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船舶航运的未来,在何方?

2017-11-17 21:03| 发布者: offshoretech| 查看: 631| 评论: 0

摘要: 转眼间,2008金融危机爆发已过去近十年,全球航运历经繁华,走过崩塌,而今走到了历史的十字路口,科技工程技术的成熟,市场的需要,船舶也将迎来颠覆性的技术革命。那么,船舶航运技术将要走向何方?是AI?是‘海上 ...

转眼间,2008金融危机爆发已过去近十年,全球航运历经繁华,走过崩塌,而今走到了历史的十字路口,科技工程技术的成熟,市场的需要,船舶也将迎来颠覆性的技术革命。


那么,船舶航运技术将要走向何方?

是AI?

是‘海上火车’?

是无人船队?

是多种能源的混合动力?

还是彻底告别化石燃料?

现今,货物航运的产业链和需求关系依然没有太大变化

货运的主要种类依然是这几种

无论是航运业内部的相互竞争,还是航运与铁路、公路货运进行竞争,第一要务就是降低货运成本,而今来看,从船舶技术方面,最主要的两条路是船舶大型化和无人化。


大型化的目标是,降低单位重量/集装箱的运输成本。

VLCC

VLOC

不断膨胀的集装箱船

包括越造越大的豪华邮轮,也是为了降低单舱价格而造,船票价格越来越便宜,船公司的业绩却日渐增长。

在可预见的未来,船舶大型化,尤其是集装箱船和豪华邮轮,降低单箱/舱成本的同时,市场也集中在几个巨头手中,这是无法阻挡的趋势。


在说无人化之前,先澄清两个概念:

无人船(umanned):即船上没有人,以及配套的居住舱室和必须的逃生设备,可以远程遥控操作,或者系统自主操作。

自主航行(Autonomy):船上可以有人,系统高度自主化,可以自主航行,或者切换到手动控制。

我们说的无人化,指的是umanned,很明显,这会去掉绝大部分居住舱室(可以保留紧急维修人员处所)、餐厅、空调通风、救生设备等成本,节省船员费用。某机构分析后认为无人船的长期运营成本是常规的29%。


无人船,并不是新鲜的概念,在上世纪80年代,日本就提出了‘智能船舶项目’,搞出来一个母船带几条无人船的方案。

无人技术,在AUV中也是广泛应用。


如果把船舶行驶比作人在步行: 人步行时候,主要需要下肢力量,四肢平衡,眼睛和耳朵对周围环境的观察,大脑的分析判断。无人船在行驶的时候,依靠定位、姿态、AIS、影像等来确认位置,规划航线,调整姿态。

船舶无人化的关键是设备的可靠性,或者故障的自我修复能力。至于其他自动化、智能化技术,则是在设备的基础上进行整合。


当然,现在普遍有把自动化技术转换成‘智能化’的趋势,比如自动(无人)机舱称为智能机舱,自动导航称为‘智能导航’,恒温系统称为‘智能空调系统’,甚至十年前就有的地铁里的自动售货机现在名称都改成‘智能售货机’了,可能那个卖售货机的公司在准备上市吧。


系统(设备)的可靠性,是船舶无人化的核心内容,那么我们需要重点关注‘全电系统’,即电推模式(后续有空会把常见的电推模式都介绍一下)。

常规

柴--电

因为电推模式的系统管理和故障冗余在遥控或者自主模式下,都比常规模式的可靠性要高,对于整船系统要方便很多。

大型货轮会遇到一个问题,就是全电推动的成本比常规主机推动要高,毕竟全电要经过机械能---电能---机械能的二次变换,导致了额外的能量损失。


提高可靠性,还有一个途径是减少机械运动,当然推进系统的机械运动是很难减掉的,那么把发电机换成电池如何?

锂电池?当然不是,因为锂电池的能量密度太低了,还有容量限制,那么燃料电池开始登场(未来也会详细讲解不同类型和使用方式)。

燃料电池并不是一个新鲜概念,在潜艇中已经广泛应用.

PEM和SOFC

Kongsberg和Yara合作的小型集装箱Feeder也是使用燃料电池,因为它的想法就是替代卡车运输,距离短,补给方便,使用燃料电池可以扬长避短。


燃料电池使用在船舶上,在欧洲已经有很多设计方案,尚没有使用在大型货船上,在实船上的表现可以关注Yara的集装箱Feeder或者Viking的邮轮。


燃料电池的意义在于,可以拥有一个非常大的零排放产业链。

风电场发电---电解制造氢气---加注到船上作为燃料,全链零排放,而且也具有商业价值。


未来,依然会有新市场需要的新技术,和新技术带来的新市场,市场和技术,永远是交错前行,互相扶助。


世界在行动:

2025年实现!欧洲企业合作推进无人船研发欧洲企业正在政府的支持下合作推进自主控制无人船的研发进程,争取在未来三年内在波罗的海实现完全遥控船舶运营,到2025年实现自主控制的商业海上运输。

罗罗公布无人船未来愿景罗尔斯·罗伊斯于近日公布了由其引领的“高级无人驾驶船舶应用开发计划” (AAWA)项目实现遥控与无人驾驶船舶,改变船舶行业性质的未来愿景。

芬兰计划于2025年实现自主航运:芬兰国家技术创新局于2016年宣布推出一个“新商业生态系统”,汇聚了自主技术领导者以及信息与通信技术(ICT)行业中的新创公司,以研发自主航运解决方案。目标是在2025年,提供全球首批无人海事产品、服务和一个“极具活力的生态系统”。

其具体规划如下:计划2017年在波罗的海试验区以合作的方式实现船舶远程遥控监控。在2020年通过自主设计实现完全远程控制船(载人)以及特别批准的无人远程控制船舶。在2023年逐步提升无人自主船舶的自主控制程度。2025年将通过全尺寸测试验证实现波罗的海无人自主商业海上交通。

芬兰VTT研发无人船导航系统芬兰VTT技术研究中心正在研发一种新的操舵技术,用于未来远程监测和控制的无人驾驶船。据悉,这种称为Apilot的新技术将设计用于导航系统和船舶驾驶仪,帮助船舶进行无人驾驶。未来的船舶将主要由人工智能控制,但这些无人自动驾驶的船舶仍需要岸基专业人员进行监测和控制,这也为无人船导航系统带来了新的挑战。

必和必拓欲打造“无人”散货船船队全球最大的矿业集团——澳大利亚必和必拓(BHP Billiton)正在研发超大型自动航行“无人”散货船,将用于运输铁矿石和煤炭等各类矿产。必和必拓期望这项技术可以在10年之内实现,该计划一旦实现,全球海运市场必将会迎来一场翻天覆地的变革。

日本出台无人船实施规划2017年5月16日,商船三井航运公司(MOL)宣布,其与三井造船株式会社的联合项目——开发自主远洋运输系统的技术概念,已入选日本国土、基础设施、交通和旅游省(MLIT)的“FY2017交通运输研究和技术推广计划”。该项目的研发将去除不必要的航程,降低物流成本,实现与其他运输方式的无缝连接,改变海洋运输的工作方式,减少船员的工作量以及海上事故的发生,并减少对环境的影响。日本航运业正大力研发无人驾驶船,计划在2025年打造出大型无人驾驶船队。

IMO将把自动船舶事项列入今后会议议程:继挪威海事局(NMA)倡议后,国际海事组织IMO现正将自动驾驶船舶(autonomousships)问题列入到议程。在最近召开的IMO海安委(MSC)第98届会议期间考虑了挪威、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、日本、荷兰、韩国、英国和美国的提案后提出该事项。

欧洲正在研究无人船运营法规构建这种未来船舶的技术条件已经具备。更大的挑战来自于,监管机构是否允许这种船舶出海运营。目前,全球航运规则对无人船还没有清楚的规定,例如是否允许无人船航行、如何保险以及如何判定发生事故时的责任人等等。

据了解,欧洲至少还有两个机构正在研究修改法规以明确这些问题。它们都是AAWA项目的成员。其中一个是SARUMS(欧洲无人驾驶海事系统安全与监管机构),由7个国家共同组成,瑞典是主导国。另一个是英国的海事无人驾驶监管工作小组(Maritime Autonomous Systems Regulatory Working Group)也在从事相似的工作。他们的目的是确保《国际海上生命安全公约》在下一次更新迭代时,能够反映新技术的发展。监管者显然最关心无人船到底有多安全,工程师们正在融合相关技术,避免所有可能的危险。

中国建立了地球最强联盟:

2017年6月28日,由海航科技集团发起的无人货物运输船开发联盟成立大会暨第一次理事会在上海隆重召开。

来自中国船级社(CCS)、美国船级社(ABS)、中国舰船研究设计中心、沪东中华造船集团有限公司、中国船舶及海洋工程设计院(708所)、罗尔斯-罗伊斯船舶、上海船用柴油机研究所(711所)、瓦锡兰中国有限公司和海航科技集团的领导及行业专家出席了成立仪式。


各方联手,将建造世界第一艘远洋无人货船

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