第06版:船舶
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2019年11月8日 星期
从“外围人员”到“执牛耳者”
走近超大型集装箱船背后的研发者

超大型集装箱船“鱼尾狮”号。本报资料室供图

他们曾在国际招标现场被贴上“不入流”的标签,饱受忽视与冷眼;也曾面对一系列技术壁垒不知所措,无从下手,徘徊在濒临放弃的边缘。但是,为能拥有中国人自主设计建造的超大型集装箱船,中国船舶及海洋工程设计研究院(以下简称“MARIC”)超大型集装箱船研发团队历经15年的积淀和磨砺,打破了日韩的技术垄断,站在了世界集装箱船研发设计的最前沿,引领着行业技术的发展。

通往成功的路总不是一帆风顺。日前,笔者走近MARIC,探寻了超大型集装箱船研发团队的研发历程……

□ 通讯员 段雪琼

立志赶超 剑指超大型集装箱船设计

新世纪初的上海洋山港成为我国向世界海运贸易大国迈进的印证和缩影。

当MARIC的年轻设计师们第一次来到洋山港时,一艘国外6000箱集装箱船威武地矗立在码头,其卓越的运载能力让他们心头涌动,“中国何时也能设计建造出自己的超大型集装箱船。”

超大型集装箱船是国际公认的高技术、高附加值船舶,经济效益好,设计难度高。韩国造船企业凭借其研发和建造技术优势,长期持有全球万箱级以上集装箱船订单95%的份额,呈绝对垄断地位。

相比国外,我国的集装箱船设计建造长期处于“跟随者”的角色,技术水平落后,基础薄弱。上世纪70年代,我国只能建造装箱量几百箱的集装箱船,直到2000年之前,还只能根据市场现成的船型来建造集装箱船。

在超大型集装箱船领域更是“零基础”,2004年以前,我国在完全不具备独立研发设计超大型集装箱船能力的情况下,要建造大型集装箱船,只能购买日韩等国十几年前的旧船型设计图,价格非常昂贵,这不仅为船舶制造业带来沉重的负担,还成为制约我国成为造船强国的瓶颈。

与此同时,我国已在2010年成为世界海运贸易第一大国,超大型集装箱船设计建造水平显然已无法满足海运贸易发展需求。

一边是薄弱的技术实力,一边是残酷的市场竞争。2004年,MARIC超大型集装箱船研发团队在机遇与挑战并存的环境中应运而生。

屡败屡战 实现从零到一的质变

该团队成立后,在中船集团首席专家、MARIC副总工程师虞赉的带领下,他们到世界各地去了解主流船东的最新需求,同时根据多种不同体量的超大型集装箱船的技术共性、难点组建研发小组,一一开展技术攻关,从“知其然”上升到了“知其所以然”,逐步锻炼出团队成员对技术的感知,有底气去设计更大、载货量更多的船型。

2007年,在一次世界顶尖船东公司的招标会上,该团队带着最新的设计方案参加竞标,但作为“编外人员”进入会场的团队逐渐意识到自主创新研发的重要性,决定要在设计阶段就为船舶植入中国自己的优异“基因”。但在研发过程中,技术设计、船舶建造效率、密集交付能力等每一个难点突破都让团队举步维艰。

2008年,随着巴拿马运河拓宽,意味着可通航的船又可以变大。团队把握住机会,果断决定把船的宽度从42.8米扩展到48.2米,并且把居住舱室和烟囱分成“两岛”布置。但这一设计使得设计指标远高于同类船型,虽然只有5.4米的扩展,但意味着原有的规范设计范围不够用,需要钻研新的设计方法,证明安全性和合理性。设计图纸每一小步的改动,都会牵扯到船舶结构、电路、载货量、动力等方面的技术难点……

一次次的突破,一次次的挑战,终于在2010年,该团队在世界顶尖船东公司的招标会上成功中标,实现了我国超大型集装箱船设计从0到1的质变,彻底打破了日韩等传统造船强国在超大型集装箱船领域的垄断。

刻苦研发 拼出来累累硕果

在研发路上,该团队的前进脚步从未停止。该团队面对国际油价波动、航运低迷等影响,又陆续推出了9400箱、10000箱、13000箱、18000箱、20000箱、21000箱、22000箱、23000箱等一批绿色环保、性能指标先进的超大型集装箱船型。2017年,团队接连战胜了六个强敌,与达飞轮船签订了9艘23000箱集装箱船设计订单,令韩国船厂普遍感受“切肤之痛”。2019年,在习近平主席和法国总统马克龙的见证下,该团队签下了10艘15000箱集装箱船设计订单。据统计,近十年来,全球超大型集装箱船中19.3%的设计订单都被该团队收入囊中。

回首过去,该团队在研发9000箱、10000箱集装箱船时,国内已有8530箱,国外已经交付14000箱,远远落后;他们在研发18000箱时,成为了当时的国内首次,国外同期研发3E和19000箱;他们研发20000箱、21000箱时,已与国际领先水平保持同步;在研发23000箱时,赫然发现,自己已站在了世界集装箱船设计的最前沿,实现了真正的技术引领。

这些订单不仅为船厂带来了可观的经济效益,同时也带动了钢材、船舶制造等相关产业,并已累计创造社会效益近600亿元。一艘艘超大型集装箱船运营之后,停靠众多港口,成为国际贸易的重要载体,有力服务了“一带一路”沿线国家。2018年12月,习近平主席访问巴拿马期间,在中巴元首的注视下,该团队研发的“中远海运玫瑰”号超大型集装箱船顺利通过巴拿马运河新船闸,成为该研发团队服务国家“一带一路”倡议的生动实践。

面向未来 挑战全新的前沿设计

一般情况下,一个类型的箱船设计图纸生命周期在2-3年之间,但由该团队设计的船型图纸过了五六年后,依然能成为市场上的“香饽饽”。其原因就在于前瞻性,正如该团队的技术发展理念所说“技术积累永恒”。

随着船舶对于绿色环保的要求越来越严苛,他们又瞄准了环保减排的新目标。“减排一定是未来箱船行业发展的趋势。”该团队成员发现眼下不少港口已经对高排放超大型船下了“禁停令”,这逼着不少箱船不得不拖着一台类似“空气净化器”的设备航行,这造成了燃料的大量浪费。而早在2015年,团队就开始以了液化天然气替代传统柴油的验证及研究工作。由于液化天然气必须在零下160摄氏度以下的苛刻条件下才能储存,为此,团队联合港口、造船厂等多个行业展开了联合风险点控制。如今,一套18000方的液化天然气存储及驱动设备将安装在22000箱集装箱的超大船上,如果完全使用天然气燃料,可实现硫氧化物减排99%,并达到氮氧化物最高级排放要求。一旦应用成熟,有望引领未来的箱船行业告别“柴油”时代。

除了把船做大,他们还思考着如何把船再做小。面对支线航行的新市场需求,一批灵活的小型集装箱船将迎来新的市场。不过这不是简单缩小,而是“浓缩”——船既要小,同时又要设计出更多的“储物”空间,其难度相当于在60平方米的房子里设计出五个人的入住空间。

未来仍有更多的难题等待着他们破解,如今的他们正站在超大型集装箱船设计划时代变革的“门槛”上,开拓着这片“无人区”……


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