基于海冰影响的北极航线经济性研究

1、第 卷 第 期大 连 海 事 大 学 学 报 年 月Journal of Dalian Maritime University， 文章编号：-（）-基 于 海 冰 影响 的 北 极 航 线 经济 性 研 究张爱锋，宋艳平（ 大连海事大学 交通运输装备与海洋工程学院， 辽宁 大连 ）摘要：考虑海冰的多种影响因素，通过对比北极“ 东北航 道” 航线和苏伊士运河航线上各航行方案的经济性指标， 论证海冰对北极航行经济性的重大影响 关键词：北极航线；海冰；经济性；必要运费率（ ） 中图分类号：；文献标志码：Economy study of arctic route based on the influe

2、nce of sea ice -， -（ Transportation Equipments and Ocean Engineering College， ， ， ）Abstract： ， 速会降低，航行时间相应增加本文在考虑海冰的 诸多影响情况下，对苏伊士运河航线和北极“ 东北 航道” 航线的经济性进行分析、对比，论证海冰对 北极航行经济性的重要影响 北极航道的基本情况北极航道是连接大西洋和太平洋航道的总 称，主要是东北航道和西北航道北极航道能够使 欧洲、亚洲和北美洲之间联系得更加紧密北极 “ 西北航道” 东起加拿大北部巴芬岛以北，途经戴 维斯海峡和巴芬湾，向西穿过加拿大北极群岛水 域，到达

3、 美 国阿 拉 斯 加 北 面 波 弗 特 海， 全 长 约 “ ” 北极“ 东北航道” 是连接欧洲和亚 ， Key words： ； ； ； （ ）引言 年 月，北极“ 东北航道” 和“ 西北航道” 同时开通，这意味着人类通过北极航道的商业航 洲的海上最短捷径，是联系大西洋和太平洋的重要航道， 也是俄罗斯西伯利亚许多城市的生命 线东北航道全长约 目前每年的通航期为 月 月据预测，到 年，北极“ 东 北航道” 的通航期可达 个月北极海冰虽然目前北极已经出现了可供船舶航行的航 道，但是，在各条航道上分布着大量浮冰，并存在行已经有了实现的可能 年夏季，俄罗斯并未融化的薄冰带按照形成阶段，浮冰可分为

4、初运输船“ 蒙切戈尔斯克” 号首次在无破冰船引领 下，将铁矿石从俄罗斯西北部摩曼斯克港经东北 生冰、冰皮、尼罗冰、莲叶冰、灰冰、白冰、灰白冰、 一年冰、老冰初生冰是海冰的最初阶段，呈针状航道运至上海港与苏伊士运河航线相比，北极或者薄片状，气温达到冰点时，由大量的冰晶凝结航线的航程缩短近 ； 与好望角航线相比，缩 短近 但是北极航道的冰情极其复杂， 没有 经过冰区加强的船舶是不能航行于北极航道的， 而且航行于北极水域的船舶，由于海冰的阻力，航而成；冰皮是由海水直接冻结或者由初生冰演化 而得的，其厚度在 左右，但其较脆，在波浪中 极易脆断；尼罗冰是由冰皮脆断积累所成或者直 接由初生冰发展而成的，其

5、厚度在 左右，但收稿日期：- 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ ） 作者简介：张爱锋（ ） ，女，副教授， -：宋艳平（ ） ，男，硕士生，-：也极易被折碎；莲叶冰是由初生冰直接冻结而成或由大块破碎的冰皮和尼罗冰混合而成，其厚度 在 左右，为直径 的荷叶状浮 冰；灰冰是由尼罗冰或冰皮直接冻结而成的，表层 呈灰色，易折断，其厚度为 ；灰白冰是由 灰冰折断后重叠在一起形成的，其厚度为 ；白冰是由灰冰继续重叠而形成的， 其厚度在 以上；一年冰是由初期冰发展而成的厚冰， 厚度为 ； 老冰是至少经过一个夏季而 未融化的冰，其表面比一年冰光滑 海冰主要影响 造船成本其他水域的船舶要高得多

6、，以使其能够顺畅航行于薄冰水域此时就需要对主机进行升级，即加大 主机功率，这也会增加一部分投资航行速度目前，北极航道的一些助航设施还不够健全， 冰区船舶可根据国家冰情中心（ - ） 提供的海冰数据分析当时航道的冰况图，并根 据冰况图上的蛋形图， 参照北极冰情运输系统（） 规则中规定的相关船舶海冰倍数值计算 各航段冰值（IN）IN （ Ca IMa ） （ Cb IMb ） （ Cn IMn ）（） 其中：Ca 为 a 种类型冰以十分位表示的冰密集度；为确保船舶安全性、航行流畅性和防止海洋IMa为 a 种类型冰海冰倍数值根据以上计算污染，北极周边国家和国际船级社协会（ ） 都制定和实施了相应的冰

7、级规范其中最主要的是 芬兰 瑞典冰级规范（ ） 和 极地冰级方法，计算不同时间段、 不同航段的冰值， 再参照 规 则 中 冰 值 与 航 速 的 关 系 式 v 规范一般情况下，极地船舶都要根据上述规范和（ IN） （ IN） （ IN） 指南的要求进行相应设计和建造事实上，极地船 舶设计涉及很多方面，包括艏部破冰设计、船体结 构冰区加强、 推进系统设计、 船体和主机系统防 计算船舶航速航速降低很多 营运费用此时的航速将会较正常寒、连接设计、船员和乘客的舒适性、冰区航行性 船舶年营运费用是一艘船在一年内各种费用的总和，共分为五大项，即与船价有关费用（ 折旧等在该设计过程中均会涉及成本的增加而影

8、响其经济性根据芬兰 瑞典冰级规范（ ）， 将船体 划分为船首区、船中区和船尾区，同时加强区域最 高线和最低线要分别高于冰区满载水线和低于压 载水线一定距离图 为 要求的冰区加强费、修理费、保险费）、船员费用、燃润料费、运河费及其他费用冰区船舶造船成本增加，其折旧费、 修理费、保险费相应都会较一般船舶高 另外，若 船舶在冰区航行与冰发生碰撞而造成船体损伤， 就要花费更多的费用进行修理；而在北极航行，发区域 根据规范要求， 对加强区域进行外板加生碰撞的危险性较高，一旦船舶发生泄漏，会给北厚，并采取减小纵骨间距、增设中间肋骨和抗冰纵 横结构等措施该过程会增加钢材的使用量，从而 使成本投入增加极环境带

9、来巨大破坏因此，极地船舶除了要遵守相应的规范和规则，还要缴纳高额的环境保险费 用；国际海事组织规范 枟 - 枠 中规定冰区航行“ 除满足 公约要求外，还需要经 过特别培训并能指挥船舶在冰区安全运行的航海 人员”，因此，极地船舶需增加额外船员费用图 FSICR 要求的冰区加强区域 Fig The ice strengthening region确保冰区船舶具有足够大的主机功率是十分 冰区船舶的主机功率加大，其耗油量也会相应增 加，因此，燃润料费用会较其他船舶有所增加其他因素船舶在北极航行，有时无法通过自破冰方法 通过航道，此时就需雇用破冰船开道，因此会产生必要的 对冰区船舶的最小主机功率也相应的

10、破冰费用而增加营运成本另外，极地船舶做了相应要求航行在冰区船舶需要考虑破冰时的阻力和浮冰的撞击和挤压，因此其最低功率较每个航次都需要在港进行检修，这就在一定程度 上延长了船舶的航期经济性分析船舶选取本文选取载重量为 、净吨 、 耗油率 、航速为 的 型油 轮作为母型船考虑海冰对经济性的影响时，必须 要对母型船进行冰区加强， 此时船舶载重量为 ，耗油率 航线选取本文分别选取从上海港到摩尔曼斯克港的两 条航线进行对比分析其中“ 东北航道” 航线为： 上海港白令海白令海峡楚科奇海东西伯 利亚海桑尼科夫海峡拉普捷夫海维利基茨 基海峡喀拉海喀拉海峡巴伦支海摩尔曼 斯克港，全长约 ；苏伊士运河航线为： 上

11、海港马六甲海峡印度洋红海苏伊士运 河地中海直布罗陀海峡大西洋英吉利海时，采用该指标较平均年度费用（ AAC） 更能看出各方案投资效果的好坏，必要运费率越低，说明其 经济性越好表 各航行方案 Tab The navigation cases 方案 选取船舶选取航线备注 一母型船苏伊士运河航线二母型船北极“ 东北航道” 航线未考虑海冰影响 三 冰区加强型船 北极“ 东北航道” 航线 考虑海冰影响 RFR AAC QT（）分析结果营运费用 冰区船舶进行冰区加强，其造船成本要比母 型船高出近 万美元 ，其营运成本也会相应 增加表 为营运 的各方案成本核算表 各方案营运成本核算Tab The total

12、 cost of each case万美元峡北海挪 威 海摩 尔 曼 斯 克 港， 全 长 约 与船价有关费用 方船员燃润运其他总成 各航线如图 所示案折修旧理费费保费用料费河费本 险用费用费图 上海港摩尔曼斯克港航线图Fig The route of Shanghai-Murmansk航行方案选取为阐明海冰对北极航行经济性的影响，本文 共选取三种方案进行经济性对比分析方案一为 母型船在苏伊士运河航线航行；方案二为未考虑 海冰影响时， 母型船在北极“ 东北航道” 航线航 行；方案三为考虑海冰影响时，冰区加强型船舶在 北极“ 东北航道” 航线航行具体如表 所示又因 目前北极航线为季节性航线，本文

13、只选取每年 月 日至 月 日共 天作为考察周期经济性衡量指标选取本文选取衡量经济性的指标为必要运费率（ ） 为达到预期的投资收益利率，即单位 运量所必需的运费各方案 的货运量（ QT ） 已知一 二 三 由表 可知，若经过苏伊士运河，需支付高昂 的运河费，所以其营运成本最高如果不考虑海冰 对航行的影响，走北极“ 东北航道” 航线的营运成 本最低为进一步衡量营运经济性，本文需计算平 均年度 费 用 （ AAC ）， 经 计 算， 方 案 一 的 AAC 为 万美元，方案二的 AAC 为 万美元， 方案三的 AAC 为 万美元货运量本文根据 提供的海冰数据 分析北极“ 东北航道” 年 的共 张冰况

14、图根据冰况图上的蛋形图，参照 规则中规定的 类船舶海冰倍数值计算各 航段的冰值（IN）根据 规则中 类船舶冰 值与航速的关系，运用 软件仿真进行航 次数计算船舶往返一次为一个航次，航次数等于 营运天数除以航次时间经计算得到方案一、二、 三在 内的航次数分别为 、 和 利用船舶货运量计算公式计算各方案的货运量：QT D Wc m其中： Wc 为船舶设计载货量； D 为装载因数，油 船由于运输的单向性，取 QD ； m 为航次数 经计算， 内，方案一的 QT ，方案二的 QT ，方案三的 QT 必要运费率通过计算可得，在 内，方案一的 RFR ，方案二的 RFR ， 方案三的 RFR 图 各方案的

15、指标对比Fig The contrast figure of each case结 论图 为方案一、二、三各指标对比由图 可 知，未考虑海冰对航速和航期影响情况下， 北极 “ 东北航道” 航线的货运量较苏伊士运河航线高 ，而考虑海冰之后，北极“ 东北航道” 航线的 货运量较苏伊士运河航线高，考虑海冰影 响后下降了 未考虑海冰对营运费用影响 时，北极“ 东北航道” 航线的 AAC 较苏伊士运河航 线低 ，而考虑海冰后，北极“ 东北航道” 航线的 AAC 较苏伊士运河航线低 ，考虑海冰影响后提 高了 综合，未考虑海冰影响时，北极“ 东北航 道” 航线的 较苏伊士运河航线低 ，而 考虑海冰之后，北极“ 东北航道” 航线的 较苏 伊士运河航线低 ，提高了 因此，在 经济性分析过程中，海冰会降低船舶货运量，同时 增加营运成本，最终提高必要运费率参考文献（ ）： 刘坤喆北极东北航道会成为世界第三大海洋通道吗中国青年报， （） - ， -（）（ ） 璩静“ 雪龙”号穿越北极东北航道 中国水运报， -（） “ ” ， - （）（ ） 王杰，范文博基于中欧航线的北极航道经济性分析 太平洋学报，（） ： ， - ， ，（）： （ ） 白响恩，王建忠，肖英杰中国船舶首次穿越北极东北 航道纪实 航海技术，（）