集装箱船型的创新设计

中船集团七○八所 秦 琦

近年来，集装箱船的创新设计风起云涌。从发展特点看，主要体现在船型大型化；船体结构创新，如带浮体的集装箱船、多体集装箱船都属于船体结构的变革性创新；环保以及船型“嫁接”，如Ulstein集团将已经在海工市场成熟的船型应用到集装箱船设计中。这些创新设计有相当一部分来自欧洲，且主要针对欧洲区域运输而设计，这给我们一种启示，船舶的“本土化”设计或将成为一种趋势且拥有广阔的市场。

大型集装箱船

近10年来，集装箱船的大型化趋势越来越明显。据报道，韩国三星重工于1999年开始建造6200TEU集装箱船，2003年开始建造9600TEU集装箱船，2005年建造12000TEU集装箱船，2006年建造13300TEU集装箱船，2007年开始研发16000TEU集装箱船。

目前，世界上最大级别的集装箱船是14000TEU级集装箱船，其中中国海运集团的14100TEU“中海之星”号就是世界上最大的集装箱船之一。该船由韩国三星重工建造，是目前世界上现代化、快速化、信息化程度最高的超大型集装箱船的典型船型，总长366.069米，船宽51.2米，船深29.9米，设计吃水14.5米。据了解，中海集运共订造了8艘该型船舶，“中海之星”为交付的第1艘，还有5艘将于今年交付，其他2艘将于2012年初交付。

舷侧浮体集装箱船

目前，世界油价不断冲高，而且各国政府对于环保的要求越来越严格，瓦锡兰公司开发出一型既高效又满足环保要求的PROA型集装箱船，主要适应于欧洲内河的交通运输。

该型船由一个细长的船体和浮体组成。细长的船体可以减少阻力，但是不能保证足够的稳性，而舷侧的浮体能够提供所需的浮力，并且可以增加装箱量。该型船与三体船不同，虽然后者的对称结构在设计上较为方便，但是2个浮体产生的阻力比单个浮体大。此外，PROA型的一侧与常规船相似，更有利于船舶在港口的简单操作。据分析，该型船体与普通集装箱船相比，航速为21节时可以减少12%的阻力，23节时可以减少25%的阻力。

PROA型船体总长227米，船宽40米（主船体宽23米），服务航速21节，装载量1800TEU。船上的集装箱一部分布置在主船体上，一部分布置在浮体上，最多可以布置10列，集装箱采用敞开式布置，提高了操作的简便性并降低了成本。该船还增加了箱格导轨的高度，使得甲板以上可以布置3层集装箱。

PROA型船的另外一个创新就是动力装置方面。该船安装有1台双燃料主机，可以使用LNG、HFO或柴油作燃料，NOX和SOX的排放量较低，可以满足IMO的有关规定和排放控制区对环保的要求。此外，该船安装有3台双燃料发电机和2个小型燃料电池模块。

图1:带舷侧浮体的PROA型集装箱船

五体集装箱船

为了解决集装箱船的航速和油耗问题，瑞士Norasia Services SA公司于上世纪90年代提出了FFB型船设计方案，航速为25节时载重量能够达到1万吨，装机功率不超过20000kW。在经过大量试验后，决定采用FFB型五体船结构，即1个细长主体加2对浮体。为了减小阻力和所需功率，FFB并没有设计船龙骨，采用单桨推进。为了降低重量，该船采用高强度钢并安装了轻型主机。它的最大特色是其较高的燃油效率，与常规船体相比，可以提高30%的效率。

该船总长217.1米，型宽26.66米，型深21.95米，设计吃水8.7米，最大载重量14190吨，服务航速25节，定员25人，装载量1387TEU+300个冷藏插座，主机为2台苏尔寿ZAV40S型柴油机，单机功率为12000kW，发电机为1台2500kVA轴带发电机和2台1500kVA柴油发电机。

图2：FFB船的基本设计图

X型船首集装箱船

据了解，Ulstein集团于2005年开发的X型船首船舶目前已成功应用于海洋工程领域。近两年来，该公司又努力创新，将该船型应用于小型集装箱船，比如650TEU、1200TEU、1800TEU。据了解，首艘X型船首集装箱船有望于今年面世。

X型船首集装箱船具有适应恶劣气侯的良好性能，耐波性较佳，因此适合在北欧地区进行贸易运输。据分析，在北大西洋一年的航行中，X型船首集装箱船能够比普通集装箱船平均多航行2周，以1200TEU集装箱船为例，一年可以节省燃油费3000～4000美元。由于X型船首外形类似鸡蛋，因此结构强度较大，与同尺度普通集装箱船相比用钢量较少。同时，在恶劣环境中，该型船相比普通集装箱船能更好地保护甲板货物。另外，X型船首集装箱船的居住室布置较靠前，可以降低振动和冲击，有利于提高船员的生活环境。

X型船首1200TEU级集装箱船总长150.97米，型宽23.5米，至主甲板深12.45米，设计吃水8.45米，结构吃水8.6米，载重量13800吨，总吨10800吨，净重4300吨，服务航速18.2节，标准装载量1258TEU，推进装置为1个调距螺旋桨，转速117r/m，1个850kW的舷侧电动推进器，动力装置为1台MANB&W6S50ME-B9型柴油机，转速为117r/m时功率为10680kW，2台1280kW的发电机，1台780kW的发电机，1台1400kW的轴带发电机；货舱内布置为6列40英尺的集装箱，甲板上布置9列40英尺集装箱。

图3:X型船首集装箱船“Eurofeeder”号

超环保集装箱船

现代船舶的设计越来越趋向于环保性和可再生能源的利用，日本邮船公司日前公布了其设计的超环保集装箱船“Super Eco Ship 2030”船。该项目由日本邮船下属MTI公司、意大利Garroni Progetti船舶设计公司、芬兰Elomatic船舶技术咨询公司共同开发。

与普通集装箱船不同的是，“Super Eco Ship 2030”船的甲板不再装载货物，货物储存在上下两层货舱，上层货舱采用卷帘式自动盖覆盖，可用岸上起重机装卸；下层货舱装卸通过侧装窗口，靠多套内置式的装卸系统装卸。生活区设置在船首，与传统的集装箱船也有着根本的不同。

该型船的主动力装置使用LNG的燃料电池，功率为40000kW，仅为普通的集装箱船64000kW柴油机功率的62.5%。此外，船上安装有风帆和太阳能燃料电池，可获取1000～3000kW的风能和最多2000kW的太阳能。为了降低对推进功率的需求，该船还减少了船体重量和船体阻力。据了解，该船每海里航行中CO2的排放量约为62g/TEU，而目前集装箱船的CO2排放量为195g/TEU。

图4:日本邮船公司构想的“Super Eco Ship 2030”船

图5：“Super Eco Ship 2030”船降低CO2排放的途径

“Super Eco Ship 2030”船总长352米，最大船宽54.6米，至主甲板型深24米，设计吃水11.5米，最大吃水13米，载重量70000吨，装载量为8000TEU，其中，货舱内储存4470TEU，甲板上储存3530TEU，冷藏箱500TEU；推进功率44000kW，动力装置为燃料电池和太阳能电池混合装置，太阳能电池面积21000m2，1000～2000kW，风帆面积4000m2，螺旋桨为2个反转螺旋桨。