海工輔助船的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

秦 琦

據(jù)《The Motorship》報(bào)道，除了X船首，目前海工市場(chǎng)上還出現(xiàn)了許多風(fēng)格多樣且高效的海工支持船設(shè)計(jì)。

其中，最為典型的是荷蘭De Hoop船廠(chǎng)建造的“Karina”號(hào)快速供應(yīng)修井船（FSIV）。它并非采取常見(jiàn)的線(xiàn)型外傾設(shè)計(jì)，船廠(chǎng)選擇了可在不同波況和不同航速下優(yōu)化的船型，采用了已驗(yàn)證的多晗線(xiàn)（multi-chine）船形以及球鼻首。球鼻首與細(xì)長(zhǎng)的入水角以及較長(zhǎng)的型線(xiàn)可以產(chǎn)生較好的耐波性，這會(huì)改善大風(fēng)浪條件下的航速。首飄還可以防止甲板上浪。較高的船舷、舷側(cè)和上層建筑也有助于保護(hù)甲板和貨物區(qū)域。“Karina”號(hào)及其姐妹船設(shè)計(jì)用于人員和甲板貨物（包括標(biāo)準(zhǔn)集裝箱）的運(yùn)輸，船上布置有190m2工作甲板區(qū)域，以及最多可以容納100名乘客和8名船員（4間雙人鋪）的房間。它的船尾也有特點(diǎn)，采用了新型船體翼，可以將能量轉(zhuǎn)化為前進(jìn)推力。海試表明，航速為12節(jié)時(shí)可以減少軸功率10%，航速為21節(jié)時(shí)可以減少15%的功率。據(jù)稱(chēng)，“Karina”號(hào)采用的多晗線(xiàn)船體和創(chuàng)新的船體翼減少了波浪中的能量損失，這些設(shè)計(jì)最初專(zhuān)用于“Karina”號(hào)，目前De Hoop船廠(chǎng)正考慮應(yīng)用于系列船型中的其他船舶。

De Hoop船廠(chǎng)還考慮到了維護(hù)問(wèn)題，該船僅配備2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)而非常規(guī)的4臺(tái)，可以減少將近一半的維護(hù)成本。而且“Karina”號(hào)僅安裝2個(gè)螺旋槳（該型槳采用大表面/水阻比）而非常規(guī)的3或4個(gè)螺旋槳或噴水推進(jìn)系統(tǒng)，這樣可以在運(yùn)輸重貨時(shí)減少損失，據(jù)了解該船的負(fù)載為200t。同時(shí)，定距導(dǎo)管螺旋槳還可以替換成高速調(diào)距槳，不過(guò)航速超過(guò)25節(jié)時(shí)會(huì)增加能耗。

“Karina”號(hào)還采用了De Hoop船廠(chǎng)與供應(yīng)商荷蘭Eekels Elektrotechniek公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的動(dòng)力系統(tǒng)，既能夠使用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，又能夠使用柴電驅(qū)動(dòng)。2臺(tái)卡特彼勒3516型發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生4700kW功率，因此在動(dòng)力定位操作或低速操作模式下，僅需其中的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，驅(qū)動(dòng)2臺(tái)電動(dòng)機(jī)并進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)雙槳軸系的齒輪箱和首部推力器。但是，當(dāng)航速為13節(jié)或更高時(shí)，兩臺(tái)柴油機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，直接與齒輪箱嚙合提供船舶所需的推力。這種方式可以解決發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載的問(wèn)題，又可以在船舶最高速21.3節(jié)操作時(shí)保持冗余度。同時(shí)，這種方法具有較好的經(jīng)濟(jì)性，試航結(jié)果表明船舶航速為13節(jié)時(shí)僅需410kW的功率，耗油量?jī)H為150升/小時(shí)。

“Karina”號(hào)采用鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)，但較大的重量需要較大的功率，進(jìn)而產(chǎn)生較大的振動(dòng)，De Hoop船廠(chǎng)根據(jù)其在小型豪華游船上的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，采用了多種措施減少振動(dòng)和噪聲，比如整個(gè)主機(jī)室內(nèi)部采用彈性設(shè)計(jì)，就如浮于船體內(nèi)部一般，這樣振動(dòng)就不會(huì)直接傳至船體。據(jù)了解，內(nèi)部噪聲等級(jí)為56dB，僅為正常水平的一半。De Hoop船廠(chǎng)稱(chēng)，在目前競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的海工市場(chǎng)，必須更加聰明，產(chǎn)品的能耗和噪聲減半，便于維護(hù)，會(huì)提供給客戶(hù)更多利益。

LMG Oilcraft公司設(shè)計(jì)的雙船首船體和三體船也是市場(chǎng)上的一個(gè)亮點(diǎn)。該雙體船型的設(shè)計(jì)理念是擁有一個(gè)較大的球鼻首以延長(zhǎng)水線(xiàn)，當(dāng)船舶切入波浪時(shí)，水線(xiàn)以上的另一個(gè)船首提供了上浮空間，這樣船舶可以再次浮起。如果再在雙船首之間配上穿浪區(qū)，那么船舶可以迅速甩開(kāi)波浪。靈活的船型吸引了工業(yè)界的目光，不過(guò)首批訂單出現(xiàn)了資金問(wèn)題。

據(jù)了解，雙船首船體可以應(yīng)用在檢查修理維護(hù)（IMR）船、錨作船、海底建設(shè)船和平臺(tái)供應(yīng)船設(shè)計(jì)。其中平臺(tái)供應(yīng)船長(zhǎng)90米，寬20米，擁有足夠空間容納起重機(jī)和遠(yuǎn)程遙控設(shè)備（ROV），擁有較大的甲板面積，為船員提供惡劣天氣下的保護(hù)，并且從駕駛室到甲板具有較好的可視性。

另一型創(chuàng)新船型的設(shè)計(jì)是110米長(zhǎng)和48米寬的三體地震勘探船。常規(guī)的三體船的主船體比較狹窄，為了獲得甲板面積，LMG Oilcraft公司將一個(gè)類(lèi)似常規(guī)船體的中央船體與舷側(cè)突出部組合，這樣船寬較寬可以容納電纜絞車(chē)以及其他設(shè)備。該三體船的阻力如何呢？LMG Oilcraft公司與挪威海事技術(shù)研究所進(jìn)行了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析，表明采用相同船寬的單體船阻力更大；而三體船的阻力較低，運(yùn)動(dòng)性能較好。