1、毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 20000DWT 化学品船初步设计 前 言 化学品船是载运各种化学品如醚、苯、醇、酸等的专用液货船。化学品大多具有剧毒、易燃、易挥发和腐蚀性强等特点， 因此化学品船对防火、防爆、防毒和防腐蚀等有很高的要求。化学品船因载运的货物品种多，所以货舱分隔多， 货泵多， 国际上将其按货种分为 3 类： 用于运输危险性最大的货物， 要求有双层底和双重舷侧，翼舱宽度不小于船宽的 1/5，以确保化学品在船舶发生碰撞或搁浅时不致泄出；用于运输危险性较高的货物，要求有双层底和双重舷侧， 但翼舱宽度可以小一些；用于运输危险性较低的货物，其构造特点与一般油船相似。对于腐蚀性强的酸类液
2、货，货舱内壁和管系多采用不锈钢或敷以橡胶等耐腐蚀材料。因此，化学品船是一种设计建造难度大的高技术、高附加值船型，大型多功能化学品船建造的兴起更是近 20 年来的事情。尽管化学品船属于世界船队中的小船种，但随着世界经济的发展，各国的出口产品正在从初级产品，逐步向工业制成品或高附加值产品转化。化学品船作为一种要求严格的危险液货船，由于技术要求更加严格等因素，促进了化学品船需求量的增加。因此，研制新型，先进的化学品船已经是我 们船舶设计人员刻不容缓的任务。 现 状 与 发 展 于 1983 年 11 月 ,上海海运局从日本购进 1 艘载重吨 3860t 化学品船 ,开创了中国近海 /沿海化学品运输。
3、迄今为止 ,我国也设计、建成了一批化学品船 ,但基本上都是小型船 ,而且中国现有的船队中几乎没有大型的多功能化学品船 ,北美到远东、欧洲到远东 ,经营化学品船的航线被几个主要的化学品船东垄断着 ,这与我国这样一个航运大国并不相称 ,也对我们国家的化学品外贸不利。随着中国进入世界贸易组织 ,中国与世界的联系越来越密切 ,中国的化学品贸易将会有较大的增加 ,相应 的化学品船队也应有所扩大 ,这对于中国的航运界和造船界都是好消息。因此我们应该抓住机遇 ,加快化学品船建造和运输的发展 ,为国家的经济建设服务。 随着化学工业的发展，尤其是石油化学工业的兴起，它所需的原料及其产品的运输量日益增加。比如上世
4、纪三十年代初，日本人造丝工业的突起，需要消耗大量的氢氧化钠，原来以固体运输方式供应客户、再让客户根据自己的需要将固碱配成不同浓度的溶液使用，从安全与工作效率方面来说，这种方法已不能适应了。为了大量运输液体烧碱，出现了世界上较早的大宗运输液体烧碱产品的散装液体化学品船。 第一代 化学品船 最早出现的散装化学品船是在 1948 年，美国把 T-2 型普通油轮 “Marine chemical Transport ” 号改装成化学品船，可称为第一代化学品船。其典型例子是 T-2 型油轮改装成 9073 总吨的 “R.E.Wilson ” 号化学品船，设有双层底舱，中央舱可装 9 种不同的化学品，翼舱
5、装载煤油，并使用了深井泵，具有较灵活的管线系统，装卸比较方便。但实际上没有脱离普通油轮（ Tanker）的窝臼，由于货舱结构材料所限，对装运化学品货物有很大的局限性。 第二代化学品船 到了六十年代， 为了能装运更多品种 的化学品，将成品油轮（ Product Tanker）加以改造，成为所谓的第二代化学品船，它具有两个明显的特点：一是采用分隔式的货舱，二是广泛地应用了舱壁涂层工艺，使装运散装化学品的适应性进一步扩大。 第三代化学品船 这是专门设计建造的化学品专用船（ Chemical Tanker），由于七十年代液体化学品货运量和货种不断增加，对货舱结构材料提出了更高的要求。为了保证货物的质量
6、和运输的安全，有 1/3 到 1/2 的中央液货舱及其所使用的泵和管线是用不锈钢建造的，从而扩大了使用范围；在结构上，采用双层底舱，可作压载之 用；管系采用一舱一泵体系，一般不用总泵房操作，而分段设置泵房，使装卸更为灵活方便。 第四代化学品船 第四代化学品船以 1985 年 5 月，南韩大宇造船公司为总部设在美国的挪威斯图特 -尼尔森（ Stolt-Nielson）公司建造的化学品船为代表，这才是名符其实的散化船（ Parcel chemical Tanker）。其主要特点是：吨位较大、分隔较密、货舱70%采用了高强度不锈钢材料、设有先进的控制、加热、透气、检测、警报及惰性气体系统、具有更大的
7、灵活性和更好的营运性能。 目前有 7 个国家的船厂有建造 化学品船的能力，交船期已排至 2012 年。就目前手持订单情况看，韩、中、日依然主导着化学品船建造市场。韩国船厂优势明显。总体而言，韩国中小型船厂仍主要侧重涂层化学品船的建造，而且能够提供较早的交船期，但部分企业也开始有计划的承接一些不锈钢化学品船订单。日本是主要的不锈钢化学品船的建造国，如北日本造船近几年主要承接不锈钢化学品船。但 2007 年一来，由于不锈钢价格持续飙升，日本很多擅长建造不锈钢化学品船的船厂开始转而建造特涂化学品船。传统的建造化学品船的船厂主要包括新来岛造船、北日本造船、福冈造船、栗之浦船坞公司 和三浦造船，这些船厂
8、建造的化学品船均在 3 万载重吨一下。中国和土耳其近年新建船厂纷纷涉足化学品船，尤其是万吨一下化学品船的建造。以土耳其为例，在目前的手持订单中，超过 60%的船舶是化学品船，如 Eregli 船厂、 Soli 船厂和 Celiktekne 船厂都以建造小型化学品船闻名。中国船厂方面，建造化学品船的船厂中实力较强的包括广船国际、川东船厂和青山船厂。但近年承造化学品船的船厂逐年增多，新兴的地方船厂如江洲、南通明德船厂、山东乳山船厂、浙江可进船厂和泰州三福开始涉足化学品船的建造，但多以万吨以下的船舶为主。这是地 方船厂开始向高附加值船迈进的主要标志。此外，俄罗斯、克罗地亚和越南等国家的船厂也承接了小
9、量订单，但市场竞争力并不明显。 尽管化学品船价格昂贵，建造利润丰厚，吸引大量船厂进入化学品船领域，但同时化学品船也具有较高的建造技术难度和复杂度，建造风险也考验着毫无经验的新建船厂。 通观化学品船的发展历史及对现状进行分析 ,化学品船发展趋势的主要特点有以下几点。 第一：“两头大、中间小” 的趋势越来越明显。 2 万 3 万吨级中型化学品船日渐萎缩 ,定单持续减少。 3 万吨级以上化学品船不断增加 ,小型化学品船仍然占相当重要地位 。第二：大型化问题。虽然化学品船也表现出大型化的趋势 ,但并不明显 ,这主要是由于单一品种的化学品货物难以形成稳定的大批量 ,因而大型化学品船的大型化受到比较大的限
10、制。同时 ,小型化学品船的大型化使得 1 万到 2万吨级船近几年比较兴旺。第三：货舱类型。货舱类型由原来的普通钢板型到后来广泛使用防腐蚀涂层 ,再到现在越来越多地被使用不锈钢型货舱 ,以致于有些小型化学品船的货舱全部采用不锈钢。另外 ,也有一些小型化学品船采用不锈钢包覆型货舱。第四：货舱材质。目前 ,用于化学品船货舱围壁结构的钢板材料主要有 3 种 ,即普通碳钢加特殊涂层 ,整体式不锈钢 ,碳钢 /不锈钢复合板。普通碳钢加特殊涂层货舱的优点是可以显著地降低造价 ,且除少数与涂层不间容的化学品外 ,可装载的货品种类繁多 ;缺点是特殊涂层在营运中容易遇到损害 ,影响营运效益。整体式不锈钢货舱的优点
11、是载运货品种类广泛 ,且无特殊涂层可能在营运中遇到损害之忧 ,除少数与不锈钢不间容的化学品外 ,绝大多数化学品均可载运 ;缺点是对运输、仓储、焊接、加工以及生产管理等各环节均有严格要求 ,因此初始造价很高。碳钢 /不锈钢复合式货舱与整体式不锈钢货舱相比 ,优点是能降低造价 ,但施工工艺复杂 ,为此 ,复合板往往仅用于平直结构件区域。在现有的化学品船船队中 ,采用特殊涂层货舱的化学品船 ,占化学品船总量的 70 %以上 ,而且随着新的适应性更强的涂料投入使用之后 ,普通碳钢加特殊涂层的货舱型式将更加占据主流位置。第五：货舱数量。相对于油类货物来讲 ,化学品的产量和销量比较小 ,导致化学品运输批量
12、不大。为适应化学品种类繁多的特点 ,近期建造的大吨位化学品船 ,其货舱数多达 30 40 个 ,有的甚至达到 50 多个 ,从而增强了其运输的灵活性和承揽货运的能力。另一方面 ,因其船体钢材用量和 货舱设备数量增加 ,在减少相应载重量的同时 ,船舶造价也随之提高。第六：使用年限延长。由于以美元 /载重吨计 ,化学品船造价可为 VLCC 的 3 10 倍 ,一船约为 56 倍 ,因此船东们一直有延长化学品船使用年限的强烈要求。第七：成品油 /化学品船。由于化学品运费高于成品油 ,其运费又比较坚挺 ,因此许多船东在订造新一代成品油船时明确要求能装载 IMO 类化学品。但它一般没有不锈钢型货舱 ,仅
13、设涂层型货舱。 总 结 船舶是一种水上建筑物，具有环境条件特殊、类型多、系统复杂、技术含量高、投资巨大、使用周 期长等特点。而化学品船有是一种要求严格的危险货船，技术要求更加严格，经过有关化学品船航运市场、船队状况及影响化学品船市场的因素等进行综合分析，随着世界经济的进一步好转，世界化学品船市场将扩大，新船需求量将进一步增大。高速船目前已成为国际航运界的一个关注焦点 ,而常规船舶的逐渐高速化也成为另一个明显的趋势，这种趋势也给船舶设计师带来了挑战。船速提高会带来一些新问题 ,重要的是在设计阶段发现这些问题 ,并在船舶设计方案中考解决这些问题的办法。因此，船舶设计者必须持认真、慎重的态度。要不断
14、学习和创新，采用先进技术，吸取 各种新的技术和科研成果，扩大知识面，提高自身艺术修养，推陈出新，才能设计出一艘好船。而且船舶设计在造船过程中起着关键性的作用 ,当前有三项重要任务。一是为当前 船舶生产提供优质服务 ,既要提高设计质量 ,又要加快设计进度 ,搞好生产设计。二是革新现有船型 ,在提高船的功能、方便维修保养等方面下功夫。三是勇于承造高科技船舶和自主开发新船型。并在本次的船舶设计中要满足的基本要求主要是： 1.适用、经济。保证新船的适用性是设计中处理各种矛盾时首先要考虑的因素。提高船舶的经济性是设计工作的重要目标。 2.安全、可靠。安全性 是船舶的一项基本质量指标。 3.先进、美观。采
15、用先进技术和装备可以改善性能，提高船舶质量和经济效益。 在我国每年都会有很多的化学品船进行建造，在这些船舶中真正具有中国自主知识产权的船舶的比例很小，而且国产船舶和国外的进口的化学品船的差距较大。这就要求我国加大这方面的投入力度建造出具有中国特色的化学品船。同时对船舶设备的国产化上也要下一定的功夫，中国的造船和外国先进水平的巨大差距更多的体现在船舶的设备上国产水平低上。因此我国的船舶设计人员应该自立于开发出化学品船。 参考文献： 1钢质海船入级与建造规范，中 国船级社， 1998 年 2 顾敏童主编，船舶设计原理，上海交通大学出版社， 2001 年 3船舶设计实用手册 4 杨永祥、茆文玉、翁士
16、纲合等编，船体制图，哈尔滨工程大学出版社， 1995 年 5 盛振邦、杨尚荣、陈霍深合等编，船舶静力学，上海交通大学出版社， 1992 年 6 黄德波主编，船舶工程专业英语，哈尔滨工程大学出版社， 2001 年 7 杨代盛主编，船体强度与结构设计，国防工业出版社，第二版，北京， 1986 年 4 月； 8 吴仁员、谢祚水、李治彬合编，船舶结 构（第三版），国防工业出版社； 9 尚志刚，韩皓主编我国液体化学品船船队发展趋势及对策， 水运管理 2007 年 1 月； 10 张勇慧 ,林焰 主编当代化学品船运输及其发展趋势， 水运工程 2001 年 9 月； 11 张新龙 主编化学品船市场需求与预测， 中国船检 2007 年 1 月；
