通过改善船舶设计过程加强船舶回收利用外文翻译资料

 2022-07-28 14:31:48

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通过改善船舶设计过程加强船舶回收利用

K.P. Jain, J.F.J. Pruyn amp; J.J. Hopman

Delft University ofTechnology, Delft,The Netherlands

摘要： 船舶设计过程主要受船东规定的作业要求的影响，国际法规规定的安全要求，如MARPOL，SOLAS，IMO准则等等，以及船厂规定的生产要求。不幸的是，船舶生命周期的最后阶段即回收，通常不是这个过程的一部分。船舶改进设计，不仅仅在于易于拆卸的结构，

而且在于船舶寿命结束时容易获得的信息，这些可以简化安全和环保船回收。在设计阶段，船舶材料的信息能够尽早存储在船舶文件中。 目前，这可能是从船舶稳性手册中给出的轻量级分配获得的。不幸的是，它既不规范也不够广泛。本文提出了一种新的轻量级分配格式，用于存储船舶回收商的关键信息。

1 引言

船舶设计与工程是一个有趣的研究领域。有很多利益相关者对船舶设计有兴趣并且有话可说。这包括船东，船舶设计师，造船厂，船级社，材料和设备供应商，国家和国际海事组织，船舶工程师，技术顾问和船员（Rogne，1974，Solesvik，2007）。船东对选择码头和决定主要设计规格（如船舶尺寸和速度）有很大的影响。船东购买船舶的主要变量是其收益潜力受到这些设计规范的影响（Veenstra＆Ludema，2006）。船东可以决定订购（1）现有设计的姊妹船，或（2）轻微改变后的类似设计，或（3）新设计，或（4）有根本的创新设计的创新船舶（Solesvik，2007，Veenstra＆Ludema，2006）。然而，在大多数情况下，船东，船舶经纪人和造船厂宁愿选择现有设计样式建造船只（Buxton，1976）。

在现有的和新的设计这两个选择情况下，船厂通常都会进行工程设计，从而能够在很大程度上影响船舶的建造成本。大多数造船厂都有自己内部的造船技术公司或部门等，因此船舶设计者都知道造船厂的生产设施，技术标准和特点，从而协调和缩小成本的时间效率得以实现（Solesvik，2007）。船员的利益在于他们受到国际法规的保护的健康和安全，如MARPOL，SOLAS，IMO法规等。这些法规还规定了船舶的安全和无害环境的运行，这对租船人，船主和经营者来说是有利的。实际上，船舶设计只考虑到其生命周期的生产和运行阶段。

不幸的是船舶生命周期的最后阶段，即回收利用，船主和船舶设计人员都没有考虑到。尽管巴西摄影师Sebastiatilde;o Salgado的于1993年出版普利策获奖照片“工人”在孟加拉国展示了海滩上的破船上的工作人员的照片，但事实上与船舶回收行业相关的卫生，安全和环境问题已经关注近二十年了 。

为了便于安全和环保的船舶回收利用，除了提高回收设施的标准外，设计环保，安全，易于回收的船舶也十分必要。我们提出实施“回收设计”的概念，以便于改进船舶设计。这是一个相当新的概念，对于报废车辆而言是非常发达的，但不适用于报废船舶。循环利用设计的三个主要原则－－减少使用危险材料，有害物质库存和易拆解(Lloydrsquo;s Register，2011）具有改进船舶目前回收利用方式的巨大潜力。过去，这一概念一直是各种作者的研究重点和行业议程上的指导方针，操作规范和非强制性规定的形式，如欧盟船舶回收管理和海事组织香港公约（EU, 2013, IMO, 2003,IMO, 2009, Marisec, 2001）。 大多数学术研究的焦点集中于改变船的结构设计，同时生产工厂致力于在制定政策和准则，以规范和完善回收场。

在本文中，作者强调，在安全和无害环境的船只回收利用中，重要的一步是正确地知道将要回收的内容。虽然欧盟船舶回收管理条例和香港公约等规定要求对新建和现有船舶的危险物品（IHM）进行清点，但必须了解船舶寿命末期的所有材料（不仅仅是危险） 对于有关各方来说，更为重要。这将改善成本和收入的计算以及回收过程的规划。例如，知道报废船舶中的钢铁，有色金属和其他废料的数量可以帮助估算船舶的废钢价值，船主可以利用这些与船舶回收商谈判售价，而船舶回收站可以估计回收该船的收益潜力。此外，全部材料的量化有助于处理现在被认为是非危险物质被分类为危险的情况。 例如，多年来，石棉，PCB和哈龙不被认为是危险的。

2 问题描述

国际海事组织，海事组织在本世纪开始时开始研究船舶回收问题。2009年，以“香港安全和无害环境回收船舶国际公约”（IMO，2009年）的形式出现了主要发展。其次是旨在改善船舶回收利用的六个准则（IMO，2011b，IMO，2011a，IMO，2012a，IMO，2012b，IMO，2012d，IMO，2012c）。每当香港公约生效时，将对在该缔约方的国家经营的船舶回收利用设施强制制定船舶回收计划。按照惯例，拆船计划，虽然在与船东的合作开发，是拆船厂的责任。公约指南规定，除了使用危险物质清单（IHM）外，拆船厂还可以利用船舶特定信息，如成品图纸，总体布置图，容量计划，外壳扩展计划，消防计划，装修和 稳定性计算和轻量级分配或计算表（IMO，2011b）制定船舶回收计划。值得注意的一点是，所有这些文件都是在船舶生命周期的初始阶段（设计和施工）中准备的，并且在船舶使用寿命期间需要更新。 重要的是，这些信息以一定的细节存储，可以有助于船舶回收过程的规划匹配性。

虽然香港公约尚未生效，但检查现有船舶的这些文件以确定这些文件中可用的信息是否用于制定强有力的船舶回收计划是值得的。这种分析能够辨别可以对信息存储在这些文件中进行改进的方式，从而在船舶寿命结束时对船舶回收场有用。对该主题的文献调查发现，没有任何其他作者遵循这一推理方式。Jain等人 （2016年）分析了2006年建成的灵便型重量为11,000吨的散货船的轻量级分配，发现尽管船舶的轻量级分配提供了有用的信息来量化船上可用的材料，但其中包含大量不明确的信息，缺乏回收码头开发船舶回收计划所需的细节 。他们还发现船舶的轻量级分配没有标准格式。根据造船厂采用的程序，船舶与船舶的不同之处在于，在某些情况下，使用不够详细的轻量级分配，对于回收厂来说，是不切实际的。

在这个领域研究量有限的原因可能是由于香港公约在实现生效标准方面进展缓慢。 截至目前，公约通过七年后，只有三个国家--挪威，法国和刚果加入了公约。这造成利益相关者对近期公约生效的怀疑（Cameron-Dow，2013）。 但是，一些船东，船级社等组织自愿实施公约的某些内容。总之，在船舶设计和施工阶段如何将信息存储在船舶文件中这种船舶设计过程的变化，在其回收阶段可能是效果显著的。本文将继续介绍Jain等人的工作（2016），进一步分析船舶的轻量分配情况，制定出船厂可以在船舶使用寿命末期存储船舶回收场所需的有价值信息的格，这将有助于安全和无害环境的船舶按照香港公约的计划进行回收处理。

3 案例分析与解决方案

本研究将2006年建成的11,000吨轻质灵便型散货船作为本次研究的样本船。选择散货船进行此类分析的原因是由于自2011年以来每年散货船占船舶轻型船舶的三分之一以上。事实上，散货船占过去四年回收船舶总重量的35％，其次是一般货船占19％，油轮占18％，集装箱船占15％（Bois，2015，Bois， 2014，Bois，2013，Bois，2012）。此外，这艘特定船舶的稳性手册已经公开且方便获得。

3.1研究纲要

这项研究的目的是开发一种轻量级分配格式，对于船舶回收利用，除了其对船舶运行和导航的有用性外，还有其它用途。本文的作者旨在通过进行三步反向生命周期分析来实现这一目标。第一步是分析船舶的回收阶段，以了解船舶回收场的要求，就船舶所需的具体信息制定船舶回收计划。第二步着重于运营阶段，对现有轻量级分配进行差距分析，以了解哪些信息缺失，并加入其中以保证安全和环保的船舶回收利用。第三个即最后一步是分析船舶的设计和施工阶段，以了解信息是如何储存的和存储的是什么样的信息，以便探索和找到缺失的信息和改进存储方式。本文的研究纲要如图1所示。

图1.开发轻量级分配的新格式的研究大纲。

3.2回收阶段

根据“香港公约”和“欧盟船舶回收条例”的要求，在开始船舶工作之前，必须先制定具体的回收计划。这种回收计划必须描述船舶回收设施如何以安全和无害环境的方式回收特定船舶，并涵盖回收过程的步骤顺序（IMO，2011b）。因此，必须了解船舶回收场需要什么样的信息来发展具有重要意义的循环计划，回收设施以成本有效的方式满足法规要求也很重要。回收设施的安全经济运行的规划依赖于了解需要处理的材料的数量和类型。船舶回收场通常从寿命终了的船舶中提取某些类型的废料，而不是完全分解每艘船的成分成为尽可能简单的化学元素。例如，船舶的机械并不总是切割成铁废料; 如果可能，可以重复使用，而船舶的电气和电子设备并不总是在现场拆除;它们可以出售给负责下游回收的公司。废旧船舶类型的典型方案如图2所示（Andersen et al。，2001）。去除有害物质和处理船体部分也是船舶回收过程的重要组成部分 （Hiremath et al。，2015）。 因此，船舶回收商主要需要三种类型的船舶特定信息，其中包括（1）有害物质的数量和位置，（2）船体部分的重量和（3）各种废料的数量。

虽然船舶的IHM旨在提供危险材料的信息，但其在船舶使用寿命末期难以获得关于各种类型的废料和船体部分重量的信息。然而，根据Jainetal所述（2016），在一定程度上，这些信息记录在船舶的轻量级分配中，以便船舶的安全导航和操作，但并不能在支持船舶回收起作用。本文将继续深入分析船舶轻型船舶与船舶回收者所追求的信息的差距。进行差距分析以确定轻质分配的每个要素对于废料类型可获得的信息

图2.船舶回收过程中生成的废料类型

3.3 操作阶段

3.3.1轻量级分配

稳定性手册（DNV，2011）一般内容的国际规则要求船舶的轻量级细节记录在其稳定性手册中，以协助日常运输（Barrass＆Derrett，2011）。轻量级通常由三个主要元素组成（1）钢重（W）：钢船体和上层建筑（2）装潢重量（W o）：住宿，甲板配件，管道，救生艇等，（3）机械重量 W m）：发动机，压缩机，锅炉等主要推进和辅助设备。根据船舶估计的不确定性水平（Molland，2011），还会将利润纳入其中。

其稳性手册（CarlBro，2006）中提供的案例船轻量级分配的要素如表1所示。差距分析结果也记录在案。分配情况表明，船舶轻量级是按照两级分割结构计算的 （图3）。第1级将船舶分为三个主要类别--机械部件（M），舾装部件

（U）和钢部件（S），校正系数（X）。 每个级别1的成分都包含了几个形成级别2的结构的元件，总共有36个元素结合起来来计算样例船舶的轻量级。

轻量级分配要素明确提供部分船体和其他钢结构（如舱壁，车架，舱口围板，起重机台座等）的重量信息（要素S01-S16）。 这种信息可用于通过根据起重机等拆卸设备的起重能力确定所需起重机的数量来计划钢切割和断面提升操作。

例如，最大起重量为250吨的回收场必须将重1070吨的机械部分切割成至少5个重达214T的子部分。类似地，可以确定其他部分和结构的数量。

3.3.2 差距分析

表1中列出的差距分析结果确定，轻量级分配的大多数元素可以清楚地分类为一种类型的废料，例如元件S01-S16（钢部件）形成亚铁废料，元件U01-U04（起重机），M05（ 主发动机）和M08（辅助发动机）形成机械流和元素M07（螺旋桨）形成有色废料等。另一方面，许多元素缺乏船舶回收场所需细节的水平，以确定每个元素生成哪种类型的废料。 这些元件包括机械管道（M01），电气（M02），机械部件（M09），机械设备（M10），安装件（U06），舷外（U07），后装（U08）和油漆和阴极（U09） 如表2所示。

总的来说，虽然船舶的轻量级分配提供了很多关于部分重量和废料类型重量的信息，但差距分析却得出它不完全符合船舶回收商的要求的结论。必须通过改进轻量级分配的现有格式，以适应船舶回收商的需要，而不影响船舶运营和航行的有效性，才能克服这个缺陷。现有的两级格式可以通过添加详细的级别（3级）来改进， 级别2可以分为图2所示的一种或另一类废料。可以通过分析缺乏船舶回收所需细节的现有分配要素来开发新的级别（表2）。

3.4缺少的信息

在分析了船舶生命周期的回收和运行阶段，并将船舶回收场的要求与船舶轻量级分配中的信息进行比较后，可以根据船舶回收利用缺乏所需细节的要素分析，得出缺失的信息。我们必须分析这些元素的组成，以便了解这些元素属于哪个废料类别。例如，元件M01，机械管道可以包括黑色金属和有色金属管道的重量;元素M02，电气可能重量高于多孔电缆（有色金属废料）和电气设备;元件M09，机械构件可以包括形成废铁的梯子，地板光栅，地板和栏杆的重量，以及形成矿物废料类的发动机室中的隔热（Bertram＆Schneekluth，1998，Papanikolaou，2014）;元件M10，机械设备可以包括在机舱中的机器和设备的重量，除了在轻量分配中单独报告的机器和设备的重量;元件U09，涂料和阴极肯定地包括形成杂废废料类的涂料的重量和形成有色金属废料的阴极，而元件U06至U08（套装）可包含由形成几乎所有类型的不同材料制成的各种物品的重量的废料（Jainet等，2016）。

这种与废料类型相关的船舶回收场的要求的信息形成了船舶回收所需的细节水准。它可用于修改缺少船舶回收利用细节的元素，从而可以开发轻型分配的新格式。 如果这些元件的各个部件的重量是已知的，则可以实现每个这些元件的期望的细节水准。最终，如果这些8个元素缺乏船舶回收利用细节（表2）被新的详细要素所取代，形成轻型配送的新格式，船舶回收场将有足够的信息来规划船舶回收过程。在本文的下一部分 作者将分析船舶生命周期

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