轉眼間,2008金融危機爆發已過去近十年,全球航運歷經繁華,走過崩塌,而今走到了歷史的十字路口,科技工程技術的成熟,市場的需要,船舶也將迎來顛覆性的技術革命。
那么,船舶航運技術將要走向何方?

是AI?

是‘海上火車’?

是無人船隊?

是多種能源的混合動力?

還是徹底告別化石燃料?

現今,貨物航運的產業鏈和需求關系依然沒有太大變化
貨運的主要種類依然是這幾種
無論是航運業內部的相互競爭,還是航運與鐵路、公路貨運進行競爭,第一要務就是降低貨運成本,而今來看,從船舶技術方面,最主要的兩條路是船舶大型化和無人化。
大型化的目標是,降低單位重量/集裝箱的運輸成本。
VLCC
VLOC
不斷膨脹的集裝箱船


包括越造越大的豪華郵輪,也是為了降低單艙價格而造,船票價格越來越便宜,船公司的業績卻日漸增長。

在可預見的未來,船舶大型化,尤其是集裝箱船和豪華郵輪,降低單箱/艙成本的同時,市場也集中在幾個巨頭手中,這是無法阻擋的趨勢。

在說無人化之前,先澄清兩個概念:
無人船(umanned):即船上沒有人,以及配套的居住艙室和必須的逃生設備,可以遠程遙控操作,或者系統自主操作。
自主航行(Autonomy):船上可以有人,系統高度自主化,可以自主航行,或者切換到手動控制。
我們說的無人化,指的是umanned,很明顯,這會去掉絕大部分居住艙室(可以保留緊急維修人員處所)、餐廳、空調通風、救生設備等成本,節省船員費用。某機構分析后認為無人船的長期運營成本是常規的29%。
http://v.qq.com/x/page/j0505fc8ys8.html
無人船,并不是新鮮的概念,在上世紀80年代,日本就提出了‘智能船舶項目’,搞出來一個母船帶幾條無人船的方案。
無人技術,在AUV中也是廣泛應用。
如果把船舶行駛比作人在步行: 人步行時候,主要需要下肢力量,四肢平衡,眼睛和耳朵對周圍環境的觀察,大腦的分析判斷。無人船在行駛的時候,依靠定位、姿態、AIS、影像等來確認位置,規劃航線,調整姿態。
船舶無人化的關鍵是設備的可靠性,或者故障的自我修復能力。至于其他自動化、智能化技術,則是在設備的基礎上進行整合。
當然,現在普遍有把自動化技術轉換成‘智能化’的趨勢,比如自動(無人)機艙稱為智能機艙,自動導航稱為‘智能導航’,恒溫系統稱為‘智能空調系統’,甚至十年前就有的地鐵里的自動售貨機現在名稱都改成‘智能售貨機’了,可能那個賣售貨機的公司在準備上市吧。
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系統(設備)的可靠性,是船舶無人化的核心內容,那么我們需要重點關注‘全電系統’,即電推模式(后續有空會把常見的電推模式都介紹一下)。
常規
柴–電
因為電推模式的系統管理和故障冗余在遙控或者自主模式下,都比常規模式的可靠性要高,對于整船系統要方便很多。
大型貨輪會遇到一個問題,就是全電推動的成本比常規主機推動要高,畢竟全電要經過機械能—電能—機械能的二次變換,導致了額外的能量損失。
提高可靠性,還有一個途徑是減少機械運動,當然推進系統的機械運動是很難減掉的,那么把發電機換成電池如何?
鋰電池?當然不是,因為鋰電池的能量密度太低了,還有容量限制,那么燃料電池開始登場(未來也會詳細講解不同類型和使用方式)。
燃料電池并不是一個新鮮概念,在潛艇中已經廣泛應用.
PEM和SOFC
Kongsberg和Yara合作的小型集裝箱Feeder也是使用燃料電池,因為它的想法就是替代卡車運輸,距離短,補給方便,使用燃料電池可以揚長避短。
燃料電池使用在船舶上,在歐洲已經有很多設計方案,尚沒有使用在大型貨船上,在實船上的表現可以關注Yara的集裝箱Feeder或者Viking的郵輪。
http://v.qq.com/x/page/r0505em4xi9.html
燃料電池的意義在于,可以擁有一個非常大的零排放產業鏈。
風電場發電—電解制造氫氣—加注到船上作為燃料,全鏈零排放,而且也具有商業價值。
未來,依然會有新市場需要的新技術,和新技術帶來的新市場,市場和技術,永遠是交錯前行,互相扶助。
世界在行動:
2025年實現!歐洲企業合作推進無人船研發:歐洲企業正在政府的支持下合作推進自主控制無人船的研發進程,爭取在未來三年內在波羅的海實現完全遙控船舶運營,到2025年實現自主控制的商業海上運輸。
羅羅公布無人船未來愿景:羅爾斯·羅伊斯于近日公布了由其引領的“高級無人駕駛船舶應用開發計劃” (AAWA)項目實現遙控與無人駕駛船舶,改變船舶行業性質的未來愿景。
芬蘭計劃于2025年實現自主航運:芬蘭國家技術創新局于2016年宣布推出一個“新商業生態系統”,匯聚了自主技術領導者以及信息與通信技術(ICT)行業中的新創公司,以研發自主航運解決方案。目標是在2025年,提供全球首批無人海事產品、服務和一個“極具活力的生態系統”。
其具體規劃如下:計劃2017年在波羅的海試驗區以合作的方式實現船舶遠程遙控監控。在2020年通過自主設計實現完全遠程控制船(載人)以及特別批準的無人遠程控制船舶。在2023年逐步提升無人自主船舶的自主控制程度。2025年將通過全尺寸測試驗證實現波羅的海無人自主商業海上交通。
芬蘭VTT研發無人船導航系統:芬蘭VTT技術研究中心正在研發一種新的操舵技術,用于未來遠程監測和控制的無人駕駛船。據悉,這種稱為Apilot的新技術將設計用于導航系統和船舶駕駛儀,幫助船舶進行無人駕駛。未來的船舶將主要由人工智能控制,但這些無人自動駕駛的船舶仍需要岸基專業人員進行監測和控制,這也為無人船導航系統帶來了新的挑戰。
必和必拓欲打造“無人”散貨船船隊:全球最大的礦業集團——澳大利亞必和必拓(BHP Billiton)正在研發超大型自動航行“無人”散貨船,將用于運輸鐵礦石和煤炭等各類礦產。必和必拓期望這項技術可以在10年之內實現,該計劃一旦實現,全球海運市場必將會迎來一場翻天覆地的變革。
日本出臺無人船實施規劃:2017年5月16日,商船三井航運公司(MOL)宣布,其與三井造船株式會社的聯合項目——開發自主遠洋運輸系統的技術概念,已入選日本國土、基礎設施、交通和旅游省(MLIT)的“FY2017交通運輸研究和技術推廣計劃”。該項目的研發將去除不必要的航程,降低物流成本,實現與其他運輸方式的無縫連接,改變海洋運輸的工作方式,減少船員的工作量以及海上事故的發生,并減少對環境的影響。日本航運業正大力研發無人駕駛船,計劃在2025年打造出大型無人駕駛船隊。
IMO將把自動船舶事項列入今后會議議程:繼挪威海事局(NMA)倡議后,國際海事組織IMO現正將自動駕駛船舶(autonomousships)問題列入到議程。在最近召開的IMO海安委(MSC)第98屆會議期間考慮了挪威、丹麥、愛沙尼亞、芬蘭、日本、荷蘭、韓國、英國和美國的提案后提出該事項。 歐洲正在研究無人船運營法規:構建這種未來船舶的技術條件已經具備。更大的挑戰來自于,監管機構是否允許這種船舶出海運營。目前,全球航運規則對無人船還沒有清楚的規定,例如是否允許無人船航行、如何保險以及如何判定發生事故時的責任人等等。
據了解,歐洲至少還有兩個機構正在研究修改法規以明確這些問題。它們都是AAWA項目的成員。其中一個是SARUMS(歐洲無人駕駛海事系統安全與監管機構),由7個國家共同組成,瑞典是主導國。另一個是英國的海事無人駕駛監管工作小組(Maritime Autonomous Systems Regulatory Working Group)也在從事相似的工作。他們的目的是確保《國際海上生命安全公約》在下一次更新迭代時,能夠反映新技術的發展。監管者顯然最關心無人船到底有多安全,工程師們正在融合相關技術,避免所有可能的危險。
中國建立了地球最強聯盟:
2017年6月28日,由海航科技集團發起的無人貨物運輸船開發聯盟成立大會暨第一次理事會在上海隆重召開。
來自中國船級社(CCS)、美國船級社(ABS)、中國艦船研究設計中心、滬東中華造船集團有限公司、中國船舶及海洋工程設計院(708所)、羅爾斯-羅伊斯船舶、上海船用柴油機研究所(711所)、瓦錫蘭中國有限公司和海航科技集團的領導及行業專家出席了成立儀式。
各方聯手,將建造世界第一艘遠洋無人貨船
來源:Offshore的那些事(微信公眾號ID:offshoretech) 作者: Murphy

