2010年6月第6期总第442期Jun.2010No.6Serial No.442水运工程Port &Waterway Engineering 京杭运河是我国的南北水运大通道，担负着“北煤南运”和流域内大宗物资及时中转、集散的战略任务，在长江三角洲地区经济社会发展中的地位十分突出。
京杭运河作为目前我国航道标准最高、航道和船闸等通航设施最为完善的人工航道，与长三角高等级内河干线航道网相连结，为实现船舶的大型化提供了得天独厚的条件。
然而，随着京杭运河的航道等级的提高和长三角高等级干线航道网建设步伐的加快，落后的船型技术与先进的航道基础设施之间的矛盾凸显，严重制约了船舶大型化的进程和内河航运优势的发挥。
因此，开发满足船舶大型化需要的先进船型替代现有船型，实现船舶的大型化刻不容缓。
1京杭运河船舶大型化的现状与问题1．1实现船舶大型化任重道远船舶的大型化有利于降低运输成本、节约能源，保证航行安全、减少环境污染，提高航运效益和航道的通过能力。
2003年，交通运输部在京杭运河实施船型标准化示范工程以来，运河徐扬段过闸船舶的单船平均吨位提高了35％，船舶的平均航速增加了60%以上，新建船舶的平均吨位提高了75%，水上事故下降了40%，综合效果显著。
目前，京杭运河500t 以上的大型船舶急剧增加，300t 以下的船舶逐渐减少，船舶大型化的趋势明显。
以扬州为例，2008年扬州共有货船1925艘，平均吨位仅有399.8t ，而2009年上半年完工的400艘船舶，平均吨位就已达到527t 。
但是，从京杭运河的整体情况看，船舶的平均吨位尚不足500t ，与欧洲内河船舶平均吨位2000t 和北美1650t 相比，船舶平均吨位的绝对值仍然偏小，实现船舶大型化依然任重道远。
1．2标准船型的推进工作陷入困境2008年下半年掀起的新一轮内河船建造高潮京杭运河新型大吨位货船标准船型研究*黄广茂（南通航运职业技术学院船舶工程中心，江苏南通226010）摘要：在分析京杭运河船型现状的基础上，借鉴发达国家内河船型标准化的经验和先进成熟技术，提出了适应京杭运河大吨位货船标准船型的选择方案，同时对新船型的关键技术做了研究和分析，并提出了相关对策。
关键词：船型；大型化；关键技术中图分类号：U 662文献标志码：A文章编号：1002-4972（2010）06-0086-04On standard large-tonnage cargo ships sailing on Beijing-Hangzhou CanalHUANG Guang-mao(Ship Engineering Centre,Nantong Shipping College,Nantong 226010,China)Abstract:Based on the analysis of the present status of ships sailing on the Beijing -Hangzhou Canal,referencing the experience and advanced technology of ship type standardization of the advanced countries,this paper presents the alternatives for the standard large -tonnage cargo ships adaptable to the Beijing -Hangzhou Canal,with the research on the key technology for the new ship type and corresponding countermeasures provided.Key words:ship type;enlargement;key technology收稿日期：2010-02-02*基金项目：江苏交通科技计划项目（07C04-2）作者简介：黄广茂（1953—），男，副教授，从事内河船型开发研究与总体设计。
第6期中，出现了部分非标准新建船舶进入市场，而标准船型推进工作却陷入了困境的怪现象。
这些现象折射出的问题：一是现在的水运企业以私营企业为主体，他们受短期经济利益的驱动在船型的选择上往往选择造价低、短期效益明显而能耗大的一般船舶，不选择造价略高的标准船型；二是船型技术本身没有新的突破，所谓船型标准化只是传统船型在尺度和吨位上标准化，多数船型就是简单的重复设计，总体技术水平并没有得到提高，优越性不明显，市场认可度差；三是受传统船型参数的限制，现已开发的干散货船图纸最大吨位只到1200t，油船1000t，集装箱船只有30TEU，60TEU，100TEU三型，没有更大吨位的标准船型图纸供船东选择，加之除了干散货船、油船、集装箱船以外，其他专业船型的开发不到位，不能满足市场需要。
1.3新船型的开发缺少前瞻性研究京杭运河和长三角高等级航道网作用的发挥，需要先进的船型相配合。
当前，新船型的开发面临3方面的问题：一是船舶大型化应大到什么程度：根据现在的规定，Ⅱ级航道货船的载重吨是2000吨级，而国外同等条件航道的大型船舶已经达到5000吨级，京杭运河苏北段已经出现了3000t的船舶，显然现有规定应作政策性调整；二是用什么样的新船型实现船舶的大型化，国内科研机构和地方船舶设计单位对内河节能新船型的开发缺少前瞻性研究；三是新船型与传统船型、大型船舶与小型船舶有很多的不同，新船型应该采用哪些先进的技术和装备，缺少必要的技术储备。
2发达国家的经验2．1高度重视船型与航道配合的研究欧洲内河航运举世瞩目，他们之所以能把并不丰富的水资源发挥到了极致，成为全球楷模，其中最值得借鉴的经验就是高度重视船型与航道配合的研究。
德国杜伊斯堡船舶研究所（VBD）对适应欧洲内河的大长宽比船型的流体动力性能做了大量的试验研究工作，德国、荷兰等莱茵河流域国家运用其研究成果开发出“欧洲型”内河标准船型，实现了内河船型的换代。
英国船商公司（TRANSAS）开发的基于大型船舶操纵模拟器的Model Wizard仿真软件，为航道与新船型的适合性研究提供了专门的研究工具。
通过仿真分析可为内河航道、港口、码头、桥梁的规划设计提供准确的航迹线。
2.2开发标准船型产品实现船舶的大型化欧美国家船舶标准化的做法与我国不同，他们是以标准船舶产品的形式实现标准化的，主尺度标准只针对通航要求，他们没有技术方案的标准形式。
欧洲开发的“欧洲型”内河标准船型采用的是大长宽比船型，双车船与单车船的尾型有所不同。
该船型与限制性航道有最佳的配合，便于实现船舶的大型化，提高内河船舶的航速，有利于提高水资源的利用率和通航效率。
目前，欧洲内河船舶的吨位已经达到5000吨级，集装箱船达到了500TEU，航速一般在20~23km。
北美开发的“超级优化的大湖型散货船”也是大长宽比船型，所有尺度几乎都达到了圣劳伦斯河要求的上限，载重量超过了3.7万t[1]。
2．3重视内河船舶的专业化和现代化欧洲内河货运船舶的船型标准统一，专业化程度很高，除了集装箱船、干散货船、油船三大主力船型外，散化船、液化气船、小汽车运输船、滚装船、货架船、货盘船（用于超市货物配送）等一应俱全，但每类船舶的吨位档次不多，集装箱船从32TEU到470TEU共5型，干散货船从350t到5000t，油船、散化船分别只有A、B、C 三型。
“欧洲型”内河船和“大湖型”船舶的现代化水平主要体现在船舶的装备水平，他们采用升降驾驶台技术解决了船舶过桥和了望问题，在大型船舶上安装特殊操纵装置解决了操纵性问题，为了节能和保护航道普遍采用了导管桨推进技术，为了航行安全普遍装备了GPS和探河雷达。
3京杭运河新船型的选择3．1京杭运河大吨位船舶需要新船型京杭运河的传统船型长宽比极小（L/B＜5.5）、方型系数不大（C B＜0.835），受航道宽度和水深的黄广茂：京杭运河新型大吨位货船标准船型研究＊87··水运工程2010年限制，该船型难以实现大型化。
据对比研究，2000吨级传统船型的吃水比大长宽比船型要大34%，如果将传统船型放大到3000吨级，则吃水将达到4.75m 。
传统船型平行中体短，进流角大，首尾波系的干扰严重，兴波对航道的破坏大，艉部型线近于纵流型，水流极易分离，不利于提高航速。
大长宽比超肥大船型作为新型节能环保船型，具有装载量大、浅水阻力小、对航道的破坏小的特点。
VBD 的系列船模试验结果表明L /B 在6.25~10之间时减阻效果特别明显，上海船舶运输科学研究所的分析计算结果表明L /B 在5.4~10范围内减阻效果显著，与VBD 的结论完全一致[2]。
国内的实船改造试验证实，在保持航道参数、主机功率不变的情况下，150t 机动驳L /B 从4.95增加至6.61，船舶吃水减少0.1m ，载货量增加40％，航速基本不变。
200t 机动驳L /B 从5.0增加至8.33，C B 从0.725放大到0.847，浅水阻力在7～11km/h 时分别减少了0.78%～23.37%。
可见，大长宽比超肥大船型是京杭运河大吨位货船新船型的最佳选择。
3．2京杭运河与大长宽比超肥大船型的配合京杭运河属于限制性航道，GB50139-2004《内河通航标准》规定了限制性航道的尺度（表1）。
京杭运河徐扬段经多次整治，已经是Ⅱ级航道，梯级船闸尺度见表二。
京杭运河徐扬段航道和船闸的平面布置是以1顶2×2000t 顶推船队为控制船型设计的，船队总长160.5m 。
据此，如果采用大长宽比超肥大船型，至少可将船舶吨位提高到3000吨级，若长宽比L /B =10则船长≤l35m ，船宽≤13.5m ，吃水≤3.5m ，现有的航道条件完全满足大型船舶的通行安全。
苏南段运河将要进行Ⅳ改Ⅲ，建议通过船型与航道配合的仿真分析确定大长宽比超肥大船型的最大吨级，同时为港口、航道的规划设计提供依据。
表1内河限制性航道尺度m航道等级船舶吨级船舶、船队尺度（长×宽×吃水）最小水深直线段双线底宽弯曲半径船长限制Ⅱ2000l80×l4.0×2.6 4.060540≤l35~180Ⅲ1000l60×l0.8×2.0 3.245480≤l20~l60Ⅳ500l08×9.2×1.9 2.540320≤80~106Ⅴ3002l0×8.0×1.92.535250≤62~834新船型的关键技术研究4．1系列船模试验系列试验船模共12艘，分成4组，分别研究主要船型参数长宽比L /B 、宽度吃水比B /T 、方型系数C B 、浮心纵向位置X B 对大长宽比超肥大船型静水阻力性能、升沉、纵倾角等参数性能的影响。