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敢打敢拼 创新研发 全力打造海上“巨无霸”
发布时间:2016-09-09 17:09:02 | 来源:中国船舶新闻网 | 作者:吴秀霞

    

    
    近年来,随着集装箱运输不断朝集约化、大型化方向发展,大型集装箱船在世界集装箱船船队中所占的比例越来越大,并成为市场宠儿。18000TEU集装箱船被誉为集装箱船中的“巨无霸”,但由于其设计难度大、建造工艺复杂等原因,该型船的建造长期被韩国垄断。2015年7月,以著名航海家达·伽马的名字命名的我国首艘18000TEU集装箱船“达飞·瓦斯科·达伽马”号在上海外高桥造船有限公司顺利交付,实现了我国在超大型集装箱船建造上从无到有的突破,一举打破了韩国在该型船市场的垄断局面,为外高桥造船在这一领域赢得了一定的声誉,也为企业后续承接建造多批超大型集装箱船奠定了坚实的基础,有力带动中国船企昂首加入“超大型箱船俱乐部”。

    2013年7月,外高桥造船和中国船舶工业集团公司第七〇八研究所以及中国船舶(香港)航运租赁有限公司结合国际航运市场的最新发展趋势,精诚合作,致力打造新一代超大型集装箱船。三方签署3艘18000TEU集装箱船建造合同,总价值约为23亿元,其承租运营方为国际航运界三大班轮公司之一法国达飞海运集团。目前,经过众多船舶建造师、设计师的共同努力,这3艘18000TEU集装箱船已经在外高桥造船及其控股的上海江南长兴重工有限责任公司厂区相继交付。该型船的多项指标创下了中国造船业新纪录,并在多项关键技术上取得重大创新成果。相信在未来,超大型集装箱船将成为外高桥造船的“拳头产品”,通过不断的研究、实践,外高桥造船将开发出更多创新型超大型集装箱船建造工法。

攻坚克难  迎接挑战

    当前,国际航运市场已进入“大船时代”,造船业也在不断研发新型超大型船舶,国际知名船企之间展开了新一轮的角逐。超大型集装箱船不仅是未来中欧航线的主力船型,而且是“海上丝绸之路”的关键装备。长期以来,韩国造船企业凭借其研发和建造技术优势,垄断了10000TEU以上集装箱船这一船舶领域的高端技术,而在国内,包括长兴重工在内的个别船企虽有过批量建造8530TEU、9400TEU等万箱级大型集装箱船的经验,但在18000 TEU级集装箱船的建造领域却从未有过尝试。因此,合理设计、突破并掌握超大型集装箱船的关键工艺,顺利建造交付该型船,对企业来说仍是严峻的挑战,也受到了众多专业人士的关注与期待。

    “达飞·瓦斯科·达伽马”号是18000TEU集装箱船系列船中的首制船。该船总长399.2米,垂线间长381.4米,型宽54米,型深30.2米,设计吃水14.5米,服务航速达22.2节,入级法国船级社(BV)。该型船投钢量约为4.5万吨,设计物量超过2艘18万吨级散货船。这一海上“巨无霸”作为中国船舶工业集团公司实现转型升级、大力发展高端船型的突破口之一,将进一步提升中船集团的品牌影响力,提升外高桥造船的市场竞争力。这也让参与该项目的每一位设计师及建造师都肩负着重大使命。

    凡事预则立,不预则废。外高桥造船及七〇八所的研发团队充分发扬敢打敢拼的精神,不断优化设计方案、狠抓建造精度与生产节点。研发团队调研了班轮公司对船型的各类需求后,在各设计专业间分专题、按难点进行了多次协调,不断优化最初方案,以求达到该型船总体性能上的平衡和提升。在设计过程中,研发团队摒弃了闭门造车的做法,提出了专业化合作的思路,通过与船级社、船厂以及设备供应商展开合作的方式,开展技术和系统集成,做到了出图完备、修改少,为后续的建造打下了坚实的基础。此外,研发团队在该船设计阶段就对绿色环保问题作了诸多考虑,该型船不仅满足MARPOL燃油舱保护的要求,在设备和材料的选型方面,还兼顾国际海事组织(IMO)的绿色拆船公约要求,合理地控制整个生命周期内对环境的影响,达到环境友好型的绿色集装箱船型标准。

    在建造阶段,该船船东出于船队营运匹配考虑,选择了54米船宽方案。为了满足船东的需求,首先,在总体布置上,该船采用双岛式上层建筑,驾驶室和生活区位于船的前部,机舱位于船的后部,燃油舱布置在生活区下方。驾驶室位于前部,提升了船员的可视性。18000箱的最终布置确定为11个货舱,其中5个位于驾驶室前部,2个位于机舱之后。舱内可堆装11层集装箱,甲板舱盖上可堆装11层,总箱量约为18000箱。其次,由于该船航速较高,舵空泡及螺旋桨桨毂空泡都会对舵产生剥蚀。为有效降低空泡剥蚀的风险,该船采用了全悬挂导边扭曲舵,可以利用桨后的旋转水流,在一定程度上降低功率消耗。同时,该船采用当时最先进、能耗最低的MAN B&W 11S90ME C10.2主机,有中间轴3根、螺旋桨轴1根、定距无键螺旋桨1只,每根中间轴上装有1只中间轴承,轴系安装1套接地装置。主机的缸套水和汽缸油都采用了德国曼恩集团(MAN)的最新技术,以降低主机运行时的能耗。设计方面还做到了充分利用主机的余热,使船舶在正常航行中,在淡水的制造、燃油的加热等方面能完全利用主机的余热。

    此外,船东、船检对焊接技术和质量的要求极为严格,18000TEU集装箱船抗扭箱部位所使用的是长度达到17米多、厚度达到85毫米的高强度钢板,约占全船总投钢量的7%。面对这项前所未有的挑战,外高桥造船及时开展了高强钢焊接技术培训工作,对公司所有焊工岗位实行考核上岗制度。同时,外高桥造船还与中国船级社(CCS)开展技术合作,引进了最新型的图谱探伤仪器,对全船的焊接质量进行严格把关。通过大量的焊接试验以及对高强度钢大厚板的焊接性进行研究,外高桥造船完成了全套WPQR、WPS的编制,并取得了船级社认可,指导现场施工,并采用TOFD检测技术解决其无损探伤难题。

    上述总体布置、主机油耗优化、高强度钢大厚板焊接等技术均是外高桥造船在该船建造过程中自主创新的工法。通过攻坚克难、创新研发,外高桥造船全面掌握了超大型集装箱船建造的关键技术,这些创新成果的取得为后续系列船乃至其他超大型集装箱船的建造积累了宝贵的经验。

技术创新 打造精品


    独辟蹊径,创新关键技术,以精益求精的工匠精神打造精品工程,是外高桥造船铸造企业品牌形象过程中一直恪守的宗旨。外高桥造船是国内18000TEU集装箱船建造领域“第一个吃螃蟹的人”,在该船的建造过程中,外高桥造船研发出的多岛建造及大型总段移位工法,绑扎桥立式总组、TOFD检测技术、模拟吊箱试验、数字化船坞及专用精度测量工具、横舱壁导轨架反顶安装小车等14个主要技术创新点在国内同行中均属首创。

    在18000TEU集装箱船建造过程中,外高桥造船研发团队和建造师们充分发挥自主创新精神,依靠技术进步和工法创新,在确保质量的同时,努力缩短建造周期。他们采用绑扎桥立式总组,突破“高空作业低空化”的束缚。18000TEU集装箱船全船共设有27座绑扎桥,单个绑扎桥来货为两榀,采用绑扎桥立式总组,不仅少占用总组场地,而且总组可以在平台上完成结构对接、舾装件安装、涂装等一系列作业,实现绑扎桥的快速搭载,在很大程度上解决了生产场地空间不足的问题,同时提高了生产效率。

    此外,超大型集装箱船需搭载并安置上万个集装箱,其精度控制成为最大的建造难点,尤其是分段舱容、导轨架尺寸等,稍有差池就会影响到整船的质量和作业安全。外高桥造船在生产准备阶段就组织开展了大量的技术调研,通过前期策划梳理出精度控制要点,明确精度控制标准;在建造过程中不断加强控制,保证控制措施得到严格落实,测量操作规范;对分段加工精度进行认真的计算和推导,研究制定了严格的控制手段。该船开工之后,从钢板切割到部件加工,再到小组立、大总组都有专人进行记录、跟踪,外高桥造船针对全船近400个分段的各道工序,努力减少误差积累,确保精度控制。在该船入坞搭载后,外高桥造船采用全站仪测量与计算机模拟相结合的先进方法,在国内造船业中首次实现了数字化试箱技术,经船东实箱抽检,合格率达100%,全船导轨架开刀修正数量仅为个位数,达到了国内集装箱船建造领域的最先进水平。

    该型船数字化船坞及专用精度测量工具的使用是一大创新亮点,不仅提高了精度测量的效率及准确性,而且完善了精度管理系统。首先,通过建立起规范化的数字化船坞技术搭载网络体系,旋转标靶等硬件设施逐步完成了标准化建设,实现了坐标系固化并能长期利用。其次,依托高精度测量的全站仪和先进的精度管理软件,通过船坞实测作业坐标系集装箱船本体理论坐标系的有效转换,统一基准控制所有定位数据,借助全站仪中精度软件在现场自动得出偏差值,使总段搭载定位能够更加精确、迅速。再次,持续从积累数据中分析并优化设计下料尺寸,减少分段制作及总段搭载过程中的无谓修割,确定精确的精度补偿量来指导现场作业,提高了生产效率。此外,模型堆箱试验、模拟吊箱试验,减少了船坞、码头试箱试验工作量;圆心测量工具等一系列专用工艺装备的开发,降低了作业难度,提升了作业效率,提高了作业安全性;有限元模拟吊装分析,促进吊装及加强方案最优化,排除安全隐患及设计冗余等,保障了作业安全及建造精度。在18000TEU超大型集装箱船的建造过程中,这些关键技术共被授权实用新型专利13项,受理实用新型专利4项、发明专利2项,此外还有14篇专业相关论文发表。

    18000TEU超大型集装箱船的研究攻关、建造交付,使外高桥造船掌握了超大型集装箱船建造的核心技术,形成了一整套图纸及工艺文件,打造了国内超大型集装箱船建造基地,培养和造就了一支攻坚克难的技术团队,进一步推动了我国在超大型集装箱船领域的关键技术集成和技术创新。该系列船的顺利交付表明,外高桥造船在建造超大型集装箱船的管理能力上已进入世界造船业的第一方阵,其在质量、效率、安全、环境以及现场管理方面的水平已得到国际一流船东的认可,这为中船集团旗下企业乃至中国船企承接超大型集装箱船订单创造了有利条件。



 


 
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