Vale Jiangsu

世界上最大的矿砂船

Valemax矿砂船，船长360m，船宽65m，设计吃水22m，设计吃水下的航速14.8kn，续航力满足25000 海里的要求，为单机单桨尾机型船舶，特殊直鼻首，全船七个货船，每个货舱采用一个横移式舱口盖，主甲板上设一直升机平台。货舱形式采用典型的矿砂船的布置，在保证装载货品要求的前提下，确定合适的货船容积，通过压载工况的优化，得到最优的压载舱布置及压载状态下的最佳航速。采用无人值班机舱自动化，一人集成桥楼系统，保证了优良的操控性能。入DNV船级社，挂方便旗。VALEMAX型是能满足现有巴西PDM港和Turbrao港泊位码头以及中国曹菲淀港区吃水限制最大尺度的矿砂船，结构吃水下的载重量为40万吨，是名符其实的海上巨无霸。

优良的线型

VALEMAX线型采用将会成为新一代散货船流行的直鼻首线型，该线型与常规的球鼻首线型相比阻力性能并没有很大的差异，但通过该线型的使用，大大增加了载重量，这对于载重量敏感的船型：散货船和矿砂船都是至关重要的。为了保证该线型的成功，工程人员首先对线性采用计算流体力学（CFD）分析技术对该船型首部和尾部进行了分析和优化，然后通过多次的船模对比试验及改型来获得满载状态下及压载状态下的优秀的阻力性能及极佳的推进效率，并把两者进行了高效的结合，从而保证了合同主机功率下14.8Kn航速的要求，同时也保证了相同尺度限制下的最大载重量，为创建经济性极佳的优良船型打下了扎实的基础。

另外对于VALEMAX的线型，工程人员还将进行操纵性和耐波性的试验，进行进港的推船模拟试验，从而保证这个巨无霸在海上航行及进出港的操纵灵活、安全，以及减少在波浪中的失速问题。

高标准的结构设计和建造

作为超大型的矿砂船，为了加强营运的竞争力，VALEMAX采取加大货舱舱容，减小货舱的数量，加大货舱舱口等一系列措施，这些方法为船东带来了高效的装卸货效率，但导致了结构上的不足。同时，由于矿砂船的装卸货特性，货物的不均匀性，因此较容易产生结构疲劳失效。

因此为了保证结构的安全性和耐久性，VALEMAX将进行全船有限元结构强度及疲劳分析，并且将增加专门针对中巴航线的特定波谱的考核，包括全船水动力分析，全船动态载荷分析，基于特定波谱的疲劳谱分析。通过这一系列高标准的全船有限元分析，尽管极大地增加了结构设计和分析的工作量和难度，但能够有效地保证全船的结构强度和更长的使用寿命。

如下图所示，从巴西到中国路途遥远，途经大西洋，印度洋及太平洋三大洋，海况复杂，因此船东为了保证其船队的可持续使用性，对VALEMAX的结构设计提出了很高的要求。

满足巴西到中国之间持续使用三十年的疲劳寿命，高标准的油漆及PSPC 的使用，船舶在航行中海浪对船体的作用从而带来的有害振动的避免等等。为了使船舶更加安全，VALEMAX的入级符号增加了CSA-2 这个专门用于全船结构有限元分析的符号，通过对巴西到中国航线海况的模拟，得到符合实际运营的波谱，并基于此对全船的有限元模型进行疲劳应力分析，从而保证了船舶在巴西与中国之间营运的三十年使用寿命。并且在国外著名水池对VALEMAX进行弹振(Springing)和颤振(Whipping))的模型试验和计算分析，最大限度减少了首部拍击及波频共振带来的对船体结构的有害影响，这样使VLOC在三十年的服务周期内能够不会因为结构振动造成大的灾难性损失。

另外，由于PSPC压载水舱涂层保护标准的实施，也对船体结构设计提出了新的设计要求，以及为了减少结构重量，在满足屈曲强度和疲劳强度的前提下更多高强度钢的使用，为了保证船舶在装载和航行过程中的安全，采用了全船结构应力检测系统，船长可以随时监测船舶的结构受力情况，极大的提高了船舶的结构安全性。

绿色环保安全设计

近几十年来，世界气候的反常及恶劣导致了世界船舶界对于船舶防污染及减少船舶对环境造成破坏的要求越来越多，如为了防止在发生海损事故时燃油舱燃油的泄漏而增加燃油舱双壳保护的要求，为了保证船舶在营运过程中不致于由于压载水的排放造成有害生物的传播而增加的压载水管理要求，以及为减少船舶运行中排放废气对环境的破坏如SOx，NOx 新的TierII 排放要求，以及即将通过的CO2 排放指数要求；同时对于海上运营人命安全的要求提高也一天都没有停歇，如为了保证运营船舶压载水舱油漆在运营过程中满足可靠运营15 年出台的最新的压载水舱涂层保护（PSPC）的要求，为了保证船舶破损以后的安全性出台的更为严厉的新破舱稳性MSC216（82）的规定等，这些都对VLOC的设计提出了更高更苛刻的要求。VALEMAX型满足所有到目前为止已生效的各种新的IMO 要求的规范规则，如：PSPC——这是到目前为止满足该要求为数不多的船型之一。排放要求——主机采用Delta-Tuning 和共轨电喷技术，能够很好地满足SOx, NOx TierII 的要求，并且使船舶在正常航行中获得最低的油耗和排放，从而使VALEMAX的二氧化碳排放指数降到最低，VALEMAX的能效指数—EEDI值为1.9 EEDI(g-CO2/ton•mile)。

压载水管理——VALEMAX已满足BWM 规则中D-1 要求的压载水置换，并且提前考虑满足D-2 要求的压载水处理装置的布置和安装。

极好的营运性能

VALEMAX的船东巴西淡水河谷矿业公司不同于很多其他只进行租船业务的船东，他建造这批船的目的是为了满足其与首钢之间钢铁运输的协议，因此对于船舶在使用过程中的运营方便，高效及安全都提出了很多特殊的要求。如：

Single Pass loading——单舱装载，也就是说在货舱装载的过程中，是在完成了某一个舱的100%装载之后，然后再进行其它的货舱的装载，这样顺序一个舱接着一个舱的进行装载，直到全部货舱装满，这与常规的装载是有很大的区别的，通常都是先对货舱进行部分装载，然后再装满，这样就增加了装卸机的移动时间，降低了装卸效率；但采用这种装载方式，对于设计提出了很高的要求，即要保证整个船舶的浮态使其不会超过相应的吃水和空气吃水，又要保证在各种装载工况下的结构强度要求，同时还要保证压载水的正常排空从而不至于延迟装载。

世界上目前止最大的舱口盖——除了单舱装载以外，船东还要求在货舱设计的过程中，应保证装卸货时所残留的货物最少，因此VALEMAX每个货舱采用了一个舱口盖的设计，一个单舱舱口盖的面积达到了六百多平米，这是目前为止世界上最大的单舱舱口盖，使用这种设计固然是方便了船东的营运，但对于舱口的结构设计，舱口盖的布置及空气吃水的限制都带来了新的要求，为了便于船员操作所有货舱的舱盖采用自动液压缩紧装置大大减低船员工作量。

营运及维护安全——在设计中船东要求满足IMO Resolution A.272 (VII) 和A.330 (IX)即货舱及压载水舱必须设置能够供意外伤员紧急逃脱的通，并提供货舱区域的易于管系及阀件附件检修的通道及通风。以及对于永久性检验通道（PMA）的特殊要求，这些要求虽然对于营运来说是合理的，但也增加了结构重量和设计复杂性，使VALEMAX在设计和建造过程中必须要考虑在满足船东要求的同时尽可能减少结构重量的增加。

Valemax矿砂船的经济意义

对于淡水河谷公司来说，采用VALEMAX策略比在现货市场上租用好望角号船的成本可能有所降低，这样能更有利于控制成本。其中最主要的两个因素就是是建船成本和燃料消耗。

当淡水河谷于2008年定下第一艘VALEMAX时，其每载重吨的造价比好望角型要低不少。相对于当时建造好望角船的报价，VALEMAX (每载重吨)节省了40%。但是到了2009年，建造好望角船的价格下降了将近50%，淡水河谷该年第二轮VALEMAX订单仍然享有可观的折扣，比2008年订单价格降低了20%。

燃料的费用也是运输成本很大的一部分。右图就对比了两种船型终身能源消耗成本。(如：考虑到10%的贴现因素现如船舶寿命内的燃料消耗成本)与好望角型船相比，VALEMAX大大减少了燃料成本。 就目前的燃料价格而言，如今的燃料成本已超过了最初的造船成本。以每吨燃料500美元来算，VALEMAX比好望角型船每载重吨能节省100美元。这大大超过了淡水河谷公司2009年投资大船获得的每载重吨节省45美元的效益。由于温室气体的排放量与燃料的消耗量成比例，VALEMAX使每载重吨排放的气体大大减少。虽然现在温室气体的排放并未作为运输成本的一部分，但将来很可能是成本的一个重要方面。对比VALEMAX 和好望角型船的经济效益，所以这些因素都应该考虑到。

三种船的营运指标比较表

载重量（吨）		VALEMAX（38万吨级）	MINIVLOC（30万吨级）	CAPS（17.6万吨级）
单程运距（海里）		10627	10627	10627
上行载货率		96.25%	96.25	96.25%
下行载货率		0%	0%	0%
往返实际载量（吨）		385000	288750	169400
航速（海里.小时）		14.8	14.8	14.8
主机功率		31640	22000	20000
往返航行时间（天）		59.84	59.84	59.84
装卸、在港等其他时间（天）		9	8.5	7.5
往返总时间（天）		68.84	68.34	67.34
营运时间（天）		330	330	330
往返航次数		4.79	4.83	4.9
年运量（吨）		1845672	1394663	830060
燃油价格（美元/吨）		909.2	909.2	909.2
油耗（克/KW.小时）		167	167	167
折旧年限		20	20	20
残值率		5%	5%	5%
船员人数		20	20	20
单人工资（万美元/年）		7	7	7
固定成本
工资（万美元）		140	140	140
折旧（万美元）	4.75%	665	522.5	332.5
修理（万美元）	5%	700	550	350
保险（万美元）	1%	140	110	70
管理费（万美元）	8%	388.17	326.91	289.16
可变成本
燃料费（万美元）		2779.96	2320.99	2317
润料费（万美元）	5%	139	116	115.85
总成本（万美元）		4852.13	4086.4	3614.51
可变成本（万美元）		2818.96	2436.99	2432.85
可变成本占总成本比（%）		58.1%	59.6%	67.3%
固定成本（万美元）		2033.17	1649.41	1181.66
可变成本占总成本比（%）		41.9%	40.4%	32.7%
吨成本（美元/吨）		26.29	29.3	43.54