工程“巨無霸”船舶的技術(shù)特征與應(yīng)用前景

張艷

摘 要：隨著海上開發(fā)作業(yè)范圍的擴(kuò)大，水域不斷加深，大型乃至超大型海洋工程運(yùn)輸船舶的需求不斷增加。 此類船舶屬高附加值的技術(shù)密集性船舶，集成多項(xiàng)世界先進(jìn)裝備技術(shù)，自動化程度高，具有明顯的規(guī)模效應(yīng)，應(yīng)用前景廣闊。同時(shí)，由于大型船舶設(shè)備及人員眾多，國際海事組織對船舶的安全、環(huán)保和節(jié)能提出更加嚴(yán)格的要求。

關(guān)鍵詞：工程船舶；規(guī)模效應(yīng)；節(jié)能環(huán)保

中圖分類號：U661 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

隨著全球海洋經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，海上油氣勘探、開發(fā)不斷向深水水域進(jìn)軍， 大型乃至超大型海洋工程運(yùn)輸船舶的需求不斷增加。如今，1.8萬TEU超大型集裝箱船，11萬載重噸半潛船，30萬噸超級油輪等全球最先進(jìn)、最大型的海上“巨無霸”航行在世界各地，將航海技術(shù)推向極致。

2 船舶類型與技術(shù)特征

2.1半潛船。半潛船是專門從事運(yùn)輸大型海上石油鉆井平臺、艦船、吊車等超大型設(shè)備的特種船。2014年隨著全球油氣開發(fā)項(xiàng)目的推進(jìn)，對半潛船自身的尺度和載重量提出了更高的要求。 2012年10月下水的“Dockwise Vanguard”號以11萬載重噸的絕對實(shí)力雄踞全球半潛船榜首，該船由韓國現(xiàn)代重工負(fù)責(zé)建造，是新一代敞尾式半潛船，可一次性運(yùn)送目前世界上最大型的鉆井平臺，大大提高了運(yùn)輸效率。

中國是繼荷蘭之后第二個(gè)建造自航式半潛運(yùn)輸船的國家，從2001年中國自行設(shè)計(jì)建造的第一艘半潛船“泰安口”號（載重噸位1.8萬噸）下水以來，記錄不斷被刷新，2012年由我國自行設(shè)計(jì)建造，全球首艘?guī)P2動力定位的5萬噸級自航式半潛船“海洋石油278”號交付使用，該船集成了多項(xiàng)世界先進(jìn)裝備技術(shù)，自動化程度是目前國際上同類船中最高的，受到了來自全球海洋工程運(yùn)輸行業(yè)和航運(yùn)界的高度評價(jià)。

2.2超大型油輪。目前，無論從現(xiàn)有船隊(duì)規(guī)模還是訂單上看世界船隊(duì)構(gòu)成，超大型油輪（VLCC）都當(dāng)仁不讓地成為世界原油運(yùn)輸?shù)闹髁Υ?，能不能建?0萬噸的超級油輪已成為衡量一個(gè)國家綜合工業(yè)水平的標(biāo)尺。自1886年世界上第一艘油輪首航至今，歷經(jīng)百年發(fā)展，2010年初，由中船集團(tuán)建造，全球噸位最大、自動化程度最高巨型油輪“新埔洋”號首次下水，總載重30.8萬噸，船上配備各種世界上先進(jìn)的駕駛與導(dǎo)航設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)機(jī)艙無人值班與自動導(dǎo)航。

VLCC的特點(diǎn)是機(jī)艙都設(shè)在船尾，船殼本身被分隔成多個(gè)貯油艙，有油管貫通各油艙。油艙大多采用縱向式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有縱向艙壁，在未裝滿貨時(shí)也能保持船舶的平穩(wěn)性。

2.3 超大型集裝箱船。超大型集裝箱船（VLCS）已成為當(dāng)今國際航運(yùn)市場的主角，能夠適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)全球化及貨物集裝箱化的發(fā)展需求。2013年7月，全球首艘最大集裝箱船（1.8萬TEU）“Maersk Mc-Kinney Moller”號首航上海港，引領(lǐng)著集裝箱班輪運(yùn)輸進(jìn)入大船時(shí)代?！?E級”代表該系列船舶的三大特點(diǎn)：規(guī)模經(jīng)濟(jì) （Economy of scale）、能源效率（Energy efficiency）以及環(huán)境績效（Environmentally improved） ，是迄今為止世界上成本效益最高、能源最節(jié)省和對環(huán)境最友好的集裝箱船系列。

2013年8月，中國船企首次承接1.6萬TEU超大型集裝箱船，打破了韓國船廠在該領(lǐng)域的壟斷地位，標(biāo)志著中國船舶工業(yè)已跨入世界超大型集裝箱船建造的先進(jìn)行列。超大型集裝箱船的建造不是對原有集裝箱船型簡單的相似形放大，而是對常規(guī)技術(shù)、工藝極限的巨大跨越。從馬士基的1.8萬TEU集裝箱船效果圖上看，上層建筑位于偏前部的位置，這樣的布置使駕駛室視線更好，提高裝載量，增加船體強(qiáng)度。

3 工程“巨無霸”的應(yīng)用前景

3.1 大型化與規(guī)模經(jīng)濟(jì)。隨著海洋開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類工程主流船舶呈現(xiàn)多用途化、大型化、規(guī)?；陌l(fā)展趨勢，符合未來市場的成長性。

規(guī)模經(jīng)濟(jì)，是指平均成本隨著產(chǎn)量的增加而遞減的經(jīng)濟(jì)。超級油輪降低營運(yùn)費(fèi)用的效果十分顯著：將一艘50萬噸的VLCC與一艘3.2萬噸的普通油輪比較，VLCC載重量是普通油輪的16倍，而燃油消耗僅為4.4倍，能源效率為3.6倍，同時(shí)，由于VLCC采用了一系列先進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備和自動化裝置，節(jié)省了船員人數(shù)。

然而，這種大型化的趨勢并不是沒有止境的。對船廠來說，要設(shè)計(jì)和建造出更大的船型，并不存在技術(shù)上困難，但真正的挑戰(zhàn)是在投入運(yùn)營之后，為接卸這些“海上巨人”，港口航道和各種基礎(chǔ)設(shè)施的改造需要巨額投入，而且這些巨型船舶一旦發(fā)生事故，其損失將難以估量。因此，船舶大型化的趨勢，可能會因規(guī)模經(jīng)濟(jì)下降而出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。

3.2高度自動化?！癉ockwise Vangua-

rd”號半潛船采用Emerson process manag-

ement技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的壓載控制系統(tǒng)，幫助該船實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定完整的半潛及提升，如：艙室計(jì)量系統(tǒng)將為裝載計(jì)算提供高度精準(zhǔn)的測量和報(bào)警，Smart Wireless技術(shù)能將測量數(shù)據(jù)傳送至駕駛室，實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動速度。

馬士基“3E級”系列船舶采用雙機(jī)雙槳雙尾鰭推進(jìn)系統(tǒng)——2臺MAN柴油機(jī)和2個(gè)直徑為9.8米的4葉螺旋槳，與采用單機(jī)單槳推進(jìn)系統(tǒng)相比，“3E”級船的螺旋槳布置可提供更大的推進(jìn)動力。

3.3安全、環(huán)保、節(jié)能。由于大型船舶載重量大、設(shè)備和船上人員眾多，國際海事組織對船舶的安全、節(jié)能與環(huán)保提出了更加嚴(yán)格的要求。數(shù)據(jù)顯示，馬士基“3E級”系列集裝箱船單位集裝箱產(chǎn)生的CO2排放量比目前亞歐航線上運(yùn)營的船舶平均CO2排放量減少一半。

目前世界各國造船企業(yè)對環(huán)保技術(shù)的自主研發(fā)已逐漸深入，從船型優(yōu)化、機(jī)槳配合、環(huán)保材料等方面不斷推出設(shè)計(jì)新概念，比較常見的有主機(jī)廢熱回收技術(shù)、在港時(shí)使用岸上電源、優(yōu)化船體設(shè)計(jì)和采用環(huán)保涂層等。

結(jié)語

海上“巨無霸”造價(jià)昂貴，數(shù)量稀少，集中了眾多尖端科技，堪稱領(lǐng)引當(dāng)今海洋潮流的高科技鋼鐵巨獸。 然而， 創(chuàng)新從未停止，隨著各種尖端技術(shù)的不斷出現(xiàn)，未來將會涌現(xiàn)出更多功能更健全、性能更優(yōu)良的船舶，為全球海洋探索、開發(fā)和利用提供各種新型、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的海洋工程裝備。

參考文獻(xiàn)

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