滾裝船的研究與研發(fā)

張文斌，張敏健

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 201203）

滾裝船的研究與研發(fā)

張文斌，張敏健

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 201203）

對(duì)滾裝船的航運(yùn)市場(chǎng)和造船市場(chǎng)進(jìn)行研究，得出結(jié)論：全球前7大滾裝船運(yùn)營(yíng)商主要集中在地中海、波羅的海和北海沿岸國(guó)家，其車(chē)道總長(zhǎng)度約占統(tǒng)計(jì)船隊(duì)的60%；全球前3位滾裝船建造廠(chǎng)是德國(guó)的FSG、我國(guó)的金陵船廠(chǎng)和韓國(guó)的現(xiàn)代尾浦。根據(jù)船寬、最大吃水、甲板層數(shù)、活動(dòng)甲板、跳板和服務(wù)航速等因素的差異，分析航行于地中海、波羅的海和北海區(qū)域的滾裝船統(tǒng)計(jì)船隊(duì)的技術(shù)特征。由此，研發(fā)航行于地中海區(qū)域的2700m車(chē)道雙燃料主機(jī)推進(jìn)的新型滾裝船，該船可滿(mǎn)足更靈便載運(yùn)滾裝貨物要求、船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（Energy Efficiency Design Index，EEDI）階段2要求、低硫化物排放要求和NOxTier Ⅲ排放要求。

船舶、艦船工程；滾裝船；研究；研發(fā)

0 引 言

滾裝船多用于運(yùn)輸國(guó)際短途滾裝貨物，主要在地中海、波羅的海和北海航行，其航線(xiàn)往往是可在3d內(nèi)到達(dá)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)中短程航線(xiàn)。表1為滾裝船主要港口間的航程和航行所需時(shí)間。

表1 滾裝船主要港口間的航程和航行所需時(shí)間

滾裝船主要載運(yùn)的貨物有道路拖車(chē)、低架拖車(chē)系統(tǒng)、卡車(chē)、卷筒紙、集裝箱及巨型/重型設(shè)備等，其中巨型/重型設(shè)備無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和尺度。圖1為低架拖車(chē)系統(tǒng)。

1 滾裝船市場(chǎng)

1.1 航運(yùn)市場(chǎng)

近年來(lái)，除了一些特殊的航線(xiàn)（如愛(ài)爾蘭航線(xiàn)）之外，車(chē)道長(zhǎng)度＜1500m的滾裝船正被逐步淘汰。根據(jù)HIS Fairplay的統(tǒng)計(jì)，截至2015年9月，現(xiàn)有滾裝船船隊(duì)中車(chē)道長(zhǎng)度＞1500m且結(jié)構(gòu)吃水≤7.8m的滾裝船共計(jì)202艘，總計(jì)524621m車(chē)道。表2為全球前7大滾裝船運(yùn)營(yíng)商的船舶數(shù)量和車(chē)道長(zhǎng)度。

表2 全球前7大滾裝船運(yùn)營(yíng)商的船舶數(shù)量和車(chē)道長(zhǎng)度

由表2可知：全球前7大運(yùn)營(yíng)商主要集中在地中海、波羅的海和北海沿岸國(guó)家，共計(jì)運(yùn)營(yíng)109艘船舶，車(chē)道總長(zhǎng)度達(dá)314354m，平均車(chē)道長(zhǎng)度達(dá)2760m。從車(chē)道總長(zhǎng)度來(lái)看，前7大運(yùn)營(yíng)商的車(chē)道長(zhǎng)度約占統(tǒng)計(jì)船隊(duì)車(chē)道長(zhǎng)度的60%，具有一定的壟斷地位。

1.2 造船市場(chǎng)

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，全球范圍內(nèi)有德國(guó)、法國(guó)、芬蘭、丹麥、波蘭、韓國(guó)、日本和我國(guó)建造過(guò)滾裝船。近15a來(lái)，主要承建此類(lèi)船舶的造船廠(chǎng)有德國(guó)的FSG、波蘭的Szczecin、韓國(guó)的現(xiàn)代尾浦、日本的kyokuyo和我國(guó)的金陵船廠(chǎng)。根據(jù)HIS Fairplay的統(tǒng)計(jì)，截至2015年9月，按照車(chē)道總長(zhǎng)度排序，全球前3位滾裝船建造廠(chǎng)是德國(guó)的FSG、我國(guó)的金陵船廠(chǎng)和韓國(guó)的現(xiàn)代尾浦。表3為全球前3位滾裝船建造廠(chǎng)所建造的滾裝船數(shù)量和車(chē)道長(zhǎng)度。

表3 全球前3位滾裝船建造廠(chǎng)所建造的滾裝船數(shù)量和車(chē)道長(zhǎng)度

由表3可知：全球前3位滾裝船建造廠(chǎng)共計(jì)交付71艘滾裝船，車(chē)道總長(zhǎng)度達(dá)232795m，平均車(chē)道長(zhǎng)度達(dá)3279m。

2 統(tǒng)計(jì)船隊(duì)的技術(shù)特征

從202艘滾裝船的統(tǒng)計(jì)船隊(duì)中可看出：滾裝船屬于航線(xiàn)定制型特種船舶，互通性不強(qiáng)。為研究統(tǒng)計(jì)船隊(duì)的技術(shù)特征，通過(guò)對(duì)分別適應(yīng)土耳其至意大利航線(xiàn)、芬蘭至英國(guó)航線(xiàn)、英國(guó)至荷蘭航線(xiàn)的FSG滾裝船、金陵船廠(chǎng)滾裝船及142m總長(zhǎng)滾裝船的船型進(jìn)行對(duì)比分析，分別研究航行在地中海、波羅的海和北海的滾裝船的技術(shù)特征。

2.1 FSG系列滾裝船技術(shù)特征

FSG系列滾裝船[1-2]主要包括FSG2700、FSG3700、FSG3800和FSG4100。表4為FSG系列滾裝船典型船型。

表4 FSG系列滾裝船典型船型

FSG系列滾裝船的主要技術(shù)特征是：航行區(qū)域主要為地中海；寬度為26.0～26.5m；最大吃水為7.00～7.42m；服務(wù)航速為20～23kn；甲板層數(shù)為3～4層（固定甲板），有些配置2層活動(dòng)甲板；艉跳板配備1塊；上層建筑均位于船舯后。圖2為FSG 3700滾裝船示意圖。

2.2 金陵船廠(chǎng)滾裝船[1,3]技術(shù)特征

金陵船廠(chǎng)建造的滾裝船主要包括8050dwt紙/拖車(chē)、10300dwt紙/拖車(chē)和10500dwt滾裝貨船。表5為金陵船廠(chǎng)滾裝船典型船型。

表5 金陵船廠(chǎng)滾裝船典型船型

金陵船廠(chǎng)滾裝船的主要技術(shù)特征是：航行區(qū)域主要為波羅的海；有較高的冰區(qū)加強(qiáng)；船寬為20.6～26.5m；最大吃水為6.6～6.9m；服務(wù)航速為20kn；甲板層數(shù)為3～4層（固定甲板），有些配置2層活動(dòng)甲板；配備2塊艉跳板；上層建筑均位于艏部。圖3為10500dwt滾裝貨船總布置簡(jiǎn)圖。

2.3 142m總長(zhǎng)滾裝船技術(shù)特征

142m總長(zhǎng)滾裝船[1,4]主要在日本、我國(guó)、西班牙和德國(guó)的船廠(chǎng)建造。表6為142m總長(zhǎng)滾裝船典型船型。

表6 142m總長(zhǎng)滾裝船典型船型

142m總長(zhǎng)滾裝船的主要技術(shù)特征是：航行區(qū)域均在北海，受港口約束總長(zhǎng)限制在142m左右；無(wú)冰區(qū)加強(qiáng)；船寬為23～25m；最大吃水為5.4～5.7m；服務(wù)航速為18～22kn；甲板層數(shù)為3～4層（固定甲板），沒(méi)有配置活動(dòng)甲板，艉跳板配備1塊～2塊；上層建筑均位于艏部。圖4為142m總長(zhǎng)滾裝船總布置簡(jiǎn)圖。

3 2700m車(chē)道新型貨物滾裝船研發(fā)

3.1 主要參數(shù)

結(jié)合對(duì)滾裝船市場(chǎng)和統(tǒng)計(jì)船隊(duì)技術(shù)特征的研究，考慮到地中海、波羅的海和北海區(qū)域有極嚴(yán)格的硫排放法規(guī)限制及從2016年1月1日開(kāi)始生效的新造船NOxTier Ⅲ的要求，研發(fā)一種滿(mǎn)足Tier Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)、主要航行于地中海區(qū)域、適航于法國(guó)至土耳其航線(xiàn)的2700m車(chē)道雙燃料主機(jī)推進(jìn)滾裝船，其主要參數(shù)見(jiàn)表7。表8為均值滿(mǎn)載工況和壓載工況下的壓載水量及穩(wěn)性。

表7 2700m車(chē)道滾裝船主要參數(shù)

表8 2700m車(chē)道滾裝船裝載工況

3.2 總體布置

2700m車(chē)道新型滾裝船因設(shè)計(jì)吃水相對(duì)較淺而采用雙機(jī)雙槳推進(jìn)方式；主甲板以下采用雙殼設(shè)計(jì)，雙層底內(nèi)均布置壓載水艙和空艙；4對(duì)燃油儲(chǔ)存艙布置在貨艙區(qū)的邊艙內(nèi)；艏尖艙為壓載水艙；設(shè)置1對(duì)防橫傾水艙和防橫搖水艙；配備3層固定甲板、3層電動(dòng)活動(dòng)甲板、1塊寬15m的艉部跳板、1臺(tái)20t的甲板吊、2個(gè)1000kW的艏側(cè)推、2個(gè)1400m3的C型LNG罐。圖5為2700m車(chē)道新型滾裝船總布置簡(jiǎn)圖。

3.3 貨艙布局

2700m車(chē)道滾裝船的貨艙布局是按照滾裝船甲板凈高進(jìn)一步增大、活動(dòng)甲板增多的趨勢(shì)研發(fā)的。圖6為2700m車(chē)道新型滾裝船的貨艙布局。由圖6可知：下貨艙在活動(dòng)甲板處于收藏位置時(shí)的凈高達(dá)6.5m，可方便地載運(yùn)2層堆積的集裝箱；上貨艙在無(wú)活動(dòng)甲板時(shí)的凈高達(dá)8.5m，可載運(yùn)超重/超高滾裝貨物；3層活動(dòng)甲板的配備可方便載運(yùn)凈高在2.0～4.1m的滾裝貨物。

3.4 EEDI分析

按照國(guó)際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)決議的要求，自2015年9月1日起簽訂建造合同的滾裝貨船需滿(mǎn)足階段1的船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（Energy Efficiency Design Index，EEDI）要求。滾裝貨船要求的EEDI為1405.15×DWT-0.498，其中階段1按照5%進(jìn)行折減。按照MEPC.245(66)[5]的計(jì)算方法進(jìn)行其EEDI得到值的分析。表9為2700m車(chē)道新型滾裝船在階段0、階段1及階段2的EEDI要求值和得到值。

表9 2700m車(chē)道新型滾裝船的EEDI要求值和得到值

由于2700m車(chē)道新型滾裝船配備了雙燃料主機(jī)，因此在設(shè)計(jì)航速為19kn的情況下可滿(mǎn)足滾裝貨船相對(duì)EEDI階段2的要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

在對(duì)滾裝船市場(chǎng)和統(tǒng)計(jì)船隊(duì)技術(shù)特征進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，考慮EEDI的要求、硫化物和NOx排放法規(guī)，研發(fā)適航于法國(guó)至土耳其航線(xiàn)的2700m車(chē)道雙燃料主機(jī)推進(jìn)的新型滾裝船。該船既具有甲板凈高進(jìn)一步增大、活動(dòng)甲板增多、可更靈便地載運(yùn)滾裝貨物的特點(diǎn)，又具有可滿(mǎn)足EEDI階段2要求、低硫化物要求和NOxTier III排放要求的優(yōu)點(diǎn)。

[1] The Royal Institution of Naval Architects (RINA).Significant Ships[G].London: RINA, 1991～2014.

[2] Stefan Krueger.Design of modern roro ships [R].Hamburg: Technical University of Hamburg-Harburg, 2002.

[3] 錢(qián)海波.歐洲滾裝船設(shè)計(jì)回顧[J].船舶設(shè)計(jì)通訊，2009 (3): 22-26.

[4] 車(chē)文斌.120車(chē)位滾裝船簡(jiǎn)介[J].廣船科技，1998 (3): 1-5.

[5] IMO.Guidelines on the method of calculation of the attained Energy Efficiency Design Index (EEDI) for new ships: MEPC.245(66)[S].2014.

Research and Development of Ro-Ro Ships

ZHANG Wen-bin，ZHANG Min-jian

（Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute, Shanghai 201203, China）

Both the shipping market and shipbuilding market of Ro-Ro ships are studied with the conclusion that the top seven Ro-Ro ship operators are mainly located in the costal countries of the Mediterranean, the Baltic Sea and the North Sea, whose aggregate lane meters account for 60% of the statistical fleet.The top three Ro-Ro shipbuilding yards are the FSG from Germany, JINLING Shipyard from China and the Hyundai Mipo Shipyard from Korea.Then, the technical features of the Ro-Ro ship operating in the Mediterranean, the Baltic Sea and the North Sea are analyzed based on the differences in ship breadth, maximum drafts, number of deck levels, activities decks, springboards, service speeds and etc.As a result, a new generation of Ro-Ro ship to operate in the Mediterranean is developed with 2700m lane length and duel fuel propulsion engine, which meet the requirement for convenient transportation of ro-ro cargos, the phase II of EEDI (Energy Efficiency Design Index) Ro-Ro rules, the low SOxemission regulations and IMO Tier III NOxemission standard.

ship and naval architecture; Ro-Ro ship; research; research and development

U674.13+5

A

2095-4069 (2017) 04-0009-06

10.14056/j.cnki.naoe.2017.04.003

2016-03-01

張文斌，男，博士，研究員，1979年生。主要從事船舶總體設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。