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40万吨级VLOC现状及创新点

2016-02-18夏登柱

船舶与海洋工程 2016年6期
关键词:矿砂散货船河谷

陆 军,夏登柱

(上海外高桥造船海洋工程设计有限公司,上海 201203)

40万吨级VLOC现状及创新点

陆 军,夏登柱

(上海外高桥造船海洋工程设计有限公司,上海 201203)

阐述40万吨级超大型矿砂船(Very Large Ore Carrier,VLOC)的现状,包括分析世界经济形势和贸易需求、目前VLOC的订单情况及矿商和港口航道的因素。浅析第二代40万吨级VLOC的技术要点。通过市场预测和自身要求,解读给予上海外高桥造船有限公司(SWS)的启示,为SWS更加顺利,保质保量地完成此次VLOC建造任务提供支撑。

超大型矿砂船(VLOC);淡水河谷;技术;港口和航道

0 引 言

超大型矿砂船(Very Large Ore Carrier,VLOC)主要用于运输各种散装矿砂等大宗商品。1986年,挪威本格航运公司向韩国现代重工订造了世界上首艘364000dwt矿砂船[1]。21世纪之前,国际上对矿砂的需求较为稳定,因此矿砂船的发展一直没有大的突破,数量也很有限,在营运的矿砂船基本上是20世纪80年代由日本、韩国的造船厂建造的。21世纪初期,随着我国经济飞速发展,矿砂的需求量逐渐增多,这极大地刺激了VLOC的发展,订船数量明显增多,且大型化发展趋势十分明显。

然而,当前国际船舶市场进入了长期下行、短期波动的“新常态”。上海外高桥造船有限公司(简称SWS)敢于逆势而行,于2016年初在上海创下了一个船厂一次性签订10艘世界第二代40万吨级VLOC建造合同的记录(该合同为SWS与中国矿运签订)。与此同时,另一个船东的4艘VLOC订单也已问世,这意味着SWS成为全球手持VLOC订单量第一的造船厂。

1 现状分析

1.1 BDI

波罗的海干散货指数(Baltic Dry Index,BDI)是反映国际间贸易情况的领先指数及经济的晴雨表,与船舶市场紧密相连。BDI自2008年金融危机之后一路下滑,进入2015年后更是一直在千点以下的低位徘徊,船舶市场进入寒冬。图1为近30a来BDI走势。

图1 近30a来BDI走势

我国的需求是BDI起伏的最大影响因素,而铁矿石又在其中占有较大比例,因此我国的铁矿石需求对BDI的影响非常大。

1.2 贸易需求分析

我国是全球铁矿石进口大国,而受航运业发展相对滞后的影响,每年只有30%的铁矿石由国内航运公司承运,其他铁矿石的运输任务大部分被韩国和日本的航运公司获取,导致大量运输资金外流[2]。与此同时,大矿商不仅想在货价上牟取暴利,而且要在海运上形成垄断,以掌控运价,进一步牟取暴利。航运企业和钢铁厂不能放纵大矿商既垄断矿源又控制矿砂运输,拥有自己的矿砂船势在必行。那为何不选用 18万吨级好望角型散货船呢?虽然从运能上来看2艘好望角型散货船的运量大约可抵1艘40万吨级VLOC,但相比之下1艘VLOC的油耗较2艘好望角型散货船减少15%,这种选择无疑是有利于环保。此外,1艘VLOC的成本较2艘好望角型散货船低20%左右,这有利于增加运营企业的利润。

1.3 订单情况

表1为我国几家航运公司持有的40万吨级VLOC订单情况,其中中国矿运、招商轮船和工银租赁各有4艘VLOC订单来自于巴西矿业巨头淡水河谷,另外的30艘VLOC订单由SWS、青岛北船、扬子江船厂和招商局重工分享,并以SWS为最多。

这些40万吨级VLOC均将租给淡水河谷用于中巴航线上铁矿石运输,预计2017—2018年交付。通过扩大自身船队规模,这几家国内航运公司必能提高市场占有率。

此外,淡水河谷将其持有的矿砂船出售出去后再租回来运输本公司的矿砂,这种方式既不影响其运营,又可以使利益均沾。

表1 国内几家航运公司订单情况

1.4 淡水河谷现状

巴西淡水河谷公司既是世界上最大的铁矿石生产和出口商,又是美洲大陆最大的采矿业公司,被誉为巴西“皇冠上的宝石”和“亚马逊地区引擎”。该公司是我国主要的铁矿石提供商之一,我国每年进口的铁矿石中有超过20%来自于该公司。由于巴西铁矿石的品位较高,达到68%(澳大利亚铁矿石品位则为约60%),因此通常是汽车和航空器材原材料的首选。

若一艘40万吨级VLOC每年大概能在中巴航线上运营4个航次,则新建的30艘40万吨级VLOC 1a的运量大概是4800万t。淡水河谷公司将于2018年建成投产的新矿山预计每年能开掘9000万t铁矿石,其中我国的需求量约占70%,即6300万t。

1.5 港口条件及航线因素

巴西的铁矿石出口港主要包括东北部的 PDM港(PONTA DO MADEIRA)、东部的图巴朗港(TUBARAO)及乌布角港(PONTA DO UBU)和东南部的塞佩提巴湾(SEPETIBA BAY)等。淡水河谷控制了巴西铁矿石80%以上的产量和90%以上的出口量,铁矿石的出口码头也绝大多数由淡水河谷经营。

PDM港共有3个码头,其中一号码头可停泊42万吨级船舶。

目前我国有4个港口(7个泊位)可接靠40万吨级VLOC。这4个港口的7个泊位分别是大连港大孤山港区铁矿石专用泊位(1个)、唐山港曹妃甸港区铁矿石码头三期工程泊位(2个)、青岛港董家口港区铁矿石码头工程泊位(1个)、宁波-舟山港马迹山铁矿石码头二期工程泊位(1个)和宁波-舟山港衢山港区鼠浪湖铁矿石码头泊位(2个)[3]。

淡水河谷与澳大利亚的2家矿业巨头及印度矿山企业相比的劣势是距离我国较远,铁矿石从巴西运往我国需40~45d,而从澳大利亚运往我国只需10d。

中巴航线跨越了大西洋、印度洋和太平洋3个大洋、数十个海区,这就不得不让淡水河谷考虑运费问题,促使矿砂船大型化。

2 第二代VLOC技术要点

2.1 定义

《国际海上人命安全公约》(SOLAS公约)第Ⅻ章第1.1条定义:“散货船系指主要用于运输散装干货的船舶,包括诸如矿砂船和兼装船等船型。”此外,SOLAS公约第Ⅱ-1章第2.14条也指向这一定义。广义上讲,矿砂船也是散货船,但其不同于传统的散货船,由于铁矿石比重较大、积载因素较小,因此矿砂船的货舱容积较小[4]。矿砂船在结构布置上具有散货船和油船的特点,中间货舱装散货,两边有大型的压载水舱或空舱,图2为船舶横剖面图。

图2 船舶横剖面图

2.2 相关规范

由于国际船级社协会(International Association of Classification Societies,IACS)和SOLAS公约定义散货船的角度不同,因此矿砂船在规范适用方面不同于常规散货船,不适用共同结构规范(Common Structural Rules,CSR)。一般来讲,凡是国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)规定的散货船适用的规则,矿砂船都必须适用,同时包括符合船级社有关通用和针对矿砂船的相关要求。表2为矿砂船适用规范简列。

表2 矿砂船适用规范简列

2.3 船型参数特点

第二代40万吨级VLOC总长362m,型宽65m,型深30.4m,设计吃水23m,航速14.5kn,甲板面积有3个标准足球场大小。

与其他运输船舶相比,矿砂船对航速的要求并不是很高,但这并不意味着其线型设计毫无难度。由于航线、港口等因素限制了矿砂船的船长和吃水(例如PDM港,在进港前需经过一段长约50n mile的航道,其最浅处只有23m深,因此矿砂船的最大吃水只能限制在23m),因此要获得所需的装货量,只有增加船宽及方形系数Cb。这样处理的结果是使得矿砂船的长宽比L/B较其他散货船更小,而其宽度吃水比B/T更大,船型也更加肥胖。这些均表明矿砂船属于典型的短胖肥大型船。

2.4 技术创新点

第二代40万吨级VLOC相较于以前同类型船舶在节能环保、安全及运营等方面有了极大的改善和提高。

2.4.1 节能环保低油耗

随着人们的“节能减排”意识不断增强,船舶节能已成为世界各国造船界和航运界研究的重要课题。近些年 IMO相继出台了一系列公约、法规和要求,用以解决船舶在绿色、环保方面出现的问题,改善地球日益恶化的环境(比如减少有害气体的排放)。

能效设计指数(Energy Efficiency Design Index,EEDI)是衡量船舶能效水平的指标。评价EEDI高低的3个关键性因素是船舶最大载重量、船舶所采用的节能措施及船舶运营时所消耗的能源。

该船在使用燃料方面做了很大改进,用液化天然气代替传统的燃料重油,使氮氧化物的含量减少30%以上,且不含硫氧化物,使绿色环保不再只是口号[5]。更重要的是,其主机日油耗减少了18.4t,EEDI指标低于参考线约20%。

2.4.2 结构设计安全可靠

结构设计中,该船考虑了运输过程中可能会因矿砂液化而使船舶结构强度发生变化的问题。对全船的屈曲、屈服、疲劳和刚度进行了严密校核,利用有限元建模进行有限元加载和后处理分析,完成强度校核、优化设计,控制全船的结构质量。

2.4.3 运营效率增大

该船在设计上充分考虑淡水河谷的码头设备条件。通过单舱转载的设计,40万t矿砂仅需20h就可全部装载完毕,最大装卸货速度是常规船的2倍,大大提高了装货效率,缩短了船舶停港时间。

在结构设计中减少货舱死角,该船通过增大货舱舱口和减小货舱舱底面积可有效增大装货效率。与常规散货船不同的是该船的纵舱壁倾斜角有75°,非常大[6](见图2)。由图2可知,货舱的开口面积与货舱底面积几乎相当,这种非常规的设计减少了卸货死角,提高了货舱的利用率和卸货效率,利于船东的营运。

此外,该船还安装有全船环境、响应监测系统,操作者可对船舶进行实时监控,随时掌握环境状况和船舶运行情况;同时,采用最新的应力监控系统,对船体的安全状况随时预报、预警。

2.4.4 一人驾驶桥楼

该船按一人驾驶要求设计桥楼,利用人机工程学原理和3D设计软件对驾控台的外形尺寸和台面设备布置进行优化设计,并极大地改善通道、照明和视线等方面的状况,不仅提高了船舶操纵的舒适性,而且拓宽了驾驶视野。

3 给SWS的启示

3.1 对市场的预测

近年来,我国铁矿石的价格随着钢铁产量过剩而陷入低迷,但经过行业调整后钢铁的消费需求预计会适度回升。

2018年上半年起,工银租赁每年将为淡水河谷运输约1 600万t铁矿石,协议有效期为27 a。此外,淡水河谷已分别与中国远洋海运集团和招商轮船旗下的全资子公司香港明华船务有限公司签署协议。中国远洋、招商轮船和工银租赁3家公司承运总量达到4 800万t。

2015年淡水河谷铁矿石的全球发货量超过3亿t,其中有超过2亿t出口到中国。上述3个协议生效后,我国3家公司每年将获得淡水河谷近25%的货运量。

淡水河谷的目标是到2019年使运输至我国的铁矿石达到3亿t,运输如此多的铁矿石势必需要更多的船往来于中巴航线[7]。

3.2 对自身的要求

2009年我国造船业首次在建造总量、新接订单量和手持订单量等3个指标上超过韩国成为世界第一造船大国,但这很快又被韩国夺回。2016年初BDI达到历史低位,船舶市场低迷,国内出现船厂倒闭潮。若想实现造船强国之梦,作为我国造船业先行者的SWS必须夯实基础,提高自身竞争力。SWS从建造散货船、油船和集装箱船等船舶至今,不断完善优化、牢把质量关、严格控制送审程序、合理回复船东船检意见[8],树立了良好的企业形象,打造了优秀的企业品牌。表3和表4为全球船厂手持订单排名和新签订单排名(截至2016年3月),由此可见SWS的规模,同时也可看出SWS与韩国知名船企相比还有一定的差距。承接40万吨级VLOC是机遇也是挑战,对SWS提出了更高的要求。

表3 全球手持订单排名前10船厂(截至2016年3月)

表4 全球新签订单排名前10船厂(2016年3月)

4 结 语

第二代40万吨级VLOC的成功开发和承接进一步丰富了SWS的产品类型,极大地提升了SWS的综合实力和市场竞争力,进一步稳固了 SWS在世界最大节能船型和最大散货船及矿砂船开发、设计与建造领域的领军地位。但不容忽视的是,目前全球经济贸易疲软,航运业的运力过剩,8800万美元/艘的价格与以往相比是大幅缩水,SWS只有勇敢地面对挑战,才能取得长远发展。

[1] 朱鹏云,肖建华,王学彬,等. VLOC改装项目研究分析[J]. 科技创新与应用,2012 (24): 29-30.

[2] 陈姗姗,王丹波. 淡水河谷40万t散货船出海受阻[N]. 第一财经日报,2011-11-11(A8).

[3] 招商证券. 交通运输:关注航空、铁路投资机会[J]. 股市动态分析,2015 (7): 45.

[4] 徐华. 散货船定义之争落幕[J]. 中国船检,2009 (2): 56-58.

[5] 罗强. 中国船企缘何盯上VLOC[N]. 中国水运报,2016-4-25(5).

[6] 白绍隽,陈刚. 400000dwt矿砂船总体设计浅谈[J]. 船舶设计通讯,2009 (3): 41-44.

[7] 肖夏. 淡水河谷总裁兼CEO费慕礼:中国铁矿石需求并未见顶未来40万t大船或翻倍[N]. 21世纪经济报道,2015-11-3(1).

[8] 夏登柱. 将生产设计延伸到详细设计[J]. 船舶与海洋工程,2015, 31 (3): 75-78.

Present Status and Innovation of 400000dwt VLOC

LU Jun,XIA Deng-zhu

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding & Offshore Engineering Design Co., Ltd., Shanghai 201203, China)

This paper elaborates the present status of 400000dwt Very Large Ore Carrier (VLOC), regarding global economic situation, trade demand, current VLOC orders, miners, ports and sea-routes. The technical points of second generation 400000dwt VLOC are briefly analyzed. Based on the enlightenment Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd. (SWS) has gained through market forecast and self-demand interpretation, SWS is able to accomplish this VLOC construction task more smoothly, with guaranteed quality and quantity.

Very Large Ore Carrier (VLOC); vale; technology; port and sea-route

F552;F426.474

B

2095-4069 (2016) 06-0027-06

2016-07-11

陆军,女,工程师,1983年生。2014年毕业于华中科技大学工业工程专业,现从事舾装设计工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2016.06.006

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