本刊记者 徐 华
人类使用船舶作为运输工具的历史,几乎和人类文明史一样悠久。从远古的独木舟发展到现代的运输船舶,经历了舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代和柴油机船时代。当船舶从蒸汽机时代跨入柴油机时代时,船型也经历了翻天覆地的变化。船舶的专业化使散货船从杂货船统治的海运时代脱颖而出。
20世纪50年代以前没有专用散货船,早期的杂货船承揽一切货种的运输,包括散装的煤炭、谷物和桶装的油类。专用散货船在20世纪初开始出现,主要用于铁矿石运输,第二次世界大战后,各工业国经济恢复,原料需求剧增,水泥、化肥、木片、糖等货物开始采用散装运输方式,散货船应用范围和船队规模迅速扩大。同时,船舶大型化带来的优势逐渐显露出来。
然而,随着船舶体型的增大,普通杂货船运输散货便显得捉襟见肘。粮食、水泥等散货的流动性比液体小,都有一定的休止角,因而装这些散货时,在舱口围板内装满后,舱口四周的甲板下仍留有一个空档。船在海上发生横摇,散货移动至空档,形成横贯整个船宽的自由表面。出现较大横摇时散货将移向一舷,船随即横倾,在风浪中很容易发生倾覆事故。
据统计,20世纪50年代全世界有150余艘运送散货的船舶发生海损事故。为了解决这个安全问题,渐渐形成了现在广泛应用的典型专用散货船的货物区域结构型式:两舷顶部布置顶边舱并加高舱口围板以保证满舱,两舷舭部布置底边舱以便于清舱,同时也能增加抗沉性;双层底和四个边舱区采用纵骨架式结构以保证船体总纵强度,两舷边舱之间水线附近的总纵弯曲应力很小,采用结构比较简单的横骨架式结构:两个货舱口之间的甲板不参与支持总纵强度,这里的甲板板明显地比货舱开口线以外的甲板板薄,骨架也减弱。典型专用散货船的出现,较好地解决了散货流动问题,提高了散货运输的安全性,使海上散货船运输进入一个新的发展阶段。在随后的几十年里散货船得到了快速发展,1960年只有1/4的散货由单甲板承运,而到1980年,几乎所有的散货都由专用散货船承运。
现有典型散货船的结构型式在全世界独领风骚30余年,充分显示了它的优越性,也比较彻底地暴露了它的弱点。20世纪70年代中期,日本建造散货船处于世界领先地位,其标榜的最大程度地有效利用资源和能源的生产设计方案,得到了世界的认可和数目可观的订单,然而,由于过于注重船舶的轻便与集约,以及忽视人类对于海洋认知度的局限,日本船在80年代中期开始令海运界大跌眼镜。据统计,在散货船沉船事故多发的80~90年代,80%的散货船事故发生于日本建造的船舶,在这些事故中,90%以上是因船体结构破损所致。海上散货运输业开始企盼着散货船的结构型式能及早得到改进,或者开发出具有更多优点并能保证规定寿命期内安全营运的全新结构型式。
散货船的舷侧结构是整个船体结构中最薄弱的环节之一,目前绝大多数散货船为单壳结构,根据多年的散货船事故统计显示,在舱口盖、管系、甲板、舷侧外板、船底结构等诸多损伤中,单壳散货船的舷侧外板事故率是最高的。为了有效解决散货船船体结构和营运过程中出现的这些问题,提高散货船,尤其是高龄散货船的使用安全性,散货船的双壳化日渐提上了国际海事界的议事日程,单壳散货船的去留问题成为了上世纪90年代海事界讨论的焦点。国际海事界要求提高散货船建造标准,采用双壳体的呼声日益高涨。IMO和IACS也采取了相应的措施。1997年,IACS正式启动了散货船双壳体的研究,但由于各方力量的制衡,散货船双壳化并未要求强制执行。
双壳(双舷侧)通用散货船的设计也可以称为表面平整的散货船,舷侧外板和纵舱壁形成双壳结构,在双壳之间设置梯子、走道、照明和通风,以便于检查和避免货舱纵壁“出汗”等原因产生的腐蚀,同时双壳之间的空舱可部分或全部作为压载舱。采用双舷侧结构可以大幅度减小舷侧板、顶边舱、底边舱部分的剪应力,从而增加散货船结构的安全性能。
双壳体散货船由于增加了内壳,比普通单壳体船的重量增加3%~7%,使结构重量增加,装载量减少,建造成本增加(首制双壳散货船建造成本的增加部分很可能超过船价的5%,甚至高达7%~8%),港口使用费和燃料消耗也随之增加。但是,双壳体船具有良好的安全、经济和运营优势:双舷侧使船体外壳具有两道防线,因此对舷侧结构的冲击损伤可减至最小,还可以大量减少船体结构疲劳;双壳舱壁的刚度更好,能更好地防止各种形式的破坏和货舱进水;无须在双壳内全部设置专门的压载水舱;货舱底板平整,煤、谷物等不会落入肋骨,易于清舱,从而可提高装卸效率,减少在港时间,降低营运和维护费用;减少货舱涂层的维护和保养费用。
为适应散货船双壳化的发展趋势,许多设计公司、造船公司己开发出多种双壳散货船,如挪威Ole Jacob Libaek开发的Optima 2000好望角型双壳散货船、丹麦CarlBro设计公司与Graig航运公司联合开发的大灵便型双壳散货船、韩国大宇造船海洋工程公司正在推销的双壳散货船、日本的大岛、NKK、今治等造船公司正在开发或推销的双壳散货船。此外,CCS、ABS、DNV等船级社也正在帮助一些船厂开发双壳散货船。虽然双壳体散货船的空船重量和建造成本有所增加,但其安全、经济和运营优势越来越得到航运界的认同,散货船的双壳化己是大势所趋。
在20世纪上半叶,由于港口装卸效率不高,发展缓慢,散货船的最大载重量只有1万吨左右。1954年,散货船平均单船吨位仅为1.9万载重吨,1973年起开始超过4万载重吨,目前已达到5.4万载重吨。
散货船队平均单船吨位的增长,主要体现在6~8万载重吨巴拿马型、12~20万载重吨好望角型和4~6万载重吨大灵便型船的增加,而4万载重吨以下散货船数量明显减少。同时,各型散货船的平均吨位也呈现增大趋势。
据统计,好望角型散货船的平均吨位1990年为129415载重吨,2003年已增至161088载重吨,同期巴拿马型散货船平均吨位由64294载重吨增至69970载重吨,灵便型散货船由30423载重吨增至39191载重吨。其中巴拿马型散货船由于受巴拿马运河宽度限制,13年间只增加了5376载重吨,远低于好望角型船舶增加的吨位(增加了31673载重吨)。推动散货船大型化的主要有三个因素,即大型船的经济性较好;船舶设计和建造水平的不断提高;码头港口规模的扩大和设施的改进。
目前,从事不同类型货物运输的船舶大都在扩大自己的运输能力,而增大载重量是最有效的途径,近年来灵便型散货船、巴拿马型散货船、好望角型散货船的载重量都有明显增加的趋势。从最近两年的散货船订单看,船东越来越偏好于大吨位的散货船。可以预见,在未来一段时间里,20万吨左右的大型散货船将是建造的主流。
随着散货船的大型化,散货船队的发展也日新月异。自从20世纪50年代中期,由遮蔽甲板船发展而来的散货船投入营运以来,散货船队经过五十多年的发展,已经成为世界海上运输一股举足轻重的力量。
世界散货船保有量由1954年的61艘、116.7万载重吨(其中矿石船占70%)增至1960年的471艘、8711万载重吨(其中矿石船占57%)。此后,散货船数量以更快的速度增长,在1960~1990年的30年间,散货船艘数增长了9.8倍,载重吨数增长了27倍,1990年散货船保有量达5087艘、242555万载重吨。据英国劳氏船级社统计,2003年底世界散货船保有量为5888艘、30711万载重吨,平均船龄为14.5年。
在1960~1975年的15年里,散货船数量急剧增加。上世纪80年代前半期,与油船吨位急速减少相反,散货船快速增长,但在1986~1994年间,散货船数量有所下降,此后又呈现稳定增长趋势。总体来看,1980年以来在油船、散货船、集装箱船和杂货船(含多用途货船)四种类型船舶中,集装箱船发展最快,散货船增长也较快,油船吨位在前期大幅度下降后,近几年缓慢增长,而常规杂货船(含多用途货船)呈持续减少趋势。
进入2003年之后,国际造船市场和航运市场持续好转,全球新船订造异常活跃,世界新船订单量大幅增长,全年造船产量也突破了历史最高纪录。2009年上半年,全球干散货船队为6848艘、42639.1万载重吨。