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据国际海事组织统计,全球航运船舶压舱水转运总量年均超过40亿吨。为了保持航运船舶安全稳性而不得不在船舱中打进巨量压舱水,不仅耗费大量运输能源、人力和物力,而且压舱水已经成为当前世界海洋的四大污染源之一。压舱水中大量污染源随着航运船舶带到世界各地。当前严重威胁海洋生态环境的其它三项污染源是陆地向海洋排污,过度捕捞海洋生物资源,大规模改造和破坏海洋生物栖息地,这一切正在给人类社会的生存福祉造成严重祸害。压舱水竟然成为海洋污染的“万恶之源”
尽管人们普遍认为压舱水造成海洋污染已经严重到了燃眉之急的地步,国际组织、地区法规和各国政府有关压舱水的限制和处罚越来越严厉,但是在如何彻底解决船舶压舱水课题上,却遇到难以想象的严峻挑战。不少志土能仁煞费苦心,采用形形色色的解决方法对付压舱水,其中有过滤、加热、紫外线照射、臭氧处理、脱氧、电离、化学杀虫剂等等,这类方法各有神通,但是无法从根本上,更不可能一劳永逸地解决船舶压舱水给海洋资源带来的种种危害。大量投资、好不容易研制出来的压舱水处理剂果然消灭了压舱水中有害和无害的微生物,但是水中有毒重金属等物质难以消除;再说长期使用压舱水处理剂价格昂贵,经营管理成本高,而且其本身也会造成海洋资源的再次污染。
例如,目前有一种可以大规模杀灭压舱水微生物而又无二次污染的所谓超前氧化还原技术(advanced oxidation technology),通过自动遥控装置,操作简便,在打进和排放压舱水的时候进行双重杀菌,不需要任何化学添加剂。据说其海洋环保效果可以达到99%。但是其成本高,每一个航次都需要更新设备。
而目前国际海事组织法规仅仅停留在防止非本地水生种类的蔓延,容许航运船舶在公海排放或者更换船舶压舱水,但是航运船舶因此会产生船舶的稳性问题,而公海同样会受到污染,日益严重的压舱水污染问题依然存在。
正因为人类社会面临船舶压舱水问题上的一次次失败,于是人们把目光集中在设计、建造船舶的专家们身上,是否能够设计建造出无压舱水的现代化船舶,从而从根本上消除压舱水跨海运输的可能性?
初步答案出来了。
无压舱水船舶的设计方案
美国密歇根大学米希尔—帕森斯博士研究无压舱水船舶(ballast-free ships)的项目设计课题,专门就三种设计方案进行讨论。
1、V型船身(V-Shaped Hull)
无压舱水超大型油轮船体(ballast-free VL-CC tanker hull)项目设想,最初是由安德斯—乌尔瓦森教授在瑞典渣尔墨斯大学、美国造船专家和轮机工程师关于无压舱水船舶项目设想的基础上,于2003年下半年,逐步发展成无压舱水船舶项目设计构想的。其最大的特点是无压舱水船舶的船体下半部分更加细长,船底呈现明显向下突出的V型,促使无压舱水船舶水尺深度足够配合船舶空载时候的重量。
首先,通过电子计算机对造船专家们初步推选出来的两种所谓无压舱水船型设计方案进一步修改,再进行稳性、阻力、载货量和其它经济参数方面的测评,其结果是:
代号为“最佳”的第一种无压舱水船体设计方案的主要目的是,设计建造在无水深限度航道,如波斯湾航运的无压舱水船舶,其船体型深为35公尺,满载吃水27公尺,船身最大宽度为56公尺,载货量超过300 000吨。
代号为“马六甲型”的第二种无压舱水船体设计方案的发展方向,就是建造适合从波斯湾,经过马六甲海峡,至远东地区(中国、日本、韩国)的航运船舶,其船身最大宽度可以达到79公尺,型深为30公尺,满载吃水为21公尺,载货量为280 000吨。
通过计算机模拟反复测试,初步证实,所谓“最佳”型无压舱永油轮可以十分顺利地在风浪不大的海洋上航行;而“马六甲型”无压舱水油轮的航行情况较差,原因是其船体加宽后造成船底部分在水中深度不足。如果遇到海洋恶劣天气和狂风,这两种类型的所谓无压舱水油轮的备用压水舱内必须分别打进15 000吨和35 000吨压舱水,以便增加其航行稳性,确保船舶安全,在同样条件下的传统特大油轮(VLCC)则必须载有至少80 000吨压舱水才能达到国际船舶防污染公约(MARPOL)所规定的船中吃水不少于8.4公尺的标准。由此可见,所谓无压舱水油轮的优势还是十分明显的,尤其是设计理念并没有被所谓“无压舱水”所约束,在船体内还是安排备用压水舱,可以在大海航行途中根据海洋天气和海面风浪情况,灵活机动地决定在备用压水舱中打进多少压舱水,增强船体的安全稳性。
因此,V型船身无压舱水船舶并非绝对排斥压舱水的必要性,其V型船身设计理念可以在最大限度内让船体瘦身,可以达到减少船身在海洋航行中的阻力,其中“最佳”型无压舱水油轮减少33%阻力,“马六甲型”无压舱水油轮减少25%阻力,当然可以明显节约航行动力所必须的燃料。总而言之,V型船身设计尽管在遇到狂风恶浪时还需要打进压舱水,以确保其稳性和安全;但是在相当大的程度上解决了由于减少压舱水所带来的种种问题。米希尔—帕森斯博士在其报告中指出,通过扩大污水沟的高度和适当增加船底平面宽度等技术革新措施,可以在大风大浪中安全航行的V型船身油轮,肯定可以成功地建造出来。
2、贯通流系统船身(ThrouSh-Flow SystemHull)
所谓贯通流系统就是用来替代货舱四周、压水线以下、纵向结构的传统型压水舱,其最大的特点是把原来的封闭式改为前后开放式,在船头压水线下设置进水口,在船尾有排水口,海水不断地从船首压水线下进口处涌人,再迅速地从船尾压水线下排水口排出,既可以起到原来的压水舱作用,又可以减少船舶的负荷。利用船首和船尾进出口水流的不同压力,控制贯通流压水舱内的水流速度,同时又能确保贯通流系统压水舱不会把其它地方的海水带到另外地方,而在贯通流压水舱穿越而过的海水始终是当地海域中的海水,从而达到国际海事组织有关海洋环境保护的种种规定。
毫无疑问,所谓贯通流系统船身中的压水舱是迄今革新意义最大的造船理念,其最大的特点是保留事实上的压水舱,只不过把压水舱内的死水变成前进后排的纵向贯流的活水,从根本上解决压舱水把微生物、污染物等等在全球海洋的扩散问题。其最大缺点就是改成贯通流系统的压水舱仍然占有船舶相当大的空间,而且由于船舶结构的需要,除了纵向压水舱外,还得保留部分无法改为贯通流系统的横向结构的压水舱,而这些与传统船舶压水舱毫无两样的压水舱内的水仍然会把污染物、沉淀物和微生物等等带来带去。目前造船专家们正在集中力量攻克这个难关,把主要精力放在尽量压缩一时无法彻底取消的横向结构压水舱的容积,也就是尽量减少船舶
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