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4E级宽体型集装箱船(Z.2014.4)

新闻来源:中国船检    浏览量:438 次洪恩 2017-09-21
        根据统计,在同一航线上,与6000TEU集装箱相比,10000TEU集装箱船的单位集装箱运输成本可以减少约20%,规模效益十分明显,因此超大型集装箱船成为各大航运公司争相订购的热点船型。针对市场需求,中国船舶与海洋工程设计公司(MARIC)设计研发了新一代节能环保型万箱集装箱船。该船提前满足了尚未生效的法规,具有较强的市场竞争力。
        10000TEU集装箱船是目前国内自主开发建造的新一代宽体型集装箱船,由MARIC设计,江苏新扬子江造船有限公司承造,船东为加拿大西斯潘(SEASPAN)船舶管理公司。合同批量为7+18艘,截止2014年2月,生效订单17艘。
        该船的开发结合船东提出的“4E”设计理念,即船舶经济性、能源效率、环境友好型和建造经济性。通过设计优化,与世界上已经运营的万箱级船型相比,装载量增加了近20%,油耗下降了近20%,排放指标降低了近20%,而且满载状态下无需压载水,可提高营运效率。
        该船为尾机型单岛船型,无首楼,货舱区为双壳结构,边舱和底舱为压载水舱,其中一对边压载水舱兼作防横倾舱。深油舱布置于中货舱区,有利于控制浮态及总纵弯矩。
        该船船宽为48.2米,比之前同级别的船舶更宽,尺度满足通过新巴拿马运河船闸的要求,可以划归为新巴拿马船型。船舶加宽之后,在主要装载状态下可以少用甚至不用压载水,增加载货量,可以提高营运的经济性,而且长宽比减小,有利于提高船舶的回转性能。
        船上共设9个货舱,其中7个货舱布置在机舱前部,共提供30个标准集装箱货位。2个货舱位于机舱后部,提供10个标准集装箱货位,货舱区设置抗扭箱。货舱内可堆放17列10层集装箱,其中包括2层高箱。甲板上可堆放19列9层集装箱,总箱位数为10100TEU。配置1000个冷藏箱(FEU)插座,上甲板设2层绑扎桥。1~6号货舱可装载危险品,其中2号货舱可装载1类危险品。
        采用吊离式舱口盖,每个舱口盖由3个面板组成,每个面板重量不大于47吨,可由岸上起重机操作。
        线型优化。根据统计,集装箱船的日常营运航速仅是设计航速的约77%,是三大主力船型中营运航速与设计航速之比最小的。对营运船舶而言,降低燃油消耗的最直接最有效的手段就是降低航速,计算证明,当航速降低15%~20%时,燃油耗量将减少40%左右。在燃油价格较高的时期,出于运营经济性的考虑,越来越多的集装箱船采用降速航行。而船东希望船舶不仅能有较高的设计航速,同时在常用的中低速航速段有很好的经济性。这样就要求线型同时兼顾设计航速和中低速下的油耗指标。
        在充分考虑船舶营运的实际情况下,经过几轮优化,该船的线型设计不仅保证了最大航速的指标,同时优化了18节~24节的航速范围的综合油耗指标。为控制营运成本提供了更好的条件。
        由于该船航速较高,舵空泡及螺旋桨桨毂空泡都会对舵产生剥蚀。为有效降低空泡剥蚀的风险,该船采用了全悬挂导边扭曲舵。同时导边扭曲舵还可以利用桨后的旋转水流,在一定程度降低功率消耗。另外,该船螺旋桨后增加毂帽鳍(PBCF),可进一步提高螺旋桨效率。
        主机选型。该船采用S90主机,而非过去大型箱船常用的K98或flex96主机,主要是增加主机冲程,降低转速,从而匹配大直径的螺旋桨,提高推进效率。
        增加主机冲程之后,在相同的正常持续功率下S90主机的每千瓦油耗比K98主机低约4.8%。通过线型优化及合理的主机选型,排放满足第三阶段EEDI的要求。在匹配大直径的螺旋桨之后,通过合理分舱调整,保证了压载工况下螺旋桨的合理浸没。
        高强度钢使用。随着船舶尺度的增加,船体需要承受更大的静水弯矩和波浪弯矩。集装箱船为保证营运过程中装载的灵活性,设计弯矩通常在规范值的基础上再增加一定的余量。而为使箱位最大化,大型集装箱船甲板开口通常为船宽的90%左右。如果使用40kg/mm2的高强度钢,为了达到足够的强度,钢板的最大厚度在80mm~100mm左右,使用超厚板不仅增加了船厂施工的难度,而且由于钢板韧性变差,内部结构缺陷增加,会对船舶的安全运营产生威胁。因此47kg/mm2高强度钢在超大型箱船建造过程中被广泛使用。但是国内船厂对该高强度钢的应用较少,同时钢材预处理、焊接等工艺的要求也比较高,如果大范围应用在技术和经济性上也存在一定的风险。
        经过设计单位与船级社、船厂合作协调,该船在高应力区有条件使用47kg/mm2高强度钢,在减轻结构重量的同时,保证了结构强度和韧性,并且在设计中充分考虑了防裂措施。
        Safelash船级符号。该船有Safelash船级符号,该船级符号主要是对满足《货物积载和系固安全实用规则(CSS Code)》的集装箱船所赋予的标志。CSS Code主要是要求在集装箱船的设计阶段通过合理设计,为甲板系固作业的工人提供更安全的工作环境。该规则适用于2015年1月1日之后铺龙骨的集装箱船,目前并非强制规则。
        该规则主要对绑扎工作区域尺寸和布置、绑扎点与集装箱之间距离、绑扎件堆放位置、通道设置、通道开孔细节、栏杆及防跌落保护、开口及障碍物标志、工作区及通道照明、防滑位置以及危险标志。由于规则未对各条款制定出验证细则,经过与船级社的充分沟通,最终方案符合了规范的要求。
        结构振动控制。该船需满足船级社COMF-V(3)船级符号,因此在结构设计时需对结构振动进行重点考虑。在设计中采用数值计算方法对振动响应进行预报,建立全船有限元模型,细化船体重量分布及附连水质量,振动激励主要考虑了螺旋桨振动激励、主机振动激励以及波浪激励。本船的振动计算同时考虑了船体总振动和局部振动,对绑扎桥、驾驶室两翼等振动响应较大的位置进行了重点分析计算。通过采取调整局部结构形式以及重量分布等措施,将振动响应控制在规范许可范围内。
        环保设计。除燃油消耗满足第三阶段EEDI要求外,该船的环保设计还体现在在以下几个方面:1.设置低硫燃油舱,可满足航行在排放控制区(ECA)的要求;2.燃油舱采取双壳保护,降低燃油泄漏的风险;3.采用无锡自抛光防污漆和外加电流阴极保护系统(ICCP),增加船壳耐久性;4.设计有压载水处理装置,可满足压载水排放的要求;5.港内停泊时使用岸电,减少污染;6.主机采用废气旁通(EGB)设计,在主机常用负荷范围内可进一步降低油耗。
        绑扎桥优化。该船绑扎桥采用斜撑式设计,与传统的立柱式相比,该设计通过计算绑扎桥受力,优化绑扎桥结构,可以在一定程度上减轻绑扎桥重量。另外,斜撑式设计可以减少立柱数量,对于货舱冷箱数量较多的船而言,有利于横向抗扭箱上通风筒、舱盖定位销等的布置。
        另外,该船1~6货舱可装载危险品,船东要求在货舱装载危险品的情况下,同时能够保证1000冷箱的装载。常规设计在考虑冷箱布置时并不同时考虑危险品的影响,这种设计在一定程度上限制了冷箱的使用。该船通过合理调整货舱风机及甲板上的冷箱布置,满足了冷箱与危险品同时装载的要求。
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