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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    打造“巨無霸”集裝箱船家族

                    2021-01-14 12:55:00

                      超大型集裝箱船屬于高技術、高附加值船舶。航運企業對規模經濟的追求以及環保法規的日益嚴苛,加快了船舶的大型化趨勢。

                      超大型集裝箱船的技術含量非常高,韓國和日本造船企業長期壟斷了這一高技術船舶領域,并對我國進行了技術封鎖。超大型集裝箱船的投資額巨大,也造成了船東格外注重船舶設計和制造單位的品牌。這些都是我國發展超大型集裝箱船的不利因素。

                      2004年起,超大型集裝箱船研發被國家列為重點支持的高技術船舶科研項目,中國船舶工業集團公司第七〇八研究所牽頭承擔了工信部“超大型集裝箱船關鍵技術研究”等課題,同時結合市場開展了系列船型的設計研發,大力推動了該領域的科研攻關。

                      超大型集裝箱船系列化船型關鍵技術的“系列化”是指打破傳統單個需求船型的開發方法,采用自上而下的研發方式,緊密結合國際航運市場的需求,打造船型開發平臺。課題組以平臺為依托,結合船型特點,突破超大型集裝箱船設計和優化的關鍵技術,最終形成擁有自主知識產權的核心技術,研發設計系列化超大型集裝箱船船型?!按完P鍵技術”主要集中船舶水動力學、結構評估技術與優化、大直徑長軸系評估與設計、大容量輸配電系統架構等多項共性關鍵技術。

                       集裝箱

                      油耗低,跑得快

                      船舶水動力學的研究目的主要是讓船舶“油耗低,跑得快”。課題組通過對多工況吃水的線型優化,滿足不同營運工況下的最佳油耗,從而使超大型集裝箱船可以在航運公司常用的多種載重量情況下達到最低油耗的組合,而不是常規地僅滿足合同指標的航速優化。另外,油耗低的船舶不但可以節約用船成本,還可大幅度降低溫室氣體的排放,滿足日益嚴格的排放要求,保護日趨脆弱的地球環境。

                      裝得多

                      結構評估技術與優化研究目的主要是解決“裝得多”的問題。將結構做得越輕,在相同排水量的情況下,就可以裝更多的貨物。如何既做到結構輕,又保證結構足夠強,滿足集裝箱堆垛的大負載,是結構設計的關鍵。

                      2013年6月,一艘日本建造的8110TEU(TEU即國際標準箱單位,標準箱是指長度為6.1米的集裝箱)集裝箱船在海上航行時,船舶中部結構發生損壞,導致船舶斷裂為兩部分,引起航運界一片嘩然。這說明結構是保證船舶安全的最重要屏障,因此結構設計的安全性是業界關注重點。

                      在結構設計時,合理的載荷預報是合理設計的出發點。課題組通過對于三維非線性波浪載荷直接分析預報的關鍵技術研究,完善了超大型集裝箱船載荷預報的方法,突破了基于水彈性的結構響應分析的關鍵技術,提升了超大型集裝箱船的結構強度分析手段,建立了超大型集裝箱船結構的安全評估方法。

                      效率高

                      大直徑長軸系評估與設計是解決讓主機產生的動能高效地傳給螺旋槳的問題。軸是連接主機與螺旋槳的重要部件。超大型集裝箱船的航速最快可達24節,且機艙后面多有貨艙分布,因此連接主機與螺旋槳的軸直徑大、長度長。通過技術攻關,課題組克服了船體變形和環境溫度引起的長軸系變形預報的難題,解決了大直徑長軸系扭轉振動、船體變形對超大型集裝箱船軸系校中影響、大質量螺旋槳對艉軸承處轉角的影響等問題,建立了相關計算分析方法,確保超大型集裝箱船軸系設計的安全可靠,建立了系列化船型軸系扭振及校中數據庫。

                    集裝箱

                      電壓穩

                      大容量輸配電系統架構通過構建多層分布式配電系統,解決了大短路電流及電壓降的問題。課題組提出了中壓系統中性點接地方式選擇的計算方法,提升了費效比。課題組構建的多層級的中低壓分布式配電系統,解決了上層建筑和推進機械處所前后分離帶來的電壓降過大和電纜通道擁堵問題,在不增加電纜直徑的前提下,嚴格控制電壓降,電纜通道內電纜數量也大幅減少。

                      課題組通過研究分析,確定了4個船型平臺的主要技術參數?;谄脚_開發的系列船型與國際先進船型對標,系列船的能效設計指數達到了2025年的國際環保要求。

                      超大型集裝箱船項目打造的船型平臺及全系列船型的推出,極大提升了核心競爭力。截至2016年底,項目成果共有12個船型實現實船接單,推廣應用共計87艘船舶。系列船型的設計訂單金額超過2.5億元,取得了顯著的經濟效益。系列船型的研發成果促使國內船廠陸續簽署了約570億元的船舶訂單,帶動了船舶相關產業鏈的發展,社會效益巨大。

                      根據英國勞氏注冊船舶數據庫已交船數據統計,2010—2016年,應用本項目研發的船型訂單,累計數量占到全球超大型集裝箱船訂單的19.3%,徹底打破了日韓造船企業的技術壟斷。項目的實施提高了我國自主開發船型的能力,提升了我國船舶工業的整體競爭力,推動了船舶行業的科技進步。

                      文/張海瑛 王彩蓮

                    本文來自《科學畫報》

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