集裝箱船船型發(fā)展和主機(jī)選型

張惠良

當(dāng)今世界商船隊(duì)中,集裝箱船隊(duì)運(yùn)力規(guī)模最大,對世界貿(mào)易影響范圍最廣,因此集裝箱船船型發(fā)展及主機(jī)開發(fā)一直受到業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注。

1集裝箱船船型發(fā)展

1.1發(fā)展簡史

真正意義上的集裝箱海運(yùn)始自1956年4月26日,當(dāng)時(shí)使用的是“集裝箱運(yùn)輸之父”馬爾科姆I6麥克萊恩改裝的美國二戰(zhàn)時(shí)期的油船“Gateway City”號。1960年,麥特森航運(yùn)公司建造第1艘全集裝箱船“Hawaiian Citizen”號。此后不久,海陸輪船公司可裝載610個(gè)20英尺集裝箱的貨船“Supanya”號投入使用,從事美國沿海運(yùn)輸。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,這是第1艘改裝成功的集裝箱船。1966年4月23日,該公司的“Fairland”號裝載236個(gè)集裝箱從美國伊利莎白港駛往荷蘭鹿特丹港,這是集裝箱船的第1次國際航行。集裝箱海運(yùn)獲得長足發(fā)展是在1968年以后。1968年,全球共建造集裝箱船18艘,其中10艘達(dá)到的裝載量,在當(dāng)時(shí)屬大型貨船。1969年共建造25艘,其中最大的1艘裝載量近。1972年,德國Howaldtwerke造船廠建造第1艘裝載量超過的集裝箱船。1980年國際航線出現(xiàn)的集裝箱船。1984年建造的集裝箱船運(yùn)力為~,船體最大寬度達(dá)到,最大長度為,最大吃水為,是當(dāng)時(shí)可通過巴拿馬運(yùn)河的最大貨船。由于巴拿馬型集裝箱船無法滿足世界貿(mào)易增長需求,1988年,超巴拿馬型集裝箱船問世,寬度為39.8~。1996年,集裝箱船問世。20世紀(jì)70年代到80年代,集裝箱運(yùn)輸呈指數(shù)級增長,全球年均建造60~70艘集裝箱船,1994年以后年均建造143艘。2007年全球在役集裝箱船約艘,其中1980年以后建造的約占94%。集裝箱船的使用壽命大約是。

1.2巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建前后的集裝箱船船型

世界航運(yùn)權(quán)威雜志BIMCO Bulletin上載文指出,2014年巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建竣工后,集裝箱船船型將有新發(fā)展(見表1)。

目前全球集裝箱船總運(yùn)力為,按表1所示的船型分類,小型船占26%,支線船占40%,巴拿馬型船占22%,超巴拿馬型船和巨型集裝箱船合計(jì)占12%。截至2008年5月31日,全球集裝箱船訂單量為艘,總運(yùn)力為653萬TEU,單船平均運(yùn)力為。按運(yùn)力計(jì),小型船占3%,支線船占12%,巴拿馬型船占24%,超巴拿馬型船占30%,新巴拿馬型船和巨型集裝箱船合計(jì)占31%,但數(shù)量只占11%。

2集裝箱船主機(jī)選型

2.1集裝箱船主機(jī)

一般情況下,集裝箱船與同載重量的油船和干散貨船相比航行速度較高,推進(jìn)系統(tǒng)的功率也較大。船舶航行速度越高,需要的推動(dòng)力越大,耗油率也迅速上升。大型集裝箱船船速為時(shí),船速增長與發(fā)動(dòng)機(jī)推力增長的關(guān)系大約為1∶4。通常船型越小,船速越低。小型船舶船速變化對耗油率的影響沒有大型船舶明顯。以目前單船運(yùn)力最大的()超大型集裝箱船為例,航速為時(shí),滿足其推力需要的發(fā)動(dòng)機(jī)功率至少要達(dá)到。這是以效率較高的單螺旋槳推力核算的數(shù)據(jù),雙螺旋槳船舶則需要更大的推進(jìn)功率。德國梅克倫堡船廠生產(chǎn)的重達(dá),直徑為的6葉單螺旋槳推進(jìn)器使超大型集裝箱船不必采用造價(jià)昂貴、操作復(fù)雜的雙螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng),從而使超大型集裝箱船的單船運(yùn)力不斷打破紀(jì)錄。目前韓國STX造船廠計(jì)劃建造單船運(yùn)力為的新巴拿馬型集裝箱船。

2.2集裝箱船主機(jī)選型考慮因素

大型船舶的主機(jī)多為“量身定制”,即根據(jù)船舶設(shè)計(jì)參數(shù)確定主機(jī)參數(shù),其中最主要的參數(shù)是功率。由于船舶在不同狀態(tài)下對主機(jī)功率的需求變化很大,因此,在設(shè)計(jì)船舶時(shí),需要由船舶所有人和船舶建造商議定最大持續(xù)運(yùn)行功率(SMCR)。在正常情況下,航行時(shí)的最大運(yùn)行功率是最大持續(xù)運(yùn)行功率的90%。

確定集裝箱船主機(jī)的最大持續(xù)運(yùn)行功率時(shí)主要考慮載重量、平均船速和船舶尺寸等因素,有時(shí)還要考慮航線因素。

20世紀(jì)90年代以來,燃油價(jià)格成為船舶經(jīng)營成本中最不確定的因素之一。船舶所有人和經(jīng)營人希望船舶主機(jī)能在多種航速下保持最佳工況,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)營成本最小化。這對船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)者和制造商提出更高要求。

研究人員根據(jù)對2003—2008年已經(jīng)竣工和計(jì)劃建造的載箱量在400~的集裝箱船的統(tǒng)計(jì),總結(jié)出集裝箱船載箱量與船舶參數(shù)、主機(jī)最大持續(xù)運(yùn)行功率和主機(jī)選型的關(guān)系,形成集裝箱船主機(jī)選型參考標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。

3發(fā)展趨勢

3.1超大型船舶配備單主機(jī)、單推進(jìn)系統(tǒng)

雙主機(jī)和雙軸推進(jìn)器螺旋槳的安全優(yōu)勢明顯,但成本太高,尤其是在石油價(jià)格高企的情況下。因此,船舶所有人為新巴拿馬型或巨型集裝箱船配備單主機(jī)和單螺旋槳推進(jìn)器。同時(shí),研究人員也在努力開發(fā)適用于新巴拿馬型和巨型集裝箱船的6葉螺旋槳推進(jìn)器,其中K98系列中的14K98ME7型推進(jìn)器螺旋槳直徑達(dá)到,自重,轉(zhuǎn)速時(shí)的功率達(dá)到。針對超大型集裝箱船的14K98ME9 型推進(jìn)器也在研制中。

3.2智能化控制系統(tǒng)

載箱量為的集裝箱船的總長和寬度分別在和左右,其主機(jī)高度相當(dāng)于普通6層建筑物,而船員僅13人,因此其操作和控制高度智能化,大量采用先進(jìn)的信息技術(shù)。船上復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不僅用于駕駛和輪機(jī)管理,而且也用于裝卸控制,例如,船員只要通過觸摸按鈕增減壓艙水,就可在實(shí)現(xiàn)精確裝卸的同時(shí)保持船體平衡。

(編輯:徐銀富收稿日期:2009-03-03)