Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; Απόστολος ∆. Παπανικολάου1 Αφορµή για το παρόν άρθρο ήταν µία σειρά από επίκαιρα γεγονότα, που άµεσα η έµµεσα συνδέονται µε την εξέλιξη των µεγεθών διαφόρων τύπων πλοίων. Μεταξύ άλλων αναµένουµε στον Πειραιά για τους Ολυµπιακούς Αγώνες της Αθήνας την έλευση του γιγαντιαίου κρουαζιεροπλοίου QUEEN MARY II (ολικό µήκος 345.03µ, 3090 επιβάτες και 1310 πλήρωµα) που αποτελεί ένα από τα µεγαλύτερα µηχανοκίνητα πλωτά κατασκευάσµατα της ιστορίας µας.
Φωτογραφία 1 Queen Mary II Ασχέτως όµως µε το ανωτέρω επίκαιρο για την Ελλάδα γεγονός, διανύουµε µία παρατεταµένη περίοδο συνεχούς αύξησης της τιµής του πετρελαίου, όπως επίσης και µία περίοδο ‘υψηλών ναύλων’ και έντονης ναυπηγικής δραστηριότητας. Τέλος παρατηρούµε µία έντονη δραστηριότητα στο κανονιστικό έργο του ∆ιεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισµού (ΙΜΟ) που αφορά σε διάφορα θέµατα ασφάλειας των περισσοτέρων τύπων πλοίων, ιδιαίτερα όσον αφορά τα πλοία µεταφοράς χύδην φορτίου (επιβολή σχεδίασης διπλών τοιχωµάτων;) και τα δεξαµενόπλοια (µέτρα µετά το ατύχηµα του PRESTIGE), αλλά και το σύνολο των φορτηγών πλοίων ξηρού φορτίου και επιβατηγών πλοίων (νέοι κανονισµοί ευστάθειας κατόπιν βλάβης).
1
Καθηγητής ΕΜΠ, ∆ιευθυντής του Εργαστηρίου Μελέτης Πλοίου της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
Υπό το ανωτέρω πρίσµα, επιχειρείται µία κριτική θεώρηση της συνεχούς αύξησης και κατά περιόδους µείωσης των µεγεθών των φορτηγών πλοίων κατά την τελευταία 50ετία, καθώς και των δυνατών µελλοντικών εξελίξεων για την επόµενη 20ετία. Από τα τέλη του 19ου αιώνα µε την εισαγωγή του χάλυβα ως κατασκευαστικού υλικού και του ατµού ως κινητήριο µέσο πρόωσης το µέγεθος των πλοίων αυξάνεται συνεχώς, δεδοµένου ότι µε βάση την συνεχώς εξελισσόµενη τεχνογνωσία και τεχνολογία δεν υπάρχουν ορατά τεχνικά όρια για το µέγεθος µίας µηχανοκίνητης χαλύβδινης πλωτής κατασκευής. Η αύξηση του µεγέθους των πλοίων επηρεάζεται θετικά από δύο βασικούς παράγοντες: • •
Επάρκεια τεχνογνωσίας και τεχνολογίας: εξασφαλίζει την δυνατότητα σχεδίασης, κατασκευής και λειτουργίας µεγάλων πλοίων. Ζήτηση αγοράς: εφόσον υπάρχει ζήτηση στην αγορά, που εντείνεται σε περιόδους οικονοµικής ανάπτυξης, απαιτούνται περισσότερα η µεγαλύτερα πλοία, η ένας συνδυασµός και των δύο.
Αρνητικοί παράγοντες στην αύξηση του µεγέθους των πλοίων είναι: •
•
Κανονισµοί Ασφαλείας: Για ορισµένους τουλάχιστον τύπους πλοίων, όπως τα δεξαµενόπλοια (κίνδυνος καταστροφικής ρύπανσης περιβάλλοντος) και τα επιβατηγά (κίνδυνος απώλειας µεγάλου αριθµού επιβαινόντων) οι συναφείς κανονισµοί ασφάλειας, που ανανεώνονται προς το αυστηρότερο µετά από µεγάλα ατυχήµατα, επιβραδύνουν την αύξηση των µεγεθών αυτών των πλοίων, και κατά περιόδους οδηγούν και στην απόλυτη µείωση των µεγαλυτέρων µεγεθών. Τεχνοικονοµικοί Περιορισµοί: Αφορούν κατά κύριο λόγο την δυνατότητα πρόσβασης µεγάλων πλοίων στις υπάρχουσες λιµενικές εγκαταστάσεις (περιορισµοί βάθους νερού, µήκος κρηπιδωµάτων) και την ταχύτητα φορτοεκφόρτωσής τους. Ουσιαστικά πρόκειται για ένα οικονοµικό και λιγότερο τεχνικό πρόβληµα, εφόσον εξασφαλισθούν οι απαιτούµενες υψηλές επενδύσεις. Όµως, η αβεβαιότητα απόσβεσης των επενδύσεων, καθώς και της εκτίµησης της επίδρασής τους στους µεταφορικούς ναύλους δρουν ανασταλτικά στην αύξηση των µεγεθών των πλοίων.
Τα πλοία πάντως γενικά, όπως και κάθε άλλο µεταφορικό µέσο, επηρεάζονται θετικά από την οικονοµία κλίµακας, δηλαδή, διπλασιασµός του µεγέθους τους δεν οδηγεί σε διπλασιασµό του κατασκευαστικού κόστους, και ακόµα λιγότερο του λειτουργικού τους κόστους (ιδιαίτερα του κόστους καυσίµων και πληρώµατος). Με βάση τις ανωτέρω παραδοχές, είναι συνεπώς δυνατό να εξετασθεί η εξέλιξη των µεγεθών διαφόρων τύπων πλοίων για µεγάλες χρονικές περιόδους και να εξαχθούν χρήσιµα συµπεράσµατα για τις µελλοντικές εξελίξεις τους. Θα περιορισθούµε, ακολούθως, στον σχολιασµό της εξέλιξης ορισµένων τύπων φορτηγών πλοίων µε ιδιαίτερη σηµασία για την Ελληνική ναυτιλία, δηλαδή τα πλοία µεταφοράς χύδην φορτίου (bulkcarriers), τα δεξαµενόπλοια (tankers) και τα κιβωτιοφόρα (containerships).
Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
Bulkcarriers Στο σχήµα 1 [1] φαίνεται η ταχεία ανάπτυξη των συνήθων µεγεθών πλοίων µεταφοράς χύδην φορτίου από τα µέσα του 50, και ιδιαίτερα κατά την δεκαετία του 60, µε διπλασιασµό του µεγέθους τους περίπου ανά επταετία, 11% ετησίως.
Φωτογραφία 2 Bulkcarrier Αυτό δικαιολογείται από την παράλληλη έντονη βιοµηχανική ανάπτυξη µετά τον 2ο παγκόσµιο πόλεµο, ιδιαίτερα της βιοµηχανίας χάλυβα και την ζήτηση σιδήρου και άνθρακα. Μετά τον Αραβο-Ισραηλινό πόλεµο το 1973, την ραγδαία αύξηση της τιµής του πετρελαίου και την οικονοµική ύφεση που ακολούθησε, η αύξηση των µεγεθών περιορίστηκε στο 2% περίπου, ετησίως. Αν και έχουν κατασκευασθεί bulkcarriers (η ΟΒΟ) µεταφορικής ικανότητας πάνω από 250000 t DWT, οι πλέον χαρακτηριστικοί, σηµερινοί εκπρόσωποι των µεγάλων του τύπου είναι τα capsize, µεταφορικής ικανότητας 170000 - 180000 t DWT. Ο τρόπος σχεδίασης και η βασική τεχνολογία του τύπου έχει µείνει ουσιαστικά αναλλοίωτη για δεκαετίες, αν και την τελευταία 20ετία εισήχθη ο τύπος του bulkcarrier διπλών τοιχωµάτων. Πρέπει πάντως να σηµειωθεί, ότι διαχρονικά ο τρόπος κατασκευής τους διαφοροποιήθηκε αφοµοιώνοντας τεχνολογικές εξελίξεις ως προς την βελτιστοποίηση της µεταλλικής κατασκευής (µείωση βάρους µεταλλικής κατασκευής µε την χρήση χάλυβα υψηλής αντοχής και την εφαρµογή σύγχρονων υπολογιστικών µεθόδων αντοχής) µε αποτέλεσµα την µείωση του κόστους κατασκευής, την αύξηση της µεταφορικής ικανότητας, αλλά και (αρνητικά για τους πλοιοκτήτες) περιορισµό της διάρκειας οικονοµικής ζωής των πλοίων. Οι τελευταίες εξελίξεις του τύπου επηρεάζονται από τους πρόσφατους διεθνείς κανονισµούς ασφαλείας (ΙΜΟ), που ενδεχοµένως να οδηγήσουν υποχρεωτικά νέες κατασκευές σε σχεδιάσεις διπλών τοιχωµάτων, µε αµφισβητούµενα αποτελέσµατα ως προς την λειτουργικότητα του νέου αυτού τύπου (βλ. συνεδρία ΙΜΟ-ΜSC 78, Μάιος 2004).
Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
Tankers Στο σχήµα 2 [1] φαίνεται η εκρηκτική ανάπτυξη του µεγέθους των δεξαµενόπλοιων µετά τον 2ο παγκόσµιο πόλεµο, ιδιαίτερα κατά την δεκαετία του 50 και 60, µε εικοσιπλασιασµό του µεγέθους τους µέσα σε µία 25ετία (από 28000 t DWT στους 550000 t DWT2), 13% ετησίως.
Φωτογραφία 3 Super tanker JAHRE VIKING - Biggest Ship Ever Built (DWT: 564.761 t, LOA=458,45m, B=68.86m, T=24,61m, Builder: Sumitomo H.I.-Japan: 1976) Η εξέλιξη αυτή ήταν µοναδική για κάθε τύπο πλοίου. Οι πιεστικές ανάγκες ενέργειας µετά τον 2ο παγκόσµιο πόλεµο και η σταδιακή αντικατάσταση του άνθρακα από το πετρέλαιο ως βασικό καύσιµο, όπως και οι µεγάλες αποστάσεις µεταξύ των χώρων πετρελαιοπαραγωγής και διύλισης/ κατανάλωσης, δηµιούργησαν έντονη και συνεχή ζήτηση µεταφορών µεγάλων ποσοτήτων αργού πετρελαίου. ‘Όµως, όπως και µε τους άλλους τύπους, µετά τον Αραβο-Ισραηλινό πόλεµο το 1973 και την ραγδαία αύξηση της τιµής του πετρελαίου, ακολούθησε οικονοµική ύφεση που οδήγησε σε µείωση της ζήτησης, ενώ η προσφορά πλοίων είχε ήδη υπερκαλύψει την υπάρχουσα ζήτηση. Η ζήτηση επίσης µειώθηκε δεδοµένου ότι οι βιοµηχανικές χώρες/ καταναλωτές, στην προσπάθειά τους για ανεξαρτητοποίηση από τις πετρελαιοπαραγωγές χώρες, προχώρησαν σε υψηλές επενδύσεις για την ανάπτυξη της τεχνολογίας θαλασσών (ocean engineering), που επέτρεψε την άντληση/ παραγωγή πετρελαίου από το 2
Το µεγαλύτερο µέχρι σήµερα κατασκευασθέν πλοίο είναι το νορβηγικό JAHRE VIKING, µεταφορικής ικανότητας 564763 t, ολικού µήκους 458,45µ, πλάτους 68,86µ, βυθίσµατος 24,61µ, κατασκευαστής SUMITOMO H.I. (1976). Το πλοίο ναυλώθηκε πρόσφατα από την Maersk Oil Qatar για να χρησιµοποιηθεί ως δεξαµενή αποθήκευσης πετρελαίου (FSO) στον Περσικό Κόλπο. Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
υπέδαφος του θαλάσσιου χώρου τους. Πέραν αυτού, οι γιγαντιαίες διαστάσεις των µεγάλων του τύπου (βυθίσµατα έως 25µ) δηµιούργησε προβλήµατα πρόσβασης σε λιµένες, καθώς και χειρισµού των πλοίων αυτών. Τέλος, εξίσου σηµαντικός και διαρκώς αυξανόµενης σηµασίας παράγοντας είναι ο κίνδυνος καταστροφικών για το θαλάσσιο περιβάλλον ατυχηµάτων. Σηµαντικά ατυχήµατα (µε τελευταίο το PRESTIGE) οδήγησαν κατ’ αρχήν στην τροποποίηση της σχεδίασης του τύπου (διπλά τοιχώµατα) και προσφάτως στην θέσπιση αυστηρών κανονισµών συνυπευθυνότητας των πλοιοκτητών, σε περίπτωση ατυχηµάτων, έτσι ώστε η περαιτέρω ανάπτυξη του µεγέθους του τύπου από σήµερα περίπου 320000 t DWT να φαντάζει αβέβαιη. Τα πλέον ζητούµενα σήµερα µεγέθη είναι σήµερα τα SUEZ- και AFRAMAX, µε µεταφορικές ικανότητες σηµαντικά µικρότερες των µεγίστων µεγεθών. Containerships Τα κιβωτιαγωγά (Σχήµα 3 [1]) ακολούθησαν, µετά την εισαγωγή τους την δεκαετία του 60 (1000 TEU), µία αλµατώδη και αµείωτη εξέλιξη µέχρι και σήµερα (8800 TEU σήµερα, σύντοµα 10000 TEU), εκτοπίζοντας όλο και περισσότερο τα κλασικά φορτηγά γενικού φορτίου.
Φωτογραφία 4 Containership Η επιτυχία τους στηρίζεται στην βασική ιδέα της ταχείας και ασφαλούς µεταφοράς κάθε είδους µοναδοποιηµένου φορτίου (ιδιαίτερα φορτίου υψηλής αξίας) εντός τυποποιηµένων κιβωτίων, που εφαρµόσθηκε αρχικά επιτυχώς στις χερσαίες µεταφορές των ΗΠΑ την δεκαετία του 50, και σήµερα εφαρµόζεται πλήρως σε κάθε είδος µεταφορικού µέσου (συνδυασµένες µεταφορές). Αυτό επιτρέπει την παραλαβή/ παράδοση του φορτίου ‘από πόρτα σε πόρτα’ σε χαµηλό κόστος και χρόνο µεταφοράς. Τα τελευταία 30 χρόνια το µέγεθος του τύπου αυξάνει συνεχώς µε ρυθµό 5% ετησίως και οδηγεί σε διπλασιασµό της µεταφορικής ικανότητας περίπου ανά Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
14ετία περίπου. Οι αύξηση του µεγέθους του τύπου συµβαδίζει µε την ζήτηση µεταφορών φορτίων υψηλής αξίας, σε άµεση συνάρτηση µε την ανάπτυξη του παγκόσµιου βιοτικού επιπέδου, και ιδιαίτερα των οικονοµικά ισχυρών χωρών. Οι ανωτέρω ρυθµοί αύξησης είναι σήµερα µοναδικοί για κάθε τύπο πλοίου και αναµένεται να συνεχισθούν την επόµενη τουλάχιστον δεκαετία. Ήδη σχεδιάζονται κιβωτιαγωγά πλοία µεταφορικής ικανότητας 15.000 έως 20000 TEU (MEGACONTAINERSHIPS) και εξετάζονται µία σειρά από τεχνολογικά προβλήµατα, όπως η δυνατότητα εγκατάστασης των απαιτούµενων κινητηρίων µηχανών (αργόστροφες δηζελοµηχανές ισχύος πάνω από 100000 kW) και των προωστηρίων µέσων (έλικες διαµέτρου πάνω από 10-12µ), προβλήµατα κάµψης/ στρέψης της µεταλλικής κατασκευής, θέµατα χειρισµού των κιβωτίων από τις γερανογέφυρες κλπ., η λύση των οποίων εκτιµάται ότι είναι εφικτή στο ορατό µέλλον. Όµως, ανασταλτικός παράγοντας στην ραγδαία περαιτέρω εξέλιξη του τύπου είναι η απαιτούµενη λιµενική υποδοµή (µήκος κρηπιδωµάτων, επιτρεπόµενα βυθίσµατα, εξελιγµένα και κατά το δυνατόν αυτοµατοποιηµένα φορτοεκφορτωτικά µέσα), έστω σε ορισµένους κεντρικούς λιµένες (hubs), που απαιτεί υψηλές επενδύσεις µε αβέβαιο (αυτή την στιγµή) θετικό αποτέλεσµα ως προς την περαιτέρω µείωση του µεταφορικού κόστους. Ελπιδοφόρες προβλέψεις δείχνουν ότι µέχρι το 2020 θα έχουν κατασκευασθεί πλοία 20000 TEU, τα οποία και προβλέπεται τότε να είναι, από πλευράς µήκους (πάνω από 400µ), τα µεγαλύτερα κινούµενα πλωτά κατασκευάσµατα της ανθρωπότητας. Κλείνοντας το παρόν άρθρο και µε την ευκαιρία της έλευσης του γιγαντιαίου κρουαζιεροπλοίου QUEEN MARY II στον Πειραιά για τους Ολυµπιακούς Αγώνες της Αθήνας, είναι σκόπιµο να γίνει εδώ ένα σύντοµο σχόλιο για την εξέλιξη των µεγεθών του τύπου αυτού, σηµειώνοντας ότι µία ιστορική αναδροµή και κριτική θεώρηση της εξέλιξης των επιβατηγών πλοίων δεν είναι δυνατή στα πλαίσια του παρόντος άρθρου. Ανασταλτικός παράγοντας για την περαιτέρω αύξηση του µεγέθους του τύπου, µε πάνω από 5000 επιβαίνοντες, είναι η αδυναµία των σηµερινών κανονισµών ασφαλείας να προβλέψουν την επάρκεια του τύπου σε περίπτωση ατυχήµατος (εκτίµηση χρόνου βύθισης και δυνατότητα έγκαιρης εκκένωσης των επιβαινόντων). Σύγχρονες µέθοδοι προσοµοίωσης επιτρέπουν σήµερα µία ικανοποιητική εκτίµηση της ασφάλειας των πλοίων σε περίπτωση ατυχήµατος (σύγκρουση-προσάραξη, πυρκαγιά), όµως οι συναφείς κανονισµοί του ΙΜΟ, που κατά κανόνα λαµβάνουν υπόψη παρελθόντα ατυχήµατα, δεν έχουν προσαρµοσθεί στα σύγχρονα δεδοµένα και την ζήτηση της ναυτιλιακής βιοµηχανίας. Πάντως το προκείµενο θέµα είναι σήµερα αντικείµενο συζήτησης στις αρµόδιες επιτροπές του ΙΜΟ και σηµαντικές αποφάσεις που θα αφορούν τόσο τα µεγάλα κρουαζιερόπλοια όσο και τους άλλους τύπους πλοίων (πέραν των δεξαµενοπλοίων) αναµένονται από τον ΙΜΟ εντός του 2004 (MSC 78, Μάιος 2004, SLF47 Σεπτέµβριος 2004). Αναφορές (∆ιαγράµµατα): Ian Buxton Trends in ship sizes – will hulls always grow larger?, The Naval Architect, RINA, April 2004.
Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
1000000 700000
Typical large bulk carrier, deadweight tonnes
1973 oil crisis and recession
500000 400000 300000
Moderate trade growth and mature technology ?
200000
+2% p.a. 180000
Substitution for freighters plus trade growth
100000 70000
145000 120000 75000
50000 40000
+11% p.a.
30000
25000 20000
15000 10000 1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
2020
Σχήµα 1: ∆ιαχρονική εξέλιξη µεγεθών πλοίων Bulkcarriers
1973 oil crisis. Oil trade declime
1000000 700000
550000
500000
?
Typical large 400000 tanker, 300000 deadweight tonnes 200000
- 7% p.a.
+1% p.a. 320000
310000
+13% p.a.
200000
190000 100000 95000
70000 50000 40000
48000
30000
28000
20000
Moderate trade growth resumed. Mature technology
Rapid trade growth. Change of oil cargo type: crude vs. product. Technical developments, all welded structure, CAD
10000 1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Σχήµα 2: ∆ιαχρονική εξέλιξη µεγεθών δεξαµενοπλοίων
Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
2020
100000 70000 50000 Typical large container ship, 40000 30000 TEU 20000
? 10000 8400
7000
+5% p.a.
5000 4000
Substitution for multi-deck freighter plus trade growth
3000 2000
5000 Continuing trade growth. Few technical limits. Fast cargo handling. Hub - feeder concept
3300 2000
+9% p.a. 1100
1000 1960
1970
1980
1990
2000
2010
2020
Σχήµα 3: ∆ιαχρονική εξέλιξη µεγεθών Containerships
100000 70000
Typical large freighter, deadweight tonnes
50000 40000 30000
22000
20000
+2.6% p.a. 17000
+0.7% p.a.
13000
10000 7000 5000 4000 3000 2000
7000
7600
8300
9000
9500
10000
Improvig technology, welding, diesel engines, large hatches, cranes, pallets, but still moderate cargo handling speed. Semi container
Limited by technology, single deckers, riveting, steam reciprocating engines, derricks and winches, slow cargo handling
1000 1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
Σχήµα 4: ∆ιαχρονική εξέλιξη µεγεθών φορτηγών πλοίων γενικού φορτίου
Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
New payload or cargo handling system Substitution for older type
Tankers pre - 1973
Bulk carriers pre - 1973
Container ships pre - 1975
x
x
x
x
x
Large trade growth
x
Improving technology
x
x
Container ships post - 1975
Dry cargo ships post - 1950
Bulk carriers post - 1973
Tankers post - 1985
Dry cargo ships pre - 1950
x
x
x
x
x
x
Tankers 1973 - 85
(x) x
Hub + feeder concept
x
x
Moderate trade growth
x
x
x
Mature technology Ship technical limits approached
x
x
External limits approached
x
Prolonged trade decline
x
Safety Regulations
x
Environmental Risk Annual % size increase
+13
+11
+9
+5
+2.6
+2
x
x
x
x
+1
+0.7
ΠΙΝΑΚΑΣ 1: Βασικοί τεχνοοικονοµικοί παράγοντες επίδρασης επί της αύξησης των µεγεθών φορτηγών πλοίων µετά το 1950
Α. Παπανικολάου, Υπάρχουν Όρια για τα Μεγέθη των Πλοίων; 9/9
-7