The viability of transoceanic high-speed cargo vessels
摘要
高速船舶的航行速度可以达到或超过3.7乘以排水量的1/6次方，然而这些高速船不包括那些船身完全行驶在水面上的船舶，因为这些船舶完全靠地面效应所产生的空气动力进行加速（IMO，2008）【1】。
高速船在20世纪80年代迅猛发展，一些当时先进的新型船舶应运而生，例如气垫船、水翼船以及地效翼船等。
然而，上述高速船型更多地用于军队或客运。由于海洋安全等因素的争论，近年来，关于跨大洋高速货运船舶的可行性一直处在争论中。海洋安全管理作为限制因素之一，诸如能耗、市场以及各沿海国家海上法律法规的差异同样限制着高速货船的市场范围。
基于以上问题，此论文将通过船体安全设计、运营、市场以及相关海洋法律法规等因素分析跨大洋高速船舶的可行性。
关键词：可行性、跨大洋、高速货船
Introduction
High speed craft is a craft which can achieve the maximum speed (m/s) that is not less than 3.7 times the one-sixth power of the volume of displacement equivalent to the design waterline (m3), excluding craft the hull of which is supported completely clear above the water surface in non-displacement mode by aerodynamic forces generated by ground effect (IMO, 2008). The high speed craft experienced fast development since the 1980s, some advanced new types emerged, such as air-cushion vehicles, hydrofoil boats and surface effect ships.
However, such high speed ships are mostly used for military activity or passenger transport. The practicability of the application on the transoceanic cargo transport is still discussed through the debate about safety management, energy efficiency, marketing and also rules and regulations corresponding to different countries’ legal system.
Based on such issues, this paper will analyse the viability of the transoceanic high speed ships for cargo transport through the safety issues on design process and operation, market demand and supply, and the relative regulations about emissions and navigation affairs.
Keywords: The viability, high-speed cargo vessels, transoceanic
1.安全因素
Bjørkli（2006）【2】等认为告诉船舶向海洋交通运输的运营服务提出了挑战，因为现有的轻量高速船，最高速度可以达到25节。而且，此类跨大洋船舶需要高速行驶在不同的洋面上，行驶过程中可能会受到不同水文因素的影响。这类关于安全和时效的问题，很大程度上依赖于对船舶操控的可控性。
这种对船舶的可靠操作性可以较好的维持或改变航速与航向。而这又是通过螺旋桨和船舵共同实现；并且，船体内各部件的相互作用也保证了航向和速度的稳定。对于货运，考虑到临近港口时低速行驶和轻型的船体，关于如何保持船体稳定和正常操作的问题随即产生。
Petersen（2004）【3】将由低速航行引起的安全因素引入思考。船舶在临港区的操控稳定性要求实现航行速度与方向稳定力的平衡。但对于这一问题，却存在着如何保持船舵高效性能的现实挑战。因为当船舶减速进入临港区时，低速将带来控制力（船舵动力）的降低，而此时更需要在港口内通过船舵来增强稳定性。
因此，无论在高速行驶或第绪航行时，合适的船舵控制操作都可以帮助保持船舶稳定。处在良好状态下的船体和零部件不仅是保持船舶稳定的条件，同样也是降低航行中船舶解体风险的必要条件。
2.市场因素
跨大洋高速货船所面临的其中一个挑战就是市场板块的限制。在高速货船被订购之前，首先要考虑的是哪种货物适合这种跨大洋的高速货船、哪条航线可以开展业务，以及哪些地区需要覆盖。同时，还需要考虑的是哪些船厂生产的高速货船是值得信赖的；并且，鉴于当今其他船型普遍供大于求的情况，世界范围内高速货船船队数量也需要考虑。
对于高速货船，有两个主要的发展趋势：时速达到25至28节的排水性船体集装箱船，和时速可以达到30至35节的表面效应双体船。如图1所示，两种船型结构与速度的关系得到清晰地展现。
图1—船速与高速船体长度的关系
（Foley and Latorre, 1999）【4】
为了让高速船舶发挥最好的效能，高速货船需要合适的货物和适当的货量。高速货船无法像其他大载重量的船舶搭载巨量的货物。由于现在大多数高速船舶载重都少于10，000载重吨，如果这类高速船投入运营，它们可能无法承受大载重量船舶的航行距离。
因此，这类船舶可以运送小型设备和包裹邮件，这些货物的货主不追求空运的速度或不愿为其付出高昂的运费。同时，也有大量的小型设备或邮件包裹运输需求。例如，在欧亚、亚美和亚欧航线上，有大量的小型设备、奢侈品和包裹需要运送。
对于市场内运营，高速货船的成本是考虑高速货船市场需求的另一点因素。Foley and Latorre (1999)说明了船速与每载重吨航行成本间的联系，如图2，研究了9种高速船舶的航行成本与航行速度的关系。
图2—每载重吨航行成本与高速船舶航行速度关系
(Foley and Latorre, 1999)
图2中，每载重吨成本（百万美元/载重吨）以高速双体船航速的应变量函数的关系展现，平均成本为12万美元每载重吨。图2的指数范围也会随着更多船舶投入运营而变小。而且，船舶的成本与航线也有关联，尤其是在跨大洋长距离且港口情况的背景下，也会造成每个船舶的成本差异。
在美国，大多数的高速船都是客货混装船，用于美国与加勒比海域国家和南美洲的东西海岸(Foley and Latorre, 1999)。制造业货物，例如通用和福特美国生产线的汽车，可以从东海岸和西海岸通过高速货轮运至南美洲国家。
在全球航线中，有大量航线专为特定货物而建立。例如，从意大利或法国到中东或中国的奢侈品；从中国到德国的出口零部件；或中国运往美国的大量电子产品。这些航线覆盖了太平洋、大西洋和印度洋。
对于奢侈品和电子产品，都由空运或传统集装箱装运，因为这些货物本身的高价值特性。
由于高速货船低于1万载重吨的载重量，这类船舶像干散货船或油轮追求规模经济，因此，这也可能导致比其他大型船舶更高的运输成本。然而，货主可能会选择比传统班轮成本高但低于空运成本的高速船。而且，如果高速船舶要在不同大洋内多样的法规条文及港口政策措施下运营，这些不定因素可能会带来因低效率服务而引起的额外费用。
3.法规政策因素
法律法规在各国各有不同。高速船是海上行驶船舶中的一种特殊分类。商用的高速船舶的建造和运营通常与其他商用船舶一样，服从于相似的法律法规（GOV.UK，2012）【5】。
然而，由于高速船舶航行速度引起的特殊问题，有额外的法律法规规定了高速货船或客运的运营。
为了确保高速船舶的跨大洋航行，《国际高速船安全准则》需要每个船厂、船主和船长践行。《国际高速船安全准则》为高速船体的建造设立了细化的标准。这些标准涵盖了船体构造因素、船员和乘客住宿、船舵与控制、安全、救生和应急设备、推进系统、机械设备、电子系统、无线电，以及航行装备和稳定性等方面（IMO，2008）.
《准则》也对正确的高速船舶运营进行了详细阐述。其中包括文件处理、培训以及安全和突发事件说明。同时，也有一些说明条款是针对客货两用高速船进行说明，尤其在培训和突发事件处理这两方面。
而且，当船舶在建时，废气排放量必须考虑在内。高速通常通过集中的燃料燃烧。追踪碳排放量变得非常重要，因为大量废气排放可能导致罚款。如果船舶停靠在港口，港口的装备和基础设施是高效装载的保障。一些港口可能不会为高速船舶的停靠提供特别的码头和泊位，因此港口管理局需要协调建造高速船特别需要的码头的成本，和因此带来的利益。
结论
跨大洋高速货船的发展是基于可靠的安全管理、市场需求和不同的法律法规。
在长距离的跨洋运输背景下，不同的地理和水文因素引发了对船体平衡的担忧。为了保持船体的可操控性，正确的操控和物理部件（螺旋桨和船舵）的运转需要船员和船长有出色的技术和全面的培训经历。
船主为了追求其利益，跨大洋高速货船需要满足市场的需求，这些需求要考虑到货型、航线和相关国家地区。对于奢侈品或电子产品这类货物，货主无需支付空运高昂的运费，但能够减少传统班轮运输下的运输时间。
因此，对于跨大洋高速货船的可行性讨论，需要将市场、安全及法律法规等因素考虑在内。基于不同因素，可能会得到不同的对于其可行性的论述。
References:
IMO (2008) 2000 HSC Code : International Code of Safety for High-Speed Craft, 2000. (2nd ed.). London: IMO.
Bjørkli, C.A., Øvergård, K.I., Røed, B.K. and Hoff, T. (2006) 'Control situations in high-speed craft operation', Cognition, Technology & Work, 9(2), pp. 67-80.
Foley, R. and Latorre, R. (1999) <High speed coastal transport emergence in the U.S.>. Available at: http://www.ccdott.org/transfer/conference/fast_99/fast99_5.pdf (Accessed: 29 March).
Petersen, J. (2004) ‘Control situations in supervisory control’, Cognition, Technology & Work,6(4), pp. 266–274.
GOV.UK (2012) Available at: https://www.gov.uk/high-speed-craft-construction-and-maintenance-standards(Accessed: 29March2014).