2007-06-20 15:38251  中国水运杂志   我有话说(人参与)
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集装箱船行业的新前沿

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  挪威船级社(DNV)不断扩大在集装箱船市场的份额。当前船队市场份额以TEU计算大约占5%。2006年DNV共获得33个新造集装箱船项目,市场份额达7.5%。
  与油轮和散货船相比,集装箱船被认为是更安全的船型,然而,船体日趋增大以及货物价值不断增加,要求船东和船厂确保新设计达到疲劳寿命要求。对于营运船舶来说,制定风险管理方案,查找裂纹问题是重中之重。通常,货物与船舶价值之比是1:5。美国海运保险商协会估算,10000TEU集装箱船的价值为1亿美元,再加上货物价值4.5亿美元,全部损失将会达到5亿美元以上。一旦出现海损,保险商会面临错综复杂的保险理赔问题。
  挪威船级社(DNV)做了多项“综合安全评估”研究。研究表明船体损伤和机器损坏是发生次数最多的事故,接下来是船舶相撞和火灾、船舷疲劳、集装箱损失、参数横摇以及与冷藏集装箱相关的货物理赔。此外,集装箱船行业还面临着各种环保问题。CO2排放已成为全球性问题。有效地减少CO2排放、减少燃料消耗的措施正日益受到航运业的关注。
  结构完整性
  集装箱船设计一直都是采用双舷侧、双船底,都有密封舱壁。双层船体是监管机构试图引入大型油轮和散装船中的一种结构,但可能需要很多年才能广泛采用。
  大型船舶艏部为了增加堆放的集装箱数量,船体展开角已经大大超过了45度。受到甲板货物的阻碍,驾驶员无法从桥楼观察到船的前方,加之高速航行,极易引起船体损坏。自1970年以来,DNV就已经注意到大型油轮船艏受损问题,通过多年努力,目前已经编写并调整了多项规则,确保了船艏强度。
  船舷疲劳
  过去几年中,船舷金属疲劳问题已经引起了行业的广泛关注。如果燃油舱船舷出现裂纹,会造成燃油泄漏,租赁合同会被立即终止,并发生维修费用。
  船舷疲劳可能是由集装箱船的动态海上装载和翘曲变形导致的。除非改善应力集中问题,否则使用高强度钢会导致疲劳寿命缩短。对某些集装箱船来说,疲劳寿命明显低于预期寿命。集装箱船在被用于环球贸易时,其疲劳寿命可能还不足10年。在恶劣气候条件下,如在北大西洋,疲劳寿命可能会进一步缩短。请注意,有34%的集装箱船是在恶劣环境下运营的,
  计划检查与维修
  PIMS是“计划检查与维修系统”的简称。PIMS系统运作时,首先,要制订船体检验手册,突出说明需要关注的所有关键领域;其次,制订具体的验收标准、检查程序、检查间隔和报告体系;检验人员需要参加DNV提供的培训课程,介绍如何早期发现潜在问题及如何处理。
  希斯潘船舶管理有限公司是第一家引进DNV集成船舶检验程序的公司。希斯潘当前有10艘入DNV级的4250TEU船舶采用该程序。一家船东在贯彻落实PIMS后,在其只交付使用4.4年的船上发现了疲劳裂纹。这艘船的检验人员注意检查关键的纵向结构并发现了裂纹,在公司内逐级上报,随附相关照片,并通告了DNV,采取了补救行动。
  裂纹扩展速度是呈指数变化的。腹板裂纹会延伸到纵向结构和船壳板之间的焊缝。如果任其发展,裂纹最终会撕开船壳板,并导致泄漏。如果这是燃油舱,就会发生燃油泄漏,惹上环保官司。从发现裂纹到采取补救行动的时间是关键参数。如果对疲劳性能存在任何疑问,那么预测疲劳寿命是非常重要的;下一步就是搞清楚检查位置和检查内容。DNV可以帮助您完成这两项工作。
  火灾
  目前,DNV正在为货物区火灾编写新的船级社规范。近年来,多起集装箱火灾事件已经造成了多艘大型船只废弃或毁损。例如2002年11月的“韩进宾夕法尼亚”号和2006年的“现代幸运”号。火灾通常与某些问题货物有关,例如次氯酸钙、氧化剂等在一定条件下会自燃,在燃烧过程中会释放氧气,所以扑灭这种火灾是个棘手问题。通常,火灾会造成巨大损失,例如达飞雅加达号。这艘船一个货舱被大火彻底毁坏,船东不得不花费相当于造一艘新船的费用来对其进行修复。
  “冷靠泊”
  在装货和卸货时,船舶通过“冷靠泊”(船舶靠泊码头时停止所有发电机运转)方式,切换到岸电供电。需要解决的技术问题,包括在装运冷藏集装箱时需要大量电力。通过“冷靠泊”这项措施会大幅降低港口地区的空气污染。必须在船上和岸上安装高压连接设备,例如6.6kV。
  能源管理
  燃料占了航运成本70%。有效的能源管理不仅可以降低运营成本,而且有利于环保。“DNV海事解决方案”认为集装箱船节能潜力可高达10%。即使是能效比最高的公司也有潜力可挖。与DNV合作过的某些船东可以达到12%的节能目标。
  实践证明,完善整个组织的流程能取得最佳节能效果。所以有必要建立一个内部项目机构,确保对各个单位实施业绩管理。项目实施通常需要一到两年,持续改进也是很必要的。
  集装箱损失
  参数横摇就是在无预警情况下突然发生猛烈横摇,导致集装箱堆层倾翻,犹如多米诺骨牌,造成严重损失。参数横摇是一种共振现象,其规律是在适当时刻重复发生激发动作,也就是同相激发,才能形成共振。当船只穿过海浪,水线面积发生变化时,复原力臂不断变化,可导致参数横摇的发生。在顶头浪和尾随浪两种情况下都可能发生参数横摇。
  2002年,DNV凭借“动态操作导航(Active Operator Guidance)”系统赢得了“国际海贸组织IT革新奖”。这个系统是一个向驾驶室通报恶劣天气和极端运动的预警系统。凭借着项目积累的技术专长,DNV 成为参数横摇方面的行业专家。
  船员资格是另一项挑战因素。针对超大型船只的模拟训练无论在时间还是次数上都无法满足需求。这些超大船只的尺寸和巨大的风力影响,将是船长和引航员所要应对的挑战。
  14项技术规范
  据今年3月最新统计,目前全世界有超过300艘后巴拿马型集装箱船的订单。刚建成的Emma Maersk号是有史以来最大的集装箱船,运载能力超过11000TEU。下一个设计是13000TEU船舶,可能有两台主发动机和两台推进器。随着船型增大,动力要求也不断增加,以便把时速维持在25海里左右。由于燃油价格上涨和碳排放污染的严格限制,在未来几年中可能会降低到22到23海里。
  目前,限制集装箱船尺寸的主要因素是全球多数港口的吃水限制在14米以下。港口的岸桥前伸距和起重能力也限制了最大船宽。集装箱船宽度从32.2米逐步提高到当前的42.5米,而9600TEU级则达到45.8米。岸桥起重能力也是非常重要的,当前安装的箱型舱口盖最重可达到50吨。
  推进器
  据报道,12000TEU甚至16000TEU集装箱船的设计目前提出了双螺旋桨、对转推进器、吊舱解决方案和多发动机设计。但是上述任何一种方案都没有被采用。“一台发动机,一台推进器”的解决方案还是占主导。到目前为止,一台发动机可满足功率要求。通过DNV进行船舶入籍检验的“现代皇朝”是第一艘安装了12缸最大缸径的发动机。目前除了14缸解决方案之外,制造商甚至都准备推出16缸的设计了。
  大型发动机要求推进器的直径接近10米。即使低速行驶,这种推进器仍然需要13到14米水深。事实上,推进器可能就是限制船舶尺寸的最关键因素。业界对双尾型(双发动机、双推进器)进行了多项研究,浅吃水油轮采用了这种设计。双尾型提高了推进器效率,降低了运行成本,但造船成本预计会提高10%。因此,14缸发动机可能是目前的发展方向。该发动机长近30米,重量在2300吨左右。2006年8月的“DNV研究”对发动机和船舶之间交互影响进行了大量研究,已为下一代超大集装箱船做好了准备。
  燃料舱的保护位置
  下一代集装箱船燃料舱应通过空隔舱与海水隔离。传统上燃油位于双层底舱中,而最近通常设计在边舱中。采用货舱之间的深舱运载燃料,例如安装在吊车底座下可能是最好的解决方案。设计长度可能会增加几米,这是成本高昂的解决方案(保证纵向强度需要更多钢材),所以设计人员未来将会探讨其他方案的可能性。国际船级社协会(IACS)在一项最新规则中提出了另一种方案,就是通过隔离舱保护燃油舱,但这种设计也存在着通风、进入是否方便等问题。在2010年8月1日以后交船的船舶必须遵守上述新规定。船东们正在寻找在上述期限之前交船的可能性。
  DNV在中国
  DNV正与中国海洋及船舶工程设计研究院实施一项合作计划--10000TEU船的设计。该项目充分利用了DNV挪威总部及韩国釜山海事服务中心的资源和技术专长。DNV还与大连造船工业公司合作开发全新的8000TEU设计方案。双方投资份额均等。这个项目的重要部分是引进DNV软件工具。波浪载荷分析是采用DNV Wasim软件和Nauticus分析软件进行的。由欧洲和上海本地专家进行培训并辅助项目实施。

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