中国造“巨无霸”运输船，载重40万吨！它如何在海上安全航行的？

新中国成立初期，我们的伟大领袖毛主席曾指出，一个钢铁，一个粮食，有了这两样就什么都好办了。我们国家的发展有目共睹，现如今中国已然成为一个钢铁生产大国。但中国虽然地大物博，各种矿产资源含量丰富，用于工业制造的矿产却仍需向世界大量进口。

特别是铁矿资源的匮乏，导致我们不得不进口。而进口铁矿的来源主要就是澳大利亚、巴西、南非、印度这四个铁矿资源丰富的国家，买家和卖家确定好了，接着就是解决怎么运的问题。所以海运也在钢铁交易中得到了提升，而在整个海运过程中大型矿砂船就起到了至关重要的作用。

以往我们用到的矿砂船载重量通常为10万吨至20万吨，所以每次进口铁矿石都需要来回运载好几次，这样一来一回不仅效率低下，人力成本和燃料成本也花费了很大一笔费用。为了提高运载货物效率，我国决定建造一艘超大型运砂船，专运输由巴西至中国的铁矿石。

中国造40万吨“巨无霸”运输船

2007年，上海船舶研究设计院就开始研发目前世界上最大载重量——40万吨的矿砂船。2019年1月25日一艘名为“远津海”载重40万吨的超大型矿砂运输船在上海顺利交付。与传统的船相比它又粗又胖，一点没有“苗条”的模样，但这一点都不影响它的价值。

据悉，远津海号运输船总长362米、型宽65米、型深30.4米、结构吃水23米、航速14.5节，其甲板面积相当于3个完整的足球场那么大。是当今世界最新一代绿色、环保、节能的超大型运输船。那么问题来了，我们知道在陆路上超大型运输车就出现过，将大桥压塌，将道路压烂的情况。而这艘载重40万吨的运输船明显比陆路上的大型运输车重很多倍，那它是如何保证不沉而在海上安全航行的呢？

40万吨运输船该如何在海面上安全航行？

其实这里面的奥秘一点都不难理解，在最初接触物理时我们都知道，当一个物体所受的浮力大于自身重力时，它自然可以漂浮在水里，如果重力等于浮力物体会悬浮在水中，如果是浮力小于重力就会沉入水里。所以在理论上构造任何物体，无论有多大，我们只需要保证它在海上所受到的浮力大于它的重力即可。

那么船只所受的浮力究竟是由哪些因素控制的呢？我们根据阿基米德原理公式p=ρgv可知，浮力的大小实际上就与流体密度、重力常量、浸入物排开体积三个因素有关，与物体大小，密度无关。虽然钢铁做的大船质量和体积都很大，但由于轮船船体是刨空开口结构，浸入物在水中排水体积的增幅是船的体积，而船的体积是不变的，所以在船在没有被水浸没时可实现所受浮力大小等于重力，船体也就能够安全漂浮在海面上，再装上发动机，船就能在海面上完成一系列运输工作。

新一代40万吨巨无霸有何优势？

尽管这艘40万吨巨无霸运砂船已经实现了具有超大载货量的特点，但是其他方面这艘庞然大物是否也让人感到惊喜呢？我们从它的总体设计来看。

·快速性 40万吨的载重，超大型的船只毫无疑问要求它行驶快速是非常困难的。为了达到预期的载重和航速，设计者将该船船首设置为垂直型，再适当加大首部线性肥胖度，尾部线性保持平顺，以此提高船只推进效率。同时在进行船只设计时研究人员还进行了多方案线性设计优化并选取最佳方案进行船模实验，最终该船实现航速14.5海里/小时，达到预期效果。

·操纵性 船在航行时容易受到外力影响使船只的航向发生偏转，一旦船只的方向发生偏转，即使取消外力作用也很难船的偏转停下来。此外，所有的船只在低速前进时其稳定性和操纵性都会进一步下降，同样的这也是远津海号在设计时所遇到的难点之一。在不断的实验研究和模拟操作下，研究人员最终确定了以不改变船体线性为前提在船尾加装稳定装置、增加舵面积、结合高效舵线性、在底部安装止流板等方式来改善船只操作性。

·耐波性 运载铁矿砂路途遥远，海况复杂，在行驶过程中不免会遇到波浪阻力，克服波浪阻力不止需要船只装置过硬，还会增加燃油成本。考虑到了这些问题，这艘巨无霸大型运输船在设计时就进行了耐波性分析，并加以改善。

·货舱形式及装卸货优化 该船的装货过程为单舱装货，也就是在装载过程中，某个舱全部装满货物时再进行其他货舱的装载，这样可以有效减少装货机移动的时间从而提高装货效率。卸货效率的提高主要就是减少货舱死角。所以该船在设计上增大了货舱舱口，一个货舱设计一个舱盖，这样就使得单个货舱盖的面积达到600平方米；为了减少货舱底面积，设计时船体设置了大倾斜角的纵舱壁，同时在各个货舱前后端设置了大跨度底墩。通过这两个方法，大大减少了卸货死角提高了卸货效率。

·载水压的合理配置 该船经上百种方案的计算比较，最终决定将船的第二和第六段舱的边舱设置为空舱，从而有效地将该船载水压控制在19万立方米左右。船只载水压的降低不仅能够缩短排放和灌注压载水的时间，减压载水处理量降低耗能，还能满足巴西港口装矿速率的要求。

·破仓稳性 船体破仓稳性的设计需要考虑到两个压载舱和双层底空舱同时破损的情况，届时船体进水量会非常大，对船体稳定非常不利。所以设计时，设计者对双层底舱水密舱壁的位置进行了仔细调整和计算，最终设计者发现，全通的空舱会比设置水密舱壁更容易满足破舱稳性。

事实上我国还未建造40万吨的大型矿砂船时，大量运输矿石的合同基本是被日本、韩国等国占据着。尽管当时我国20万吨的矿砂船在矿砂的运输中已经得到了广泛的使用，但我国的承运只能占到三成。就是由于在整个矿石贸易中矿石航运合同被别国占据，运输成本才会居高不下。而降低运输成本最佳的解决方案就是将船做大，装运更多的矿石。据悉，新一代40万吨的矿砂船相较于以往20万吨的矿砂船整整降低了70%的运输成本，可以说新一代的巨无霸矿砂船对我国海运矿砂做出的贡献是巨大的。

关于船只的扩展阅读

看到很多朋友问，船的重心是否都比浮心高，这里为大家解释下，其实大部分的船其重心都在浮心之上。船舱在载满货物正浮时，一般情况下它的中心会在水位线以上，而产生浮力的只有水下的部分，也就是说船只浮心的位置在水位线以下，重心在水位线以上。如果船只在海上出现不稳定、横斜时，浮心也会随之改变，而船只重心则不会。这时候就可能会出现船只重心低于浮心的状况。

结语

对于运载像矿石这类的资源来说船运的规模就是整个船运的优势。开发超大型矿砂运输船可以降低单位货物的运输成本，也能够提高本国承建运输矿石的竞争优势，新一代40万吨的巨型运输船的建成对巴西和中国的铁矿贸易无疑有着重要作用，双方都能够从中收益。最后，我们抛开这艘巨无霸运输船的作用，也能够看出中国的科技制造在不断的进步，这是身为每个中国人都深感骄傲的事情。

资料来源：

【1】2019年第1期 《中外船舶科技》
【2】2010年第BO3期 《船舶设计通讯》
【3】2019年第2期 《中国远洋海运》