中國造世界最大礦砂船,巴西拉回數十萬噸鐵礦石,船這麼重為何不沉

資訊     2021年10月05日

目前,中國正從巴西運回40萬噸鐵礦石,負責拉回這40萬噸鐵礦石的, 正是中國製造的世界最大礦砂船。隨著經濟的發展,我國發展的速度越來越迅猛,2016年,我國進口的鐵礦石已逾10億噸。巴西的鐵礦資源豐富,據2011年統計,探明儲量290億噸,占世界總儲量的17.1%,居世界第二位。

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我國進口的鐵礦石中,很大一部分來自巴西。鑒於兩國距離遠,鐵礦石重量又大,我國只能通過海運方式才能將鐵礦石「搬」過來。因此我國才要建造如此龐大、持久的礦砂船,以將鐵礦石從巴西帶回國內。

為此,2017年,由我國製造的世界最大礦砂船——新一代超大型40萬噸礦砂船在青島下水。該型礦砂船總共建造30艘,分由國內四家船廠製造,主要用於巴西-中國航線的鐵礦石運輸。這艘大船也被人稱為「海上巨無霸」,船長362米,寬65米,該礦砂船基於上海船舶研究設計院強大的線型開發能力,匹配直徑11.2米的大直徑螺旋槳,通過「數字化水池」極端和船模試驗驗證,快速性得到大大提高,在結構吃水23米、航速14.5節的情況下,每日主機油耗從第一代的97.9噸下降到79.5噸,降幅18.8%。續航力達到了25500海里,這艘礦砂船擁有7個貨艙和1個液化天然氣艙,且最大的裝卸貨速度是常規礦砂船的兩倍,在運輸量以及速度上滿足我國對鋼鐵進口的運輸量。

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8億斤鐵礦石是什麼概念呢?足夠裝滿6666節火車車皮,將這些車皮首尾相連,相當於青島前灣港到日照港的距離。

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這麼重的礦砂船在海上走,為什麼不會沉呢?

我們首先要知道,船主要受到哪些力,船主要受到阻力、驅動力、浮力和重力的影響,而只要浮力大於重力,船就不會下沉。那麼,浮力究竟與什麼因素有關?

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很多人認為,浮力由物體的重量決定—東西越重,越不容易浮起來;東西越輕,越容易漂浮。例如木頭可以浮在水面上,而鐵塊卻沉到水底。浮力真的是由物體的重量決定的嗎?

但事實上,浮力的大小與排開液體的體積和液體的密度有關。這是由阿基米德原理決定的,阿基米德在浴缸里坐下時,見灌滿水的浴缸溢出水,不由來了靈感:溢出的水的體積不就是他浸入浴缸水中的體積嗎?他又進一步推論:物體在液體中所受到的浮力大小,就是物體在液體中排開的液體重量。這就是著名的阿基米德定律。

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阿基米德原理:F浮=G排=ρ液•g•V排液,可知,浮力與液體的密度和排開液體的體積(即與物體浸在液體中體積)有關,與物體密度無關,與物體體積無關。

而現代船舶排水是由壓載系統完成的,由水艙構成.它們沿著船長方向分布在雙層底、側壁或主甲板的下方。船舶壓載水系統主要由壓載水泵、壓載水管路、壓載艙及有關閥件組成,系統的作用是:根據船舶營運的需要,對全船壓載艙進行注入或排出,以達到調整船舶的吃水和船體縱、橫向的平穩及安全的穩心高度;減小船體變形,以免引起過大的彎曲力矩與剪切力,降低船體振動;改善空艙適航性的目的。

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而40萬噸礦砂船裝載了4台壓載泵,每台壓載泵排量每小時可以達到每小時4000立方米。從而實現了8億斤的載重量而不沉。也正得益於此,裝卸速度是一般船舶的兩倍,理論上12.5小時就能裝滿或者卸完。

中國礦砂船其他黑科技

中國的40萬噸礦砂船還配備了應力監控系統,在航行和裝載貨物過程充,對結構的應力進行實時監控;該船具有縱傾優化、航路航速優化計算等功能,為船員管理船舶提供全面信息。通過智能化的系統,不僅考驗改善船舶的縱傾,減小船舶阻力;另一方面在船舶航行過程中,根據以往的運行參數和海況智能計算自動調節船舶主機,找到適合當時海況條件下的經濟航速,降低燃油消耗。

除此之外,現代船舶為了保證安全,還會考慮「抗沉性」,抗沉性,又稱不沉性。是指船體水下部分發生破損,船舶浸水後仍然能夠保持浮而不沉和不傾覆的能力。

當船體破損造成船艙浸水後,由於喪失部分浮力,船身下沉吃水增加,干舷減小,儲備浮力減少。 由於破損船艙可能位於船舶的任何部位,所以不可避免地造成船舶的傾斜,嚴重時導致臘端或尾端浸沒水中,或橫傾而傾覆.所以,一般對大型船舶來說來說,當任何一艙破損並浸水,船舶下沉其水線的極限是艙壁甲板的邊線以下76mm。也就是說,船舶任何一個艙破損浸水達到平衡後至少應有76mm的剩餘干舷,這就是通常所說的船舶「一艙制不沉」的要求。

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而船舶主體部分的水密分艙的合理性,分艙甲板的干舷值和完整船舶穩性的好壞等,是影響抗沉性的主要因素。中國新一代40萬噸礦砂船全船採用49毫米厚的高強度鋼板組成,「抗沉性」一流。

一直以來,礦砂船主要由日、韓船廠建造,超大型礦砂船的主要技術也一直掌握在日、韓手中,這些年以來,中國的礦砂船技術迅猛發展,開發建造了23萬、32萬、40萬和50萬噸級礦砂船系列船型。中國超大型礦砂船船型的開發和建造,在技術上顯著縮小了同日韓的差距,並一步步助推中國在超大型船舶技術方面走向世界前列。有力地保障了國內的鐵礦石供應。

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