中國船級社上海規(guī)范所　王 剛　錢 峰　蔡忠云　付 鵬　王從晶

2017年9月19日上午，由青島北海船舶重工有限責任公司為工銀租賃建造的全球新一代最大礦砂船---40萬載重噸礦砂船“OC400K-5”號船順利出塢。中國船級社（CCS）朱愷副總裁兼總工程師在出塢儀式上表示：“OC400K-5”號船按照最先進的安全與環(huán)保要求進行設計，相比第一代船型油耗降低約20%，滿足國際上最嚴格的排放標準，此次下水標志著“工銀招商型40萬噸VLOC”進入了全新的建造階段。該項目凝結了設計院、船東、船廠和船級社等各方共同的心血，引導了全球礦砂運輸?shù)陌l(fā)展趨勢，是以實際行動踐行海洋強國戰(zhàn)略和“中國制造2025”計劃的成果。新一代40萬噸超大型礦砂船是為巴西淡水河谷量身定制，此次下水的是30艘船中的首艘出塢船舶。CCS承擔本批40萬噸VLOC所有船舶的審圖和建造檢驗。那么，這艘備受業(yè)界矚目的“巨無霸”，其背后經(jīng)歷了怎樣的一段技術發(fā)展路徑？該船有哪些主要技術特點？中國在大型礦砂船規(guī)范標準領域的發(fā)展情況如何？在此，本文以項目參與方的視角，來解析這艘船的技術特點和相關情況。

全球大型礦砂船發(fā)展脈絡

21世紀之前，國際上對礦砂的需求一直是穩(wěn)定的，所以礦砂船的發(fā)展一直沒有大的突破，數(shù)量也很有限，基本上是20世紀80年代由日、韓船廠建造的，其中最大的是1986年由韓國現(xiàn)代造船公司為挪威船東建造364767噸的“BERGE STAHL”礦砂船，此船用于巴西PDM港和法國敦刻爾克港之間運輸鐵礦石。而同期，中國沒有建造過大型礦砂船，國內也一直沒有開展大型礦砂船的研究工作，因此超大型礦砂船主要技術一直掌握在日、韓手中。

進入21世紀，中國經(jīng)濟迅速發(fā)展，對鋼鐵的需求不斷增加，礦砂進口激增，并且亞洲其他國家，如韓國、日本，對礦砂的進口需求也日益增加，因此亞洲市場對礦砂船的需求大量增加。這就極大地刺激了超大型礦砂船的發(fā)展，訂船數(shù)量明顯增多，并且大型化的發(fā)展趨勢十分明顯。

中國航運公司為了確保國家戰(zhàn)略物資運輸?shù)闹鲃訖?，也相繼簽訂了一批超大型礦砂船建造合同，促進了超大型礦砂船的發(fā)展。國內造船界在國家相關部門的支持下組織開展了一系列超大型礦砂船的研發(fā)工作，取得了明顯成效。例如，在原國防科工委高技術船舶專項資金的支持下，由中國造船工程學會、中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會、中國船舶工業(yè)集團公司、中國船舶重工集團公司、中國船級社、中國遠洋運輸集團總公司等單位聯(lián)合承擔的《超大型礦砂船船型開發(fā)項目》，開發(fā)了23萬、32萬、40萬和50萬噸級礦砂船系列船型。中國超大型礦砂船船型的開發(fā)和建造，在技術上顯著縮小了同日韓的差距，并一步步助推中國在超大型船舶技術方面走向世界前列。

從世界大型礦砂船的發(fā)展情況來看，礦砂船的大型化主要驅動因素是礦業(yè)巨頭和航運業(yè)巨頭。成立于1942年的巴西淡水河谷公司（Vale）是全球最大的鐵礦石生產商。2011年7月4日發(fā)布了該公司的《2010年可持續(xù)發(fā)展報告》，稱其在發(fā)掘并利用礦產資源中，恪守對環(huán)境的保護，致力于發(fā)展低碳經(jīng)濟的運作模式。

2014年7月，中國國家領導人出訪巴西。訪問期間有多項合作文件被簽署，包括中國進出口銀行與巴西淡水河谷公司50億美元融資框架協(xié)議，中國銀行與巴西淡水河谷公司全球融資安排協(xié)議等。2014年9月，淡水河谷宣布與中遠合作，雙方就運輸?shù)V石訂立長期運輸合同，中遠將建造10艘大型礦砂船并收購淡水河谷所擁有的4艘Valemax船以匹配上述運輸合同。同月，中國招商局集團旗下的招商輪船與淡水河谷簽署鐵礦石運輸合同，為履行運輸協(xié)議，招商輪船擬新造10艘Valemax礦砂船。

2016年3月，新一代的30艘Valemax訂單終于敲定，三家中國船東公司：中國礦運、招商輪船及工銀租賃將各訂造10艘Valemax型礦砂船，交付后長期租賃給淡水河谷。

自此，中國大型礦砂船一下進入一個從自主設計、建造到運營的新時代。

“OC400K-5”號船主要性能和指標

該船總長 361.90m，垂線間長 355.00m，結構船長 351.05m，型 寬 65.00m， 型 深 30.40m，結構吃水 23.00m，方形系數(shù)0.843，最小首吃水 8.50m，服務航速 14.5 Knots；主機為MAN B&W 7G80ME-C9.5LOW LOAD EGB。

新建40萬噸VLOC船型的貨艙區(qū)域采用了VLOC典型結構型式，包括以下：

（1）本船貨艙區(qū)設有7個貨艙（每貨艙一個艙口），橫向范圍中間為載貨艙、邊艙做壓載艙或空艙，縱艙壁為斜壁型；為滿足LNG Ready方案，在機艙及最艉貨艙之間預布置LNG燃料儲存艙。

（2）載貨艙的橫艙壁采用槽型橫艙壁，并設置頂?shù)实椎?。船底結構采用雙層底結構，并于橫艙壁處設置局部短縱桁。

（3）邊艙的橫艙壁采用平面橫艙壁，設置垂直扶強材、縱向水平桁；邊艙強框架設置2根橫撐材。

（4）甲板設側移式艙口蓋，艙口角隅設置局部插入板。

新建40萬噸VLOC船型在第一代船型基礎上對結構安全和性能指標等方面進行了全面的升級，重點突出綠色、環(huán)保、節(jié)能和安全，是目前世界上中國到巴西航線上經(jīng)濟性較好、噸位最大的礦砂船。

與第一代VLOC相比，在應用超長沖程主機、高效推進、高壓岸電、拆船公約等新措施的基礎上，首次增加LNG Ready、貨物液化、航速雙程優(yōu)化等解決方案，具有重要的行業(yè)引領價值。

結構安全方面：相比于第一代，新建40萬VLOC船型邊艙強框架結構采用雙橫撐設計，設計中考慮裝載易流態(tài)化貨物的要求，既具有廣泛的適用性，又著力保障結構安全性；另外，該船采用最新應力監(jiān)控系統(tǒng)，隨時對船體安全進行預報預警；提高了快速裝載能力，滿足單個貨艙一次性100%達到裝貨量要求，裝貨過程實時監(jiān)控。

性能指標方面：該船日油耗降低20噸，比上一代產品油耗降低了18.8%，單位重量鐵礦石運輸成本較20萬噸級船舶降低30%；配置了將來可滿足全航程的LNG Ready方案，未來在提高該船型經(jīng)濟性的基礎上又滿足了硫化物排放方面的公約要求。

從技術層面來看，該船具有三個方面的創(chuàng)新，具體如下：

創(chuàng)新點一：多種船體結構高級計算方法加以應用，保障結構設計安全可靠。通過收集分析近年來國外大型礦砂船的損傷案例，在該船結構設計審核中，運用多種結構高級計算校核方法，如高級屈曲、波激顫振對船體梁疲勞強度評估、顫振對船體梁極限強度評估、首尾貨艙及機艙有限元、全船疲勞譜分析、振動及噪聲評估、礦砂全液化及快速裝載影響等，全面提升了該船的結構安全性。

創(chuàng)新點二：LNG READY方案首次在超大型礦砂船上的應用。LNG READY方案即在機艙和最后一個貨艙之間預留可以滿足25500海里續(xù)航力的LNG（液化天然氣）燃料罐空間。LNG燃料艙整體結構艙容為17778m3，裝載LNG獨 立 艙 艙 容13368m3， 在LNG Ready未改裝前，LNG燃料艙為空艙。未來隨著LNG加注基礎設施的不斷擴展完善，天然氣將成為高能效、低排放航運的主流選擇。天然氣作為燃料相比傳統(tǒng)重油在環(huán)保方面有非常大的提升，在排放的廢氣中氮氧化物減少30%以上，完全不含硫氧化物，二氧化碳減少15%以上。

創(chuàng)新點三：推進PAUT和TOFT在40萬 噸VLOC上 的 應用。PAUT（相控陣超聲檢測）和TOFT（衍射時差檢測）作為目前最為先進的無損探傷技術，對厚板焊接及鑄鋼件缺陷的檢出率及可靠性上都有著傳統(tǒng)探傷無法比擬的優(yōu)勢。40萬VLOC船型上大量使用超厚鋼板，僅49mm EH36的面積就達近9000m2，為此，船廠普遍選用了雙絲埋弧焊的高效焊接方式，而這對焊接缺陷的控制也提出了更高的要求。針對這種情況，中國船級社向船東和船廠大力推介了PAUT和TOFT，并聯(lián)合中國船級社實業(yè)公司向船東和船廠提供了技術咨詢、人才培養(yǎng)和工藝認可等各方面的服務；同時，結合中國船級社規(guī)范中納入了PAUT和TOFT船級附加標志，還向船廠和船東進行了深入宣介，爭取客戶采用新的探傷手段并申請相應的船級附加標志。經(jīng)過多方努力，目前已有多家船廠開始在規(guī)范框架內使用此項探傷技術。相信不久的將來，此項技術定能在我國船舶建造行業(yè)廣泛應用，為“中國制造”錦上添花。

國內大型礦砂船規(guī)范標準的發(fā)展

一、CCS在大型礦砂船上的長期研究經(jīng)驗

近十多年來，CCS通過一系列大型礦砂船改裝船項目，新造船項目，國家科研項目逐步積累了豐富的經(jīng)驗?！昂颖眲?chuàng)新”號超大型油輪改裝成超大型礦砂船的成功改造，在世界上開創(chuàng)了超大型船舶改造的先河，不僅為超大型船舶的改造提供了可借鑒的經(jīng)驗，而且也為即將被迫退出市場的大批單殼油輪找到了一條出路。隨著中國鐵礦石進口對礦砂船的大量需求，近年來陸續(xù)新建了23萬噸、25萬噸、29.8萬噸、32萬噸等多型礦砂船入級CCS，尤其是25萬噸礦砂船屬于業(yè)內首創(chuàng)、全球首制，該船型在國內外獲得多次獎項。此外，CCS還聯(lián)合參與原國防科工委的《超大型礦砂船船型開發(fā)項目》。

二、CCS在第一代40萬噸礦砂船上的項目組織管理服務

40萬噸VLOC項目是中國船級社“十三五”時期服務于中國礦物運輸客戶的最大項目，為了在礦砂船船型上進一步提升規(guī)范技術水平，提高個性化服務水平，不斷提高服務時效和客戶滿意度，中國船級社專門成立了40萬噸VLOC項目組，以“集中管理、簡潔高效、亮點突出”為工作宗旨，全力實現(xiàn)“為社會和客戶創(chuàng)造價值”的項目最高目標。

此外，中國船級社還設立了由總部各處室組成的管理支持組及其系統(tǒng)內各專業(yè)專家組成的技術支持組，為項目的順利實施提供了有利的后勤及技術保障。

三、CCS在該型船上的提供的審圖、建造等入級服務

CCS在該型船入級服務中充分利用統(tǒng)籌調配內部資源的優(yōu)勢，組織項目內部的技術力量，編寫了“40萬噸VLOC新造船項目策劃要求”、“第二代40萬噸VLOC結構要點”、“40萬噸VLOC建造關鍵問題介紹”、“40萬噸VLOC法定技術要點”、“新生效公約規(guī)范介紹”等一系列的培訓資料，給客戶提供了品種豐富、高效優(yōu)質的服務，獲得客戶的高度認同。

中國船級社時刻關注、提升用戶對項目服務的滿意度，為客戶提供額外的增值服務。審圖項目組通過對已營運的VLOC的市場調查及船東信息的收集，充分了解營運中的VLOC存在的一些問題，組織系統(tǒng)內專家對二代40萬噸VLOC的振動、噪音進行預報分析，及時發(fā)現(xiàn)了駕駛室兩翼和雷達桅振動超標以及醫(yī)務室等艙室結構噪音超標的問題，并將計算結果輸送給船舶設計方，加快了優(yōu)化設計的進度，為客戶消除了重大的質量隱患；除此之外，中國船級社還對客戶提出的裝載優(yōu)化、艙室布置、材料選用/布置方案及軸系校中等各種技術咨詢快速響應，及時給船東提供了有效的技術支持，得到客戶的好評。

40萬噸VLOC共有30艘，分布于5家船廠建造，中國船級社是所有參與入級檢驗的船級社中唯一一家對所有船舶都進行審圖/建造檢驗的船級社。中國船級社充分利用這一有利優(yōu)勢，對各檢驗組發(fā)現(xiàn)的重要問題發(fā)現(xiàn)進行梳理、提煉，同時，策劃了與船東、船廠的每月一次的技術交流活動，將船舶審圖/建造中發(fā)現(xiàn)的突出問題與船東、船廠進行交流與溝通，使得客戶能夠提前采取措施，避免同類問題在不同建造廠的重復發(fā)生。

啟示和建議

船舶大型化之所以成為全球航運界一大趨勢和看點，是因為它與綠色環(huán)保和低碳經(jīng)濟的實際需求相吻合。業(yè)內專家認為，大型化使船舶單位運輸能力的建造價格和航運能源消耗顯著下降，同時減少了有害生態(tài)的物質排放。從價格因素和效能因素的總體平衡來看，船舶大型化無疑是一種最經(jīng)濟高效、最能滿足低碳特征、最具有營運性價比的策略謀劃。超大型礦砂船作為受到船東關注的重要船舶產品之一，所體現(xiàn)出的全球航運經(jīng)濟技術指標，以及與此相關聯(lián)的噸海里耗油量、二氧化碳排放量，遠低于其他中大型船舶，且船舶的日平均租金按每噸船計算，也明顯凸顯出航運的經(jīng)濟性和優(yōu)勢。全球新一代最大礦砂船項目是礦主、造船廠、航運公司、設計公司和船級社通過多方相互攜手，在船市低迷中同舟共濟，抱團取暖，才使得中國超大型礦砂船的船型研發(fā)不斷取得突破。

40萬噸VLOC項目是中國船級社首個實施項目垂直管理的新造船入級檢驗項目，作為中國船級社項目管理模式的試水者與排頭兵，項目組以檢驗和服務并舉為原則，積極探索了多種能夠滿足客戶需求、提升服務質量的創(chuàng)新服務，項目組也結合中國船級社總部對規(guī)范改進、審圖質量、產品檢驗、人才培養(yǎng)、營運貢獻和客戶服務6個貢獻度的實施要求，貢獻了高質量的內部管理和技術輸入。