船舶設計如何實現(xiàn)綠色蛻變

本刊記者 邢 丹

綠色浪潮風起云涌，航運減排再掀狂瀾。日前結(jié)束的IMO MEPC 62次會議通過了MARPOL公約附則Ⅵ修正案，將EEDI（船舶能效設計指數(shù)）納入強制實施范疇。在這一背景下，未來綠色船舶將出現(xiàn)哪些新的特點？船舶設計如何為綠色船舶和綠色航運奠定基礎？帶著這些問題，本刊記者采訪了上海佳豪船舶工程設計股份有限公司劉楠總經(jīng)理。

記者：在綠色浪潮沖擊下，未來型船舶的發(fā)展趨勢將會如何？

劉楠：隨著公眾對維護海洋安全、節(jié)能環(huán)保以及人命安全的日益重視，世界有關各國在船舶節(jié)能減排、綠色環(huán)保技術、設備等方面進行了大量研發(fā)，國際海事組織也不斷推陳出新頒布了一些國際公約、標準、規(guī)范、規(guī)則，如GBS、拆船公約、氣體排放公約（MARPOL附則VI）、壓載水管理公約、防污底公約、油船散貨船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范等，這些都是實施船舶“綠色”的重要舉措，無不對世界造船業(yè)、航運業(yè)產(chǎn)生深遠影響。未來，綠色船舶的發(fā)展不應該僅針對某一點或某一方面，綠色船舶涉及船舶整個生命周期的全過程，應該從船舶營運需求、設計、建造、運營管理和船舶拆解等全過程來推動綠色船舶的發(fā)展。圍繞這一主干，在各個枝節(jié)領域，進行綠色船舶技術研究、應用和推廣，以推動綠色船舶技術的全方位發(fā)展。

記者：作為船舶設計企業(yè)，您認為在設計環(huán)節(jié)應如何把握綠色理念？

劉楠：“綠色”船舶應該是對船舶的“環(huán)保、能效、安全、舒適”方面的綜合考量，“綠色”現(xiàn)已成為我們整個行業(yè)最大的熱門話題和最大的機遇和挑戰(zhàn)。設計理念的轉(zhuǎn)變應該體現(xiàn)在，從過去單一講求環(huán)保、注重安全向現(xiàn)在的注重“能效、減排、循環(huán)再利用、再生/清潔能源、本質(zhì)安全、人居適宜”的全面綠色的新標準轉(zhuǎn)變。我們應該圍繞這些綠色要素，進行技術研究、應用和推廣。

記者：綠色船舶設計應從哪些方面入手？

劉楠：綠色船舶設計，要根據(jù)市場形勢和航運模式的變化，開發(fā)既能提高運營效率，降低排放，又能降低運營成本、安全環(huán)保的新船型。

首先，從船型設計之初就要有低碳、綠色的理念。從船舶自身特性角度考慮，優(yōu)化船舶的線型設計是降低船舶航行阻力最直接有效的方法，而船舶的線型是整個船舶設計過程中含金量最高的環(huán)節(jié)，既需要豐富的設計經(jīng)驗為背景，也需要有先進的流場分析軟件做輔助，同時還需要在成熟的水池進行多次的拖模實驗做保證。加之應用船體線型－螺旋槳匹配優(yōu)化設計技術、高效螺旋槳、各種節(jié)能減阻及尾流能量回收技術與裝置來改善船舶阻力，提高推進效率。

其次，船舶推進系統(tǒng)的匹配程度也是影響船舶能效性的一個重要方面，為了避免出現(xiàn)“小馬拉大車”和“大馬拉小車”等不經(jīng)濟的匹配形式，需要對推進系統(tǒng)進行認真分析，而這種分析的衡準具有很高的難度，國內(nèi)外的許多設備供應商、船企和研究院所一直以來都在進行這方面的深入研究。已經(jīng)推出了節(jié)能減排技術的主機（如LNG雙燃料柴油機、燃油添加劑、電子控制式氣缸注油器）、節(jié)能高效的推進系統(tǒng)（如柴油機－電力、太陽能－電力混合能源推進系統(tǒng)）、清潔燃料推進系統(tǒng)（如氣體燃料發(fā)動機）。

記者：MARPOL附則Ⅵ修正案將于2013年1月1日生效。EEDI不僅要求轉(zhuǎn)變船舶設計理念，而且對新技術在船舶領域的應用也提出了更高的要求。那么，目前，有哪些方面的新技術？

劉楠：在海洋環(huán)境保護技術方面，應關注對油污水、生活污水的排放控制，以及船舶垃圾處理技術，壓載水處理技術，廢氣（CO2、SO2、氮氧化物、顆粒）處理技術、海水潤滑尾軸技術等研究和應用。

在清潔能源、節(jié)能技術方面，抓緊研發(fā)新型高效超低排放船用柴油機，進行風帆輔助推進技術、太陽能應用技術、燃料電池應用技術、柴油機廢熱回收技術、熱泵技術等方面研究和船舶應用。

在船體減阻降耗技術、裝置以及船型方面，進行低阻船型優(yōu)化設計、計算流體動力學（CFD）、性能預報與試驗技術、船舶縱傾減阻控制技術的研究，如研究開發(fā)無壓載/少壓載船型，進行節(jié)能減阻及尾流能量回收技術與裝置（如氣膜減阻、壓浪裝置、尾部整流裝置）等研究。積極推廣船體減阻涂層及復合材料應用技術，進行船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化與重量控制技術的研究。

在船舶動力系統(tǒng)節(jié)能減排技術及裝置方面，進行船體線型－螺旋槳匹配優(yōu)化設計技術、高效螺旋槳性能預報與設計技術螺旋槳前導流鰭/反應鰭、螺旋槳后節(jié)能裝置、雙主機船舶單機運行螺旋槳順槳裝置等技術的研究，同時注重對主機節(jié)能減排技術（如LNG雙燃料柴油機、燃油添加劑、電子控制式氣缸注油器）、節(jié)能高效推進系統(tǒng)加緊研發(fā)和技術支持。

在工作環(huán)境保障技術方面，進行船員艙室布置優(yōu)化設計技術、船舶減小振動結(jié)構(gòu)、材料、設備與振動預報技術、船舶減小噪聲結(jié)構(gòu)、材料、設備與噪聲預報技術的研究和扶術應用，提高工作的適宜度。

記者：為了應對EEDI對我國產(chǎn)業(yè)界的沖擊，我國船廠和船舶設計單位應采取哪些行動？

劉楠：MEPC61次會后，中國船級社與航運界、造船界就開始醞釀組建工業(yè)界聯(lián)合工作組，制定工業(yè)界導則以確保IMO導則和相關規(guī)定在具體實施中保持一致性。工業(yè)界導則內(nèi)容將明確輸入變量的數(shù)據(jù)來源，提供EEDI計算和驗證的范例。2011年1月和3月，來自歐洲以及中日韓航運協(xié)會、造船協(xié)會和船級社的相關代表先后召開兩次船舶能效設計指數(shù)工業(yè)界聯(lián)合工作組會議，就工業(yè)界導則的相關問題進行研討。

國內(nèi)船廠和船舶設計單位一直高度關注綠色船舶。2009年底，我們就與英國勞氏船級社聯(lián)合開展了“綠色35000噸散貨船研究”，該課題以我公司設計并成批建造的35000噸散貨船為基礎，從船體、輪機和電氣各方面進行綜合節(jié)能減排研究。通過研究，船舶燃油消耗減少20%，船體鋼料重量減少370噸。最終使能效設計指數(shù)（EEDI）比國際海事組織（IMO）基本線值低24%，已滿足2024年以前建成船舶的相關要求，在同類船型中達到國際先進水平，具有較強競爭力。

在綠色35000噸散貨船研發(fā)基礎上，我司將研究方法和成果直接應用于同類散貨船的開發(fā)設計，目前已成功開發(fā)出《翡翠散貨船系列》，并逐步推向市場，該系列船型至今已簽訂了數(shù)十艘，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。