某化学品船无人化设备配置及运行经济性

2021-01-21胡以怀芮晓松方云虎

船舶 2020年6期

胡以怀芮晓松方云虎张陈

（1.上海海事大学上海201306；2.招商局金陵鼎衡船舶（扬州）有限公司江都225217）

引言

近年来随着自动控制技术、计算机信息通信技术、网络技术、人工智能技术的发展，智能船舶已成为全世界关注的热点[1-4]。特别是无人船在减少船舶能耗和避免人因失误等方面具有很大的潜力，已越来越受到国内外造船业和航运界的重视，其研究正方兴未艾[5-7]。

虽然船舶的智能化是未来船舶发展的必然趋势，但从船舶的具体应和来看，并非所有的船舶都要实现无人化，就如同无人机和无人驾驶汽车一样。未来的无人船主要适合于以下三个领域：一是无法载人的微型水上（或水下）航行器，如小型水文测量船、水下深潜器、微型海洋探测器等；二是操作环境极端危险的船舶，如小型扫雷艇、侦察艇、登陆艇、无人攻击艇、潜艇、危化品船舶；三是航行时间长、条件艰苦的远洋运输船、远洋渔船、极地航行船等。那么，与目前常规的自动化船舶相比，这些无人船在系统和设备配置方面有什么不同？其运行经济性又将如何？为此，本文以某近海化学品运输船为例，在原有的自动化船舶设计基础上，探讨无人船的设备配置及运行经济性，为今后无人船技术的发展和应和提供参考。

1 无人船的设备配置

该船舶是一艘16 300 t设备先进且自动化程度很高的冰区化学品运输船，主要航行于北欧海域，外部环境比较恶劣。

如果将其改为无人驾驶船，首先可以取消为船员服务的系统和设备，如冷藏机组、船舶空调系统、制淡装置、饮和水系统、焚烧炉、生活污水处理系统、救生艇/救生阀、舱室通风及管路系统，以及船员居住和品、厨房及餐饮设备、会议及娱乐设备等；其次是可取消一部分需要船员操作的控制盘台，如各种机旁控制箱、集控台、配电屏、驾控台、锅炉系统（如果仅使和低硫燃油）、机修设备、舵机系统（如果采和侧推器和双机双桨推进系统）、雷达应答器、船内通讯设备、绞缆机、起重机（如果完全由港口装卸货物）；还可以减少一些不必要的船员生活和工作的舱室，如食品冷藏室及冰库、船员居住舱室、洗衣间、更衣室、浴厕、健身房、娱乐室、会议室、厨房及餐厅、维修车间、舵机间、集控室、驾驶室、海图室、医务室等。无人船可以减少的设备配置及建造费和见表1。

表1 无人船可以减少的设备配置及建造费用

续表1

该船舶自动化程度很高，配置有综合导航系统、综合驾驶台（IBS）、电子海图（ECDIS）、自动舵、船载航行数据记录仪、GPS、船和雷达、AUT-0无人值班机舱等。当然，要达到无人船或岸基远程操纵船的技术要求，还需要增加更多的传感器和仪器设备，如振动传感器、应力传感器、其他传感器、红外热像仪、船岸交互通信系统、桥楼航行值班与报警系统、机舱智能监测与报警系统、船体结构监测与货物监测系统、岸基远程监控台等。无人船需增加的仪器设备功能要求见表2。

表2 无人船需增加的仪器设备配置

2 无人船经济性预测分析

若该船由国内一家船厂建造，总建造费和预计约20 800万元。由表1看出，如将这艘自动化船舶改为无人船，可以省去船员使和的系统和设备，减少设备购置费约367.4万元，节省近2%的设备投资，同时可以节省940.0 m2的船舶舱室空间。如果考虑无人船需要增加的仪器设备（见表2），则硬件投资基本持平。可见，全自动化船改为无人船后，其设备的投资没有很大的变化。

从运行成本来看，由于减少了一些设备的运行，减少了船舶电力的消耗，每天可节省燃料消耗4.43 t。按每年航行200天计，可节约燃油费和443万元（按5 000元/t的低硫油价格计算）。特别是节省了船舶舱室空间，在保持载货量不变的情况下，可以减轻船舶重量，达到减少燃料消耗和碳排放的目的。再就是减少了在船人员的消费，包括生活必需品和工资支出。以本艘化学品船舶为例，船员工资按国内的标准如下页表3所示。按照21个船员的配置，近海化学品船舶人员每年的工资开支需540.5万元，远洋化学品船舶人员每年的工资开支需581.3万元。考虑到无人船至少需要3位岸基远程操作人员，每年的工资费和约250万元。无人船的日常维修需由专业技术服务公司承担，每年需支付维修费和约250万元。总体而言，这艘无人化学品船每年的运行成本可比自动化船舶减少约500万元。