加了艏部浮力，在增加载货量的同时，更有利于匹配超长冲程低速柴油机和大直径螺旋桨。

对于垂直艏，由于计算船长的增加，波浪弯矩会有所增加，上浪的问题也引起了关注。在普通垂直艏基础上，可以将靠近主甲板的部分设计成具有一定的外飘角度，以缓解艏部上浪。

A型船采用传统的球鼻艏设计，主要关注设计吃水时的快速性能；B型船采用短球鼻艏设计兼顾增加载重量、综合减阻、控制波浪弯矩和艏部上浪；C型船采用垂直艏设计的改进型，解决了垂直艏带来的上浪问题，同时设计了较小的矮球鼻，在不增加总长的前提下，保证了防撞舱壁的距离要求；D型船采用垂直艏设计，增加载重量，配合G型主机和大直径螺旋桨，通过优化线型，提高推进效率。

2船体结构

2.1装载手册的关注要点

(1) 打/排压载水中途工况浮态。

CSR(OT)规范[1]1.1.2.2条规定：正常压载工况和重压载工况的浮态应为螺旋桨全浸没、尾倾且纵倾最大不超过0.015 L。该条规定还要求，对于打/排压载水开始和结束时刻的中途工况，应提交批准。对于打/排压载水的中途工况，规范条文未予明确。

有设计方提出，船舶出港后开始缓打压载水，以此抵消油水的消耗，使得船舶尾部的质量持续保持稳定。那么在途中当最尾压载舱打满时，可视为最尾压载舱中途工况的结束工况；而出港工况为最尾压载舱中途工况的开始工况。

笔者认为上述“缓打压载水”的操作并不符合实际情况，而且难于加以界定。压载中途打/排压载的之前工况和之后工况均应为实际营运工况。实际航行过程中，只有在船舶浮态超出了要求的范围时才需要压载操作，并当浮态达到要求的上限时停止压载操作，如此反复直至到港。在编制装载手册时，可以据此思路找到符合实际的中间工况。

随着EEDI要求生效，VLCC为达到各阶段越来越高的能效要求目标，使用超长冲程主机和大螺旋桨已成为大势所趋，浮态会越来越成为决定压载航程中途工况的决定因素。

(2) 压载舱部分压载的S11校核。

CSR(OT)规范要求：在任何出港、到港或中途航行工况中，涉及尖舱或者其他压载水舱部分装载的压载工况不允许作为设计装载工况，除非在空舱和满舱间的任意装载水平下，计算得出的应力水平处于屈服和屈曲衡准要求的范围内。若在任何出港、到港或中间工况时的满舱、空舱和指定部分压载水平的应力水平处于屈服和屈曲衡准要求的范围内，则满足符合设计目的的衡准。

如前所述，压载出港时最尾部压载舱为部分压载，中途为部分压载或满舱，而到港时为满载。这种情况下，S11工况应校核出港和中途最尾部压载舱空舱和满舱情况，但无需校核到港时最尾部压载舱为空和部分压载的情况。因为在到港时，由于最尾部压载舱中途已完成打压载至满舱，空和部分装载情况的可能性已经被消除了。装载手册中应提交中途打压载的前、后工况，此前、后工况应为实际工况，需满足稳性、浮态和强度要求，船东应严格按照装载手册中的工况操作。

(3) 风暴压载工况。

越来越多的油船船东要求在装载手册中增加风暴压载工况。对此要求，设计院往往给出的风暴压载工况是在舯部货舱装压载水，这是一种比较极端的做法，笔者对此有不同的看法。

MARPOL公约[3]允许在货油舱里装入海水来抵抗强风暴，即所谓风暴压载。显然，这是船舶紧急避险的一种手段，没有必要把它当作是船舶的正常装载工况看待而列入装载手册。因为，一旦列入了装载手册，则必须对其进行相关校核。而舯部货舱装压载水的所谓风暴压载工况，从总纵强度上看，中垂静水弯矩和静水剪力会比正常压载工况增加10%～20%，往往是所有工况中的最大值；从局部强度上看，横舱壁前后实肋板垂直扶强材、强框架实肋板开孔等多个部位的应力都在这个工况显示为最大。

出于对船舶结构安全的考虑，船东提出对在风暴压载情况下进行结构强度评估的要求是可以理解的。但没有必要给出在舯部货舱压载的这种极端做法。更为合理的做法是在船舶已有结构强度能力的范围内，设计师建议一种安全有效的风暴压载方式，作为船长的操作指导，而在装载手册中不必专门列入风暴压载工况。

A、B、D船型艏部设置的艏尖舱为空舱，C船型艏部设置的艏尖舱为压载舱。A、B、D船型均在装载手册中列入并校核了舯部货舱装压载水的风暴压载工况。C船型则没有列风暴压载工况，而是校核了比正常压载吃水稍深的重压载工况，重压载工况与正常压载工况不同之处为艏尖舱打满压载水。

(4) 沉淀溢流式压载舱。

沉淀溢流式压载舱在舱室布置上,与横向L型压载舱水密分割型式完全一致。在编制装载手册和压载水管理计划时，对于正常压载时的URS11强度校核工况和压载水交换工况，应特别注意选取可能出现的最危险工况进行校核。并且在考虑压载舱装载率时，应特别注意沉淀舱与大压载舱实为相通，比如大压载舱为100%而沉淀舱为空的情况是不可能存在的。

(5) 防泥沙工况。

氟桂利嗪是临床中较为常用的一种双苯酰胺类钙离子拮抗剂，其对脑血管具有较高的选择性，在进入机体后，能够通过调节机体细胞内的钙水平降低患者的细胞钙失衡所带来的影响，同时其对于钙通道也具有较好的拮抗作用[2-3]。

出于防止泥沙的考虑，不仅仅在压载舱的设计上作特别的考虑，在实际操船时，在出港到锚地的过程中尽量少加压载水，待到达锚地水质变清后才会打压载至正常压载工况[4]。在编制装载手册时，船东往往会特别要求增加防泥沙工况。笔者对此的看法是：考虑到这种情况是从多泥沙港口出港至锚地段的特殊操作，没有必要在装载手册中专门作为一个特定工况来对待，考虑到路程短且环境条件可控，设计院可以为船东准备一个基于安全的操作建议，重点关注强度、稳性和视线要求即可。

2.2典型横剖面

(1) 纵向连续构件和强框架钢级。

表3为4个新船型的强力构件钢级汇总，可以看出：纵向构件高强度钢比例明显提高，AH和AH36钢被广泛应用；甲板和外板作为船体梁的上下带板，全部采用高强度钢；内底板和底边舱全部采用高强度钢；纵舱壁全部采用高强度钢；A、B船型横向强框架部分采用AH钢；C船型横向强框架全部为AH钢。

表3　强力构件钢级汇总表

10年前，随着纵骨疲劳问题日益突出，原先市场上流行的日系约80%高强度钢比例VLCC船型饱受诟病，船东纷纷在规格书中增加约45%高强度钢比例限制。这是由于高强度钢虽然具有高屈服极限，但减小纵骨尺寸之后，其弹性模数会随着尺寸的减小而降低，反而使得相对变形增大。在构件连接处易产生附加载荷,形成应力集中,导致疲劳寿命下降。

CSR(OT)规范实施后，船体构件尺寸加大，空船重量较之前增加约5%，设计师需要适当提高构件钢级来控制空船质量。同时，CSR(OT)规范对于构件尺寸的要求越来越全面和明确，可涵盖船体梁的弯曲、剪切、疲劳、极限强度和构件的屈服、屈曲、疲劳强度，从而确保减小的构件尺寸仍处于安全水平。相信随着HCSR规范生效和能效要求的日益提高，高强度钢比例还会进一步提高。

(2) 强框架结构型式。

表4　纵骨贯穿强框架节点型式

可以从力的传递方面进行剖析[5]。船体结构各级构件力的传递过程为(见图4)：①波浪压力施加于外板和内部压力施加于舱室边界上；②这些侧向压力经由板传递给板周界支持处的纵骨和骨材；③纵骨受力弯曲将力传递给纵骨周界支持处的主要支撑构件，进而引起板架弯曲；④板架弯曲将力传给板架的支持周界(舷侧、横舱壁或甲板、船底)；⑤最终使整个船体像梁一样弯曲。

图4　船体结构各级构件力的传递过程

两种不同型式，影响的正是第③步。当腹板加强筋与纵骨连接时，传递总力的一部分通过纵骨腹板与实肋板和补板之间的连接以剪力方式传递到实肋板上，另一部分通过纵骨面板与实肋板腹板加强筋之间的连接传递到实肋板上。当腹板加强筋不与纵骨连接时，意味着全部力都需通过纵骨腹板与实肋板和补板之间的连接传递，局部剪力水平明显增加。

为了达到与其余3型同等的安全水平，C船型必须提高传递剪力的能力，其双层底纵骨穿过实肋板处的贯穿孔与另外3型明显不同(见表4)，C船型纵骨腹板与实肋板和补板之间的连接长度l1+ l2最大。同时C船型的实肋板全部采用AH钢(见表3)，使得传递剪力的能力得以提升，并且C船型的强框架间距为5.25 m(见表1)，传递剪力的要求下降。分析表明，C船型此处剪应力水平与其余3型相当。

CSR(OT)规范附录C表C.1.7中要求：如腹板加强筋不与纵骨面板连接，在外底板、内底板、舷侧板、内壳板处的纵骨贯穿孔应采用图C.1.11建议型式，又称苹果孔“Apple Slot”，C船型采用的正是苹果孔型式。

苹果孔型式对船厂的建造工艺要求很高，C船型所有非水密强框架上的纵骨贯穿孔(甲板纵骨除外)全部采用苹果孔型式,而A、B、D船型极少采用苹果孔型式。这也表明国内船厂与日本船厂在工艺要求上存在不同。

2.3总纵强度

(1) 剪切强度-货舱。

平面纵舱壁位于横舱壁水平桁连接处，将承受水平桁带来的额外剪力，必须进行加强。加强范围为纵舱壁位于整个水平桁连接长度且至少覆盖舱壁前后各一个档位。垂直范围为从水平桁向下延伸0.5 hk(hk为所考虑水平桁到其下一道水平桁之间的垂直距离)；对于最下面水平桁，垂直范围为从水平桁到内底。

CSR(OT)规范出台之前，大部分船级社规范对于横舱壁附近的纵舱壁剪切强度未提出特别要求。在舱段分析时发现，纵舱壁上位于横舱壁水平桁附近的板在横向全空工况(见图5)，总是显示出较高的剪应力，必须设置局部加厚板才能满足强度衡准。

正是由于货舱沿纵向间隔装载，使得横舱壁之后剪力向下、之前剪力向上，这个剪力突变使得纵舱壁上水平桁范围内形成剪力环流。剪力环流在水平桁之下的方向为向上，与原剪力叠加，使纵舱壁局部区域承受额外的剪力。

CSR(OT)规范出台后，对纵舱壁上该区域引入了水平桁剪力修正的规范要求，使得规范计算时纵舱壁局部需设加厚板来满足剪切强度要求。多型实船计算表明，当纵舱壁板厚满足规范要求时，在舱段分析中均可满足直接计算要求。

(2) 剪切强度-机舱。

就剪力要求值而言，机舱前端壁处静水剪力比船舯最大值下降很少，其许用值基本为船舯最大值的95%。同时机舱前端壁靠近整个船体梁波浪剪力最大区域的0.2 L处，波浪剪力依然较大，而静水剪力与波浪剪力总和为船舯最大值的约85%。

典型VLCC的纵舱壁结构在货舱区域为全部连续，但是进入机舱区域后，由于船体线型和设备布置的需要，经常出现纵舱壁局部区域中止的情况。机舱区的船体梁承剪面积大幅减小，对外板的强度要求陡然提高。建议内壳和纵舱壁在布置允许时可尽量向机泵舱延伸。

图5　横向全空工况示意

2.4沉淀溢流式压载舱

(1) 坐底式PMA开孔。

B、C、D型VLCC船型均采用了沉淀溢流式压载舱设计。其中，D型船采用了坐底式PMA开孔，以方便更好地清理泥沙，型式如图6所示。

与常规的PMA开孔型式(见图7)相比，坐底式PMA开孔局部加强要求高，相应的焊接及施工要求也高。舱段分析表明，开孔在横浪工况(A1-5a)和港内工况(A9)时应力最大，此时舷侧强框架载荷最大；双壳间距越小，横隔板抗剪面积越小，舷侧板架抵抗侧向载荷的能力越低，对横隔板局部加强要求越高；坐底式PMA开孔的高度越大，其应力集中越显著，对横隔板的要求越高。在保证泥沙通过和通道尺寸的前提下，应尽可能降低开孔高度。

图6　坐底式PMA开孔　　　　　　　　　　　　　　　　　图7　常规PMA开孔型式

(2) 顶部溢流孔。

L型沉淀溢流式压载舱在前后端壁的上部均设置溢流孔。溢流孔形式通常采用与其他强框架相同的常规人孔形式，且位置尽量抬高，以便使泥沙更好地沉积在小舱内。考虑到船舶通常为尾倾的浮态，可以将后端壁溢流孔做大，同时将其前端壁的溢流孔位置抬高，在形式上更符合实际用途。

2.5货舱高应力部位

货舱区域的高应力部位应在设计和校核中予以高度关注，以下经验可供参考。

(1) 底边舱上下折角。

对于下折角，半档处设肘板对应力集中无明显改善。B船型由于是纵向L型船舯部压载舱型式，边舱不设制荡舱壁，底部板架更长，底边舱下折角的疲劳要求更高，No.3货舱处的底边舱下折角需设置货舱内肘板。

上折角的横隔板处均有明显应力集中，设局部加厚板。C船型采用弧形弯板且R900，使横隔板应力水平下降，对横隔板加强要求较低。B船型虽然采用了弧形弯板，但由于R150较小，对横隔板改善作用不明显。

(2) 纵舱壁垂直桁趾部和背肘板。

纵舱壁垂直桁趾部均采用软趾型式并加设AH加厚板，软趾可使得趾部应力降低。背肘板上下趾端中的上趾端(与纵舱壁相交处)应力集中较大，而下趾端(与内底相交处)应力集中稍小，这是由于背肘板上端作为垂直桁的端部支持承受了一部分垂直桁传递而来的弯矩。

(3) 制荡舱壁横隔板与内壳/纵舱壁相交处。

制荡舱壁横隔板与内壳/纵舱壁相交处从应力比较看，与纵舱壁相交处应力集中明显，与内壳相交处应力稍小。肘板趾部应力集中明显，趾部设置软趾，可有效释放应力集中。

(4) 横舱壁垂直扶强材上下肘板。

横舱壁垂直扶强材上端肘板和背肘板与甲板纵骨弧形过渡处有明显应力集中；若不设背肘板，横舱壁与甲板纵骨十字相交处有明显应力集中。横舱壁垂直扶强材下端肘板与垂直扶强材弧形过渡处以及肘板与内底板弧形过渡处有明显应力集中；C船型的横舱壁垂直扶强材下端肘板采用不对称式，肘板下趾端与内底板相交处有明显应力集中，但肘板上端与垂直扶强材弧形过渡处应力较小。

(5) 横舱壁中纵剖面垂直大肘板。

大肘板靠近上部圆弧处面板有明显应力集中，大肘板趾部均采用软趾。由于横舱壁CL左右两侧均有货油管系开孔，使得CL垂直大肘板的有效带板宽度减小，对大肘板腹板厚度提出更高要求。对称式背肘板与横舱壁弧形过渡处有明显应力集中，背肘板与内底板弧形过渡处应力集中稍小；若不设置背肘板，其十字相交处应力集中明显。

(6) 横舱壁水密实肋板垂直扶强材及前后肋板垂直扶强材。

横舱壁水密实肋板垂直扶强材上下端均采用圆弧形并设置圆弧形背肘板，圆弧边缘以及与内/外底纵骨相交处有明显应力集中；横舱壁前后实肋板垂直扶强材均采用圆弧形并设置圆弧形背肘板，圆弧边缘以及与内外底纵骨相交处有明显应力集中。如不设风暴压载A8-1工况，可较好地控制双层底垂直扶强材的应力水平。

(7) 水平桁与纵舱壁与内壳十字相交中间平台。

十字相交处肘板在肘板圆弧中部有明显应力集中，肘板厚度随着肘板尺寸增大而减小，A船型肘板尺寸较大且设面板，肘板圆弧中部同样有明显应力集中。若采用拉长式圆弧形且采用软趾，这种形式类似于十字交叉点的弹簧软趾，从应力结果看，它可以很好地释放应力集中，使得圆弧中部的应力水平较低。

(8) 货舱检验通道和货油管道开孔。

位于水平桁上的货舱检验通道的大开孔为长方形且角隅为圆弧形，角隅处应力集中明显，加设局部加厚板；随着大开孔宽度增大，其应力集中越大，板厚要求越高；大开孔为腰圆形，应力集中有改善。位于水平桁和甲板上的货油泵管道开孔边缘有应力集中，当开孔临近时，应力集中有耦合，且圆孔越大，间距越小，对板厚要求越高。

3结论

随着市场竞争的加剧，船舶能效指标的不断提升以及结构共同规范的实施，将VLCC油船结构设计的要求提到了前所未有的高度，结构设计的水平将直接体现为VLCC船型的市场竞争力。通过对4型新型VLCC船型的分析而总结出的经验可以为今后的船型开发提供有益的指导。对VLCC而言，合理的分舱布局将是结构设计优劣的关键，高强度钢的使用必将成为大势所趋。同时，船舶大型化和轻量化对节点设计提出了新的挑战，货舱区域高应力部位的节点设计和处理必须引起高度重视。

参考文献

[1]IACS.Common Structure Rules for Double Hull Oil Tanks[S].2012.

[2]IACS. UR S11 “Longitudinal Strength Standard”[S].2011.

[3]IMO. MARPOL-International Convention for the Prevention of Pollution from Ships[S].2011.

[4]姜伟.VLCC压载舱淤泥控制操作[J].世界海运, 2012, 35(12):32-35.

[5]中国船舶工业集团公司.船舶设计实用手册结构分册[M].北京：国防工业出版社,2013.

作者简介：秦炳军(1970-)，男，博士，高级工程师。

中图分类号U662

文献标志码A

Analysis on Structure Design of New VLCC Ship Type

QIN Bing-jun1, Lin Li2

(1.Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co., Ltd., Shanghai 201612, China; 2. Chinese Classification Society Research Institute, Shanghai 200135, China)

AbstractA comparative analysis is made on the subdivision type, structure layout and node design of the four type of VLCC's cargo hold area. The conclusion can be helpful for the future development of ship type. At the same time, it also puts forward own opinions on the storm load, intermediate load condition, the anti-sediment scheme of the loading manual.

KeywordsVLCCTankerStorm loadIntermediate load conditionAnti-sediment