对未来船舶技术发展的几点认识

曾晓光中船重工经济研究中心海洋装备技术研究部部长

近日读了“2017年中国建造的10艘最有特色船”一文，在感受中国船舶工业快速发展、技术创新能力发福提升的同时，也对未来船舶技术发展进行了一些思考，与读者共享。

绿色+智能=未来

总结船舶技术发展，走过了一条由节能到节能环保到绿色再到当前绿色与智能并举的道路，而未来船舶技术发展必然是绿色与智能的融合。究其原因，一方面，降低运营成本是航运企业不变的追求，国际海事环保要求也只会愈发严格，这就要求船舶越来越绿色化，这里想特别说明的是，绿色船舶概念并不仅仅是船舶本身的绿色化，其内涵更为丰富，是指在船舶的全生命周期内（设计-建造-营运-拆解），采用先进技术，在满足功能和使用性能上的要求的基础上，实现节省资源和能源消耗，并减小或消除造成的环境污染，绿色船舶应当具备环境协调性、技术先进性和经济合理性三个基本要素。其中，环境协调性是绿色船舶最重要的特性，只有在满足技术先进性和经济合理性的基础上，确保船舶完全满足环境协调性，才能成为真正意义上的绿色船舶；另一方面，随着互联网技术、大数据分析技术、人工智能技术等技术的发展，工业产品正从“数控一代”向“智能一代”跃进，船舶产品也不可能例外。

绿色船舶技术和智能船舶技术发展侧重点并不相同。绿色船舶技术主要是：（1）船型优化节能减排技术，包括低阻船体主尺度与线型设计技术、船体上层建筑空气阻力优化技术、船体航行纵倾优化技术、降低空船重量结构优化设计技术、少/无压载水船舶开发、船底空气润滑减阻技术等；（2）动力系统节能减排技术，包括低油耗发动机技术、双燃料发动机技术、气体发动机技术、风能/太阳能助推技术、燃料电池应用技术、核能推进技术、氮氧化物/硫氧化物减排技术、高效螺旋桨优化设计技术、螺旋桨/舵一体化设计技术、螺旋桨/船艉优化匹配设计技术等；（3）配套设备节能减排技术，包括新型高效节能发电机组、低功耗/安静型叶片泵与容积泵、高效低噪风机/空调与冷冻系统、余热余能回收利用装置、新型节能与清洁舱室设备、高效无污染压载水处理系统、新型高性能降阻涂料、船用垃圾与废水清洁处理等系统和设备的研制；（4）减振降噪与舒适性技术，包括设备隔振技术、高性能船用声学材料、建声振主动控制技术、舱室舒适性设计技术、结构声学设计技术、螺旋桨噪声控制技术等。

智能船舶技术主要是信息物理系统（CPS）及远程机械控制系统、能源控制系统、辅助自动驾驶系统、船舶货物安全系统、船舶健康管理系统的实船应用，并通过船岸一体化数据交换及管理技术、多源传感器数据融合技术、多维数据模型变换等技术集成，为实现海上自主航行船舶的研制奠定基础。

随着技术不断向前发展，船舶绿色化与智能化必然走向融合，以此向市场提供更能够满足客户要求的产品。如“2017年中国建造的10艘最有特色船”中一文提到的“大智”轮，该船不仅是全球首艘通过船级社认证的智能船舶，而且与基础船型Green Dolphin 38800吨货船相比，推进效率可提高约3%，日均油耗可降低约4%，也很好的体现了绿色概念。

未来船舶将集完善的智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理、智能集成平台六大系统于一体，且能耗大幅降低，污染物近零排放，真正实现生态环保、智能运行。

极地船舶值得关注

我国在南极科考已获得不菲的成就，然而在北极的探索却是一片处女地，在北极地区东北航线日益显现其经济价值的今天至本世纪前50年内，北极极地地区航行船的设计技术与船舶建造将成为世界主要船舶工业国家造船技术发展的显著标志。

“2017年中国建造的10艘最有特色船”一文中，最绿色的杂货船“VIIKKI”号和最“强悍”的多用途船“天恩”号都具备破冰能力，未来对极地运输和开发船舶的需求将日渐增长。从装备需求来看，需重点开展适用不同冰级要求的极地油船、集装箱船等船舶研制，以及极地重型破冰船和冰区水下探测系统等。

目前，我国由于缺乏冰水池，无法进行概念设计，船舶设计、低温材料与配套技术发展受到严重影响，极地船舶数量和技术水平极大落后于欧洲、俄罗斯、日本、韩国等国家和地区。以破冰船为例，中国目前唯一能在极地破冰前行的船只为正在服役的“雪龙”号，属于中国第三代极地破冰船和科学考察船，同时也是中国最大的极地考察船。而俄罗斯有30余艘破冰船，其中核动力破冰船6艘，柴油动力破冰船29艘。其正在建造的首艘22220型LK-60“北极”号核动力综合破冰船是世界上体积最大、马力最大的破冰船。该型破冰船长173.3米、排水量33540吨，安装有两个新型RTM-200核反应动力装置，破冰船寿命40年，核反应装置寿命32万小时，每个反应堆的动力为60兆瓦。该破冰船可以在北极的任何海域航行并执行任务，航行时可破冰层厚度达2.8米。

从极地船舶技术发展来看，未来需解决的技术主要包括极地航行船总体设计、冰水池试验、冰区航行稳性/快速性和操纵性、极地航行船-冰载荷FEM计算、低温温度场对船体材料及各种设备的影响分析、船体强度的线性/非线性（屈曲）/疲劳与风险分析、推进系统特殊配备与特殊材料螺旋桨、极地航行船舶甲板/舱室机械、极地船舶设备保护技术与防冰和除冰措施、极地环境环保与应急救援等技术。

海洋开发推动特种船舶和装备快速发展

“2017年中国建造的10艘最有特色船”中有4艘是海洋开发特种或专用船舶，随着海洋开发进程推进，未来对此类装备需求仍将持续增长。

这些装备包括海洋油气资源、矿产资源、可再生能源等开发、利用、保护相关装备，如深水物探船、深海采矿船、深海科考钻探船，以及海上岛礁利用和安全保障装备等。

从技术发展来看，大型装备将不断趋于多功能化，小型装备则向更加专业化发展。如文中提及的最牛的深水海工船“马士基安装者”号，该船可在恶劣海况下完成海底工程模块安装和维护、工作级机器人施工、船对船大型物件吊运、海底软管铺设、平台供应、海上火灾救援等作业，各种性能均领先于世界同类船型。再如最能“装”的半潜运输船“振华33”号，除了可以托运大型钢结构件和海上钻井平台外，还可以实现万吨级舰船靠泊中转倒运、直升机海上中继保障、舰船海上应急抢修和后送等多种功能，这也是多功能化的体现。

最后，纵观世界船舶技术发展，我国船舶工业通过加快自主创新，正在由“跟跑”向“并跑”及“领跑”转变。在这个过程中，值得关注的是，未来的技术创新一定是跨领域协同、跨技术融合。因此，我国船舶工业不仅需要加强内部协同创新，更应与国内外其他行业的优势机构合作，集全球资源共同推动我国船舶技术进步，打造竞争优势，实现技术引领。