滚装船

滚装船相对散货船、油船、集装箱船等主力船型来说是一个小众的船型。按照用途，滚装船可分为滚装货船和客滚船，从2000～2012年世界滚装货船和客滚船的订单可以发现，客滚船的发展一直较为稳定，13年来每年的订单数均衡，波动较小；而滚装货船在2006年之前的需求量一直远小于客滚船，2006年之后迎来了一个飞跃，大幅度增长，2007年更是达到了颠峰，之后跟其他货船一样，订单量有所下滑，但每年还是有一定量的订单。 首艘采用混合动力的汽车运输船 三菱重工为商船三井建造的6400CEU汽车运输船“Emerald Ace”号预计于2012年6月份交付。该船是世界首艘采用混合动力的汽车运输船，配备有1套混合电力系统，包括一套160kW太阳能发电系统（由三菱重工、松下集团和商船三井共同开发）和能够储存2200kWh电能的锂电池，锂电池将位于双层底内，并作为压载使用。航行时，太阳能发电系统产生电力，储存在锂电池内。船舶停泊时，柴油发电机完全关闭，电池提供船舶所需的全部电力，从而实现零排放。该船获得了2009年日本国土交通省关于“降低远洋船CO2排放量”项目的资助。 采用LNG燃料的滚装船 1、首艘LNG燃料高速滚装渡船 2011年，Incat公司建造了世界首艘以LNG作为主要燃料的高速滚装渡船，该船满足HSC法规，长99m，将于2012年底交付给美国Buquebus公司，交付后将运营于Plate河，联接Buenos Aires和Montevideo，最高航速53 节，服务航速50节。船上装有2台双燃料GE LM2500燃气轮机，每台额定功率22000kW，将LNG作为主燃料，船用蒸馏燃油作为备用和辅助燃料。点火和在港操纵时使用船用蒸馏燃油。该船可容纳1000名乘客和153辆小汽车，每次往返航程由2辆油罐车提供LNG补给。乘客舱室将包括旅游者舱、商务舱和头等座，拥有超过1000m2的免税店，是快速渡船上设置的最大的购物区。 2、华盛顿国家渡船公司的LNG转化项目 为满足环保要求，华盛顿国家渡船公司（WSF）的船队目前采用的燃料为生物柴油和超低硫柴油，并开始考虑使用LNG燃料，计划将其现有船队转化为采用LNG燃料，以及在新建船舶上使用LNG燃料。 一类是对现有船队进行LNG燃料转化：经评估对现有船队进行LNG燃料转化是可行的，但成本会较高。需要解决的问题有4项：一是选出适合进行转化的船舶：具备合适的尺寸，甲板下可容纳LNG液罐；通过动力水平、运行时间等操作要求确定液罐的尺寸；进行技术转化的船舶需具备合适的使用年限，以确保投资成本的回收；现有船舶的入级会面临一些挑战（现有船舶是由USCG检验，但USCG可能需要具有经验的船级社如DNV作入级检验以减少风险）。二是在主甲板上安装大尺寸的LNG液罐可能会是一个技术挑战，且设置在现有的上层建筑中成本会很高。三是需要移除大量甲板下的机器和设备，并重新设计甲板下的空间。四是上层建筑需要改装以布置通气和通风设备。 另一类是在144车渡船上采用LNG燃料：WSF今后计划建造多艘144车渡船，由于已有144车渡船的现成设计，因此最经济的办法就是在已有设计基础上采用LNG燃料。但要对原有设计进行改造：推进系统只使用LNG，非双燃料；发动机采用2台Bergen C9PG燃气发动机，每台3200bhp；2个LNG液罐；所有其他相关燃气辅助设备和管系均安装在原定柴油机设备安装的空间内，无需另外考虑；每年柴油耗量基于“Issaquah”级船；最少1周补给1次LNG。 最终新设计需要考虑两个方面的因素：一是LNG液罐尺寸和布置。LNG液罐尺寸由燃料耗量决定。为了简化，假设144车渡船与“Issaquah”级船大致相同，为每年800000加仑，相当于每周15000加仑，根据热能当量，可以折算出每周LNG耗量为28000加仑。因此考虑裕度后，最小的LNG容积为30000加仑左右。 144车渡船水线处的型宽约为22.5m，这样液罐的位置大致为距舷侧外板4.6m，距船底板1.5m。最终确定采用两个LNG液罐，布置在船中，机器处所下方。这样基本的船体形状不需改变，只需对机器处所进行重新布置即可。假设中速发动机与目前设计中的发动机外形尺寸相似，因此无需再考虑发动机的布置。 二是辅助动力。目前市面上还没有燃气发电机供应，因此考虑由1台主柴油发电机和1台备用柴油发电机为该船提供辅助动力，该船的辅助动力最高约为350kW。但使用柴油发电机有几个缺点。首先，船上需要配备一套完整的柴油系统，含储油舱、燃油补给管路、燃油输送管路、泵、过滤器等）。柴油系统的安装和维护均需花费成本。第二，柴油发电机组将消除减排的效果。如果发电机组是Tier 4，排放将会很低，但是满足Tier 4还需要后处理技术，即需要采用尿素用于选择性催化还原系统，尿素的消耗量大约为柴油耗量的5%～10%，即使以5%的最低耗量，尿素成本以800美元/吨计，每年将增加12万美元的费用，且还需要增加尿素储存输送系统。 一个可能的解决方案是在推进主机上装配动力输出（PTO），这样主发动机也能提供辅助电力。标准的PTO需要主发动机在同步转速下运转，向交流发电机提供动力，但是144车渡船的设计是主机变速运转。不过安装PTO交流发电机在技术上是可行的，采用固态变频器可实现变速功率输入，同时产生60Hz的功率输出。采用这种方法可允许船舶产生较低的排放，且无需安装和维护更多的子系统。 采用LNG燃料后，最直接的好处是减少了排放并增加了船队经济效益。实际减排效果将由操作载荷模式决定。运转时越接近最优效率，内燃机产生的排放越少。但总的来说纯LNG发动机与Tier2柴油发动机相比，NOX至少减少90%，PM约减少100%，SOX约减少100%，CO2约减少20%。 柴油发动机中的碳氢化合物排放主要由未完全燃烧的燃油导致。EPA规定将非甲烷碳氢化合物排放作为一种空气污染，但甲烷排放不是。LNG近似于纯甲烷，会有少量未燃烧的甲烷通过废气排放。甲烷也是一种温室气体，因此也要尽可能地减少排放量。LNG发动机的制造商已经意识到这一点，尽可能采取技术减少甲烷排放。 从改造成本和收益角度来看，进行LNG转化所产生的额外费用为830万美元，但在运营中每年可节省87.1万美元的成本，因此预计10年左右可收回投资，如果船舶按照Tier 4的要求建造，运营成本的节省将更加明显。另外，因为燃料更清洁，所有设备的运转也更加清洁，LNG发动机的维护成本低于柴油发动机。但是LNG船需要大量的监控设备，这部分会增加成本。 除了WSF公司外，BC渡船公司也在研究将船舶从船用柴油转为LNG的可行性，寻求长期节省成本的潜力。该公司原计划在2012年秋季进行一项试验，将“Queen of Capilano”号转为LNG燃料，但由于时间紧张计划将推迟。公司计划在2016年进行该船的延寿项目，考虑将燃料转为LNG。BC渡船公司称今后所有新造船、现有船只升级或延寿计划均考虑采用LNG燃料。 满足灵活装载要求的新型滚装船 1、沙特阿拉伯国家运输公司在现代尾浦订购的集装箱滚装船 沙特阿拉伯国家运输公司2011年在韩国现代尾浦船厂订购4+2艘深水集装箱滚装船，计划于2013和2014年交付。该船26000载重吨，有多种装载组合，可装载普通杂货、车辆、工程货物和集装箱，拥有重吊起重机以及船舷跳板。该船交付后将取代沙特阿拉伯国家运输公司目前在阿拉伯湾、印度次大陆、红海、欧洲地中海和北美东海岸运营口的4艘拥有船舷跳板的42000载重吨船舶。虽然26000载重吨集装箱滚装船尺度更小，但注重滚装功能，适合工程货物和重货装载，减少了集装箱装载量，同时单位货物运载效率将显著提高。船上采用由瓦锡兰提供的综合推进套件，包括瓦锡兰RT-Flex 58TD发动机、调距桨和瓦锡兰Energopac系统，使船舶能满足IMO Tier2要求。其中发动机能以稳定的极低速运转，这使它更能适应低速航行的操作模式。螺旋桨与舵整合至一个装置中，以及Energopac系统的使用能进一步降低油耗。该船设计具有良好的操纵性和优化的货物甲板，能使在港时间降至最低。 2、“Jolly Diamante”号集装箱滚装船 意大利Ignazio Messina公司是世界第二大集装箱滚装船运输公司，2009年向大宇造船海洋订购了4艘集装箱滚装船，首艘“Jolly Diamante”号已于2011年年底交付，用于热那亚及其他地中海港口至红海、东非和南非的运营，其余3艘将在2012年至2013年交付。 该船有四层甲板（含露天甲板）用于载货，相当于拥有6350m车道用于装载各种滚装货，或最大3001TEU的集装箱装载量，船上还配备200个冷藏箱插座。实际使用中，可混合装载滚装货、sto-ro货，露天甲板上装载lo-lo货物，因为船宽大于巴拿马最大型船，增加了装载灵活性。船尾跳板由麦基嘉旗下的Cargotec提供，净高7m，安全工作载荷350吨。船内固定式内部坡道用于甲板间货物的转运。露天甲板上最多可堆叠6层集装箱船，利用岸边起重设备起吊，滚装甲板上也可放置集装箱，通过sto-ro方式进行操作。 该船采用1台MAN 7L70ME-C8低速柴油机作为主发动机，最大输出功率为22890 kW，航速可达21.5节。船上安装了洗涤系统用于辅机和辅助锅炉，无需使用昂贵的蒸馏燃油，即能满足欧盟规定的港口内0.1%硫化物排放要求。另外主机预留了今后安装洗涤器的接口，可满足IMO对指定排放控制区内0.1%硫化物排放要求。另外，还安装了Martek Marine公司的Mari NOX排放监控系统，可测量主辅机和辅助锅炉废气中NOX、SOX、CO2的排放量，还可持续优化发动机性能，最高可节省燃油4%。 3、Mark Ⅴ型滚装船 Wilh. Wilhelmsen公司及其合作伙伴Wallenius公司于2008年订购了4艘Mark Ⅴ型滚装船船，该Mark Ⅴ型船型由Wilh. Wilhelmsen与三菱重工共同开发，并由三菱重工建造，计划于2011～2012交付。将用于从欧洲至美国东海岸、澳大利亚、东南亚、远东、美国西海岸，穿过大西洋再回到欧洲的航线，整个航程约110～120天。整个航程中不同类型货物的搭载将是一个巨大的挑战，因此货物类型组合的计划编制非常重要，这也直接影响到货物甲板的建造、甲板间的高度和跳板的布置。该船在设计中尽量优化船体外形以提高稳性和减少阻力，有效地利用每一处的货物空间，为安全有效的货物操作打下基础，同时尽量减少对环境的影响。可以说Mark Ⅴ型是迄今为止建造过的最复杂的滚装船，主要创新设计体现在 1、采用可承受高载荷的船尾跳板； 2、甲板加强和高度的设计，增加了货物装载通用性和高效性； 3、低油耗，具有良好的运营经济性； 4、安全的货物操作。 相比Mark Ⅳ型，Mark Ⅴ型在运输效率上提高了15％～20%，可以利用发动机废热发电，船上还配备了从货舱和机舱清洁压载水和舱底水的系统，同时采用的配置更倾向于滚装运输，减少了集装箱装载量。该船的机舱位于船尾，驾驶室位于船前部，增加了露天甲板货物装载空间。 在装载能力上，Mark Ⅴ型比Mark Ⅳ型提高了5％～7%，可装载6000 CEU汽车。“高长”货和“高重”货的装载灵活性比之前船舶均有所进步。船上设6层固定甲板用于装载高重货或特大货物、非集装箱货物以及拆卸散装货，另外还有3层可提升甲板，这样总的甲板面积超过50000m2，其中31250m2用于高重滚装货，上层露天甲板货物装载面积为2730m2。 船上第五层甲板为水密甲板，提供了干舷甲板（第四层）外的水密屏障，第五层甲板及以下均采用双层船壳。为了有效安全的操作货物，货舱采用全平舱壁或水平货物支承导轨以方便在所有甲板有效地装载拆装货。第一、二、三、四和五层甲板，包括8m宽内部坡道，都进行了加强，可进行叉式升运操作以及装载不同载荷的拖车，主甲板进行加强可装载重载拖车。部分主甲板的净高达到7.1m，以容纳开凿机、推土机、轮式装载机和收割机等重型货物。船尾跳板由TTS提供，宽12m，安全工作载荷505吨，Mark Ⅳ型为380吨。露天甲板用于搭载集装箱、工程货物，如风车叶片和游艇等，露天甲板上还设置了自下层甲板的4m宽的坡道，减少了对岸上起重机的依赖。坡道系统的布置允许所有甲板上同步进行货物操作。三层可提升式甲板使用电动绞车提升，相比液压式绞车可消除液压油溢出的风险，其中两层，第六和第八层用于装载小汽车，并使用层压板建造，减轻了船体重量。 客滚船大多数运营于环境要求严格的欧洲，因此客滚船在环保船型的开发上走在其他船型前列，而且客滚船的航程较短，适合使用LNG燃料，因此对清洁能源的利用也比其他船型成熟，目前已经有采用LNG的客滚船投入运营。除了新造船，还有为数众多的船队需要对已有船舶进行技术改造，以适合使用LNG燃料，这也形成了一个潜在的市场。而对于远洋运输的滚装货船来说，环保性是一个方面，更需要注重的是货物装载的通用性和灵活性，货物操作的高效性以及运营的经济性。 另外，滚装货船中远洋车辆运输船近年来已经出现复苏的迹象。2012年预计将有30艘4000CEU及以上的新造船交付，预计增加的吨位将快速被贸易额的增量所吸收。分析师同样对2013年的市场展望表示乐观，稳固的市场和积极的中期预期将鼓励新船投资项目的出现。但运量增长率可能小于过去的十年，因为全球汽车制造和材料供应模式正在进行结构调整，几个主要的传统进口市场开始发展国内制造业。