40萬噸級VLOC現(xiàn)狀及創(chuàng)新點

陸 軍，夏登柱

（上海外高橋造船海洋工程設(shè)計有限公司，上海 201203）

40萬噸級VLOC現(xiàn)狀及創(chuàng)新點

陸 軍，夏登柱

（上海外高橋造船海洋工程設(shè)計有限公司，上海 201203）

闡述40萬噸級超大型礦砂船（Very Large Ore Carrier，VLOC）的現(xiàn)狀，包括分析世界經(jīng)濟(jì)形勢和貿(mào)易需求、目前VLOC的訂單情況及礦商和港口航道的因素。淺析第二代40萬噸級VLOC的技術(shù)要點。通過市場預(yù)測和自身要求，解讀給予上海外高橋造船有限公司（SWS）的啟示，為SWS更加順利，保質(zhì)保量地完成此次VLOC建造任務(wù)提供支撐。

超大型礦砂船（VLOC）；淡水河谷；技術(shù)；港口和航道

0 引 言

超大型礦砂船（Very Large Ore Carrier，VLOC）主要用于運輸各種散裝礦砂等大宗商品。1986年，挪威本格航運公司向韓國現(xiàn)代重工訂造了世界上首艘364000dwt礦砂船[1]。21世紀(jì)之前，國際上對礦砂的需求較為穩(wěn)定，因此礦砂船的發(fā)展一直沒有大的突破，數(shù)量也很有限，在營運的礦砂船基本上是20世紀(jì)80年代由日本、韓國的造船廠建造的。21世紀(jì)初期，隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，礦砂的需求量逐漸增多，這極大地刺激了VLOC的發(fā)展，訂船數(shù)量明顯增多，且大型化發(fā)展趨勢十分明顯。

然而，當(dāng)前國際船舶市場進(jìn)入了長期下行、短期波動的“新常態(tài)”。上海外高橋造船有限公司（簡稱SWS）敢于逆勢而行，于2016年初在上海創(chuàng)下了一個船廠一次性簽訂10艘世界第二代40萬噸級VLOC建造合同的記錄（該合同為SWS與中國礦運簽訂）。與此同時，另一個船東的4艘VLOC訂單也已問世，這意味著SWS成為全球手持VLOC訂單量第一的造船廠。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 BDI

波羅的海干散貨指數(shù)（Baltic Dry Index，BDI）是反映國際間貿(mào)易情況的領(lǐng)先指數(shù)及經(jīng)濟(jì)的晴雨表，與船舶市場緊密相連。BDI自2008年金融危機(jī)之后一路下滑，進(jìn)入2015年后更是一直在千點以下的低位徘徊，船舶市場進(jìn)入寒冬。圖1為近30a來BDI走勢。

圖1 近30a來BDI走勢

我國的需求是BDI起伏的最大影響因素，而鐵礦石又在其中占有較大比例，因此我國的鐵礦石需求對BDI的影響非常大。

1.2 貿(mào)易需求分析

我國是全球鐵礦石進(jìn)口大國，而受航運業(yè)發(fā)展相對滯后的影響，每年只有30%的鐵礦石由國內(nèi)航運公司承運，其他鐵礦石的運輸任務(wù)大部分被韓國和日本的航運公司獲取，導(dǎo)致大量運輸資金外流[2]。與此同時，大礦商不僅想在貨價上牟取暴利，而且要在海運上形成壟斷，以掌控運價，進(jìn)一步牟取暴利。航運企業(yè)和鋼鐵廠不能放縱大礦商既壟斷礦源又控制礦砂運輸，擁有自己的礦砂船勢在必行。那為何不選用 18萬噸級好望角型散貨船呢？雖然從運能上來看2艘好望角型散貨船的運量大約可抵1艘40萬噸級VLOC，但相比之下1艘VLOC的油耗較2艘好望角型散貨船減少15%，這種選擇無疑是有利于環(huán)保。此外，1艘VLOC的成本較2艘好望角型散貨船低20%左右，這有利于增加運營企業(yè)的利潤。

1.3 訂單情況

表1為我國幾家航運公司持有的40萬噸級VLOC訂單情況，其中中國礦運、招商輪船和工銀租賃各有4艘VLOC訂單來自于巴西礦業(yè)巨頭淡水河谷，另外的30艘VLOC訂單由SWS、青島北船、揚子江船廠和招商局重工分享，并以SWS為最多。

這些40萬噸級VLOC均將租給淡水河谷用于中巴航線上鐵礦石運輸，預(yù)計2017—2018年交付。通過擴(kuò)大自身船隊規(guī)模，這幾家國內(nèi)航運公司必能提高市場占有率。

此外，淡水河谷將其持有的礦砂船出售出去后再租回來運輸本公司的礦砂，這種方式既不影響其運營，又可以使利益均沾。

表1 國內(nèi)幾家航運公司訂單情況

1.4 淡水河谷現(xiàn)狀

巴西淡水河谷公司既是世界上最大的鐵礦石生產(chǎn)和出口商，又是美洲大陸最大的采礦業(yè)公司，被譽(yù)為巴西“皇冠上的寶石”和“亞馬遜地區(qū)引擎”。該公司是我國主要的鐵礦石提供商之一，我國每年進(jìn)口的鐵礦石中有超過20%來自于該公司。由于巴西鐵礦石的品位較高，達(dá)到68%（澳大利亞鐵礦石品位則為約60%），因此通常是汽車和航空器材原材料的首選。

若一艘40萬噸級VLOC每年大概能在中巴航線上運營4個航次，則新建的30艘40萬噸級VLOC 1a的運量大概是4800萬t。淡水河谷公司將于2018年建成投產(chǎn)的新礦山預(yù)計每年能開掘9000萬t鐵礦石，其中我國的需求量約占70%，即6300萬t。

1.5 港口條件及航線因素

巴西的鐵礦石出口港主要包括東北部的 PDM港（PONTA DO MADEIRA）、東部的圖巴朗港（TUBARAO）及烏布角港（PONTA DO UBU）和東南部的塞佩提巴灣（SEPETIBA BAY）等。淡水河谷控制了巴西鐵礦石80%以上的產(chǎn)量和90%以上的出口量，鐵礦石的出口碼頭也絕大多數(shù)由淡水河谷經(jīng)營。

PDM港共有3個碼頭，其中一號碼頭可停泊42萬噸級船舶。

目前我國有4個港口（7個泊位）可接靠40萬噸級VLOC。這4個港口的7個泊位分別是大連港大孤山港區(qū)鐵礦石專用泊位（1個）、唐山港曹妃甸港區(qū)鐵礦石碼頭三期工程泊位（2個）、青島港董家口港區(qū)鐵礦石碼頭工程泊位（1個）、寧波-舟山港馬跡山鐵礦石碼頭二期工程泊位（1個）和寧波-舟山港衢山港區(qū)鼠浪湖鐵礦石碼頭泊位（2個）[3]。

淡水河谷與澳大利亞的2家礦業(yè)巨頭及印度礦山企業(yè)相比的劣勢是距離我國較遠(yuǎn)，鐵礦石從巴西運往我國需40～45d，而從澳大利亞運往我國只需10d。

中巴航線跨越了大西洋、印度洋和太平洋3個大洋、數(shù)十個海區(qū)，這就不得不讓淡水河谷考慮運費問題，促使礦砂船大型化。

2 第二代VLOC技術(shù)要點

2.1 定義

《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）第Ⅻ章第1.1條定義：“散貨船系指主要用于運輸散裝干貨的船舶，包括諸如礦砂船和兼裝船等船型?！贝送?，SOLAS公約第Ⅱ-1章第2.14條也指向這一定義。廣義上講，礦砂船也是散貨船，但其不同于傳統(tǒng)的散貨船，由于鐵礦石比重較大、積載因素較小，因此礦砂船的貨艙容積較小[4]。礦砂船在結(jié)構(gòu)布置上具有散貨船和油船的特點，中間貨艙裝散貨，兩邊有大型的壓載水艙或空艙，圖2為船舶橫剖面圖。

圖2 船舶橫剖面圖

2.2 相關(guān)規(guī)范

由于國際船級社協(xié)會（International Association of Classification Societies，IACS）和SOLAS公約定義散貨船的角度不同，因此礦砂船在規(guī)范適用方面不同于常規(guī)散貨船，不適用共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（Common Structural Rules，CSR）。一般來講，凡是國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）規(guī)定的散貨船適用的規(guī)則，礦砂船都必須適用，同時包括符合船級社有關(guān)通用和針對礦砂船的相關(guān)要求。表2為礦砂船適用規(guī)范簡列。

表2 礦砂船適用規(guī)范簡列

2.3 船型參數(shù)特點

第二代40萬噸級VLOC總長362m，型寬65m，型深30.4m，設(shè)計吃水23m，航速14.5kn，甲板面積有3個標(biāo)準(zhǔn)足球場大小。

與其他運輸船舶相比，礦砂船對航速的要求并不是很高，但這并不意味著其線型設(shè)計毫無難度。由于航線、港口等因素限制了礦砂船的船長和吃水（例如PDM港，在進(jìn)港前需經(jīng)過一段長約50n mile的航道，其最淺處只有23m深，因此礦砂船的最大吃水只能限制在23m），因此要獲得所需的裝貨量，只有增加船寬及方形系數(shù)Cb。這樣處理的結(jié)果是使得礦砂船的長寬比L/B較其他散貨船更小，而其寬度吃水比B/T更大，船型也更加肥胖。這些均表明礦砂船屬于典型的短胖肥大型船。

2.4 技術(shù)創(chuàng)新點

第二代40萬噸級VLOC相較于以前同類型船舶在節(jié)能環(huán)保、安全及運營等方面有了極大的改善和提高。

2.4.1 節(jié)能環(huán)保低油耗

隨著人們的“節(jié)能減排”意識不斷增強(qiáng)，船舶節(jié)能已成為世界各國造船界和航運界研究的重要課題。近些年 IMO相繼出臺了一系列公約、法規(guī)和要求，用以解決船舶在綠色、環(huán)保方面出現(xiàn)的問題，改善地球日益惡化的環(huán)境（比如減少有害氣體的排放）。

能效設(shè)計指數(shù)（Energy Efficiency Design Index，EEDI）是衡量船舶能效水平的指標(biāo)。評價EEDI高低的3個關(guān)鍵性因素是船舶最大載重量、船舶所采用的節(jié)能措施及船舶運營時所消耗的能源。

該船在使用燃料方面做了很大改進(jìn)，用液化天然氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃料重油，使氮氧化物的含量減少30%以上，且不含硫氧化物，使綠色環(huán)保不再只是口號[5]。更重要的是，其主機(jī)日油耗減少了18.4t，EEDI指標(biāo)低于參考線約20%。

2.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠

結(jié)構(gòu)設(shè)計中，該船考慮了運輸過程中可能會因礦砂液化而使船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)生變化的問題。對全船的屈曲、屈服、疲勞和剛度進(jìn)行了嚴(yán)密校核，利用有限元建模進(jìn)行有限元加載和后處理分析，完成強(qiáng)度校核、優(yōu)化設(shè)計，控制全船的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.4.3 運營效率增大

該船在設(shè)計上充分考慮淡水河谷的碼頭設(shè)備條件。通過單艙轉(zhuǎn)載的設(shè)計，40萬t礦砂僅需20h就可全部裝載完畢，最大裝卸貨速度是常規(guī)船的2倍，大大提高了裝貨效率，縮短了船舶停港時間。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中減少貨艙死角，該船通過增大貨艙艙口和減小貨艙艙底面積可有效增大裝貨效率。與常規(guī)散貨船不同的是該船的縱艙壁傾斜角有75°，非常大[6]（見圖2）。由圖2可知，貨艙的開口面積與貨艙底面積幾乎相當(dāng)，這種非常規(guī)的設(shè)計減少了卸貨死角，提高了貨艙的利用率和卸貨效率，利于船東的營運。

此外，該船還安裝有全船環(huán)境、響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)，操作者可對船舶進(jìn)行實時監(jiān)控，隨時掌握環(huán)境狀況和船舶運行情況；同時，采用最新的應(yīng)力監(jiān)控系統(tǒng)，對船體的安全狀況隨時預(yù)報、預(yù)警。

2.4.4 一人駕駛橋樓

該船按一人駕駛要求設(shè)計橋樓，利用人機(jī)工程學(xué)原理和3D設(shè)計軟件對駕控臺的外形尺寸和臺面設(shè)備布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并極大地改善通道、照明和視線等方面的狀況，不僅提高了船舶操縱的舒適性，而且拓寬了駕駛視野。

3 給SWS的啟示

3.1 對市場的預(yù)測

近年來，我國鐵礦石的價格隨著鋼鐵產(chǎn)量過剩而陷入低迷，但經(jīng)過行業(yè)調(diào)整后鋼鐵的消費需求預(yù)計會適度回升。

2018年上半年起，工銀租賃每年將為淡水河谷運輸約1 600萬t鐵礦石，協(xié)議有效期為27 a。此外，淡水河谷已分別與中國遠(yuǎn)洋海運集團(tuán)和招商輪船旗下的全資子公司香港明華船務(wù)有限公司簽署協(xié)議。中國遠(yuǎn)洋、招商輪船和工銀租賃3家公司承運總量達(dá)到4 800萬t。

2015年淡水河谷鐵礦石的全球發(fā)貨量超過3億t，其中有超過2億t出口到中國。上述3個協(xié)議生效后，我國3家公司每年將獲得淡水河谷近25%的貨運量。

淡水河谷的目標(biāo)是到2019年使運輸至我國的鐵礦石達(dá)到3億t，運輸如此多的鐵礦石勢必需要更多的船往來于中巴航線[7]。

3.2 對自身的要求

2009年我國造船業(yè)首次在建造總量、新接訂單量和手持訂單量等3個指標(biāo)上超過韓國成為世界第一造船大國，但這很快又被韓國奪回。2016年初BDI達(dá)到歷史低位，船舶市場低迷，國內(nèi)出現(xiàn)船廠倒閉潮。若想實現(xiàn)造船強(qiáng)國之夢，作為我國造船業(yè)先行者的SWS必須夯實基礎(chǔ)，提高自身競爭力。SWS從建造散貨船、油船和集裝箱船等船舶至今，不斷完善優(yōu)化、牢把質(zhì)量關(guān)、嚴(yán)格控制送審程序、合理回復(fù)船東船檢意見[8]，樹立了良好的企業(yè)形象，打造了優(yōu)秀的企業(yè)品牌。表3和表4為全球船廠手持訂單排名和新簽訂單排名（截至2016年3月），由此可見SWS的規(guī)模，同時也可看出SWS與韓國知名船企相比還有一定的差距。承接40萬噸級VLOC是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，對SWS提出了更高的要求。

表3 全球手持訂單排名前10船廠（截至2016年3月）

表4 全球新簽訂單排名前10船廠（2016年3月）

4 結(jié) 語

第二代40萬噸級VLOC的成功開發(fā)和承接進(jìn)一步豐富了SWS的產(chǎn)品類型，極大地提升了SWS的綜合實力和市場競爭力，進(jìn)一步穩(wěn)固了 SWS在世界最大節(jié)能船型和最大散貨船及礦砂船開發(fā)、設(shè)計與建造領(lǐng)域的領(lǐng)軍地位。但不容忽視的是，目前全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易疲軟，航運業(yè)的運力過剩，8800萬美元/艘的價格與以往相比是大幅縮水，SWS只有勇敢地面對挑戰(zhàn)，才能取得長遠(yuǎn)發(fā)展。

[1] 朱鵬云，肖建華，王學(xué)彬，等. VLOC改裝項目研究分析[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012 (24): 29-30.

[2] 陳姍姍，王丹波. 淡水河谷40萬t散貨船出海受阻[N]. 第一財經(jīng)日報，2011-11-11（A8）.

[3] 招商證券. 交通運輸：關(guān)注航空、鐵路投資機(jī)會[J]. 股市動態(tài)分析，2015 (7): 45.

[4] 徐華. 散貨船定義之爭落幕[J]. 中國船檢，2009 (2): 56-58.

[5] 羅強(qiáng). 中國船企緣何盯上VLOC[N]. 中國水運報，2016-4-25（5）.

[6] 白紹雋，陳剛. 400000dwt礦砂船總體設(shè)計淺談[J]. 船舶設(shè)計通訊，2009 (3): 41-44.

[7] 肖夏. 淡水河谷總裁兼CEO費慕禮：中國鐵礦石需求并未見頂未來40萬t大船或翻倍[N]. 21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道，2015-11-3(1).

[8] 夏登柱. 將生產(chǎn)設(shè)計延伸到詳細(xì)設(shè)計[J]. 船舶與海洋工程，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

陸軍，女，工程師，1983年生。2014年畢業(yè)于華中科技大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)，現(xiàn)從事舾裝設(shè)計工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2016.06.006