對未來船舶技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)認(rèn)識

曾曉光中船重工經(jīng)濟(jì)研究中心海洋裝備技術(shù)研究部部長

近日讀了“2017年中國建造的10艘最有特色船”一文，在感受中國船舶工業(yè)快速發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新能力發(fā)福提升的同時，也對未來船舶技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了一些思考，與讀者共享。

綠色+智能=未來

總結(jié)船舶技術(shù)發(fā)展，走過了一條由節(jié)能到節(jié)能環(huán)保到綠色再到當(dāng)前綠色與智能并舉的道路，而未來船舶技術(shù)發(fā)展必然是綠色與智能的融合。究其原因，一方面，降低運(yùn)營成本是航運(yùn)企業(yè)不變的追求，國際海事環(huán)保要求也只會愈發(fā)嚴(yán)格，這就要求船舶越來越綠色化，這里想特別說明的是，綠色船舶概念并不僅僅是船舶本身的綠色化，其內(nèi)涵更為豐富，是指在船舶的全生命周期內(nèi)（設(shè)計-建造-營運(yùn)-拆解），采用先進(jìn)技術(shù)，在滿足功能和使用性能上的要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)節(jié)省資源和能源消耗，并減小或消除造成的環(huán)境污染，綠色船舶應(yīng)當(dāng)具備環(huán)境協(xié)調(diào)性、技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)合理性三個基本要素。其中，環(huán)境協(xié)調(diào)性是綠色船舶最重要的特性，只有在滿足技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)合理性的基礎(chǔ)上，確保船舶完全滿足環(huán)境協(xié)調(diào)性，才能成為真正意義上的綠色船舶；另一方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品正從“數(shù)控一代”向“智能一代”躍進(jìn)，船舶產(chǎn)品也不可能例外。

綠色船舶技術(shù)和智能船舶技術(shù)發(fā)展側(cè)重點(diǎn)并不相同。綠色船舶技術(shù)主要是：（1）船型優(yōu)化節(jié)能減排技術(shù)，包括低阻船體主尺度與線型設(shè)計技術(shù)、船體上層建筑空氣阻力優(yōu)化技術(shù)、船體航行縱傾優(yōu)化技術(shù)、降低空船重量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、少/無壓載水船舶開發(fā)、船底空氣潤滑減阻技術(shù)等；（2）動力系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)，包括低油耗發(fā)動機(jī)技術(shù)、雙燃料發(fā)動機(jī)技術(shù)、氣體發(fā)動機(jī)技術(shù)、風(fēng)能/太陽能助推技術(shù)、燃料電池應(yīng)用技術(shù)、核能推進(jìn)技術(shù)、氮氧化物/硫氧化物減排技術(shù)、高效螺旋槳優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、螺旋槳/舵一體化設(shè)計技術(shù)、螺旋槳/船艉優(yōu)化匹配設(shè)計技術(shù)等；（3）配套設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)，包括新型高效節(jié)能發(fā)電機(jī)組、低功耗/安靜型葉片泵與容積泵、高效低噪風(fēng)機(jī)/空調(diào)與冷凍系統(tǒng)、余熱余能回收利用裝置、新型節(jié)能與清潔艙室設(shè)備、高效無污染壓載水處理系統(tǒng)、新型高性能降阻涂料、船用垃圾與廢水清潔處理等系統(tǒng)和設(shè)備的研制；（4）減振降噪與舒適性技術(shù)，包括設(shè)備隔振技術(shù)、高性能船用聲學(xué)材料、建聲振主動控制技術(shù)、艙室舒適性設(shè)計技術(shù)、結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計技術(shù)、螺旋槳噪聲控制技術(shù)等。

智能船舶技術(shù)主要是信息物理系統(tǒng)（CPS）及遠(yuǎn)程機(jī)械控制系統(tǒng)、能源控制系統(tǒng)、輔助自動駕駛系統(tǒng)、船舶貨物安全系統(tǒng)、船舶健康管理系統(tǒng)的實(shí)船應(yīng)用，并通過船岸一體化數(shù)據(jù)交換及管理技術(shù)、多源傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)、多維數(shù)據(jù)模型變換等技術(shù)集成，為實(shí)現(xiàn)海上自主航行船舶的研制奠定基礎(chǔ)。

隨著技術(shù)不斷向前發(fā)展，船舶綠色化與智能化必然走向融合，以此向市場提供更能夠滿足客戶要求的產(chǎn)品。如“2017年中國建造的10艘最有特色船”中一文提到的“大智”輪，該船不僅是全球首艘通過船級社認(rèn)證的智能船舶，而且與基礎(chǔ)船型Green Dolphin 38800噸貨船相比，推進(jìn)效率可提高約3%，日均油耗可降低約4%，也很好的體現(xiàn)了綠色概念。

未來船舶將集完善的智能航行、智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理、智能貨物管理、智能集成平臺六大系統(tǒng)于一體，且能耗大幅降低，污染物近零排放，真正實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保、智能運(yùn)行。

極地船舶值得關(guān)注

我國在南極科考已獲得不菲的成就，然而在北極的探索卻是一片處女地，在北極地區(qū)東北航線日益顯現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價值的今天至本世紀(jì)前50年內(nèi)，北極極地地區(qū)航行船的設(shè)計技術(shù)與船舶建造將成為世界主要船舶工業(yè)國家造船技術(shù)發(fā)展的顯著標(biāo)志。

“2017年中國建造的10艘最有特色船”一文中，最綠色的雜貨船“VIIKKI”號和最“強(qiáng)悍”的多用途船“天恩”號都具備破冰能力，未來對極地運(yùn)輸和開發(fā)船舶的需求將日漸增長。從裝備需求來看，需重點(diǎn)開展適用不同冰級要求的極地油船、集裝箱船等船舶研制，以及極地重型破冰船和冰區(qū)水下探測系統(tǒng)等。

目前，我國由于缺乏冰水池，無法進(jìn)行概念設(shè)計，船舶設(shè)計、低溫材料與配套技術(shù)發(fā)展受到嚴(yán)重影響，極地船舶數(shù)量和技術(shù)水平極大落后于歐洲、俄羅斯、日本、韓國等國家和地區(qū)。以破冰船為例，中國目前唯一能在極地破冰前行的船只為正在服役的“雪龍”號，屬于中國第三代極地破冰船和科學(xué)考察船，同時也是中國最大的極地考察船。而俄羅斯有30余艘破冰船，其中核動力破冰船6艘，柴油動力破冰船29艘。其正在建造的首艘22220型LK-60“北極”號核動力綜合破冰船是世界上體積最大、馬力最大的破冰船。該型破冰船長173.3米、排水量33540噸，安裝有兩個新型RTM-200核反應(yīng)動力裝置，破冰船壽命40年，核反應(yīng)裝置壽命32萬小時，每個反應(yīng)堆的動力為60兆瓦。該破冰船可以在北極的任何海域航行并執(zhí)行任務(wù)，航行時可破冰層厚度達(dá)2.8米。

從極地船舶技術(shù)發(fā)展來看，未來需解決的技術(shù)主要包括極地航行船總體設(shè)計、冰水池試驗(yàn)、冰區(qū)航行穩(wěn)性/快速性和操縱性、極地航行船-冰載荷FEM計算、低溫溫度場對船體材料及各種設(shè)備的影響分析、船體強(qiáng)度的線性/非線性（屈曲）/疲勞與風(fēng)險分析、推進(jìn)系統(tǒng)特殊配備與特殊材料螺旋槳、極地航行船舶甲板/艙室機(jī)械、極地船舶設(shè)備保護(hù)技術(shù)與防冰和除冰措施、極地環(huán)境環(huán)保與應(yīng)急救援等技術(shù)。

海洋開發(fā)推動特種船舶和裝備快速發(fā)展

“2017年中國建造的10艘最有特色船”中有4艘是海洋開發(fā)特種或?qū)Ｓ么埃S著海洋開發(fā)進(jìn)程推進(jìn)，未來對此類裝備需求仍將持續(xù)增長。

這些裝備包括海洋油氣資源、礦產(chǎn)資源、可再生能源等開發(fā)、利用、保護(hù)相關(guān)裝備，如深水物探船、深海采礦船、深?？瓶笺@探船，以及海上島礁利用和安全保障裝備等。

從技術(shù)發(fā)展來看，大型裝備將不斷趨于多功能化，小型裝備則向更加專業(yè)化發(fā)展。如文中提及的最牛的深水海工船“馬士基安裝者”號，該船可在惡劣海況下完成海底工程模塊安裝和維護(hù)、工作級機(jī)器人施工、船對船大型物件吊運(yùn)、海底軟管鋪設(shè)、平臺供應(yīng)、海上火災(zāi)救援等作業(yè)，各種性能均領(lǐng)先于世界同類船型。再如最能“裝”的半潛運(yùn)輸船“振華33”號，除了可以托運(yùn)大型鋼結(jié)構(gòu)件和海上鉆井平臺外，還可以實(shí)現(xiàn)萬噸級艦船靠泊中轉(zhuǎn)倒運(yùn)、直升機(jī)海上中繼保障、艦船海上應(yīng)急搶修和后送等多種功能，這也是多功能化的體現(xiàn)。

最后，縱觀世界船舶技術(shù)發(fā)展，我國船舶工業(yè)通過加快自主創(chuàng)新，正在由“跟跑”向“并跑”及“領(lǐng)跑”轉(zhuǎn)變。在這個過程中，值得關(guān)注的是，未來的技術(shù)創(chuàng)新一定是跨領(lǐng)域協(xié)同、跨技術(shù)融合。因此，我國船舶工業(yè)不僅需要加強(qiáng)內(nèi)部協(xié)同創(chuàng)新，更應(yīng)與國內(nèi)外其他行業(yè)的優(yōu)勢機(jī)構(gòu)合作，集全球資源共同推動我國船舶技術(shù)進(jìn)步，打造競爭優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)。