VLOC船型特點及發(fā)展動向

CCS 40萬噸VLOC總項目組 付 鵬 鞠立強 錢 峰 田兆波

隨著大型礦商在運價成本上的精細化考量以及國際公約對節(jié)能減排的快速推進，超大型礦砂船的船型發(fā)展將會現(xiàn)新的趨勢。

據(jù)統(tǒng)計，目前世界在營運大型礦砂船合計201艘，載重噸在23萬到40萬噸之間，主要從事巴西及澳洲礦砂出口的海上運輸。自1986年第一艘大型礦砂船在韓國交付，已有超過30年的歷史，近十年來伴隨著中國鐵礦石進口需求的快速提升，礦砂船的交付數(shù)量節(jié)節(jié)攀升，2010年后交付船舶約180艘，其中105艘由中國船廠建造。伴隨著2018年以來批量40萬噸大型礦砂船的陸續(xù)交付，我國已建立了完備的自主設(shè)計、建造和運營大型礦砂船的體系，大型礦砂船也已經(jīng)由新生事物逐步變?yōu)槌墒齑汀?/p>

礦砂船主要船型

礦砂船根據(jù)船舶數(shù)量和載重噸可分成為23萬噸級、25萬噸級、30萬噸級、32.5萬噸級和40萬噸級，其中40萬噸級和25萬噸級船舶數(shù)量位居營運船前兩位。

第二代40萬噸礦砂船典型艙室布置

由于鐵礦砂的比重較大，積載因數(shù)較小，所以礦砂船的貨艙容積相對較小，一般不到其載重量的60%，通常為雙殼設(shè)計，邊艙設(shè)計為壓載艙且其壓載艙艙容較大，一般采用B-100干舷設(shè)計。滿載工況下為獲得理想的穩(wěn)心高度，礦砂船雙層底通常比較高，在滿足基本分艙要求及裝貨需求（譬如多港裝載）下，為提高裝卸貨效率貨艙數(shù)量通常比較少，因此部分船型貨艙設(shè)計成一艙兩口型式，圖1為40萬噸礦砂船艙室布置。

礦砂船的艏艉部、機艙構(gòu)造和常規(guī)散貨船、油船類似；貨艙區(qū)，連接甲板、內(nèi)底板和外底板的斜縱艙壁將礦砂船在橫向分成了一個干貨艙和兩個邊艙，使礦砂船橫剖面類似油船與散貨船結(jié)構(gòu)的組合，根據(jù)橫向強度的需求，橫框架又有1道橫撐和2道橫撐的情況。

新一代40萬噸VLOC船型特點

2016年新一代40萬噸礦砂船在我國開工建造，該型船系我國自主設(shè)計、建造和檢驗的船舶，在技術(shù)上吸收了多年來業(yè)界在大型礦砂船領(lǐng)域的經(jīng)驗，滿足了礦砂海上運輸領(lǐng)域的一些新發(fā)展，集中體現(xiàn)了“安全、環(huán)保、綠色、節(jié)能”的典型特點，集中展現(xiàn)了多種創(chuàng)新模式融合發(fā)展的新場景，各方共同參與，把藍圖描繪成實物。

新一代40萬噸礦砂船的誕生，承載著行業(yè)的很多新需求，同時也展現(xiàn)了出了船型的一些新特點：

一是技術(shù)手段升級。礦砂船型技術(shù)審核手段更豐富，在新一代船型設(shè)計審核中，運用多種結(jié)構(gòu)高級計算校核方法，如高級屈曲、波激顫振對船體梁疲勞強度評估、顫振對船體梁極限強度評估、首尾貨艙及機艙有限元、全船疲勞譜分析、振動及噪聲評估等，全面提升了結(jié)構(gòu)安全性。

二是結(jié)構(gòu)型式提升。第一代40萬噸礦砂船投入運營后積累了很多的寶貴經(jīng)驗，也發(fā)生了一些結(jié)構(gòu)上的修改和加強，經(jīng)過分析，新一代船型結(jié)構(gòu)安全進一步提升，邊艙強框架結(jié)構(gòu)升級為雙橫撐設(shè)計為其中體現(xiàn)之一。

三是具備LNG READY。機艙和最后第7貨艙之間預(yù)留可以滿足25500海里續(xù)航力的LNG（液化天然氣）燃料罐空間，以滿足未來使用LNG作為燃料的環(huán)保需求。

四是快速裝載。為提高裝貨效率，新船型滿足單艙一次性裝載的快速裝載需求，可滿足最大1.6萬噸每小時的裝貨速率要求，提升裝貨效率，減少裝貨時間。

智能船網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)—系統(tǒng)構(gòu)架圖

五是運載易流態(tài)礦砂。國際上對裝載易流態(tài)礦砂有一定的市場需求，國際海事組織也相應(yīng)修訂了IMSBC CODE（MSC.393（95）），對精細礦砂納入A類貨品管理，運載超出可流態(tài)化貨物的適運水分極限（簡稱TML）貨品的需求也由此產(chǎn)生，為滿足該需求，在新船型上引入新的計算方法和手段確保安全，并增設(shè)了水份收集和排除系統(tǒng)。

六是無損檢測新技術(shù)使用。PAUT（相控陣超聲檢測技術(shù)）和TOFT（衍射時差檢測技術(shù)）作為目前最為先進的無損探傷技術(shù)，對厚板焊接及鑄鋼件缺陷的檢出率及可靠性上都有著傳統(tǒng)探傷無法比擬的優(yōu)勢。40萬噸VLOC船型上大量使用超厚鋼板，僅49mmEH36的面積就達近9000m2，為此，船廠普遍選用了雙絲埋弧焊的高效焊接方式，而這對焊接缺陷的控制也提出了更高的要求，新技術(shù)的使用在質(zhì)量控制上起到了重要作用。

七是智能船舶應(yīng)用。新一代船型創(chuàng)新催生了智能船舶，通過構(gòu)建服務(wù)智能系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺和信息平臺，實現(xiàn)輔助自動駕駛、能效管理、設(shè)備運維、船岸一體通信、貨物液化監(jiān)測等五大智能模塊功能，并探索船岸大數(shù)據(jù)管理，將成為引領(lǐng)未來發(fā)展的有益嘗試。

八是豐富的綠色節(jié)能手段。新一代船型在優(yōu)化線型的基礎(chǔ)上，配備新一代長沖程電噴主機，裝設(shè)了消渦鰭和非對稱前置導流罩，均為我國自主設(shè)計和制造，其中節(jié)能導流罩最大直徑達7.8米，重達40余噸，是目前世界上最大的前置水動力節(jié)能裝置，EEDI表現(xiàn)低于參考線13%。同時配備了高壓岸電設(shè)備，艙柜節(jié)能裝置等節(jié)能設(shè)施。

超大型礦砂船發(fā)展趨勢

隨著國際海運礦砂運輸航線和貨量趨于穩(wěn)定，大型礦商在運價成本上的精細化考量以及國際公約對節(jié)能減排的快速推進，可以預(yù)計超大型礦砂船的船型發(fā)展將會體現(xiàn)如下的趨勢：

1、超大型礦砂船有向更大型化發(fā)展需求。在單位運輸能力的運輸成本及新船成本上，超大型船舶具有先天優(yōu)勢，50萬噸超大型礦砂船的設(shè)計并非新理念，伴隨港口設(shè)施等條件的發(fā)展，更大噸位的礦砂船將會變?yōu)楝F(xiàn)實。

2、超大型礦砂船船型將趨于穩(wěn)定。受航線和港口設(shè)施限制，澳洲航線將以26萬噸礦砂船為主，巴西及非洲航線將以32.5萬礦砂船為主，40萬噸及以上船型將主要航行于巴西航線，其他噸位級別的超大型礦砂船將會逐漸縮小規(guī)模。

3、散貨船大型化趨勢將會帶來新的變化。目前傳統(tǒng)單殼大型散貨船中的紐卡斯爾型載重噸已達到21萬DWT，由于散貨船適貨性更加靈活，其繼續(xù)大型化的理念已經(jīng)被提出，預(yù)計將會對25萬噸及以下的礦砂船型帶來一定的影響。

4、綠色節(jié)能技術(shù)將會更深度組合使用。伴隨著國際公約硫氧化物排放限制以及船舶能效設(shè)計指數(shù)（EEDI）Phase 3等新規(guī)的生效，清潔能源的使用將會更為廣泛，氣膜減阻技術(shù)或轉(zhuǎn)子風帆等適合于礦砂船的節(jié)能技術(shù)將會得到試驗應(yīng)用。

5、船舶智能化將進一步提升。隨著智能船舶技術(shù)的日趨成熟，E-Navigation技術(shù)的發(fā)展和船岸通訊帶寬的提升，船舶航行、操作及決策的智能化程度將快速提升，船岸大數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用將會更為廣泛，這將為降低營運成本、提升管理效率提供有力支撐。