目前,中国正从巴西运回40万吨铁矿石,负责拉回这40万吨铁矿石的, 正是中国制造的世界最大矿砂船。随着经济的发展,我国发展的速度越来越迅猛,2016年,我国进口的铁矿石已逾10亿吨。巴西的铁矿资源丰富,据2011年统计,探明储量290亿吨,占世界总储量的17.1%,居世界第二位。
我国进口的铁矿石中,很大一部分来自巴西。鉴于两国距离远,铁矿石重量又大,我国只能通过海运方式才能将铁矿石“搬”过来。因此我国才要建造如此庞大、持久的矿砂船,以将铁矿石从巴西带回国内。
为此,2017年,由我国制造的世界最大矿砂船——新一代超大型40万吨矿砂船在青岛下水。该型矿砂船总共建造30艘,分由国内四家船厂制造,主要用于巴西-中国航线的铁矿石运输。这艘大船也被人称为“海上巨无霸”,船长362米,宽65米,该矿砂船基于上海船舶研究设计院强大的线型开发能力,匹配直径11.2米的大直径螺旋桨,通过“数字化水池”极端和船模试验验证,快速性得到大大提高,在结构吃水23米、航速14.5节的情况下,每日主机油耗从第一代的97.9吨下降到79.5吨,降幅18.8%。续航力达到了海里,这艘矿砂船拥有7个货舱和1个液化天然气舱,且最大的装卸货速度是常规矿砂船的两倍,在运输量以及速度上满足我国对钢铁进口的运输量。
8亿斤铁矿石是什么概念呢?足够装满6666节火车车皮,将这些车皮首尾相连,相当于青岛前湾港到日照港的距离。
我们首先要知道,船主要受到哪些力,船主要受到阻力、驱动力、浮力和重力的影响,而只要浮力大于重力,船就不会下沉。那么,浮力究竟与什么因素有关?
很多人认为,浮力由物体的重量决定—东西越重,越不容易浮起来。东西越轻,越容易漂浮。例如木头可以浮在水面上,而铁块却沉到水底。浮力真的是由物体的重量决定的吗?
但事实上,浮力的大小与排开液体的体积和液体的密度有关。这是由阿基米德原理决定的,阿基米德在浴缸里坐下时,见灌满水的浴缸溢出水,不由来了灵感:溢出的水的体积不就是他浸入浴缸水中的体积吗?他又进一步推论:物体在液体中所受到的浮力大小,就是物体在液体中排开的液体重量。这就是著名的阿基米德定律。
阿基米德原理:F浮=G排=ρ液?g?V排液,可知,浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,与物体密度无关,与物体体积无关。
而现代船舶排水是由压载系统完成的,由水舱构成。它们沿着船长方向分布在双层底、侧壁或主甲板的下方。船舶压载水系统主要由压载水泵、压载水管路、压载舱及有关阀件组成,系统的作用是:根据船舶营运的需要,对全船压载舱进行注入或排出,以达到调整船舶的吃水和船体纵、横向的平稳及安全的稳心高度。减小船体变形,以免引起过大的弯曲力矩与剪切力,降低船体振动。改善空舱适航性的目的。
而40万吨矿砂船装载了4台压载泵,每台压载泵排量每小时可以达到每小时4000立方米。从而实现了8亿斤的载重量而不沉。也正得益于此,装卸速度是一般船舶的两倍,理论上12.5小时就能装满或者卸完。
中国的40万吨矿砂船还配备了应力监控系统,在航行和装载货物过程充,对结构的应力进行实时监控。该船具有纵倾优化、航路航速优化计算等功能,为船员管理船舶提供全面信息。通过智能化的系统,不仅考验改善船舶的纵倾,减小船舶阻力。另一方面在船舶航行过程中,根据以往的运行参数和海况智能计算自动调节船舶主机,找到适合当时海况条件下的经济航速,降低燃油消耗。
除此之外,现代船舶为了保证安全,还会考虑“抗沉性”,抗沉性,又称不沉性。是指船体水下部分发生破损,船舶浸水后仍然能够保持浮而不沉和不倾覆的能力。
当船体破损造成船舱浸水后,由于丧失部分浮力,船身下沉吃水增加,干舷减小,储备浮力减少。 由于破损船舱可能位于船舶的任何部位,所以不可避免地造成船舶的倾斜,严重时导致腊端或尾端浸没水中,或横倾而倾覆。所以,一般对大型船舶来说来说,当任何一舱破损并浸水,船舶下沉其水线的极限是舱壁甲板的边线以下76mm。也就是说,船舶任何一个舱破损浸水达到平衡后至少应有76mm的剩余干舷,这就是通常所说的船舶“一舱制不沉”的要求。
而船舶主体部分的水密分舱的合理性,分舱甲板的干舷值和完整船舶稳性的好坏等,是影响抗沉性的主要因素。中国新一代40万吨矿砂船全船采用49毫米厚的高强度钢板组成,“抗沉性”一流。
一直以来,矿砂船主要由日、韩船厂建造,超大型矿砂船的主要技术也一直掌握在日、韩手中,这些年以来,中国的矿砂船技术迅猛发展,开发建造了23万、32万、40万和50万吨级矿砂船系列船型。中国超大型矿砂船船型的开发和建造,在技术上显著缩小了同日韩的差距,并一步步助推中国在超大型船舶技术方面走向世界前列。有力地保障了国内的铁矿石供应。