《交通運輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第四部分裝備《84000 立方米超大型全冷式液化氣船(VLGC) 自主研制》

本期項目簡介

完成單位: 江南造船 ( 集團(tuán)) 有限責(zé)任公司

主要完成人: 陳兵、 張金寶、 朱慶榮、 趙立剛、 林青山、 張道志、 鄭雙燕、 陳建平、 李海洲、 徐淑琴、 柏高楊、 薛勇、 陳浩、 陳紅霞、 王哲

項目簡介

超大型全冷式液化氣船 (VLGC) 是液化氣船市場上的典型的 “三高冶 (高技術(shù)、 高難度、 高附加值) 船型, 是綠色清潔能源液化石油氣 (LPG)長途運輸?shù)淖畲蟠? 長期受日、 韓船廠的壟斷和技術(shù)封鎖, 在 2012 年前一直是中國造船界的空白。

隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛和環(huán)境保護(hù)的日趨嚴(yán)格,作為清潔能源和輕質(zhì)化工原料的 LPG 進(jìn)口與日俱增, 為了實現(xiàn)國貨國運、 打破國外技術(shù)的長期壟斷, 江南造船公司通過自主研發(fā)和國家的支持,經(jīng)過十多年的不懈努力, 先后研發(fā)和掌握了 A 型液艙圍護(hù)系統(tǒng)等十多項設(shè)計建造關(guān)鍵技術(shù), 并形成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。

本項目以一型超大型全冷式液化氣船為載體, 通過對總體布置和線型設(shè)計, 結(jié)構(gòu)設(shè)計建造技術(shù), 低溫鋼焊接技術(shù)及國產(chǎn)低溫鋼工程化應(yīng)用, 動力裝置和貨物系統(tǒng)設(shè)計, 液貨系統(tǒng)單元劃分、 制造、 安裝及系泊試驗技術(shù), 殼、 舾、涂一體化設(shè)計, 液艙施工過程中的消防安全等方面進(jìn)行了研究, 突破了超大型全冷式液化氣船菱形液艙和主船體的設(shè)計、 建造及安裝關(guān)鍵技術(shù), 為承建該型高技術(shù)、 高附加值船打下技術(shù)基礎(chǔ), 填補國內(nèi)在全冷式液化氣船技術(shù)領(lǐng)域的空白, 打破國外先進(jìn)造船國家在全冷式液化氣船設(shè)計建造中的壟斷局面。

該項目首次應(yīng)用了江南造船公司擁有專利的VS-Bow 技術(shù), 采用 CFD 數(shù)值模擬與船模試驗研究緊密結(jié)合的國際先進(jìn)技術(shù), 并考慮到菱形液貨艙的布置要求, 對 84000 立方米 VLGC 船體的水動力外形進(jìn)行了優(yōu)化, 獲得了水動力性能和節(jié)能減排性能 俱 佳 的 船 型, 其 EEDI 比 IMO 參 考 線 低25. 9% , 達(dá)到了 IMO 第二階段的要求, 其日耗油量優(yōu)于同期日本、 韓國水平; 自主研發(fā)了船體結(jié)構(gòu)溫度場計算和液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計的專用軟件, 突破了船體和液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的技術(shù)難點; 自主研發(fā)了 A 型液貨艙及其支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計、 建造和安裝技術(shù), 并制作了實尺度模擬艙以進(jìn)行驗證, 為成功研制上述船型奠定了堅實的基礎(chǔ); 在 A 型液貨艙低溫鋼焊接結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上同步開發(fā)了埋弧自動焊新工藝, 提高了焊接效率, 保證了焊接質(zhì)量;首次實現(xiàn)了國產(chǎn)低溫鋼的實船工程化應(yīng)用; 所研發(fā)的適合本船建造過程中的消防安全布置方案和應(yīng)急預(yù)案, 取得了實船應(yīng)用的成功。

該船型為高技術(shù)、 高性能、 高附加值和低能耗、 低排放、 低噪聲的綠色環(huán)保船型。該項目研制起點高, 技術(shù)難度大, 應(yīng)用范圍廣, 創(chuàng)新點突出, 技術(shù)指標(biāo)超過日韓, 總體上達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。授權(quán)發(fā)明專利 20 項, 登記軟件著作權(quán) 3 項,發(fā)表論文 8 篇, 編制工藝文件和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 30 項,關(guān)鍵技術(shù)自主可控。目前, 取得 11 艘建造訂單,已全部成功交付, 合同總價超過 7 億美元, 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

項目創(chuàng)新點

(1) 采用 CFD 數(shù)值模擬與船模試驗研究緊密結(jié)合的國際先進(jìn)技術(shù), 并考慮到菱形液貨艙的布置要求, 對 8郾 4 萬立方米 VLGC 船體的水動力外形進(jìn)行了優(yōu)化, 獲得了水動力性能和節(jié)能減排性能俱佳的船型, 其 EEDI 比 IMO 參考線低 25% , 達(dá)到了 IMO 第二階段的要求, 其日耗油量比日本、韓國同等 VLGC 低 5% 。

(2) 自主研發(fā)了船體結(jié)構(gòu)溫度場計算和液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計的專用軟件, 突破了船體和液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的技術(shù)難點。

(3) 自主研發(fā)了 A 型液貨艙及其支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計、 建造和安裝技術(shù), 并制作了實尺度模擬艙以進(jìn)行驗證, 為成功研制上述船型奠定了堅實的基礎(chǔ)。在 A 型液貨艙低溫鋼焊接結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上同步開發(fā)了埋弧自動焊新工藝, 提高了焊接效率, 保證了焊接質(zhì)量。

(4) 研究完成了適合本船的消防安全布置方案和應(yīng)急預(yù)案, 并取得了實船應(yīng)用的成功。

(5) 申報專利 20 項, 其中發(fā)明專利 20 項已授權(quán), 登記軟件著作權(quán) 3 項, 發(fā)表論文 8 篇, 編制相關(guān)工藝文件 30 項。

同類項目比較

84000 立方米級全冷式液化氣船是自主設(shè)計、 建造, 在中國造船界尚無先例, 沒有母型船可以借鑒,為國內(nèi)首創(chuàng); 國外也僅有日韓少數(shù)大船廠具備研制能力和業(yè)績。江南造船公司的 8郾 4 萬立方米級 VLGC 與日、 韓同類型先進(jìn)船舶的性能指標(biāo)對比見表1。

主要評級指標(biāo)的名稱、 計算公式、 標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù), 詳見表 2。

根據(jù)評級指標(biāo)計算得分為 100郾 02 分, 大于 98分 (見 CB / T 3886—2002), 因此, 《超大型全冷式液化氣體運輸船》 性能綜合指標(biāo)評級為特級, 處于國際領(lǐng)先水平 。

應(yīng)用案例

社會效益與經(jīng)濟(jì)效益

本項目的研發(fā)成功, 有力地支持了生產(chǎn)經(jīng)營接單, 成功獲得 11 艘超大型全冷式液化氣船建造訂單, 直接創(chuàng)造產(chǎn)值 7郾 81 億美元, 為江南造船公司在該型船的市場上保持了相當(dāng)大的占有率, 經(jīng)濟(jì)效益突出。

本項目的自主研發(fā)成功, 不僅填補了國內(nèi)在該技術(shù)領(lǐng)域的空白, 而且形成了具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果, 推動中國船舶工業(yè)在高技術(shù)、高附加值船舶設(shè)計和建造技術(shù)方面躍上一個新的水平, 大大提升了在國際船舶市場的競爭力。本項目以其優(yōu)越的性能指標(biāo)吸引了世界上主要液化氣船東的興趣, 從而打破了日韓的長期壟斷。同時相關(guān)主要部件及配套設(shè)備大部分可由國內(nèi)相關(guān)企業(yè)供給, 產(chǎn)品國產(chǎn)化率提高, 也帶動了我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。