冰区油船技术的最新发展

秦 琦

世界冰区主要分布在南北极附近水域，包括波罗的海、北极水域和鄂霍次克海。在从事冰区船舶设计和操作时，对于冰情的了解必不可少。目前世界气象组织将海冰分为第一年冰和多年冰，其中第一年冰的特点是厚度不超过1.2米，冰强度低，多年冰的特点是厚度可以达到3米以上，冰强度高。

目前，世界上的一些主要规范所适用的冰级范围不同，FSICR主要适用于第一年冰，国际船级社协会（IACS）极地船舶规则适用于多年冰，俄罗斯海事局的冰级规则适用于非北极海域的第一年冰和极地海域的多年冰。从技术上来看，冰级会对船体舷侧结构和舵布置、推进器和轴系、装机功率等方面有一些具体的要求。就芬兰-瑞典冰级规则中的1A冰级而言，船舶的结构能承受0.8米厚的第一年薄冰层载荷压力，装机功率能够支持船舶以5节的航速在1米厚的碎冰航道上前行。

据LR统计，截至2011年10月，全球运营中的冰区油船船队（以芬兰-瑞典冰级符号为统计标准）共有364艘、2129.85万载重吨，其中1A Super冰级油船有29艘、79.3万载重吨，1A冰级油船有126艘、1041.2万载重吨，1B冰级油船有85艘、327.8万载重吨，1C冰级油船有124艘、681.6万载重吨。

如果按照船型来分，以载重吨计，冰区原油船最多，达到945.5万顿；以艘数计，冰区成品油船最多，达到195艘。如果以吨位量分析，阿芙拉型冰区油船不仅艘数最多，而且总吨位也最大。

从冰区船舶建造国家来看，韩国可谓一枝独秀，建造量占世界冰区油船建造市场的68.3%，其次是克罗地亚和日本，市场份额分别为10.0%和7.3%。从建造船厂来看，也可以说明韩国在冰区油船建造市场的领导地位，世界前5大冰区油船建造厂有4家为韩国船厂，分别是现代重工、三星重工、STX造船、大宇造船与海洋工程。

从冰区油船的船东来看，前12位航运公司均分布在欧洲，其中前三位分别是俄罗斯的Sovcomflot公司和希腊的Delta Tankers公司与Tsakos航运&贸易公司。

AARC开发的采用双动技术的冰区油船

AARC公司开发了一型用于波罗的海和伯朝拉河石油运输的10.6万载重吨油船，具备芬兰-瑞典1A Super冰级符号，日本住友重工为Fortum油气公司建造了2艘该型油船，分别是“Tempera”号和“Mastera”号。

该型船采用双动技术，球鼻艏能够在波罗的海薄冰环境下操作，破冰型船尾能够在波罗的海严重冰情下独立操作。船尾安装有一个可以360°旋转的Azipod推进器，极大地提高了油船的操纵性，并配备一个直径为7.6米的定距螺旋桨，采用“牵引”模式，在吊舱转动时可以作为首部螺旋桨使用。船体结构按照40年的疲劳寿命设计，配备有一套监控钢板疲劳程度的控制系统。在最大输出功率工况下，船首系柱拉力超过2000kN，船尾系柱拉力超过1700kN。

通过冰模试验可知，该型船满足芬兰-瑞典1A Super冰级船舶在各种环境下操作的速度要求，在暖冬时可以先采用球鼻艏在芬兰湾中操作，只有在大范围的碎冰场或大型冰脊环境下才先采用船尾前行。具体到冰模试验的各种环境中，获得了如下试验结果：在平冰环境下，该型船在薄平冰条件下船尾速度超过2.5m/s，在0.8米厚的厚平冰条件下航速超过2.5节，在满载输出功率条件下，船首的破冰能力约为0.3米厚的薄平冰；在试验水池通道环境下，该型船的速度超过3.4 m/s，这高于芬兰-瑞典1A冰级非密集厚冰通道要求，同时满足1A Super冰级密集厚冰通道要求2.5m/s，5节；在碎冰环境下，该型船能够以超过3节的速度在碎冰场，有效厚度约为4米的冰区前行，当采用压载吃水前行时穿透碎冰场的能力更大，能够在4.5米厚的碎冰场以1.8m/s的速度前行；在冰脊环境下，船尾能够在最大厚度为6～7米的冰脊中恒速移动，采用压载吃水时能够在厚度约8米的冰脊中移动。

该船总长252米，型宽44米，结构载重量为10.62万载重吨，航速15.1节，货舱12个，货舱容积12.363万立方米。动力推进装置为2台6320kW的瓦锡兰9L38B型柴油机，2台4220kW的瓦锡兰6L38B型柴油机；1台1860kW的瓦锡兰6L26A型柴油机，1个16000kW的ABB Azipod推进装置；1个定距螺旋桨。

Stena Bulk公司开发的多型冰区油船

瑞典Stena Bulk公司开发了多型冰区油船，包括1A冰级的B-Max型、1B冰级的P-Max型、1A Super冰级的阿芙拉型和1A冰级的巴拿马型等。

Stena Bulk公司为Neste Oil公司设计的冰区油船“Stena Arctica”号用于普里莫斯克到芬兰湾或欧洲的原油运输，该船由现代重工建造，总长249.79米，型宽44米，型深22米，载重11.71万载重吨，航速15节，动力装置为16660kW的 现 代-B&W 7S60ME-C，1个 直 径 为7.382米的冰区加强螺旋桨。该船拥有1A Super冰级符号，能够以5节的速度在冰块厚度1米且上部冰冻层厚度0.1米的通道上航行。“Stena Arctica”号的船长和船宽比普通阿芙拉型油船大，采用重型加强双体结构，钢板重量比普通阿芙拉型油船多10%，采用坚固的冰带和额外加强的肋骨，在恶劣环境中可以多提供50%的主机功率。通过船型优化，该船在通过丹麦海峡时，能够比相同单位油耗船舶多装载6000吨的货物。据了解，该船以14节速度航行时的油耗为50吨/天，而一艘普通阿芙拉型油船以相同航速航行时的油耗为47吨/天。

Stena Bulk公司还开发了20～25万吨的拥有芬兰-瑞典1A冰级符号的B-Max型原油船，比运营在波罗的海的普通阿芙拉型油船提高60～80%的货物容量。该公司开发的26.65万载重吨的B-Max型油船，总长325.5米，型宽66米，设计吃水仅为15米，货舱容量为31.1万立方米。该船具备六大特点：全方位保护、采用附加的预防措施、独特的操纵性、双安全、一体化驾驶台控制系统、高载货量/浅吃水。

此外，Stena Bulk公司还开发了5.4万载重吨的P-Max型冰区油船，拥有1B冰级符号（部分拥有1A冰级符号），用于在0.6米厚的中等冰况中操作。P-Max型油船总长182.9米，型宽40米，吃水为11.3米，压载吃水时的航速为17.2节，装载时的航速为16.5节，比大部分沿海油船都快。货舱容积7.03万立方米，货舱数10个，能够比相似长度、吃水相同的油船提高30%的货物装载能力。该型船安装有双动力推进装置，双机双桨双舵，进一步提高了船舶的冗余度。采用一体化驾驶台控制系统，具有360°的视角。

现代重工建造的环保冰区油船

2010年，现代三湖重工交付给Sovcomflot公司一艘阿芙拉型冰区油船“Moskovsky Prospect”号，该船将与其他3艘姐妹船投入到波罗的海和俄罗斯远东地区运营。“Moskovsky Prospect”号采用双壳结构，具有DNV的“Arctic”、“Deice-C”、“Winterized Cold”（-20℃、-30℃）船级符号，冰级符号为1B。除了采用特殊的冰级技术外，该船还采用了一些最新的环保技术，比如燃油舱保护、涂层保护性能标准、满足欧洲港口和加利福尼亚水域要求（主机、柴油发电机、船用汽油锅炉的使用），并满足共同结构规范要求。船上可以居住30名船员，居住在机舱上方的甲板室，远离主机和烟囱以减少可能的噪声和振动影响，同时为了提供船员舒适度，该船还配有一个游泳池、桑拿室和卫星TV等。

该船总长249.99米，型宽44米，载重11.39万载重吨，航速15节，货舱14个，货舱容积约13万立方米，动力推进装置1台功率为14280kW的MAN B&W 6S60MC-C8型柴油机；1个直径为7.2米的定距螺旋桨。

专家提示

从冰区油船航运公司来看，北极周边国家一方面拥有丰富的油气资源，另一方面拥有丰富的冰区油气运输经验，其国内的大型航运公司和能源公司都是近年来冰区油船的订造者，比如Sovcomflot公司。因此在寻找未来冰区船舶的客户时，可以从北极周边国家的大型航运公司入手。

从冰区油船的建造国家和船厂来看，中国的冰区油船建造单从规模上看就远逊于韩国，未来在冰区油船建造市场仍需努力。

从上述列举的几型冰区油船来看，俄罗斯北极地区、波罗的海都是冰区油船的主要运输路线。需要说明的是，除了上述地区，北极其它海域的油船运输也值得关注。

从双动技术的开发来看，船首与船尾均能破冰、使用吊舱推进等特点极好地平衡了敞水性能和破冰性能，为冰区船舶开创了新的操作方式，其创新思路值得我们学习。

未来规范规则对冰区船舶的要求或许会越来越高，因此对规范的跟踪与解读，将会极大地影响冰区船舶的设计，比如IMO最初制定的是有关北极冰区船舶的规则，到了2009年就将范围扩大到包括南极在内的所有极地区域。

受规则规范等因素的影响，冰区油船除了冰区能力外，未来可能还会同时关注环保性、船员的舒适性等，这可以从现代重工建造的“Moskovsky Prospect”号油船可见一斑。

这些经典的冰区油船均为新建，此外还存在船舶冬化等业务，比如非冰级船舶改装为冰级船舶、冰级符号升级等，因此这种业务也值得关注。

据某些科学家分析，北极最早将在21世纪30年代末期出现大多数年份的夏末不冻现象，这样北极水域将成为一条比较重要的油气运输通道，不过北极通道目前处于开发初期，而且北极水域的变化无法提前预测，因此目前制定全方位的北极冰区油船船型开发尚不大现实。倒是从目前在营的冰区油船船队来看，该市场具有一定的规模，现有航线可以作为现阶段的目标，因此研读世界现有的先进冰区油船船型并进行优化，或许是未来一段时间冰区船型开发的有效策略。