歐洲未來(lái)新概念船探秘

中船集團(tuán)七○八所 祁 斌

歐洲未來(lái)新概念船探秘

中船集團(tuán)七○八所 祁 斌

航運(yùn)、造船市場(chǎng)低迷期，歐洲一些知名企業(yè)開始加強(qiáng)未來(lái)新概念船舶的開發(fā)。其中，最具代表性的企業(yè)是STX歐洲公司和瓦錫蘭集團(tuán)，重點(diǎn)船型集中在北極船舶和綠色船舶。

綠色環(huán)保型船舶

1、LNG燃料、風(fēng)動(dòng)力豪華旅游船

瓦錫蘭集團(tuán)最近提出了一型采用LNG燃料的豪華旅游船，該型船還將在上甲板安裝風(fēng)力旋筒以提供輔助動(dòng)力。瓦錫蘭方面稱，該58000GT級(jí)豪華旅游船將集效率最高、排放最少于一身。

該船的主機(jī)將采用6臺(tái)瓦錫蘭50DF型發(fā)動(dòng)機(jī)，2個(gè)電動(dòng)螺旋槳將布置在船尾兩側(cè)，1個(gè)機(jī)械傳動(dòng)螺旋槳將布置在中線位置。這樣的設(shè)置不僅可以有效降低排放，并且還可降低能量需求。LNG燃料罐位于尾甲板，由于LNG燃料溫度很低，因此可用于船上空調(diào)制冷，從而減少空氣壓縮機(jī)的使用。

對(duì)于輔助動(dòng)力，該船將安裝4個(gè)Flettner旋筒，前3個(gè)安裝于船尾，第4個(gè)旋筒位于船前部。據(jù)了解，風(fēng)力旋筒誕生于上世紀(jì)20年代，采用馬格努斯效應(yīng)以達(dá)到風(fēng)力推進(jìn)目的，最高可節(jié)省40%的能耗。

LNG燃料、風(fēng)動(dòng)力豪華旅游船

2、采用CRP系統(tǒng)的LNG渡船

未來(lái)渡船發(fā)展趨勢(shì)將繼續(xù)大型化。瓦錫蘭專家表示，船體尺度對(duì)于渡船來(lái)說影響較大，根據(jù)阻力與長(zhǎng)寬比的關(guān)系，長(zhǎng)寬比愈大，阻力愈小。例如1艘長(zhǎng)185米、寬28米，通道長(zhǎng)度2000米的渡船和1艘長(zhǎng)225米、寬31米，通道長(zhǎng)度2900米的渡船相比，在同樣25kn航速的情況下，前者所需功率為31700kw，而后者只需30200kw，相差約5%。如果以每米通道長(zhǎng)度所需功率來(lái)計(jì)算，后者更是比前者低35%。

此外，另一個(gè)趨勢(shì)可能為采用對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳（CRP）系統(tǒng)，即在主螺旋槳后邊再安裝1個(gè)螺旋槳，從而可回收部分轉(zhuǎn)動(dòng)能，這些能量則來(lái)自于主螺旋槳所造成的滑流。

瓦錫蘭采用CRP系統(tǒng)的LNG渡船

3、“舷外船體”支線集裝箱船

在集裝箱船方面，目前瓦錫蘭公司推出了各種支線船型的設(shè)計(jì)。例如，采用“舷外船體”（outrigger hull）概念的1800TEU支線集裝箱船，型寬僅23米，船長(zhǎng)卻比傳統(tǒng)相近裝載能力的船增加了30米。這樣，當(dāng)航速同樣為21kn時(shí)，船體所受的阻力可降低12%，而左右舷處突出的部分則為其細(xì)長(zhǎng)的船體提供了足夠的穩(wěn)性，同時(shí)也提升了甲板裝載能力。

算上舷外船體，該型船可裝載集裝箱的船體總寬度可達(dá)40米，同時(shí)有一邊的船體空置以進(jìn)行常規(guī)貨物操作。船上將采用1臺(tái)可使用LNG燃料也可使用船用柴油的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、單螺旋槳、Energopac效率舵。電力將由1套混合設(shè)備提供，包括3臺(tái)LNG柴油發(fā)電機(jī)組、2套燃料電池、1臺(tái)利用主機(jī)廢熱工作的渦輪機(jī)以及蓄電池組。

該型船的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)船型相比可節(jié)省能源20%～30%。其中，最大一部分就是來(lái)自于細(xì)長(zhǎng)的船體設(shè)計(jì)，其余則來(lái)自于廢熱回收系統(tǒng)、優(yōu)化的推進(jìn)效率和混合輔助動(dòng)力設(shè)備。

“舷外船體”支線集裝箱船

4、五體豪華旅游船

由STX歐洲與Stirling國(guó)際設(shè)計(jì)公司合作開發(fā)，采用替代能源作為推進(jìn)動(dòng)力，包括安裝于5根船桅上的風(fēng)帆，使用LNG燃料的發(fā)電機(jī)組，可搭載1403名乘客，總面積12440m2。

五體豪華旅游船

5、X船首支線集裝箱船

由挪威Ulstain集團(tuán)推出的改良型支線集裝箱船，采用X船首設(shè)計(jì)，在惡劣天氣下也擁有較高航速，在逆浪情況下的油耗也較少；荷蘭代爾夫特大學(xué)試造的無(wú)壓載水單一結(jié)構(gòu)船體（Monomaran）。

6、五體汽車渡船

由Wallenius Wilhelmsen下屬斯堪的納維亞航運(yùn)公司推出的五體汽車渡船“E/SOrcelle”號(hào)，擁有3個(gè)巨大的太陽(yáng)能面板剛性帆和12個(gè)可將波浪能轉(zhuǎn)化為電能的鰭。

五體汽車渡船“E/S Orcelle”號(hào)

7、未來(lái)型客滾船

德國(guó)弗倫斯堡船廠推出的未來(lái)型客滾船“ICON”號(hào)，外觀新穎獨(dú)特，內(nèi)部也別具一格，還可根據(jù)客戶不同的需求進(jìn)行調(diào)整，獨(dú)特的船體型線設(shè)計(jì)則可大大降低油耗。

8、混合動(dòng)力港口拖船

荷蘭海洋船舶設(shè)計(jì)公司和拖曳救助公司聯(lián)合開發(fā)的氫燃料混合動(dòng)力港口拖船（HHHT），采用燃料電池和氫燃料，相比一艘60t系柱拉力的港口拖船，在整個(gè)生命周期中可減少98%的SOX和NOX排放，以及30%的CO2排放。

北極船型

除了綠色環(huán)保之外，“北極”一詞被人們提及的頻率正在逐步上升。隨著全球氣候變暖，北極將不再絕對(duì)“冰封”，傳說中位于亞洲和歐洲之間的“東北通道”已打開。近期，德國(guó)Beluga航運(yùn)公司的2艘多功能重吊運(yùn)輸船已成為首批成功航行于該航線的商船。此外，北極的各種資源非常誘人，從戰(zhàn)略角度看也十分重要。

1、STX歐洲

STX歐洲公司將目標(biāo)瞄準(zhǔn)于北極船舶，在冰級(jí)船舶領(lǐng)域有著突出的成就，為了確保自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，目前正致力于北極船舶的開發(fā)。據(jù)報(bào)道，其位于韓國(guó)的母公司STX集團(tuán)正在進(jìn)行一項(xiàng)建立新船廠的可行性分析，具體為：與俄羅斯Summa Capital公司合作，在波羅的海的Primorsk建設(shè)一家專注于建造北極船舶的船廠。一旦通過，新船廠的建設(shè)將花費(fèi)約10億美元，未來(lái)主要任務(wù)是為俄羅斯最大的天然氣公司和最大的石油公司建造浮式油、氣生產(chǎn)平臺(tái)及大型油船和氣體運(yùn)輸船。

本研究根據(jù)垃圾填埋場(chǎng)的特點(diǎn)，建立了沼氣產(chǎn)氣模型，并進(jìn)行了相應(yīng)沼氣發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)；根據(jù)沼氣機(jī)組的余熱特點(diǎn)，提出了利用余熱進(jìn)行發(fā)電的方案。利用沼氣發(fā)電機(jī)組發(fā)電，不僅解決了沼氣的去處問題，還通過發(fā)電產(chǎn)生了一定的效益。利用機(jī)組余熱，通過ORC循環(huán)進(jìn)行發(fā)電，進(jìn)一步提高了沼氣發(fā)電的效率，具有節(jié)能環(huán)保高效的特點(diǎn)。

此外，STX歐洲公司還與芬蘭Mobimar集團(tuán)、芬蘭環(huán)境協(xié)會(huì)合作，共同研發(fā)一種新型三體破冰船，該型船在冰區(qū)環(huán)境下?lián)碛休^高的抗漏油能力。同時(shí)為了能使船體較寬的船舶如油船和LNG船通過冰區(qū)，阿克爾北極還在開發(fā)一種稱之為側(cè)移或“傾斜”式的破冰船，將以50°角來(lái)破冰，從而打開一條較寬的通道。該型船采用不對(duì)稱船體結(jié)構(gòu)，3個(gè)船體均裝有Azipod推進(jìn)裝置。其中一側(cè)船體采用舷側(cè)破冰形態(tài)，另一邊的船體則為傳統(tǒng)形態(tài)以布置污染控制設(shè)備，包括可清除冰上漏油的“冰塊振動(dòng)器”。

“傾斜”式破冰船

2、阿克爾北極技術(shù)公司

源于瓦錫蘭北極研究中心的阿克爾北極技術(shù)公司，目前正在進(jìn)行多種可支持未來(lái)北極船舶的設(shè)計(jì)研究，其中包括為俄羅斯設(shè)計(jì)的新一代核動(dòng)力破冰船（可在2.9米厚冰層環(huán)境下航行）。

另外，阿克爾北極還參與了歐洲科考破冰船“Aurora Borealis”號(hào)的開發(fā)工作。該船的設(shè)計(jì)由德國(guó)瓦錫蘭船舶設(shè)計(jì)公司帶頭進(jìn)行，船長(zhǎng)199.8米，寬49米，排水量約65000t，最大吃水13米，是一艘集重型破冰船、科學(xué)鉆探平臺(tái)、多功能調(diào)查船于一身的特殊船型。

船上采用柴電推進(jìn)系統(tǒng)，設(shè)有8臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，最大輸出功率為94000kw，驅(qū)動(dòng)3個(gè)定距螺旋槳和6個(gè)可伸縮側(cè)推器，在無(wú)障礙水域中的航速最高可達(dá)15.5kn，載重航速12kn，在2.5米厚冰區(qū)海域中航速為2～3kn。船上設(shè)有80間單人艙和20間雙人艙，膳宿可支持120名科學(xué)人員和船員。該船預(yù)計(jì)2014年完工，造價(jià)保守估計(jì)為6.5億歐元，可在-50℃環(huán)境下實(shí)現(xiàn)全功能操作，-30℃～45℃環(huán)境下自持力最高90天。

當(dāng)工作水深在100 ～ 5000米時(shí)，“Aurora Borealis”號(hào)所裝備的鉆探設(shè)備的最大鉆探深度超過1000米。另外，為了配合鉆探任務(wù)，該船還采用了適用于冰區(qū)海域的動(dòng)力定位系統(tǒng)，可謂是該船的一大亮點(diǎn)。雖然該系統(tǒng)是一種新開發(fā)的系統(tǒng)，但對(duì)于該船的科研任務(wù)來(lái)說卻是必不可少的。采用該系統(tǒng)后，浮冰區(qū)（冰層厚度2米以上）的深水鉆探任務(wù)將不再需要其它破冰船的支援，這點(diǎn)已在漢堡船模試驗(yàn)池的冰水池中進(jìn)行模型試驗(yàn)并獲得證明。

該船的另一個(gè)亮點(diǎn)為兩個(gè)7米長(zhǎng)、7米寬的通海井，如此一來(lái)，科學(xué)家在將遙控水下艇之類的設(shè)備部署到水下時(shí)將不用再遭受寒風(fēng)、波浪和冰塊的侵?jǐn)_。其中位于船尾的通海井將主要用于鉆探作業(yè)，其它大部分科學(xué)工作則將通過船首的通海井實(shí)現(xiàn)。另一艘則用于厚冰水域，可隨環(huán)境改變而切換使用。駁船自帶輔助柴油發(fā)電機(jī)組，額外的電力能源可提供給拖船，船員膳宿區(qū)位于機(jī)艙上方。此外，LNG貨艙中氣化的LNG也可與船用柴油（MDO）一起作為燃料用于拖船主機(jī)。

“Aurora Borealis”號(hào)科考破冰船

拖船與駁船之間的連接系統(tǒng)是該船型的重點(diǎn)之一。市場(chǎng)上已出現(xiàn)的大量用于鉸接式拖/駁（ATB）的各種連接系統(tǒng)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能承受LNG駁的尺度和質(zhì)量。為了確保在北極環(huán)境下“生存”，該連接系統(tǒng)必須非常牢固，目前該系統(tǒng)正處于工程研究階段。

同時(shí)，研究的還包括有拖船的主機(jī)，選擇范圍包括蒸汽輪機(jī)、兩沖程柴油機(jī)和雙燃料四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。從目前來(lái)看，由于雙燃料電動(dòng)機(jī)在0航速時(shí)可實(shí)現(xiàn)螺旋槳全扭矩，從而可提供卓越的冰區(qū)航行性能，同時(shí)其動(dòng)力定位性能也很不錯(cuò)，因此在3種發(fā)動(dòng)機(jī)中是最合適的。

“雙動(dòng)推拉駁”（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