集装箱船船型发展和主机选型
我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型
我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型作者：杨扬来源：《集装箱化》2009年第10期摘要针对我国沿海内贸集装箱运输市场的特点以及沿海内贸集装箱运输港、线、船、货的现状,充分考虑影响我国沿海内贸集装箱运输市场和船型选择的因素,建立沿海内贸集装箱运输最佳船型的选择模型,运用非线性规划的方法,以单箱最大利润为目标函数,求得最佳船型。
以天津——广州(南沙)航线为例对模型进行验证,得出我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型为载箱量及船速22 kn的结论。
关键词沿海运输;内贸集装箱运输;集装箱船;船型;船速近年我国沿海内贸集装箱运输的持续、稳定发展对最佳船型研究提出迫切要求。
以往的船型研究大多针对远洋班轮航线,着重从成本角度分析,追求单位成本最小化。
本文针对我国沿海内贸集装箱运输,以船舶载箱量和船速为变量,以单箱利润最大化为目标,构建船型选择的优化模型。
1基本思路及假设条件1.1基本思路(1)以利润最大化为目标以往对最佳船型的研究主要以单位成本最小化为目标,不能保证船公司获得最大利润。
本文尝试构建利润最大化的目标函数,研究能使船公司获得最大利润的集装箱船型(包括船舶载箱量和船速)。
(2)以船舶载箱量和船速为变量以往的船型研究将船速视为定值,虽然可简化模型,但可能产生不适合的解,从而影响船公司决策。
船速是个关键的分析变量,一方面,在吨位相同的情况下,船速越快,船舶耗费的燃油越多,成本就越高;另一方面,船速越快,船舶在相同时间内完成的航次越多,收入就越高。
由此可见,船速影响航线的经营成本和收入,进而影响利润。
1.2假设条件为确定模型使用范围并简化问题,作如下假设:(1)集装箱船的固定成本随船型和船速的变动而变动;(2)规划期内各港口间集装箱运价由市场决定且维持不变;(3)集装箱船的平均载箱率为预设值,并满足市场需求;(4)港口航道及装卸设备对船型没有限制;(5)不考虑集装箱船的其他营运成本,如空箱租赁成本、货主时间成本等;(6)集装箱船投入单一的点对点航线,中间不停靠任何港口。
第一章船舶类型中
又称箱装船、货柜船或货箱船，是一种专门载运集 装箱的船舶。其全部或大部分船舱用来装载集装箱， 往往在甲板或舱盖上也可堆放集装箱。集装箱船的 货舱口宽而长，货舱的尺寸按载箱的要求规格化。
3.集装箱船 集装箱规格：40ft（40×8×8ft)和20ft(20×8×8ft)
第一章船舶类型中
5.滚装船
滚装船：又称“开上开下”船，或称“滚上滚下” 船，它是利用运货车辆来载运货物的专用船舶， 用牵引车牵引载有箱货或其他件货的半挂车或轮 式托盘直接进出货舱装卸的运输船舶。 滚装船造 型特殊，船身高大，有好几层甲板。滚装船上没 有货舱口，也没有吊杆和起重设备。中部是个大 货仓。在大货仓内有多层甲板，它们之间由斜坡 或大型升降机连接。它的船尾高高地竖立一块大 跳板，船靠码头后，放下跳板，装有集装箱的运 货车辆开上、开下，进行集装箱装卸作业。滚装 船上的运货车辆不仅可从船的尾部进出，还可驶 到船舱的各层甲板，进行集装箱装卸。为了运输 安全，滚装船设有专门的防摇水仓和其它防摇设 备，以减少船舶摇摆；为了操纵方便，滚装船首 部设有侧向推进器，可向任意方向转动，便于船 的回旋。
可变换集装箱船三种： （1）部分集装箱船（Partial container ship）。
仅以船的中央部位作为集装箱的专用舱位，其他舱 位仍装普通杂货。 （2）全集装箱船（Full Container Ship）。 指专门用以装运集装箱的船舶。它与一般杂货船不 同，其货舱内有格栅式货架，装有垂直导轨，便于 集装箱沿导轨放下，四角有格栅制约，可防倾倒。 集装箱船的舱内可堆放三至九层集装箱，甲板上还
船布缆船
第一章船舶类型中
海洋开发船
—多用途海洋工作船
——钻井船
集装箱船
集装箱船
集装箱船发展简史
1956年美国“海陆公司”首次把陆地集装箱运输推广到海上， 将大型油轮“马科斯顿”号改成集装箱船，在纽约-休斯敦航线上进 行集装箱海运。运输集装箱的货船，由许多格栅将船舱隔成格，舱 面有固定集装箱的专用设备。集装箱船上有冷冻设备、保温设备等 以便运送各类物品；还有为保证运输安全的安全设备和系统。
这艘8530TEU超大型集装箱船是中国船舶工业集团公司 下属沪东中华造船(集团)有限公司，为中海集运公司建 造的5艘同类型船舶中的第一艘。船身总长334米，两柱 间长320米，型宽42.8米，型深24.8米，载重量10.1万 吨，航速27节。整艘船能实现一人驾驶
集装箱的定义 关于集装箱的定义，历年来国内外专家学者存在一定分歧。现以国 际标准化组织（ISO）对集装箱的定义作以下介绍，国际标准化组 织（ISO）对集装箱下的定义为“集装箱是一种运输设备，应满足 以下要求：
15500TEU以上的超巨型集装箱船也在设计建造之中
中国最大的集装箱船“中远亚洲”轮停泊在韩国蔚山的现代重工造船厂码头。
一艘被命名为“北方· 菲利帕”的3500箱集装箱船在崇明岛交船，这 是我国拥有自主知识产权的最大集装箱船。上海船厂船舶有限公司 将批量生产31艘，全部出口德国，生产周期已安排至2009年底。
此后，集装箱船迅速发展。1998年美国总统轮船公司第一批5艘 超马拿马集装箱船交付使用，因为用一艘8000箱集装箱船比用2艘 4000箱集装箱船节省燃料及船员费用，总成本降低10％。1996年初， 国内已有一艘能装6000标准箱的集装箱船。这是当时国内最大的集 装箱船，是全世界用户订购的12艘大型集装箱船中的第一艘。这艘 船上有700个冷藏集装箱的位置，冷藏能力是4.6万立方米，这也是世 界上最大的冷藏运输船。这样大的运输船必须实现自动化管理，由 电脑管理货物，保证货物安全。这艘船上共装有2800个传感器，测 量货物的情况，以实现管理自动化。
集装箱船发展史
发展史：自1956年美国率先在海上开展集装箱运输迄今，集装箱船的发展经历了四个阶段。
第一代运载集装箱的船是采用杂货船或油船改装而成。
经过了近10年的发展，到1966年，第二代专用集装箱船问世，并投入到横跨大西洋和太平洋的运营；1971年，第三代集装箱船出现并投入运营。
第四代集装箱船是在1984年出现的，此时的专用集装箱船已进入成熟期，载箱量达4000~4300TEU。
第四代集装箱船在1990~1995年成批量投入运营，并成为目前和今后相当一段时间内全球中远洋航线上的主流船。
载箱量5000TEU以上的集装箱船和载箱量6000TEU 以上的第六代集装箱船于1995年和1996年先后问世，并对全球集装箱运输业，特别是对码头、进出港水域、装卸船机械、装卸工艺系统等硬件设施的建设与发展产生了极大的冲击和影响。
长江150TEU、200TEU标准集装箱船型开发研究在承担开发任务后，课题组按照交通部对标准船型“安全、环保、经济、美观”的总体要求，确定了集装箱标准船型开发的总体目标；安全性上完全满足CCS现行规范对强度和稳性的各项要求，减少驾驶盲区，改善操作性；环保方面在设备上采用相应设施和激素，使标准集装箱船型达到国家和地方的各项防污规定的指标;经济性方面在优化尺度基础上追求最大的装箱数和装载量，结构进行优化，减少钢材用量，减少初投资，经济性优于现有优秀船型；船舶造型上进行进一步工业造型美化;力争通过我们的精心设计，使150TEU、200TEU标准集装箱船型的方案设计的综合技术指标达到国内领先水平。
标准船型的关键技术要考虑到以下几方面：①收集现有船型资料②对现有船型的优点和缺陷进行分析③对航运物流环境进行调查④对航运企业经济性参数进行收集⑤进行科学的论证分析。
成熟转型期的船型有以下优点：①②③④采用双尾和长大球鼻首结合的新型船型，在长江船舶设计院双尾的优势的基础上，开展了新型球鼻首的研究，取得了良好的结果。
重量控制措施得力，船结构经反复优化，钢料系数比同类船减少钢料消耗近10%，载重量系数达到先进水平。
集装箱船总体设计中的船舶机械系统
集装箱船总体设计中的船舶机械系统在集装箱船总体设计中，船舶机械系统扮演着至关重要的角色。
这些系统包括主机动力系统、驱动系统、辅助动力系统以及载货设备等，它们共同协作，确保船舶的持久性能和效率。
在本文中，我们将探讨集装箱船总体设计中船舶机械系统的主要考虑因素以及设计原则。
首先，主机动力系统是集装箱船舶机械系统的核心。
主机动力系统的设计应该充分考虑航行速度、载货量以及燃油效率等因素。
此外，引擎的尺寸和输出功率也需要与船舶的体积和载重能力匹配。
在选择主机时，还需考虑集装箱船舶的航行环境，如航行区域的温度、湿度以及海浪状况等。
所有这些因素都会影响到主机的选择和设计。
其次，驱动系统在集装箱船舶总体设计中同样十分重要。
驱动系统一般包括传动系统和推进系统。
传动系统负责将主机的动力传递给推进系统，以产生足够的推力推动船舶前进。
在选择传动系统时，需考虑功率传递效率、可靠性以及维护便捷性。
推进系统则需要根据船舶的航行要求和运营条件来选择适当的推进装置，如螺旋桨、舵等。
推进系统的设计应使船舶能够在不同速度下保持稳定的航行性能。
除了主机动力系统和驱动系统，辅助动力系统在集装箱船舶总体设计中也不可忽视。
辅助动力系统主要提供船舶的非推进性能支持，如电力供应、空调设备以及船舶航行安全所需的各种系统。
辅助动力系统通常由发电机、冷却系统、通信设备等组成。
在设计辅助动力系统时，要满足船舶各项设备的电力需求，并充分考虑能源消耗效率和系统的可靠性。
最后，我们来探讨集装箱船舶总体设计中载货设备的考虑因素。
集装箱船的主要任务是运输大量的集装箱货物，因此，高效的载货设备是不可或缺的。
载货设备主要包括起重机和装卸设备等。
起重机的设计应能够满足船上各种类型和重量的集装箱装卸需求，并且要考虑到安全性和稳定性。
此外，装卸设备的布局也需要充分考虑船舶的结构和空间限制。
总之，集装箱船总体设计中的船舶机械系统是船舶性能和效率的关键因素。
在设计中，必须充分考虑主机动力系统、驱动系统、辅助动力系统以及载货设备等的要求和特点。
集装箱船PPT讲解
巴拿马海峡
船通过运河需经三级船闸，逐级提高水位，通过加通 湖，再经三级船闸下降到海平面。把能通过巴拿马运
河最大的船型称为巴拿马最大型（巴拿马型）
第五代集装箱船
作为第五代集装箱船的先锋，德国船厂建造的5艘APLC-10型集装箱 可装载4800TEU，这种集装箱船的船长/船宽比为7~8，使船舶的复原 力增大，被称为第五代集装箱船。
第六代集装箱船
1996年春季竣工的Rehina Maersk，最多可装载 8000TEU，该型船已建造了6艘，人们说这个级别的集装 箱船拉开了第六代集装箱船的序幕。据有关方面预测，不 久的将来，可装载10000个集装箱的巨轮将会在欧洲问世。
21世纪中远集团集装箱船的发展
中远卓越 COSCO EXCELLENCE
中远和谐 COSCO HARMONY
中远非洲 COSCO AFRICA
• 世界最大的集装箱船：伊夫林•马士基，船长397.7米，宽56.4 米，高76.5米。长度比世界最大的航空母舰美国海军尼米兹 级航空母舰还要长60多米，垂直竖起来比艾菲尔铁塔还高。 该轮可载箱量为1.1万标准箱，这些集装箱若用火车运输，车 厢的总长度将达到71公里。另外， “伊夫林•马士基”轮还 是目前世界上最环保、设备最先进的集装箱船舶，高度自动 化，用计算机系统全面监控，仅需13名船员操作。
集装箱船 Container Ship
优点 种类
构造
历史
发展
集装箱船的种类
按照装运集袋箱情况 集装箱船可分为部分集装箱船、全集装 箱船和可变换集装箱船三种：
部分集装箱船
全集装箱船
可变换集装箱船
按照集装箱船的发展情况
可分为第一、二、三、四、五代集装箱船 第一代集装箱船
集装箱船舶的大型化发展趋势
1968以前由普通货船和小型不定期船改造而成；集装箱数量不多，规格不统一；船型在400～700TEU左右；无专用集装箱码头和装卸、运输机械；集装箱货物有限第二代1969—1981随着太平洋航线、亚洲/欧洲、欧洲/澳洲等主要航线和亚洲、非洲、大洋洲等南北集装箱运输航线相继开通，集装箱运输进入发展阶段，船型发展到欧亚航线的2000TEU左右第三代1982—1987货物集装箱化开始普及、船价下降、码头公共化等趋势使集装箱海上运输壁垒被打破，亚洲国家船公司相继参与集装箱运输，竞争激烈，利用船舶大型化降低运输成本步伐加快。
1982年美国总统轮船公司在太平洋航线投入2500TEU巴拿马型集装箱船，开启了集装箱船大型化时代第四代1988—19961988年，美国总统轮船公司投入C-10型集装箱船，船宽39.4m，超过巴拿马运河可通行船舶的最大宽度32.3m，集装箱船进入超巴拿马型时代第五、第六代～8999172≥100006117.6145.0813.8162.82403.1369.46 1.6 3000～39994516.119 6.610 3.7165.81.8 5000～59992010.911 6.06 3.23 1.7 6000～699995.8211110.35171185112.0374・39・第33卷第7期2011年7月3 1.8万TEU 船型出现及未来船型发展预测2011年2月21日，马士基集团宣布与韩国大宇造船海洋株式会社（DSME ）签订合同，将斥资约19亿美元订造10艘全球规模最大、最高效的集装箱船舶，另外还拥有再订造20艘该种船舶的选择权。
如这些意向订单被确认，前后总计价值57亿美元的造船合同，将成全球航运业有史以来最大造船订单。
马士基此次订造的船舶船长400m ，船宽59m ，船高73m ，设计装载能力1.8万TEU ，比目前世界最大集装箱船“艾玛13～18.3m ，满载船舶通过能力提高到12000～12500TEU 。
未来大型集装箱船发展趋势_辛吉诚
技术 Technology未来大型集装箱船发展趋势中国船级社 辛吉诚近年来，随着国际海事组织一系列新公约陆续生效，特别是关于能效指数要求的全面生效对传统的大型集装箱船设计理念形成了一定冲击。
2013年大型集装箱船MOL Comfort断船事故也使得国际航运界不得不重新审视船舶大型化所带来的风险。
因此目前世界范围内新建的大型集装箱船正呈现出一些与传统设计理念所不同的特点。
近年来新生效的国际公约、国际能源结构与能源价格以及国际经济发展趋势都在影响大型集装箱船的设计方案。
在这些因素的共同作用下，未来大型集装箱船的发展将呈现尺度增长放缓、服务航速降低、船体型线及布置的改变的发展趋势。
一是尺度增长放缓。
从规模化效应的角度来看，船舶尺度越大，每单位货物运输的成本越低。
国内某班轮公司的实际统计数据表明，一艘8000TEU的集装箱船与两艘4000TEU的集装箱船相比，其运输成本可降低10%～15%，其中燃料及人工费用的减少是总成本得以下降的主要原因。
20世纪90年代以来，随着高强度船体材料以及大功率船用发动机等关键技术的日趋成熟，集装箱船开始正式迈入超大型化时代，从4000TEU到8000TEU，最终发展到18000TEU，集装箱船的尺度在短短20年里扩大了近5倍，单个集装箱运输的成本也下降了将近40%～47%，因此大型船舶带来的经济优势是显而易见的。
21世纪以来，随着8000TEU以上超大型集装箱船陆续投入欧亚航线，大型船舶在提升航运总体经济效益的同时也逐渐暴露了自身的不足。
首先由于港口吃水及桥吊高度问题，世界上能够接纳8000TEU以上集装箱船的港口并不多，这在很大程度上限制了大型集装箱船的营运范围，导致适用大型集装箱船的航线竞争非常激烈。
其次，大型集装箱船由于单舱尺度较大，货物装卸需要吊运的次数相比中小型集装箱船而言会更多，因此过大的尺度会对货物的装卸效率造成一定影响。
另外，船舶的尺度越大，前期投入的资金也越多，这将在一定程度上影响到船东与造船厂的现金流。
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集装箱船船型发展和主机选型
作者：张惠良
来源：《集装箱化》2009年第06期
当今世界商船队中,集装箱船队运力规模最大,对世界贸易影响范围最广,因此集装箱船船型发展及主机开发一直受到业内人士的高度关注。
1集装箱船船型发展
1.1发展简史
真正意义上的集装箱海运始自1956年4月26日,当时使用的是“集装箱运输之父”马尔科姆€I6麦克莱恩改装的美国二战时期的油船“Gateway City”号。
1960年,麦特森航运公司建造第1
艘全集装箱船“Hawaiian Citizen”号。
此后不久,海陆轮船公司可装载610个20英尺集装箱的货船“Supanya”号投入使用,从事美国沿海运输。
业内人士认为,这是第1艘改装成功的集装箱船。
1966年4月23日,该公司的“Fairland”号装载236个集装箱从美国伊利莎白港驶往荷兰鹿特丹港,这是集装箱船的第1次国际航行。
集装箱海运获得长足发展是在1968年以后。
1968年,全球共建造集装箱船18艘,其中10艘达到的装载量,在当时属大型货船。
1969年共建造25艘,其中最大的1艘装载量近。
1972年,德国Howaldtwerke造船厂建造第1艘装载量超过的集装箱船。
1980年国际航线出现的集装箱船。
1984年建造的集装箱船运力为~,船体最大宽度达到,最大长度为,最大吃水为,是当时可通过巴拿马运河的最大货船。
由于巴拿马型集装箱船无法满足世界贸易增长需求,1988年,超巴拿马型集装箱船问世,宽度为39.8~。
1996年,集装箱船问世。
20世纪70年代到80年代,集装箱运输呈指数级增长,全球年均建造60~70艘集装箱船,1994年以后年均建造143艘。
2007年全球在役集装箱船约艘,其中1980年以后建造的约占94%。
集装箱船的使用寿命大约是。
1.2巴拿马运河扩建前后的集装箱船船型
世界航运权威杂志BIMCO Bulletin上载文指出,2014年巴拿马运河扩建竣工后,集装箱船船型将有新发展(见表1)。
目前全球集装箱船总运力为,按表1所示的船型分类,小型船占26%,支线船占40%,巴拿马型船占22%,超巴拿马型船和巨型集装箱船合计占12%。
截至2008年5月31日,全球集装箱船订单量为艘,总运力为653万TEU,单船平均运力为。
按运力计,小型船占3%,支线船占12%,巴拿马型船占24%,超巴拿马型船占30%,新巴拿马型船和巨型集装箱船合计占31%,但数量只占11%。
2集装箱船主机选型
2.1集装箱船主机
一般情况下,集装箱船与同载重量的油船和干散货船相比航行速度较高,推进系统的功率也较大。
船舶航行速度越高,需要的推动力越大,耗油率也迅速上升。
大型集装箱船船速为时,船速增长与发动机推力增长的关系大约为1∶4。
通常船型越小,船速越低。
小型船舶船速变化对耗油率的影响没有大型船舶明显。
以目前单船运力最大的()超大型集装箱船为例,航速为时,满足其推力需要的发动机功率至少要达到。
这是以效率较高的单螺旋桨推力核算的数据,双螺旋桨船舶则需要更大的推进功率。
德国梅克伦堡船厂生产的重达,直径为的6叶单螺旋桨推进器使
超大型集装箱船不必采用造价昂贵、操作复杂的双螺旋桨推进系统,从而使超大型集装箱船的单船运力不断打破纪录。
目前韩国STX造船厂计划建造单船运力为的新巴拿马型集装箱船。
2.2集装箱船主机选型考虑因素
大型船舶的主机多为“量身定制”,即根据船舶设计参数确定主机参数,其中最主要的参数是功率。
由于船舶在不同状态下对主机功率的需求变化很大,因此,在设计船舶时,需要由船舶所有人和船舶建造商议定最大持续运行功率(SMCR)。
在正常情况下,航行时的最大运行功率是最大持续运行功率的90%。
确定集装箱船主机的最大持续运行功率时主要考虑载重量、平均船速和船舶尺寸等因素,有时还要考虑航线因素。
20世纪90年代以来,燃油价格成为船舶经营成本中最不确定的因素之一。
船舶所有人和经营人希望船舶主机能在多种航速下保持最佳工况,从而实现经营成本最小化。
这对船舶发动机的设计者和制造商提出更高要求。
研究人员根据对2003—2008年已经竣工和计划建造的载箱量在400~的集装箱船的统计,总结出集装箱船载箱量与船舶参数、主机最大持续运行功率和主机选型的关系,形成集装箱船主机选型参考标准(见表2)。
3发展趋势
3.1超大型船舶配备单主机、单推进系统
双主机和双轴推进器螺旋桨的安全优势明显,但成本太高,尤其是在石油价格高企的情况下。
因此,船舶所有人为新巴拿马型或巨型集装箱船配备单主机和单螺旋桨推进器。
同时,研究人员也在努力开发适用于新巴拿马型和巨型集装箱船的6叶螺旋桨推进器,其中K98系列中的14K98ME7型推进器螺旋桨直径达到,自重,转速时的功率达到。
针对超大型集装箱船的
14K98ME9 型推进器也在研制中。
3.2智能化控制系统
载箱量为的集装箱船的总长和宽度分别在和左右,其主机高度相当于普通6层建筑物,而船员仅13人,因此其操作和控制高度智能化,大量采用先进的信息技术。
船上复杂的计算机系统不仅用于驾驶和轮机管理,而且也用于装卸控制,例如,船员只要通过触摸按钮增减压舱水,就可在实现精确装卸的同时保持船体平衡。
(编辑:徐银富收稿日期:2009-03-03)。