特定航線江河海直達(dá)船型研發(fā)持續(xù)發(fā)力

肖曙明 張 偉 劉光明

后疫情時(shí)代，區(qū)域供應(yīng)鏈興起。未來(lái)全球?qū)⒊霈F(xiàn)三個(gè)更多體現(xiàn)區(qū)域特征的供應(yīng)鏈來(lái)代替全球產(chǎn)業(yè)鏈，即北美、歐盟和亞洲三大區(qū)域供應(yīng)鏈。由于東盟已成為中國(guó)最大的貿(mào)易伙伴，因此供應(yīng)鏈重點(diǎn)將相對(duì)變短，各沿海港口的區(qū)位優(yōu)勢(shì)將得到提升，從而導(dǎo)致物流運(yùn)輸航線、需求船型發(fā)生了變化。

未來(lái)長(zhǎng)江流域的運(yùn)輸增量必須通過(guò)運(yùn)輸組織方式優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，特定航線江海直達(dá)運(yùn)輸是溝通國(guó)內(nèi)、國(guó)外物流的重要環(huán)節(jié)，是運(yùn)輸組織優(yōu)化的有效方式。推進(jìn)特定航線江海直達(dá)運(yùn)輸，對(duì)于優(yōu)化物流組織方式、提升物流效率、降低物流成本、增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)等都具有重要的作用。為了促進(jìn)江海直達(dá)發(fā)展，近年來(lái)，政府陸續(xù)出臺(tái)了系列政策鼓勵(lì)江海直達(dá)運(yùn)輸發(fā)展。2020年印發(fā)的《內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展綱要》提出，發(fā)展經(jīng)濟(jì)高效的江海聯(lián)運(yùn)和多式聯(lián)運(yùn)，完善江海直達(dá)運(yùn)輸發(fā)展相關(guān)政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成江海直達(dá)、江海聯(lián)運(yùn)有機(jī)銜接的江海運(yùn)輸物流體系，提高江海運(yùn)輸服務(wù)水平。

特定航線江海直達(dá)船舶需求

2020年，長(zhǎng)江干線貨物通過(guò)量突破了30億噸，再創(chuàng)歷史新高。江海直達(dá)、江海聯(lián)運(yùn)快速發(fā)展，長(zhǎng)江干線近六成物流已實(shí)現(xiàn)江海聯(lián)運(yùn)，有力保障了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

長(zhǎng)三角地區(qū)包括上海市和浙江、江蘇、安徽三省在內(nèi)共26座城市，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最活躍區(qū)域之一。長(zhǎng)三角一體化戰(zhàn)略帶來(lái)了長(zhǎng)三角地區(qū)發(fā)展新機(jī)會(huì)，推進(jìn)了區(qū)域間交通互聯(lián)，促進(jìn)了各產(chǎn)業(yè)融合與協(xié)作，進(jìn)一步提升了長(zhǎng)三角區(qū)域物流業(yè)運(yùn)輸發(fā)展需求。

1、集裝箱

2019年，長(zhǎng)三角港口群共完成集裝箱吞吐量9335萬(wàn)TEU，其中沿海港口7987萬(wàn)TEU，內(nèi)河港口1438萬(wàn)TEU，從集裝箱吞吐量所占比例看，上海港為46.38%，寧波舟山港為29.49%。長(zhǎng)三角地區(qū)已形成以上海港為核心，江蘇、浙江港口為兩翼的“一體兩翼”港口群。

數(shù)據(jù)顯示，2019年，長(zhǎng)三角內(nèi)河集裝箱運(yùn)量基數(shù)較小，在大物流的集疏運(yùn)體系中分擔(dān)率較低，對(duì)公路依賴度較高，集疏運(yùn)矛盾日益加劇。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綜合交通發(fā)展堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的原則，隨著國(guó)家運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的調(diào)整，運(yùn)輸方式將更加節(jié)能環(huán)保，貨物適箱率大大提高，江河聯(lián)運(yùn)、江海聯(lián)運(yùn)模式將得到進(jìn)一步推廣，江河海直達(dá)集裝箱運(yùn)輸總體發(fā)展形勢(shì)有利。

2、大宗散貨

干散貨方面，隨著舟山江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)中心的建設(shè)，江海聯(lián)運(yùn)貨運(yùn)量增速較快。2020年，舟山市江海聯(lián)運(yùn)貨運(yùn)量高達(dá)2.56億噸，其中鐵礦石、糧食進(jìn)江量分別占長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶鐵礦石、糧食進(jìn)口量的46%、80%。隨著舟山江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)中心功能和服務(wù)水平的不斷增強(qiáng)，江海聯(lián)運(yùn)貨運(yùn)量將持續(xù)增長(zhǎng)。

液化品方面，2019年，我國(guó)國(guó)內(nèi)危化品水路運(yùn)輸約3.4億噸，占比27%左右。中國(guó)七大石化基地中，3個(gè)位于長(zhǎng)三角地區(qū)。隨著一批大型煉化企業(yè)陸續(xù)建設(shè)與投產(chǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)液化品運(yùn)量呈逐步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)2025年左右環(huán)杭州灣地區(qū)煉油規(guī)模將達(dá)到1億噸以上，乙烯及芳烴規(guī)模均達(dá)到600萬(wàn)噸以上，成為獨(dú)樹(shù)一幟的世界石化產(chǎn)業(yè)集群。

特定航線江海直達(dá)船型開(kāi)發(fā)

針對(duì)江海直達(dá)航運(yùn)市場(chǎng)發(fā)展需求，2020年，中國(guó)船級(jí)社聯(lián)合業(yè)界研發(fā)了三型市場(chǎng)需求的概念船型。

1、研發(fā)理念

按照“物流決定航線、航線決定船型”的理念，立足整個(gè)航運(yùn)鏈，從物流源頭出發(fā)，根據(jù)“適航、適港、適貨”的原則，研發(fā)江海直達(dá)引導(dǎo)性船型。聯(lián)合船東、政府、設(shè)計(jì)、科研院所等單位，搭建聯(lián)合研發(fā)平臺(tái)，充分發(fā)揮各方的優(yōu)勢(shì)，將政策、技術(shù)、市場(chǎng)有機(jī)的集合起來(lái)，共同推進(jìn)船型研發(fā)。

2、技術(shù)路線

在充分調(diào)研物流、市場(chǎng)、通航、航運(yùn)政策等環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性論證等，確定目標(biāo)船舶的基本概貌。主要包括主尺度、裝載量、總布置、線型特征、結(jié)構(gòu)型式、推進(jìn)方式、航速等。

根據(jù)目標(biāo)船尺度、線型特征，結(jié)合航線的風(fēng)浪條件，根據(jù)江海直達(dá)船舶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)布置、最小干舷及船首高度、船舶性能、設(shè)備配備等進(jìn)行評(píng)估優(yōu)化。

基于論證的船型方案，利用CFD數(shù)值軟件等，在船舶線型、高效推進(jìn)、節(jié)能附體等方面進(jìn)行計(jì)算分析，開(kāi)發(fā)智能裝載、貨物監(jiān)控等系統(tǒng)，最終研發(fā)確定需求的概念船型。

3、研發(fā)船型概貌

（1）120TEU河海直達(dá)集裝箱船

表1 120TEU概念船型主尺度

圖1 120TEU概念船型效果圖(圖片源自網(wǎng)絡(luò))

（2）430TEU江海直達(dá)集裝箱船

表2 430TEU概念船型主尺度

圖2 430TEU概念船型效果圖

（3）8000噸級(jí)化學(xué)品船

表3 8000噸級(jí)概念船型主尺度

圖3 8000噸級(jí)概念船型效果圖

概念船型特點(diǎn)

基于“安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、智能”理念，開(kāi)發(fā)的概念船型具有以下特點(diǎn)：

1、宜海適江

研發(fā)船舶的通達(dá)性和適航性滿足江河海直達(dá)航線通航環(huán)境條件的要求。

比較內(nèi)河與沿海間通航環(huán)境的差異，影響船舶通達(dá)性主要受制于內(nèi)河的通航環(huán)境。研發(fā)船型的噸位、吃水、高度滿足《長(zhǎng)江干線通航標(biāo)準(zhǔn)》、長(zhǎng)江航道常年維護(hù)水深、沿線橋梁通航凈空高度等相關(guān)要求。

通過(guò)海上環(huán)境條件下耐波性評(píng)估、船舶艏型優(yōu)選等，保證船舶具有良好的耐波性；通過(guò)采用高效襟翼舵、首側(cè)推等裝置，改善船舶低速操縱性，船舶亦適應(yīng)在內(nèi)河港口錨地碼頭靠離泊作業(yè)等需要。

2、安全經(jīng)濟(jì)

采用定量分析方法對(duì)船舶（主要是液貨品船）的抗碰撞能力進(jìn)行評(píng)估，降低船舶碰撞而產(chǎn)生液貨泄露的風(fēng)險(xiǎn)，并基于分析結(jié)果優(yōu)化船舶的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分艙布置優(yōu)化、船舶結(jié)構(gòu)材料選用等，在滿足船舶安全的前提下，有效地控制了空船重量，提高船舶的載重量及載箱量，較好地提升了船舶的經(jīng)濟(jì)性。

3、綠色環(huán)保

船型研發(fā)過(guò)程中，采用了多項(xiàng)技術(shù)措施，改善船舶的節(jié)能和環(huán)保性。

采用CFD數(shù)值分析方法，對(duì)船首進(jìn)流段和船尾去流段壓力場(chǎng)進(jìn)行了分析優(yōu)化，改善流場(chǎng)分布，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

根據(jù)尾部去流段流場(chǎng)壓力分布，設(shè)計(jì)采用大側(cè)斜適伴流變距高效槳，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能。

圖4 常規(guī)定距槳與大側(cè)斜適伴流變距槳效果圖

利用消渦鰭減少螺旋槳環(huán)流的能耗損失、增加輔助推力的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

圖5 螺旋槳安裝消渦鰭圖示

經(jīng)評(píng)估，研發(fā)船型的能效、環(huán)保等滿足CCS綠色船舶規(guī)范的相關(guān)要求。船舶在營(yíng)運(yùn)節(jié)能的同時(shí)，亦滿足日益提升的節(jié)能環(huán)保政策要求。

4、在線智能

開(kāi)發(fā)了智能化監(jiān)控裝置、能效在線監(jiān)控系統(tǒng)等供船東選擇。以降低船舶的營(yíng)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)，提高船舶的營(yíng)運(yùn)能效，降低營(yíng)運(yùn)成本。

同時(shí)，研發(fā)的船型具有普適性。124TEU河海直達(dá)集裝箱船舶適用于內(nèi)河三級(jí)航道，430TEU江海直達(dá)集裝箱船舶適用于長(zhǎng)江中下游至洋山/寧波舟山水域，8000噸級(jí)化學(xué)品船舶適用于長(zhǎng)江中下游至我國(guó)沿海水域。相關(guān)船型和研發(fā)理念亦可為后續(xù)相關(guān)船型的研發(fā)提供示范和遵循。

圖6 智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)架圖

圖7 能效監(jiān)控系統(tǒng)

目前，江河海直達(dá)船舶已形成完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和船舶配員、船員培訓(xùn)、安全監(jiān)管等配套政策。基于船舶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的2萬(wàn)噸級(jí)散貨船、124TEU集裝箱船、650TEU集裝箱船、1100TEU集裝箱船已經(jīng)營(yíng)運(yùn)；120TEU集裝箱船、430TEU集裝箱船、1.4萬(wàn)噸散貨船等船型正在建造，逐步形成了研發(fā)船型系列化和建造規(guī)模化。隨著江河海直達(dá)運(yùn)輸方式的不斷優(yōu)化、輻射范圍的不斷擴(kuò)大、后續(xù)船型的不斷研發(fā)建造，將為運(yùn)輸組織方式的優(yōu)化提供更好的運(yùn)載工具，必將為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展和雙循環(huán)新發(fā)展格局起到積極的推動(dòng)作用。