VLOC船型特点及发展动向

CCS 40万吨VLOC总项目组 付 鹏 鞠立强 钱 峰 田兆波

随着大型矿商在运价成本上的精细化考量以及国际公约对节能减排的快速推进，超大型矿砂船的船型发展将会现新的趋势。

据统计，目前世界在营运大型矿砂船合计201艘，载重吨在23万到40万吨之间，主要从事巴西及澳洲矿砂出口的海上运输。自1986年第一艘大型矿砂船在韩国交付，已有超过30年的历史，近十年来伴随着中国铁矿石进口需求的快速提升，矿砂船的交付数量节节攀升，2010年后交付船舶约180艘，其中105艘由中国船厂建造。伴随着2018年以来批量40万吨大型矿砂船的陆续交付，我国已建立了完备的自主设计、建造和运营大型矿砂船的体系，大型矿砂船也已经由新生事物逐步变为成熟船型。

矿砂船主要船型

矿砂船根据船舶数量和载重吨可分成为23万吨级、25万吨级、30万吨级、32.5万吨级和40万吨级，其中40万吨级和25万吨级船舶数量位居营运船前两位。

第二代40万吨矿砂船典型舱室布置

由于铁矿砂的比重较大，积载因数较小，所以矿砂船的货舱容积相对较小，一般不到其载重量的60%，通常为双壳设计，边舱设计为压载舱且其压载舱舱容较大，一般采用B-100干舷设计。满载工况下为获得理想的稳心高度，矿砂船双层底通常比较高，在满足基本分舱要求及装货需求（譬如多港装载）下，为提高装卸货效率货舱数量通常比较少，因此部分船型货舱设计成一舱两口型式，图1为40万吨矿砂船舱室布置。

矿砂船的艏艉部、机舱构造和常规散货船、油船类似；货舱区，连接甲板、内底板和外底板的斜纵舱壁将矿砂船在横向分成了一个干货舱和两个边舱，使矿砂船横剖面类似油船与散货船结构的组合，根据横向强度的需求，横框架又有1道横撑和2道横撑的情况。

新一代40万吨VLOC船型特点

2016年新一代40万吨矿砂船在我国开工建造，该型船系我国自主设计、建造和检验的船舶，在技术上吸收了多年来业界在大型矿砂船领域的经验，满足了矿砂海上运输领域的一些新发展，集中体现了“安全、环保、绿色、节能”的典型特点，集中展现了多种创新模式融合发展的新场景，各方共同参与，把蓝图描绘成实物。

新一代40万吨矿砂船的诞生，承载着行业的很多新需求，同时也展现了出了船型的一些新特点：

一是技术手段升级。矿砂船型技术审核手段更丰富，在新一代船型设计审核中，运用多种结构高级计算校核方法，如高级屈曲、波激颤振对船体梁疲劳强度评估、颤振对船体梁极限强度评估、首尾货舱及机舱有限元、全船疲劳谱分析、振动及噪声评估等，全面提升了结构安全性。

二是结构型式提升。第一代40万吨矿砂船投入运营后积累了很多的宝贵经验，也发生了一些结构上的修改和加强，经过分析，新一代船型结构安全进一步提升，边舱强框架结构升级为双横撑设计为其中体现之一。

三是具备LNG READY。机舱和最后第7货舱之间预留可以满足25500海里续航力的LNG（液化天然气）燃料罐空间，以满足未来使用LNG作为燃料的环保需求。

四是快速装载。为提高装货效率，新船型满足单舱一次性装载的快速装载需求，可满足最大1.6万吨每小时的装货速率要求，提升装货效率，减少装货时间。

智能船网络平台系统—系统构架图

五是运载易流态矿砂。国际上对装载易流态矿砂有一定的市场需求，国际海事组织也相应修订了IMSBC CODE（MSC.393（95）），对精细矿砂纳入A类货品管理，运载超出可流态化货物的适运水分极限（简称TML）货品的需求也由此产生，为满足该需求，在新船型上引入新的计算方法和手段确保安全，并增设了水份收集和排除系统。

六是无损检测新技术使用。PAUT（相控阵超声检测技术）和TOFT（衍射时差检测技术）作为目前最为先进的无损探伤技术，对厚板焊接及铸钢件缺陷的检出率及可靠性上都有着传统探伤无法比拟的优势。40万吨VLOC船型上大量使用超厚钢板，仅49mmEH36的面积就达近9000m2，为此，船厂普遍选用了双丝埋弧焊的高效焊接方式，而这对焊接缺陷的控制也提出了更高的要求，新技术的使用在质量控制上起到了重要作用。

七是智能船舶应用。新一代船型创新催生了智能船舶，通过构建服务智能系统的网络平台和信息平台，实现辅助自动驾驶、能效管理、设备运维、船岸一体通信、货物液化监测等五大智能模块功能，并探索船岸大数据管理，将成为引领未来发展的有益尝试。

八是丰富的绿色节能手段。新一代船型在优化线型的基础上，配备新一代长冲程电喷主机，装设了消涡鳍和非对称前置导流罩，均为我国自主设计和制造，其中节能导流罩最大直径达7.8米，重达40余吨，是目前世界上最大的前置水动力节能装置，EEDI表现低于参考线13%。同时配备了高压岸电设备，舱柜节能装置等节能设施。

超大型矿砂船发展趋势

随着国际海运矿砂运输航线和货量趋于稳定，大型矿商在运价成本上的精细化考量以及国际公约对节能减排的快速推进，可以预计超大型矿砂船的船型发展将会体现如下的趋势：

1、超大型矿砂船有向更大型化发展需求。在单位运输能力的运输成本及新船成本上，超大型船舶具有先天优势，50万吨超大型矿砂船的设计并非新理念，伴随港口设施等条件的发展，更大吨位的矿砂船将会变为现实。

2、超大型矿砂船船型将趋于稳定。受航线和港口设施限制，澳洲航线将以26万吨矿砂船为主，巴西及非洲航线将以32.5万矿砂船为主，40万吨及以上船型将主要航行于巴西航线，其他吨位级别的超大型矿砂船将会逐渐缩小规模。

3、散货船大型化趋势将会带来新的变化。目前传统单壳大型散货船中的纽卡斯尔型载重吨已达到21万DWT，由于散货船适货性更加灵活，其继续大型化的理念已经被提出，预计将会对25万吨及以下的矿砂船型带来一定的影响。

4、绿色节能技术将会更深度组合使用。伴随着国际公约硫氧化物排放限制以及船舶能效设计指数（EEDI）Phase 3等新规的生效，清洁能源的使用将会更为广泛，气膜减阻技术或转子风帆等适合于矿砂船的节能技术将会得到试验应用。

5、船舶智能化将进一步提升。随着智能船舶技术的日趋成熟，E-Navigation技术的发展和船岸通讯带宽的提升，船舶航行、操作及决策的智能化程度将快速提升，船岸大数据管理的应用将会更为广泛，这将为降低营运成本、提升管理效率提供有力支撑。