“MarkⅢ薄膜型LNG船/雙燃料船修理關(guān)鍵技術(shù)”沖破國際壟斷,有望實現(xiàn)24%碳減排率;“船舶雙燃料動力系統(tǒng)關(guān)鍵工藝仿真實訓技術(shù)”成功創(chuàng)建國內(nèi)首個13000TEU雙燃料集裝箱船舶人機交互實訓系統(tǒng),開創(chuàng)交互仿真實訓新模式,為高端海事服務(wù)業(yè)注入人才核心驅(qū)動力……連日來,舟山市船舶科研項目關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)捷報頻傳,創(chuàng)新鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、地方經(jīng)濟加速融合。
記者從舟山市科技局了解到,作為舟山傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)的船舶與海工產(chǎn)業(yè),目前已形成集產(chǎn)品設(shè)計、修造、船配制造、海員培訓等于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈體系,依托上海船舶工藝研究所舟山船舶工程研究中心等創(chuàng)新載體,通過強化關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)、科研成果轉(zhuǎn)化、公共技術(shù)服務(wù)、關(guān)鍵裝備材料國產(chǎn)替代、產(chǎn)業(yè)孵化雙招雙引以及高新技術(shù)人才培養(yǎng)等創(chuàng)新支撐,為產(chǎn)業(yè)注入澎湃的科技動能。
舟山朝著先進船海制造業(yè)和培育海洋經(jīng)濟新質(zhì)生產(chǎn)力邁出堅實的步伐,加速建設(shè)形成海洋科技創(chuàng)新高地。
清潔能源替代全面發(fā)力
勾勒綠色低碳發(fā)展藍圖
總長104.68米、寬19米,設(shè)計航速20公里/小時,可實現(xiàn)從舟山洋山深水港至江蘇太倉港全程純電航行——在浙江欣海船舶設(shè)計研究院股份有限公司,一艘全國首制的全航段換電式江海直達集裝箱船正在緊鑼密鼓地投入設(shè)計建造。
作為省級重點企業(yè)研究院的浙江欣海船舶設(shè)計研究院,從事國內(nèi)外海事服務(wù)船、液貨船、客運船、漁業(yè)船、公務(wù)船、工程船、新能源船等的研發(fā)設(shè)計。院長陳波介紹,浙江欣海船舶設(shè)計研究院與武漢理工大學、浙江海洋大學開展合作,這艘400標準箱江海直達純電集裝箱船采用換電模式箱式純電池作為動力能源,最大可裝載404個20英尺標準集裝箱箱位,包括28個冷藏集裝箱及可裝載包裝危險品!白鳛橐环N新型的綠色低碳集裝箱船,不僅能夠顯著降低該航線的碳排放量,還依托高效的動力系統(tǒng)大幅提升運輸效率,優(yōu)化物流時效。”陳波表示。
隨著國際海事組織碳排放新規(guī)生效,全球航運近年來綠色轉(zhuǎn)型加速,LNG雙燃料(以單一燃料液化天然氣混合柴油或乙醇混合柴油)等動力船舶市場需求激增。截至2024年底,全球雙燃料船舶2119艘,約占全球船隊總噸位的7.4%,較2018年時的3.2%大幅增長。2024年全球新造船訂單中,45%的船舶使用了替代燃料。
2024年,舟山船舶產(chǎn)業(yè)以綠色修船和新能源領(lǐng)域研發(fā)為雙賽道,實施重點項目25個,總投資超86億元,研制應(yīng)用超高壓水射流除銹機器人、智能噴涂機器人等綠色智能裝備,綠色修船國際認證試點獲國家認證認可監(jiān)督管理委員會批復同意,持續(xù)打響“綠色修船”品牌,綠色低碳化產(chǎn)品市場占有率進一步擴大。
比如浙江欣海船舶設(shè)計研究院設(shè)計在建的18500載重噸新能源首批3艘江海直達散貨船,采用LNG單一燃料作為動力能源,大幅減少硫氧化物、碳氧化物和顆粒物的排放。該船型載貨量大、吃水淺、能效低、效率高,建成后將主要投入長江中上游流域到舟山群島的運營,承擔礦砂、煤炭、谷物等大宗貨物的江海直達運輸業(yè)務(wù),助力地方經(jīng)濟的繁榮與發(fā)展。
去年,由太平洋海洋工程(舟山)有限公司承接改裝的950TEU甲醇雙燃料支線集裝箱船R6339-“ECO UMANDE”順利交付,系全球首艘完成甲醇雙燃料改裝的集裝箱船!癊CO UMANDE”輪采用MAN Energy Solutions研發(fā)的5S50ME甲醇雙燃料發(fā)動機,使用綠色甲醇為燃料時具備零碳排放能力,項目主要工程包括安裝甲醇燃料系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、甲醇設(shè)備間艙底水系統(tǒng)、甲醇艙透氣及掃艙系統(tǒng)、LFSS儀表空氣系統(tǒng)、泡沫系統(tǒng)等7個系統(tǒng),具有安全、低排放和環(huán)保等特點。
運力世界第一的地中海航運公司在舟山長宏國際船舶修造有限公司下單訂造的10艘11500標準箱LNG雙燃料動力集裝箱船,預計將在今年完成交付,將入級挪威船級社、英國勞氏船級社和法國必維船級社。該系列集裝箱船具有完全知識產(chǎn)權(quán),采用LNG及傳統(tǒng)燃油雙動力推進基礎(chǔ)上又創(chuàng)新前沿的氨燃料“預留”的零碳設(shè)計,配備同級最大的C型LNG燃料儲罐。
與同型船相比可節(jié)約5%左右的燃料,能效設(shè)計指數(shù)較國際海事組織規(guī)定的第三階段排放基準線再降低40%,碳排放強度評級至2040年仍可維持在健康營運區(qū)間內(nèi),領(lǐng)跑同業(yè)。
突破高端船舶修造技術(shù)
解鎖新興市場百億密碼
在修造船領(lǐng)域流行著一句話:世界修船看中國,中國修船看舟山,全球五分之一的修造船業(yè)務(wù)匯聚于舟山。當前船舶工業(yè)進入一個新技術(shù)大規(guī)模植入應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)顛覆期,國務(wù)院印發(fā)的《推動大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新行動方案》中提出支持交通運輸設(shè)備更新,加快高耗能、高排放老舊船舶報廢更新,這令舟山的修造船碼頭變得越來越忙。
LNG是推動全球航運業(yè)低碳化的重要清潔燃料。通過LNG雙燃料改裝技術(shù)可近乎100%消除硫氧化物排放,理論碳減排率達24%。這不僅使得船東改裝投資回報期縮至5年,對于修船企業(yè)而言項目邊貢率也能預計達12%,后續(xù)實船改裝可節(jié)約成本數(shù)百萬元,形成“技術(shù)突破—市場拓展—效益反哺”的良性循環(huán)。然而,LNG船修理技術(shù)復雜,涉及超低溫材料、密性維護等高端工藝,與航空母艦、大型郵輪并稱為造船工業(yè)皇冠上三顆明珠,國內(nèi)船廠面臨技術(shù)壁壘高、市場分散等挑戰(zhàn),技術(shù)長期被國外少數(shù)企業(yè)壟斷。
針對LNG新能源船舶維修領(lǐng)域的技術(shù)難題,舟山市科技部門構(gòu)建“企業(yè)+院校+平臺”合作機制,迅速組織起重大共性技術(shù)攻關(guān)聯(lián)合體,位于舟山六橫島的舟山中遠海運重工有限公司作為當?shù)氐念I(lǐng)軍企業(yè),牽頭揭榜該項目,依托船舶智能制造國家工程研究中心等高能級平臺,集中資源力量,加快科研攻關(guān),嫁接轉(zhuǎn)化中船十一所的MarkⅢ型薄膜艙圍護系統(tǒng)空間密性檢測技術(shù),成功突破以雙壁管安裝焊接技術(shù)、波紋板安裝焊接工藝標準等關(guān)鍵難點為代表的LNG船全套修理工藝,打破了國際壟斷,為全球LNG船修理行業(yè)給出了中國方案。
比如在焊接精密性檢測過程中,需要攻克氨顯色密性檢測這一技術(shù)難點,依托平臺引入的中船十一所的專家和技術(shù)資源,采用國內(nèi)領(lǐng)先的識別工藝技術(shù),精準定位焊縫缺陷,檢測結(jié)果直觀可靠,可以確保圍護系統(tǒng)主屏蔽無漏點,幫助企業(yè)解決了傳統(tǒng)檢測方法成本高、靈敏度低等問題,檢測效率提升逾30%,成本降低約40%。
如今,以舟山中遠海運重工有限公司為代表的舟山船舶企業(yè),陸續(xù)與國內(nèi)外各大高校院所開展深度合作,在極地科考船、大型集裝箱船、豪華郵輪、散貨船等高端船舶與海洋工程裝備領(lǐng)域取得多項發(fā)明專利授權(quán),自主創(chuàng)新能力顯著提升。
教科一體賦能人才培育
揚起數(shù)字巨輪千帆萬舵
伴隨雙燃料船舶成為主流技術(shù)方向,未來五年內(nèi)相關(guān)船員缺口預計突破20萬人,到2030年全球需約45萬名雙燃料船員,2035年缺口將擴至80萬名。如何突破傳統(tǒng)培訓的場景覆蓋、燃料消耗、操作風險等局限,抓住人才這一船舶科技創(chuàng)新、海事服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心變量?近日,通過驗收的“船舶雙燃料動力系統(tǒng)關(guān)鍵工藝仿真實訓技術(shù)研究”項目,為推進船員培訓產(chǎn)業(yè)化、規(guī);瘧(yīng)用奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ),成為國內(nèi)首個13000TEU雙燃料集裝箱船舶動力系統(tǒng)關(guān)鍵工藝仿真實訓系統(tǒng)。
該套仿真實訓系統(tǒng)是由上海船舶工藝研究所舟山船舶工程研究中心聯(lián)合浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學院、上海申博信息系統(tǒng)工程有限公司組建專項團隊研發(fā),突破雙燃料發(fā)動機實時行為模型構(gòu)建、多模式AR三維注冊、視點位置實時追蹤、船員實訓適任性智能評估等關(guān)鍵技術(shù),形成多項船舶動力系統(tǒng)實訓核心功能模塊,覆蓋系統(tǒng)操控訓練全流程,從而提高了操作的交互便捷度及可視化效果。
目前,該系統(tǒng)已在承擔大量海員培訓的浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學院船舶輪機員培訓及輪機專業(yè)開展實訓應(yīng)用。記者從該學院了解到,教學中,這一培訓項目由4至5名學員組成工作小組,以角色扮演的方式,分別對應(yīng)指揮,甲板、機艙、巡視等不同工作崗位,每位學員都可以借助AI設(shè)備身臨其境地體驗和掌握LNG加注與燃氣供應(yīng)等工作流程、關(guān)鍵操作與注意事項等。訓練中還可以通過系統(tǒng)自動報錯、提示與操作評價等,不斷修正自已的操作以符合規(guī)范要求。
該系統(tǒng)上線3個月后,教學試用人數(shù)超300人次,實操時長占比提升30%,尤其在主機操控和應(yīng)急響應(yīng)能力方面,顯著提升了海員的訓練效果。
培訓教師王雪峰教授表示,目前LNG加裝仿真實訓已經(jīng)植入《船舶柴油機》《船舶管理》《船舶動力設(shè)備操作》等課程中,與理論教學相輔相成。“雙燃料船仿真實訓符合新能源產(chǎn)業(yè)對人才的需求方向,打破了傳統(tǒng)的‘書本+參觀’教學模式,同學們普遍反饋真實、互動性好。我們計劃將這個培訓項目從‘低閃點燃料加裝專項培訓’擴大為所有培訓學員的必修內(nèi)容,因為這是未來船舶技術(shù)人才必須掌握的技能!蓖跹┓逭f。
自主研發(fā)海上無人裝備
開拓船海產(chǎn)業(yè)未來方向
無人船(USV)以遙控或自主方式在水面航行,具有靈活性強、安全性高以及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點,在海洋環(huán)境監(jiān)測、海事搜救、漁政監(jiān)察、海洋漁業(yè)養(yǎng)殖與捕撈等民用領(lǐng)域有著廣泛用途。相比無人機領(lǐng)域,國內(nèi)無人船技術(shù)研究起步較晚,且研發(fā)機構(gòu)以高校、科研院所為主,產(chǎn)品化、工程應(yīng)用方面相對較弱,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)數(shù)量有限,與國際先進水平相比仍存在一定差距。
經(jīng)過一段時間的發(fā)展,該行業(yè)已由遙控船舶轉(zhuǎn)向自主式無人船階段,且出現(xiàn)了具備自主駕控能力的無人船產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品。但在適用場景方面,當前我國無人船艇企業(yè)大多集中在內(nèi)河級無人艇制造,船艇體量較小,僅能適用于內(nèi)河等相對穩(wěn)定、簡單的環(huán)境,而更高級別的海工級,研發(fā)制備難度較大,國內(nèi)大部分無人船制造企業(yè)尚未突破技術(shù)壁壘。
近年來,舟山市以其較為堅實的船舶工業(yè)基礎(chǔ),積極布局無人船相關(guān)領(lǐng)域,努力引進智力載體,并為相關(guān)的研發(fā)機構(gòu)提供駐泊碼頭、海試海域等方面的支持,助力開展智能動力電力、自主航行與智能控制、智能感知等核心技術(shù)研究,力爭打造集研發(fā)、生產(chǎn)、試驗于一體的海上無人船產(chǎn)業(yè)基地,推動海洋裝備產(chǎn)業(yè)邁向未來。
上海船舶工藝研究所舟山船舶工程研究中心是中船十一所與舟山市共建的綜合性研發(fā)機構(gòu),承擔全市船舶與海洋工程領(lǐng)域智能海洋裝備科技創(chuàng)新的技術(shù)支撐、科技成果轉(zhuǎn)化推廣、高端技術(shù)人才培訓等工作。國內(nèi)取得船級社認證的首艘專為風電場研制、用于風電場巡邏、巡檢、警示、取證的遠程無人控制高速二類無人艇誕生于此。
這艘名為“海宇巡01”的海上風電無人艇,由船載航控、航行避障、數(shù)據(jù)通信、船載感知、手持式遙控和地面基站遙控指揮等數(shù)字化的系統(tǒng)組成,借助于衛(wèi)星通信、傳感設(shè)備、感知模塊、數(shù)據(jù)計算等新技術(shù),實現(xiàn)無人艇自主接收執(zhí)行地面控制基站和智能遙控器的指令自動駕駛,立體感知周圍環(huán)境態(tài)勢信息、當前正在執(zhí)行的任務(wù)數(shù)據(jù)信息、無人船實時狀態(tài)信息,并能通過相關(guān)的路徑規(guī)劃算法和人工勢場法,計算出路徑、方向、速度,給出避障決策,從而自主執(zhí)行距岸基200海里內(nèi)的風電場全天候值班巡邏、巡檢、取證、警告等任務(wù)。通過數(shù)字化無人智能裝備的研制和應(yīng)用,實現(xiàn)了高海況下沿海風電場遠程無人化實時有效監(jiān)管。項目研發(fā)團隊負責人郭永升介紹:“以前風大浪高又遠的地方,人不好去管,現(xiàn)在完全可以用無人艇替代,其智能化水平和任務(wù)執(zhí)行能力,使海上風電場更安全、更高效!蔽磥頍o人艇必將驅(qū)動海洋經(jīng)濟革新,在環(huán)保及商業(yè)領(lǐng)域重塑作業(yè)模式,成為智慧海洋的核心裝備。
本報記者 趙琦 通訊員 洪瑤 林傳頌 於斌