西北地区内河船舶的技术现状及发展

2020-11-19王帅

装备维修技术 2020年10期

关键词：西北地区

王帅

摘要：本文对西北内陆地区在运行船舶的技术现状进行一些分析和归纳，并针对其中落后的设计及建造技术及理念，提出了具有针对性的改进意见，希望对西北地区船舶设计建造水平的提升提供一些参考。

关键词：西北地区;内河湖泊水库;船舶技术。

一、西北内河船舶技术现状

我国西北地区内河通航区域主要集中在黄河流域的青海、甘肃和宁夏这三个省和自治区。

青海省是长江、黄河、澜沧江的发源地，被誉为“三江源头”，水运资源丰富。通航水域主要集中在黄河尕玛羊曲至寺沟峡段、青海湖和可鲁克湖，旅游客运是其发展的主要目的。截至目前，青海全省航道里程约750公里，通航里程600多公里，码头数量50个，泊位达到82个，年客运量70余万人、客运周转量近900万人公里。

甘肃虽为内陆省份，但拥有相对丰富的流域，全省内河航道总里程达到1300余公里，通航里程达900余公里。内河航运已成为服务群众方便出行的重要途径之一，水运年客运量100万人以上、旅客周转量2000万人公里以上，货运量25万吨以上、货物周转量180万吨公里以上。

宁夏回族自治区内通航水域主要包括黄河沙坡头、青铜峡河段、吴忠市河段、银川段、沙湖、典农河等6处，江河、水库、湖泊船舶种类繁杂，主要有快艇、观光游览船、餐饮驳船等。

近20年来，西北地区内河船舶的技术状况和船型有了一定的发展。主要体现在以下几个方面：随着航道条件的改善，船舶平均吨位大幅增加;传统内河客船由于航速缓慢，已不能满足市场需求，呈逐步淘汰之势，中高档旅游船和短途高速客船在一些航区呈发展态势;内河货运船舶的机动船比例在明显上升;河湖挖泥船、盐湖采盐船、水库清漂船等现代工程船舶的数量和应用迅速增加;某些专项技术，如双体船、电力推进船、挂桨机等方面的应用己达到一定水平。但是，内河船舶还是普遍存在船型杂乱、平均吨位小、安全性能差、能耗高、污染严重等问题，从整体上来看，西北地区内河船舶技术与东部沿海、长江流域等的先进水平相比差距仍然较大。主要表现如下：

1.船舶标准化落后

在船舶的標准化方面，西北内河船舶标准制定与执行状况与国内外总体船舶标准现状及趋势相比还存在很大的差距，甚至落后于西部航运整体的水平。内河船舶标准制定与国际先进水平差距主要表现在：标准总量太少;标准制定时间太久，采用国际标准几乎处于空白;标准结构不合理，体系不完善;缺乏实用性标准;对标准化工作不够重视。

2.船舶技术状态落后

西北内河上很多船舶年久失修、完好率差，急待更新改造。船型结构老旧，自动化程度低，船员人数多等弊病。使用部门为了调度方便往往在船舶设计任务书中提出一条船舶能多用、通用、跨航区航行，对这种多用途的通用船，设计处理不当，时常使船上的设备多而广、广而全、全而乱，使得发挥船舶的技术经济性能受到影响。

除此以外，设计方法仍然沿用传统的思路，设计的前期工作，新船型的研究开发，新产品的储备设计等工作尚未走上轨道。产品的系列化、标准化，以及模件化等研制工作也有限。由于以上原因，船舶建造至今仍属单件生产或小批量生产，效率较低。

船舶性能差，技术水平落后，船舶稳性富裕度不高，抗突风能力弱，操纵性差，甚至重量重心不合理，出现尾沉，超过设计吃水，船舶行驶过程中兴波阻力过大，对周围河道和船舶有不利影响等。

3.船舶船型及主机机型杂乱

船型混乱，在江河、水库、湖区航行的船舶混乱，没有统一的规划，营运过程中容易相互干扰和发生浪损等，给调度管理，机务修理，零备件的供应，船员的培训和调配，造成了极大的困难。导致船舶修期长、修费高、营运率低，对安全和经济性均带来了不良后果。

主机排气不符合排放标准。主辅柴油发动机排气不符合海事局或者船级社标准，碳硫化合物的排放高，污水处理装置没有或者不合理，固体污染物处置不当等，这些对旅游区及河道环境带来污染破环。另外，船舶的装设备、船体结构等尚未完全达到小型化、轻型化、标准化、模件化，船舶生产多属单件生产，造价不断上升。

4.未形成经济性好的系列标准

过去，在船型工作中不管是设计、科研单位或使用管理部门主要集中在单船或某单项技术的性能指标上。选择船型、方案决策时，缺乏全局整体的前期工作和论证分析。重技术轻经济，重单船轻系统，重单项技术轻整体效益，重微观利益轻宏观效果因此，船舶的建造缺乏充分的可行性分析，大多数船舶仓促上马，船型品种多而杂乱，无法形成系列标准。

5.新型特种船型少

船型功能无法满足市场需求，现有旧船型大部分仍是按照旧的设计规范和设计理念设计，没有考虑旅游观光船的特点，外型缺乏美观和艺术性，与当地风景协调性差，只是当作渡船，不方便游客观光。甲板及舱室空间设置不合理，舱室环境差、振动噪声大，综合舒适性差，难以满足游客的观光体验需求。

6.现有船型老化现象严重

西北内河的各种船舶，包括货船、驳船、轮渡、旅游观光船等船型老化严重，据统计，中小型客船平均使用年限约为10年，而这其中50%以上超过10年，20%以上超过20年。这些船龄超限的船舶大部分都需要更新换代。

二、长江、珠江流域船舶发展动向

现代货物运输的发展趋势是散货、集装箱和群件运输。因此，大力发展航道条件较好的散货专线运输分段顶推船队是内河船队发展的总趋势;航道比较狭窄的杂件货集装箱运输采用内河货轮和机动驳;兼顾量大和灵活的特点出现了机动驳顶推方式。内河船舶继续向“大型化”发展，万吨级以上顶推船队、千吨级以上机动驳、千吨以上的江海直达船以及千吨级以上平均吨位的货驳已成为内河运输的主要船队和船型。

内河机动船向简化机舱、增大推进效率、遥控和无人机舱、成套设备换修的方向发展。而标准化和系列化也是传统船型发展的方向。由于专业化运输方式可以提高劳动生产效率、降低成本、缩短货物的交付时间等，所以，多种专用内河船舶逐渐兴起，专用船舶比重增大。如成品油船、液货运输全分节顶推船队、大湖区的白卸船、集装箱船、冷藏船、散装水泥船和化学品船等。

开展江海直达运输可以增加内河运输的运量和扩大服务领域，增快货物送达的速度，减少在河口港的换装作业，降低运输成本等。长江、珠江水系不但有江海直达的货船，集装箱船，而且还有江海直达的客船和旅游船。内河高速客船，如水翼船、侧壁式气垫船及高速双体船等发展迅速，如长江上首艘2万吨级江海直达船总长154米、船长149.38米、型深11.8米、吃水9.1米，它具有“宜江”、“宜海”、“先进”、“经济”的特点，与同类海船相比，成本降低约10%，载重能力提高约13%，耗能减少约12%。

三、西北内河船舶发展的方向与目标

从内河船舶现状，长江及珠江流域水平动态以及货源对内河运输的总体要求来看，西北地区内河船应该有一个较大的发展和进步。总体规划铁路、公路、水路、航空、管道五大运输方式组成的综合运输网络，协调发展、合理利用、相互衔接，形成纵横交错的综合运输网络。总体规划水运、水电、水利和水资源的综合利用，发展内河航运。从航（道）、港（口）、船（舶）、厂等水运系统内部，统一规划、协调关系、同步发展，以形成系統的最优综合效益。

为了达到上述的目标，内河船型船队的发展方向应该是：在系统的整体的观点指导下，根据客货运量、流量及其货种构成的变化，考虑内河船队、内河航道和内河港口的总体规划，通过对现有船型船队的更新改造，逐步调整船队的构成;完善船队结构，在满足经济发展需要的前提下，以提高船队的技术经济性能和节能为宗旨，使常规船舶标准化、系列化、现代化;逐步提高专用特种船舶的比重，使其多样化;特殊船型有计划地开发研究、填空补白，使其适用化。做好船舶规划和前期论证工作，项目的可行性研究，使船舶的投资决策科学化和定量化。最终目的是“货畅其流，人便于行”，逐步形成以内河干线为骨干适用于干支、支干支等运输航线的内河船型船队。

四、内河船舶发展的关键技术

为了提供技术先进、经济合理、安全可靠的内河船型，必须逐步攻克船型发展中的关键技术。主要有：运用现代设计法和系统工程应用等现代的设计研究方法对常规船型进行标准化系列化的技术;船型学和船型技术经济论证技术; 先进且可靠的内河船舶设计建造法规、规范;各类船型关键技术，如常规船型、旅游观光船型、水上巴士船型等关键技术; 研究节能船型的主辅机机型选择及配套技术;无人值班机舱的自动化技术;相关技术要领及相关政策方针的研究。

1.常规船型标准化系列化技术

运用现代化设计法进行船型的标准化系列化工作是一项新颖的工作。传统的设计方法主要是凭经验选数据，以经验公式、图表、手册作为设计依据，因此只能考虑有限的变量。而现代设计法则按照科学方法论在研究内在的规律基础上建立数学模型，运用数学语言对其规律作具体的描述，利用现代分析技术取得接近动态的多变量分析，应用计算机求得定量化。其目的是为了使产品在功能、经济、技术、使用上的多元优化。在水上运输系统中船舶是一个子系统，研究子系统的优化必然涉及到大系统，因此用系统工程的观点来研究船型是非常必要的。目前，内河船舶大多是以单船性能为主而设计建造的，一般线型复杂、船员数多、设备乱、机型杂、尺度偏大。这类船舶影响资金成本和营运经济性，因此标准化和系列化迫在眉睫。

2.船型学与船型可行性研究技术

船舶和船型的发展与货源有关，而货物的来源与社会经济发展有关，社会经济发展涉及到政治因素。所以船型的发展与社会经济、政治等有很密切的关系。研究它们之间的关系，有利于对新船型发展的预测和对现育船种发展变化估计。

船型可行性研究，在选择方案时可以吸收传统技术方案的优点而不受其束缚，在决策前可以尽可能地吸收国内外同型产品的优点而进行创新。对于船舶产品只要不断遵循“设计一代，试制一代，生产一代，总结一代，构思开发一代”往复循环，产品就能一代胜过一代。其中船型决策的依据是可行性研究，它应该贯穿在船舶产品从无到有更新换代的整个过程。近年来单船论证积累了一些经验，但系统论证，特别是大系统论证等研究尚待开发。

3.船舶设计建造规范的演化

规范的先进与落后直接影响船舶设计和建造。例如，规定了船员配备，则对“夫妻船”的发展造成难点;对初稳性标准要求高了，船型就成了肥胖型，长宽比就小了; 当大倾角稳性要求较高时，需要设计较高的干舷;当结构构件增加时会造成载重能力的下降。为了使规范适用化、先进化，应该不断修改规范，数十年一贯制，已成为设计和建造工作的约束条件，这样是很不利于船型发展的。规范应是设计和建造工作的良师益友，是指导性法规，应有力地促进船型的发展。

4.船舶结构实现大吨位化

西北地区内河航道经建设调整或疏导后，通航条件将得到较大改善，运输船舶平均吨位可逐步提高，同时建成5～3级运输主航道，逐步发展300吨～500吨级船舶，有利于降低内河船舶单位运输成本，实行干支直达，提高内河运输的竞争力。

5.客运和游船船型

内河的客运必须从快速、舒适、安全、直达的要求出发，研制干线节能快速客船，加强短途、区间船舶。干线客货分运实行快班制，开辟区间航线减轻干线压力，采取多点出发和直达航线等。从发展的路线看，旅游业未来将成为内河客运的主要发展方向和集中领域。

今后游船的建造要考虑专用和兼用相结合，侧重点以兼用为主;豪华游船和大众化观光船相结合，侧重点以大众化观光船为主;满足海内外旅游游客的需求，侧重点则以国内游客为主。利用旅游线路将各个旅游景点串成一条线，扩大发展区域。

内河旅客运输多数需要的是节能经济船型，功率适中服务速度适中的客船和旅游船。其技术难点主要包括：封闭式机舱及其自动化;设计选取最佳首尾线型组合，通过船机桨合理搭配，提高推进效率;充分利用主辅机尾气余热，重点关注节能减排、隔音降噪、抑制震动等技术的应用;对观光船的适航性进行合理论证及设计，另外可逐步设计开发水翼、气垫快速客运船等新船型。

6.绿色环保节能船型研究

由于燃料成本一般占内河船舶营运成本的20～40%，有些甚至高达50%。且国内国际油价依然在不断上升，应对节能船型持续进行研究以提高营运的经济性。

船舶节能技术包括范围很广，主要可以从总体设计，推进器设计，动力装置设计等方面以及多种能源利用等方面来考虑，这里从略。

对于节能项目的选择，需要对其可行性进行全面充分的技术及经济论证。

7.内河主辅机型选择及其配套技术

内河船舶主机的功率一般在735kW（1000马力）以下，且為中高速柴油机。目前存在的主要问题是挡次少，特别是单机，147～441kW（200～600马力）机型缺挡较多，另一个问题是油耗率高，一般比同型国外机型每小时千瓦的油耗高20.4～34.00克。

应该根据使用经验和简化机型的要求，且考虑西北地区内河船舶主机选型的特殊要求来研究主机选型。内河船要发展，其中之一就是要解决机型及齿轮箱等配套问题。

8.无人机舱的自动化智能化技术

机舱自动化智能化技术包括主机遥控、集中监视、自动报警（火灾报警等）和自动保护装置等。

无人机舱的自动化智能化对机舱的小型化，特别是封闭式机舱的小型化具有重要意义。可减少船员、减少舱室、降低船价等，且可提供更多的有效的使用空间和甲板面积，是现代先进船舶的主要标志。

自动化的关键是使产品标准化、系列化，这样才能提高产品质量和降低造价。

9.行业技术政策及政府政策的研究