我国超大型油轮深入发展综述及对策研究

2020-11-06申立山张戴晖

中国水运 2020年9期

申立山张戴晖

摘要：大力推进“国油国运”政策，实现我国VLCC超大型油轮（Very Large Crude Carrier）的高速发展一直是近年来我国航运业的重中之重。结合VLCC超大型油轮的自身特点，本文分析了我国在该领域的发展现状，总结出影响其发展的重要因素，并预测其未来的发展趋势和即将要遇到的困难和瓶颈。利用新的核心技术和操纵方法，提出了具体的切实可行的解决措施。

关键词：超大型油轮;核心技术;操作方法;解决措施

中图分类号：U674.1 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2020）09-0150-02

随着经济的飞速发展，我国对原油的依存度也在逐年升高。而原油的进口主要依靠海上运输，其中VLCC超大型油轮起到的作用愈发明显。可以预见到，超大型油轮的发展必将迎来一个崭新的阶段。而船舶大型化、智能化、清洁化的发展趋势也对我国超大型油轮的深入发展提出了新的挑战。

1 超大型油轮的特点

1.1超大型油轮的设计和制造特点

VLCC超大型油轮的载重量一般在20万吨到30万吨之间，每航次在满载情况下可以装载超过200万桶原油。巨大的装载能力也给超大型油轮的设计和制造带来了很高的难度，其设计和制造水平基本可以代表一个国家在造船领域的最高水平。而超大型油轮设计和制造的最大特点是成本较高、周期较长、难度大[1]。

目前，在各种公约、国际法规和船级共同规范的约束下，已经将超大型油轮的设计和制造的难度进一步提升。这些难度已经不仅仅体现在船舶的板材、结构、舾装、吊装等工艺上，而是更多地体现在船舶的智能性控制、节能减排方面。

1.2超大型油轮的操纵特点

VLCC超大型油轮的船舶尺度和船型系数的特点表现为尺度大（船长、船宽、船深），长宽比值较大（约为0.6），方形系数Cb大（约为0.9）。同时，其具有载重量大，惯性大，受岸壁效应和浅水效应影响大，航向稳定性较差等特点[2]。而另一方面，其单位排水量功率远远低于其他种类的大型船舶（如大型集装箱船、大型矿船）。这会对超大型油轮的启动、制动和停船都造成不好的影响，从而严重影响其操纵性能，对于船员和引航员操纵船舶进行靠泊、锚泊等作业造成了极大的困难。

2我国超大型油轮的发展综述

2.1 超大型油轮的设计和制造技术的发展

近年来，我国科研单位和研究部门在超大型油轮的设计和制造技术的引进、开发、创新等方面投入了大量的时间和精力，也取得了不错的成果。2019年6月22日，由中国船级社、上海船舶研究设计院、中国船舶重工大船集团、704所、中国船舶工业系统工程研究院等多家科研单位共同研究设计制造的30.8万吨级VLCC超大型油轮“凯征”轮在大连顺利交付并开始运营。这艘船舶获得了全球首个CCS智能船舶附加标志，这标志着我国自主研发的第六代超大型油轮已经正式开启了新的设计和制造理念[3]。

在节约成本方面，主要通过进一步优化设计，在实际运营中减少消耗来达到节约成本的目的。如利用新式的风帆推进系统，通过风能的辅助实现船舶耗油量的减少。早在2018年，当时的中船重工下属大船集团和中国招商局能源运输公司就下水并测试了“New Vitality”号船，这是全球首艘配备了风帆推进技术的VLCC超大型油轮。招商局集团在2020年5月也宣布，公司已经向大船集团下单订造了2艘VLCC，其中一艘船将配备风力推进。还可以通过CAD和CFD等技术，对船舶的线型和螺旋桨的轮廓进行优化，通过改善螺旋桨附近的流场分布和提高螺旋桨与主机间的功率匹配，达到提高推进效率、降低主机耗油量的目的。利用IGG系统，在货舱对惰性气体需求量不大时，不通过锅炉而使用辅锅炉进行惰化操作，减少了运营成本[4]。在制造方面，通过对舾装布置的改良、货舱分舱的合理布局，缩短建造的周期，降低劳动强度，节约了人工和生产成本[5]。

在环境保护方面，“绿色”油轮的概念已经成为我国超大型油轮新的核心因素。在新的公约的约束下，无论是对船舶的尾气、油气排放，还是对压载水的处理都提出了更严格的要求。开发新式的绿色电控主机，在规定区域使用低硫燃油，可以有效减少尾气中硫氧化物和氮氧化物的排放量。通过使用VECS系统中的回收设备，将装载过程中产生的大量油气导回处于岸站的接受装置中，可以减少因油气溢出对大气的污染。安装UV型、电解型压载水处理系统，可以大幅度减少船舶压载水中微生物的含量[6]。

在保障船舶的安全方面，深入理解结构规范要求，确保各个硬件在设计寿命内的安全性。如通过货物泵透平系统实现对于船舶装卸和途中管理过程中的实时监控、断点控制和智能故障诊断[7]。利用船舶液货智能管理系统可以综合分析处理液货系统中的各项数据，并可辅助决策，提示工作人员进行合理及时的控制操作，保证系统的安全运行。優化船舶货油舱和燃油舱，增加其舱壳的厚度，防止发生溢油事故[8]。

2.2 超大型油轮操纵技术的提升

在超大型油轮靠泊作业方面，面对日益复杂的操纵局面，很多专家和学者都进行了深入的研究。首先，应在作业水域提前预设好潮流数据收集点，充分了解和掌握各个水域或航道的流速流向潮汐的变化。并综合考虑风对操纵的影响，根据船舶的具体装载情况和富余水深，修改具体的引航方案，预留出充足的入泊时间。在靠泊过程中，根据船首船尾拖轮的功率和具体的风流影响，及时调整航首航向，提高引航的安全性[9]。

在超大型油轮系泊作业方面，针对船舶各处系泊缆绳受力不均匀的现象，研究了风向、风速、干舷等因素对系缆力变化的影响。根据实际情况，通过减少泊位长度和两倒缆系缆柱之间的距离，或是在船舶的首尾增加倒缆的方法，保证缆绳留有足够的剩余张力，达到减少断缆的可能性的目的[10]。

在超大型油轮锚泊作业方面，根据超大型油轮自身的特点，选择合适抛锚的水深，良好的底质，并在和其他船舶或者危险物标之间留有充分的回旋余量。将船舶的航速尽量控制在0.3kn内，选择更合理的抛锚操纵方法，如锚机抛锚法。该方法更利于降低控制的难度，可以更加稳定地控制下锚的速度[11]。

3我国超大型油轮深入发展的对策

3.1加大多方合作，实现核心技术的研发突破

核心技术的突破是保证我国超大型油轮发展的最根本保障之一。而智能船舶作为新一代超大型油轮的发展趋势，其核心技术的研发已经迫在眉睫。核心技术主要包括先进、高效的网络平台、具有数据搜集和融合功能的信息平台、保障船舶航行安全的智能航行设备和决策系统、可以完成实时监控并辅助决策的智能机舱维护系统、能效智能监控系统、智能配载系统、液货智能管理系统、轻量化多维度的实时通讯系统等。这些系统在超大型船舶中并非只是作为独立的个体存在，而是通过对不同系统数据的统一采集、压缩、传递、整合，将多个系统有机地融合成一个高效的具有智能辅助功能的主体，从而帮助驾驶员和管理人员进行合理的船舶操纵和控制。最终实现节能、环保、安全的运输和航行[12]。

这些核心技术涉及多个领域，需要不同的科研单位、船公司、海事管理机构等互相配合，合作开发。对于一些关键的核心技术，需要集中科研力量，加大自主研发的科研投入，加快攻坚速度，争取早日掌握超大型油轮技术研究的主动权。

3.2 做好提前规划，加大人才培养力度

专业的人才是保证我国超大型油船可持续发展的基石。而专业人才的培养需要长期、合理、具有前瞻性的培养计划体系。如在科研方向，应鼓励高校和研究所开设相关的一级、二级学科和专业，为我国超大型油轮领域提供源源不绝的人才资源。在相关的管理工作领域，应加强国内外的经验交流，顺应市场的需要，通过专业化的培训建立属于我国船企的专业化超大型油轮管理团队。在驾驶员培养方面，需要制定完备、长期的培养计划，增加船长、大副、轮机长在整个船员队伍中的比例。最终，搭建完成多层次、多领域的我国超大型油轮人才保证体系。

3.3探索新的运营思路

在超大型油船高速发展的同时，也不能忽略其本身的特点对市场产生的巨大影响。如当市场萧条时，可能会产生运力过剩的问题，从而大大提高船公司的运营成本和人力成本[13]。应努力探索在不同经济和市场条件下的超大型油船运营思路，如可利用超大型油轮储油利润空间较大的特点，利用超大型油轮进行海上储油达到节约成本的效果。

4 结语

超大型油轮的发展对于我国航运业的发展繁荣至关重要。应坚持加大自主研发力度，加深认识，建立完备的人才培养体系，深入研究不同的运营方式，全面推进我国超大型油轮的发展。

参考文献：

[1]龙淑嫔.VLCC货舱区分段吊装方案的自动化设计[J].舰船科学技术，2019，41（14）：208-210.

[2]王宏标，谢广伟.超大型油轮复杂水文条件下靠泊方案探讨[J].世界海运，2019，42（06）：41-45.

[3].中国正式交付全球首艘大型“智能”油轮凱征号[J].能源与环境，2019（04）：106.

[4]郑传波.30.8万吨VLCC的开发设计[J].一重技术，2017（05）：41-43+52.

[5]廖剑升，石海威.308000DWT超大型油轮管舾装生产设计[J].广船科技，2010，30（03）：4-7.

[6]杨培举.油轮技术之变[J].中国船检，2010（05）：27-30+108-109.

[7]甘辉兵，张均东，蒋丁宇，雍强.超大型油轮货油泵透平系统仿真研究[J].中国造船，2014，55（01）：164-174.

[8]石磊，缪凯祥，范松伟，王刚毅.液货智能管理系统在超大型油轮上的应用[J].机电设备，2019，36（06）：59-62.

[9]李昂.超大型油輪靠泊时机探析[J].世界海运，2020，43（04）：40-44.