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12800DWT无浮箱单舱重吊多用途船兼顾水动力性能及营运便利性船超大货舱开口变形控制研究

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2023-09-25 13:48:01

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2023-10-08 11:00:28
该船作为超大开口多用途船,舷侧结构细长,横向刚度小,天然存在舱口变 形的问题。为了保证舱盖正常工作,需要通过有限元计算来对舱口变形进行精确控制,使得每块舱盖都能正常开启。 该船货舱开口长度达到 95.25 m,货舱设计 16 块舱盖,如果按普通多用途 船设计,不设置支撑限位舱盖,航行工况下,舱口向内向外变形总量将达到 230 mm 左右,无法满足舱盖设计。因此该船在船中选取了 3 块舱盖作为支撑舱盖,在 FR81,FR90,FR99 处连续设置 3块支撑舱盖,并限制支撑舱盖处右舷 Y向 stopper向内变形间隙为 80mm。从而得到 3 处支撑舱盖的额外支撑力,由有限元模型得到的非支撑舱盖处最大相对变形值为 123mm,满足舱盖的设计要求,保证每块舱盖都可正常开启。
该船作为超大开口多用途船,箱形单货舱,首尾无台阶,舱口宽度占型宽 74.6%,左舷配置 2 台单吊起重能力 400 t 的重吊。 其结构特点为舷侧结构细长,横向刚度小,无中间横舱壁限制变形,相对于普通多用途船,无论航行工况还是吊装操作工况,货舱段都存在变形量大的问题。因此,该船结构设计的技术思路在于控制货舱段变形量及减小变形引起的应力集中问题。 项目组对该船结构设计主要有以下几个方面:1,货舱段设置支撑舱盖,控制货舱段变形; 2,与主船体连接的结构尽量独立设置,减小变形传递;3,货舱区域和船端区域,做好结构过渡,减小因刚度的突然变化会引起的应力集中; 4,需要开孔的主要支撑构件,做好有限元强度校核。

本项目满足 DNVGL 环保符号 CLEAN 的要求,EEDI 达到 Phase III, 氮氧化物排放达到 Tier III。船体型线优良,加装节能毂帽鳍,日油耗仅 10.8 吨。节能环保,经济高效。

本项目开展了载货空间最大化、货物适装能力提升、超强起重能力实现、大开口船体结构设计、重吊安全作业模拟评估、船舶营运良好稳性及浮态、敞口功能新设计与减重、国内水池敞口试验、微型机舱布置等方面的技术研究,取得了关键技术的创新和突破,申报了多项专利,综合水平和关键技术达到国际先进水平。首制船“KATORI”号,已入选《Significant ships of 2021》(2021 年杰出船型名船录),被船东赞誉 油耗成本远低于现有同型船舶,经济效益、环境效益双赢。

该项目具有广阔的应用前景。

项目组由中国船舶集团上海船舶研究设计院(SDARI)多名专家组成。项目组开展了载货空间最大化、货物适装能力提升、超强起重能力实现、大开口船体结构设计、重吊安全作业模拟评估、船舶营运良好稳性及浮态、敞口功能新设计与减重、国内水池敞口试验、微型机舱布置等方面的技术研究,取得了关键技术的创新和突破,申报了多项专利,综合水平和关键技术达到国际先进水平。首制船“KATORI”号,已入选《Significant ships of 2021》(2021 年杰出船型名船录)。项目组发表了16项专利 3篇专著论文 3项软件著作权。该项目实现了关键核心技术实现完全可控和自给,进口设备国产化可替代。

本船型实现批量 2 艘建造,单条造价 2700 万美元,经济效益和社会效益显著。

在世界无浮箱单舱重吊多用途船向航行安全、环境友好营运方面具有里程碑的意义,综合水平达到国际领先水平,引领重吊多用途船发展新方向,是全球最大无浮箱单舱重吊多用途船。

首制船成功建造,打响中国设计和中国制造品牌。她是我国自主开发设计与建造,拥有完全知识产权,巩固了我国在重吊多用途设计与建造市场的领先地位。打响中船重吊多用途品牌,她是国内设计院和造船厂合作的优秀典范。表明了中船集团参与日本乃至国际重吊多用途船型市场竞争首战告捷。设计院精益求精的设计品质获得船东的高度认可,迎来双方在双燃料 PCTC 项目上的二次深度合作。后续高端大型 PCTC 签约订单 6 条。德国船东新造 2 条同型船。

国际影响力大,国外媒体和组织关注,评价高。头部重吊船运营公司订单纷至沓来:United Heavy Lift(UHL)订单 2 艘、AAL Shipping 订单 6 艘、 SAL Heavy lift 订单 6 艘。

首制船“KATORI”号,已入选《Significant ships of 2021》(2021 年杰出船型名船录),船舶一经交付,其优秀的性能和先进的设计,马上取代老船,成为 NYK 公司在日本-东南亚、非洲航线上的主力军,为船东运能和运力的提升发挥了重要作用。

该项目由中船集团开发设计与建造,技术难度高,总体性能优秀,关键技术自主可控,实现批量建造和交付。首制船已在亚洲和非洲地区营运近 2 年,船东反馈好,国际影响力大,引领了航行安全、环境友好重吊多用途船发展新方向,具有极高的推广应用价值。