未来集装箱船是何样

Speculation On the Future Containership

4月26日，挪威船级社（DNV）在上海向业界介绍其新近研发的名为鲲腾（Quantum）的未来集装箱船概念。Quantum未来集装箱船概念是为了最大限度地满足未来充满不确定性的集装箱运输市场需求的一种创新与尝试。

是概念，非产品

如何定义“未来”？这是一个重要的考虑因素，业界提出了很多备选概念，但通常都是考虑未来20～30年。DNV认为更重要的是分析在未来几年中采用目前最好的技术可以做什么。

航运界目前所处的市场形势非常艰难，新船订单很少，社会的环保意识越来越强。DNV认为目前是开发新设计的最佳时间，根据市场情况，DNV决定面向未来3～5年进行设计开发，这样就排除了很多长期解决方案，例如燃料电池，而在混合燃料中使用液化天然气（LNG）将是可行的。

DNV总裁石万胜先生介绍说：“在未来3～5年，尽管不大可能在一艘船上融入所有Quantum概念，但是我相信业界在集装箱船舶设计和建造中实践Quantum所列举的一些概念是有可能的。DNV希望通过Quantum概念可以启发和激励海事界对船舶创新的关注与努力。”他还引用汽车行业的概念车实例作为参考，汽车行业有着不断探索新概念、指导未来新车研发的优良传统。

石万胜先生补充说：“尽管航运界目前正在面临很多挑战与困难，但这也是业界进行创新和探索新方案的好时机。DNV强大的专业技术力量及在研发领域的大量投入将会为此做出贡献，尤其是为业界更好地面对和解决环保挑战所做出的努力。”

市场强劲驱动力

来自于市场强劲的驱动力推动着DNV更快地进行未来集装箱船船型和特性的选择和研发。

在新建船舶市场恢复景气后，Baby post-Panmax可能出现在首批订购的船型中，根据AXS Alphaliner和Dynamar的市场调查结果，5000～7500TEU可能是行业重点倚重的新型船舶。

集装箱船新建计划在各种船型之间分布不均衡。在2008年下半年发生的金融危机之前的几年中，航运业曾经历过一段订单高速增长期。但是，订单不是在各种船型中均衡分布的，而是集中在大型船舶。但是发展中经济体和新兴航线已经不再倾向于使用越来越大型的船舶了。

之所以预计5000～7500TEU型船有很大的市场潜力，DNV认为是因为很多发展中的经济体和新兴航线需要较小的紧凑型船舶，它们吃水浅，冷藏箱装载能力大。例如来往南美东海岸的航线，在未来有很强的增长潜力，沿岸港口可能需要很多吃水浅的船舶。另外，这条航线还可能需要冷藏箱装载能力大的船舶，这是因为水果、肉类和其他易腐货物的出口量很大。
5000～7500TEU型船订购量也很大，但集中在这个区间内的偏大型船舶，并且通常都是采用相对标准的设计。偏小型船舶（如5500TEU左右）的订单数量很有限。这些船舶可以服务于成熟航线和新兴航线（包括通过新巴拿马运河的航线），可以在未来几年内成为航运业倚重的新船型。这些船型适用于洲际航线（特别是来往非洲和南美）和大型辅助航线（如“波斯湾内”航线）。

要创新，不要发明

DNV最终选择了Baby post-Panmax 6100TEU、有1200个冷藏插头型集装箱船；选择了适合于此设计的未来欧洲和南美东海岸之间的航运贸易。

DNV认为，采用当前可行的技术，这一船舶尺寸和特性符合下一波集装箱船舶订购潮的首选，船舶设计速度为21海里，航速可提高几海里，也可以将航速降低到10海里以下；这一船型是面向未来数十年设计的，未来污染排放法规虽然还不明确，但因为设计的灵活性，可以更好地适应。

实际上，集装箱船所面临的挑战越来越多，比如大量消费日用品需要由集装箱船跨洲际运输；航运市场及燃油价格动荡剧烈；可能实行更加严格的针对船舶排放的国际公约；对运营成本、环境以及品牌的关注持续提高以及满足未来市场需要的船舶设计能力等。

未来集装箱船到底何样？面对挑战，解决方案需要关注的重点有：基于市场及业界研究，应对市场变化所具有的灵活性；集装箱的运输应低能耗、低排放和低成本，船舶运营高效、安全、可靠；船舶设计充分考虑未来可能实施的有关船舶排放公约。

因此，航运业界面临的问题绝不仅仅是选择一款多大的船型这么简单，DNV认为，“发明者与创新者之间的区别就是创新者是要为客户创造价值，而发明者一般是为自己提出解决方案。”通过艰苦的摸索和研发，DNV为这款集装箱船进行了诸多的创新。

Quantum创新要素

Quantum概念设计是一款“6100TEU Baby post-Panmax船型”。

与速度、吃水和货物构成有关的灵活性是未来重要的考量因素。在当前的市场形势下，保持21海里甚至18海里慢速航行的能力是很重要的。考虑到未来的污染排放法规和燃油价格，低速航行有可能成为一项永久的设计特色。因此DNV大胆决定将设计速度降低到21海里。

设计速度决定了船体的形状和尺寸。在航速较低时，需要找到这些参数的最佳组合。对于深海航行，DNV最终得到的结论认为单体船是发展方向。

最终，船体设计概念的创新因素包括：增加船宽（提高稳定性，减少压载水量），增加甲板宽度（提高集装箱装载能力，但不提高油耗），船体窄长，燃油效率高；完善船首设计，提高适航性，采用双窄船体结构，提高强度，节省空间，尽可能地使用轻质材料，降低风阻力。

在Quantum概念设计中，LNG储罐的布局是个挑战。DNV分析了各种垂直和水平圆柱形储罐，决定采用两个垂直储罐，直径为13米，在船用柴油和LNG之间平均分配。LNG储罐占据了居住区下面大部分的传统机舱空间，但采用双燃料电气布局可以灵活地利用某些不适用于装载集装箱的空间。这可能会导致占用某些集装箱箱位空间，但是根据MARPOL（规则Ⅰ/12A）的新要求，只使用燃油的船舶也会在集装箱箱位空间占用上具有同样的挑战。

钢材是坚固耐用的材料，但是采用轻质材料可以建造环保、高效，具有盈利能力的、运行可靠的集装箱船，成本具有竞争性。Quantum概念如果采用复合材料可降低重量1100吨。

双船底和双船侧一般都设计为压载水舱，通常压载水容量要超出实际需要。能否把部分空间拿来装载集装箱？在Quantum项目中，DNV从强度和船材尺寸角度分析了两种方案，最终的设计是采用狭长的双船侧，设计为空舱。

随着全球经济发展变化以及全球对环境问题的关注，业界提出了新船机概念，作为替代传统设计的一种现实方法。在Quantum概念中，DNV选择采用4台双燃料发电机组所驱动的电气推动系统。在靠近海岸线时切换到LNG，就能满足污染排放控制区的要求，而不需要岸电供应。采用2台全方位吊舱保证了良好的操纵性，提高了港口效率。

根据DNV的船舶环保和能效评级方案——DNV Triple-ETM，Quantum设计满足最高等级——第一级的要求。这意味着通过船舶设计，可以最大程度降低海洋阻力，提高船舶的能效，应用先进技术来控制大气和海洋污染排放，取得世界领先的环保绩效。

此外，DNV根据各种未来情形评估了Quantum设计的经济效益。完善船型的投资回报期大约为2年，而切换到LNG所需的投资需要10～13年才能收回。从长期来说，LNG是最佳的备选方案，随着未来实施更严格的有关氮氧化物和硫氧化物排放的规范，这个方案能更好地适应未来环保的要求。 ■

        Quantum

主要尺度（单位：米）

总长：L＝272.3

宽度（吃水线处）：Bwl＝42.5

宽度（甲板面）：Bd＝49

设计吃水：T＝12.0

型深：D＝26.4

 

船舶装载能力（单位：TEU）

总集装箱装载量：6210

甲板集装箱装载量：3336

货舱集装箱装载量：2874

冷藏箱装载量（插头）：1200

发动机

双燃料发动机：L6＋3×L9

装机功率（MW）：33

推进功率（MW）：23

燃油容量（单位：立方米）

液化天然气：5000

船用柴油：3000