欧洲未来新概念船探秘

中船集团七○八所 祁 斌

欧洲未来新概念船探秘

中船集团七○八所 祁 斌

航运、造船市场低迷期，欧洲一些知名企业开始加强未来新概念船舶的开发。其中，最具代表性的企业是STX欧洲公司和瓦锡兰集团，重点船型集中在北极船舶和绿色船舶。

绿色环保型船舶

1、LNG燃料、风动力豪华旅游船

瓦锡兰集团最近提出了一型采用LNG燃料的豪华旅游船，该型船还将在上甲板安装风力旋筒以提供辅助动力。瓦锡兰方面称，该58000GT级豪华旅游船将集效率最高、排放最少于一身。

该船的主机将采用6台瓦锡兰50DF型发动机，2个电动螺旋桨将布置在船尾两侧，1个机械传动螺旋桨将布置在中线位置。这样的设置不仅可以有效降低排放，并且还可降低能量需求。LNG燃料罐位于尾甲板，由于LNG燃料温度很低，因此可用于船上空调制冷，从而减少空气压缩机的使用。

对于辅助动力，该船将安装4个Flettner旋筒，前3个安装于船尾，第4个旋筒位于船前部。据了解，风力旋筒诞生于上世纪20年代，采用马格努斯效应以达到风力推进目的，最高可节省40%的能耗。

LNG燃料、风动力豪华旅游船

2、采用CRP系统的LNG渡船

未来渡船发展趋势将继续大型化。瓦锡兰专家表示，船体尺度对于渡船来说影响较大，根据阻力与长宽比的关系，长宽比愈大，阻力愈小。例如1艘长185米、宽28米，通道长度2000米的渡船和1艘长225米、宽31米，通道长度2900米的渡船相比，在同样25kn航速的情况下，前者所需功率为31700kw，而后者只需30200kw，相差约5%。如果以每米通道长度所需功率来计算，后者更是比前者低35%。

此外，另一个趋势可能为采用对转螺旋桨（CRP）系统，即在主螺旋桨后边再安装1个螺旋桨，从而可回收部分转动能，这些能量则来自于主螺旋桨所造成的滑流。

瓦锡兰采用CRP系统的LNG渡船

3、“舷外船体”支线集装箱船

在集装箱船方面，目前瓦锡兰公司推出了各种支线船型的设计。例如，采用“舷外船体”（outrigger hull）概念的1800TEU支线集装箱船，型宽仅23米，船长却比传统相近装载能力的船增加了30米。这样，当航速同样为21kn时，船体所受的阻力可降低12%，而左右舷处突出的部分则为其细长的船体提供了足够的稳性，同时也提升了甲板装载能力。

算上舷外船体，该型船可装载集装箱的船体总宽度可达40米，同时有一边的船体空置以进行常规货物操作。船上将采用1台可使用LNG燃料也可使用船用柴油的双燃料发动机、单螺旋桨、Energopac效率舵。电力将由1套混合设备提供，包括3台LNG柴油发电机组、2套燃料电池、1台利用主机废热工作的涡轮机以及蓄电池组。

该型船的设计与传统船型相比可节省能源20%～30%。其中，最大一部分就是来自于细长的船体设计，其余则来自于废热回收系统、优化的推进效率和混合辅助动力设备。

“舷外船体”支线集装箱船

4、五体豪华旅游船

由STX欧洲与Stirling国际设计公司合作开发，采用替代能源作为推进动力，包括安装于5根船桅上的风帆，使用LNG燃料的发电机组，可搭载1403名乘客，总面积12440m2。

五体豪华旅游船

5、X船首支线集装箱船

由挪威Ulstain集团推出的改良型支线集装箱船，采用X船首设计，在恶劣天气下也拥有较高航速，在逆浪情况下的油耗也较少；荷兰代尔夫特大学试造的无压载水单一结构船体（Monomaran）。

6、五体汽车渡船

由Wallenius Wilhelmsen下属斯堪的纳维亚航运公司推出的五体汽车渡船“E/SOrcelle”号，拥有3个巨大的太阳能面板刚性帆和12个可将波浪能转化为电能的鳍。

五体汽车渡船“E/S Orcelle”号

7、未来型客滚船

德国弗伦斯堡船厂推出的未来型客滚船“ICON”号，外观新颖独特，内部也别具一格，还可根据客户不同的需求进行调整，独特的船体型线设计则可大大降低油耗。

8、混合动力港口拖船

荷兰海洋船舶设计公司和拖曳救助公司联合开发的氢燃料混合动力港口拖船（HHHT），采用燃料电池和氢燃料，相比一艘60t系柱拉力的港口拖船，在整个生命周期中可减少98%的SOX和NOX排放，以及30%的CO2排放。

北极船型

除了绿色环保之外，“北极”一词被人们提及的频率正在逐步上升。随着全球气候变暖，北极将不再绝对“冰封”，传说中位于亚洲和欧洲之间的“东北通道”已打开。近期，德国Beluga航运公司的2艘多功能重吊运输船已成为首批成功航行于该航线的商船。此外，北极的各种资源非常诱人，从战略角度看也十分重要。

1、STX欧洲

STX欧洲公司将目标瞄准于北极船舶，在冰级船舶领域有着突出的成就，为了确保自身的竞争优势，目前正致力于北极船舶的开发。据报道，其位于韩国的母公司STX集团正在进行一项建立新船厂的可行性分析，具体为：与俄罗斯Summa Capital公司合作，在波罗的海的Primorsk建设一家专注于建造北极船舶的船厂。一旦通过，新船厂的建设将花费约10亿美元，未来主要任务是为俄罗斯最大的天然气公司和最大的石油公司建造浮式油、气生产平台及大型油船和气体运输船。

本研究根据垃圾填埋场的特点，建立了沼气产气模型，并进行了相应沼气发电机组的设计；根据沼气机组的余热特点，提出了利用余热进行发电的方案。利用沼气发电机组发电，不仅解决了沼气的去处问题，还通过发电产生了一定的效益。利用机组余热，通过ORC循环进行发电，进一步提高了沼气发电的效率，具有节能环保高效的特点。

此外，STX欧洲公司还与芬兰Mobimar集团、芬兰环境协会合作，共同研发一种新型三体破冰船，该型船在冰区环境下拥有较高的抗漏油能力。同时为了能使船体较宽的船舶如油船和LNG船通过冰区，阿克尔北极还在开发一种称之为侧移或“倾斜”式的破冰船，将以50°角来破冰，从而打开一条较宽的通道。该型船采用不对称船体结构，3个船体均装有Azipod推进装置。其中一侧船体采用舷侧破冰形态，另一边的船体则为传统形态以布置污染控制设备，包括可清除冰上漏油的“冰块振动器”。

“倾斜”式破冰船

2、阿克尔北极技术公司

源于瓦锡兰北极研究中心的阿克尔北极技术公司，目前正在进行多种可支持未来北极船舶的设计研究，其中包括为俄罗斯设计的新一代核动力破冰船（可在2.9米厚冰层环境下航行）。

另外，阿克尔北极还参与了欧洲科考破冰船“Aurora Borealis”号的开发工作。该船的设计由德国瓦锡兰船舶设计公司带头进行，船长199.8米，宽49米，排水量约65000t，最大吃水13米，是一艘集重型破冰船、科学钻探平台、多功能调查船于一身的特殊船型。

船上采用柴电推进系统，设有8台柴油发电机组，最大输出功率为94000kw，驱动3个定距螺旋桨和6个可伸缩侧推器，在无障碍水域中的航速最高可达15.5kn，载重航速12kn，在2.5米厚冰区海域中航速为2～3kn。船上设有80间单人舱和20间双人舱，膳宿可支持120名科学人员和船员。该船预计2014年完工，造价保守估计为6.5亿欧元，可在-50℃环境下实现全功能操作，-30℃～45℃环境下自持力最高90天。

当工作水深在100 ～ 5000米时，“Aurora Borealis”号所装备的钻探设备的最大钻探深度超过1000米。另外，为了配合钻探任务，该船还采用了适用于冰区海域的动力定位系统，可谓是该船的一大亮点。虽然该系统是一种新开发的系统，但对于该船的科研任务来说却是必不可少的。采用该系统后，浮冰区（冰层厚度2米以上）的深水钻探任务将不再需要其它破冰船的支援，这点已在汉堡船模试验池的冰水池中进行模型试验并获得证明。

该船的另一个亮点为两个7米长、7米宽的通海井，如此一来，科学家在将遥控水下艇之类的设备部署到水下时将不用再遭受寒风、波浪和冰块的侵扰。其中位于船尾的通海井将主要用于钻探作业，其它大部分科学工作则将通过船首的通海井实现。另一艘则用于厚冰水域，可随环境改变而切换使用。驳船自带辅助柴油发电机组，额外的电力能源可提供给拖船，船员膳宿区位于机舱上方。此外，LNG货舱中气化的LNG也可与船用柴油（MDO）一起作为燃料用于拖船主机。

“Aurora Borealis”号科考破冰船

拖船与驳船之间的连接系统是该船型的重点之一。市场上已出现的大量用于铰接式拖/驳（ATB）的各种连接系统，还远远不能承受LNG驳的尺度和质量。为了确保在北极环境下“生存”，该连接系统必须非常牢固，目前该系统正处于工程研究阶段。

同时，研究的还包括有拖船的主机，选择范围包括蒸汽轮机、两冲程柴油机和双燃料四冲程发动机。从目前来看，由于双燃料电动机在0航速时可实现螺旋桨全扭矩，从而可提供卓越的冰区航行性能，同时其动力定位性能也很不错，因此在3种发动机中是最合适的。

“双动推拉驳”（DAPPB）

Green and environmentally friendly ships

Wärtsilä Group recently put forward a type of luxury cruiseship using LNG fuel. Wind power rotor mast will be installed on the upper deck to provide auxiliary power. According to Wärtsilä, this 58000 GT luxury cruiseship will have the advantages of both high eff i ciency and less emission.

In the aspect of containership, Wärtsilä put forward various feeder designs. For example, there is 1800TEU containership with the concept of outrigger hull. The moulded width is only 23m but the length is increased 30m compared to the traditional ship of similar loading capacity. So, when the ship’s speed is at 21kn, the resistance encountered by the hull will decrease 12%. The extended parts at both starboard and port side will provide enough stability for the ship’s body. Meanwhile, it can also increase the load capability on the deck.

Norwegian Ulstain group put forward a new feeder containership. It adopts the design of X bow. It has a high speed under the condition of bad weather and consumes less fuel it sails under cross sea.Holland Derfu University tries to produce a ballast free Monomaran ship.

Weinaya shipping company under the Wallenius Wilhelmsen put forward a car ferry “E/SOrcelle”, which has 3 huge solar panel rigid sails and 12 f i ms that can turn wave energy into electric power

German Fulunsigurg shipyard put forward a type of passenger ro/ro carrier ICON. It has a novel shape with a unique inside. It can also be adjusted according to the different needs of customers. Its unique body line design can greatly reduce fuel consumption.

Arctic polar ship

In addition to green and environmentally friendly ships, the word “arctic pole” is drawing more and more attention.

STX Europe aims at arctic ships and has made breakthrough in terms of ice class ship. In order to maintain its competitive advantage, the company is taking upo with the development of the arctic ships at present.

Aerke Arctic Technology Company is researching on the design of future arctic ships including nuclear-powered icebreakers for Russia.

New Concept Ships in Europe

By Qi Bin