7月1日8时30分,由我国自主设计建造的首艘全球装箱量最大的24000箱超大型集装箱船“长益”号靠泊上海洋山深水港二期码头,再次刷新了超大型集装箱船靠泊洋山深水港的历史纪录。此前,该船首航靠泊青岛港,期间共装卸11692只标准集装箱。

  “长益”号由中国船舶集团有限公司旗下沪东中华造船(集团)有限公司自主设计,拥有完全自主知识产权。6月22日,该船在沪东中华签字交付,投入远东至欧洲航线的运营。行业相关人士表示,这是沪东中华继2020年9月完工交付中国首创、全球首艘23000箱双燃料动力超大型集装箱船后,在该领域取得的又一重大突破,创造了中国船舶工业新的里程碑。

  作为一艘海上“巨无霸”,“长益”号除了“肚量大”之外还隐藏着哪些特质?其研发、生产过程中有哪些不为人知的故事?目前我国在超大型集装箱船建造领域有哪些成就和进展值得关注?记者近日采访了中国船舶集团有限公司多位专业人士。

  “长益”号船舷被饰以绿、红上下两条色带,其中绿色的部分占比较大,因此也被称为“绿巨人”。据官方数据,该船总长399.99米,型宽61.5米,高度达到76.5米,甲板面积24000平方米。

  “把它竖起来的话,高度和上海的金茂大厦差不多;甲板面积相当于3.5个标准足球场;货舱内加上舱盖上最大可堆装25层集装箱,相当于22层楼的高度。该船一共可装载24004个标准集装箱,是目前全球装箱量第一的集装箱船,如果用中欧货运班列来装这些箱子,需要480列班车,这些箱子连接起来,总长度可达145公里。”中国船舶集团沪东中华长兴造船副总经理刘学东解释说。

  “长益”号庞大的身躯背后,隐含着设计人员的诸多心思。因为做到了“同尺度船型中载箱数最多,同级别船型中承载能力最大”,这一船型也被船东称为全球最强“带货王”。

  “设计人员突破传统设计,把上层建筑、货舱区和烟囱的分布随船体错落有致的线型进行了量体裁衣般的优化分舱布置,最大程度利用好船体的‘身材’,让各个区段尽可能多地容纳集装箱,最终形成舱内和甲板上堆箱量最大化,做到同尺度船型中载箱数最多。同时,通过采用大肋距骨架、混合式横舱壁、一体化绑扎桥等轻量化的结构设计,使得自身空船重量最小化,而载重量可达24.2万吨。跟上一代23000箱集装箱船载重量相比,可多载10%的货物。”刘学东告诉记者。

  根据功能,该船可分为货舱区、机舱区、住舱区及艏艉系泊区域,此外还有油舱、舵机舱和艏侧推舱等。货舱区是用来装载集装箱货物的区域,是整艘船面积最大的部分。机舱区是用来布置主机、发电机、锅炉等各类机电设备的区域,为船舶提供航行推进的动力和设备运行的电力。洗涤塔也安装在这一区域,船舶航行产生的烟气通过海水洗涤,将硫氧化物的含量降低后再排放。住舱区则是船员生活居住的区域,包括厨房、食堂、娱乐间、健身房等,其中位于顶层的驾驶室是全船的指挥中枢。艏艉系泊区域即为船的首尾区域,布置有锚机、锚链、绞车、缆绳等船舶停泊时的设备用品。

  值得一提的是,与传统箱船不同,“长益”号的住舱区远离机舱区,在确保驾驶视线的情况下实现整个货舱区最多的堆箱层数,有效提升了集装箱装载量,同时也避免了机舱区域的噪音对住舱区的影响。此外,甚至连不起眼的缆绳也暗藏玄机:“长益”号使用的高性能缆绳和传统钢丝绳直径、强度相同,而重量却只有钢丝绳的1/8,拥有高强、轻质、可靠等优势,具有缩短靠泊作业时间降低港口使费、提高系泊作业安全性等隐形效益。

  对船东而言,“带货”能力固然重要,节能环保、安全可靠、便于操作和维护方便等也都是需要考虑的因素。此外,受具体航线、海上天气、洋流等不同因素影响,远东至欧洲货运航线单程短则三四周,长则数月,拥有良好工作、生活环境的集装箱船无疑会更受船员欢迎。

  由于运用了全球最新的水动力优化等技术及封闭式桥楼等设计,“长益”号节能低碳、舒适宜居、运维便利,是一艘环境友好型和船员友好型的超大型集装箱船。

  在多装重载的情况下实现高航速、低油耗,得益于沪东中华运用的水动力优化技术。具体说来,就是通过采用水中航行的仿真设计技术,利用计算机进行多轮迭代计算,形成最优线型方案,这样排水量保持不变,但是船舶航行时船体的阻力最小化了,就能多装快跑。

  沪东中华还优化螺旋桨及节能装置设计,以提高艉部推进效率。其自主研发的玲珑型球鼻艏设计、大直径螺旋桨和节能导管等,使船舶具有快速性和低能耗的优点,各项性能指标均达到了国际先进水平。此外,他们还首次在大型集装箱船上进行了风洞试验,以优化船体线型,减少航行中的风阻。

  据测算,与传统燃油的23000箱集装箱船相比,尽管24000箱超大型集装箱船装箱量更多,但每天航行可减少二氧化碳排放约38吨,按14吨重箱装载换算,单位集装箱运输碳排放量减少13.5%。

  “在恶劣海况下,船员们不必再冒着狂风巨浪的风险在室外工作,确保了船员的安全。”据刘学东介绍,“长益”号采用全封闭式桥楼设计,驾驶甲板从左舷到右舷全宽度整合在驾驶室内,这样船员在需要观察船舶两舷的状态时就可以在室内进行,同时还实现了全天候空调环境下的操控作业。

  这样一艘“巨无霸”停靠码头时,很难观察到船舷及码头上的情况,因此“长益”号驾驶室的两侧分别设有两个独立的小型驾控台。有了这两个驾控台,船靠岸时,船员就可以来到这里观察并操控船的位置。

  不仅如此,沪东中华还本着以人为本的设计理念,对居住舱室采用时尚化和个性化的内饰设计,大大提升了船员工作、生活的舒适度。

  24000多只标准集装箱的装卸不是一件容易的事。为了使相关作业更安全顺畅地进行,沪东中华在系固高层集装箱、防止其倾斜坠落的绑扎桥上动脑筋,创新采用A型绑扎桥设计,最大限度地方便船员操作绑扎件,避免结构死角或船员在逼仄的空间操作。同时,船上所有工作场所均提供安全便捷的通道,以提高船员的工作效率。

  记者了解到,沪东中华开发该船时,船体结构按照25年疲劳寿命考虑,同时功能上按单人可以驾驶船舶、机舱可以无人值班等标准来设计,其他关键设备等也都专门进行了分析和计算,充分考虑到船舶的可靠性、易操作性和维护便利性等。

  2019年11月26日,24000箱集装箱船项目签约;2020年11月27日,首制船开工;2022年6月22日,首制船交付。相关专家表示,去除疫情影响,“长益”号的建造周期达到世界先进建造水平。

  其实,这艘超大型集装箱船的传奇故事,在项目签约之前就开始了,而它的诞生过程,也不仅仅是“神速”这么简单。

  故事还要从2019年5月说起。当月,沪东中华收到了船东方面的标书。身在全球屈指可数的全系列集装箱船研发设计建造领军船企,负责箱船设计的团队实力非凡,加之考虑到竞标方案基于多轮优化设计,完全符合标书要求,设计团队信心满满地参与了竞标。

  但在当年7月,船东的反馈让设计团队感受到了危机:首轮船型方案给出的快速性指标相比国外船厂,若达到相同的设计航速,在推进功率方面存在近3%的差距。尽管沪东中华和竞争对手在不同的水池开展试验,各个水池采用的修正方法不同,但船东并不接受“不同水池数据不具可比性”这样的解释,设计团队非常清楚,只有拿出更好的设计方案才能打动严格的船东。

  要想赢得竞争,意味着要在已经过多轮优化的设计方案上继续深挖出3%的性能指标,而留给设计团队的修改时间只有不到3个月。挑战是巨大的。

  沪东中华开发所箱船设计总师袁红良、总体设计师陈晓莹带领团队核心成员夜以继日、全力拼搏,对船舶线型设计方案技术参数的优化空间和影响快速性指标的各个因素进行了全面分析,经过各专业紧密配合,一步一步地全面优化,不断消除3%的差距。最终通过多达6轮船模试验,实现了性能指标的全面提升。

  此外,为提升堆箱能力,沪东中华各专业加大研发力度,积极通力合作。如结构方面进一步优化货舱型式,在货舱区域增加了箱位;机舱布置满足船东要求的前提下,进一步优化布置型式,增加了十几个箱位的空间;在总高限制的情况下,优化驾驶视线多个箱位;进一步优化绑扎设计,又增加了60多个箱位。

  最终,正是靠着这样的不懈努力,使得沪东中华设计的集装箱船最大化合理利用空间,增加了200个箱位,总箱数达到24004个标准箱,成为全球第一的“带货王”。与此同时,箱数的增加并没有导致成本的增加,提高了船东的盈利能力,受到好评。

  袁红良表示,从23000箱双燃料动力超大型集装箱船到24000箱的“长益”号,不到两年,再次取得技术突破,这是设计团队发扬沪东中华“精益求精,创新超越”的企业精神,不断挑战自我,将优化设计做到极致、水到渠成的结果。据介绍,沪东中华箱船设计团队奋进的脚步并没有停止,目前新型24000箱集装箱船的装箱量已经达到24100个标准箱。

  截至目前,沪东中华已交付8000箱级以上的集装箱船近70艘,累计承接24000箱超大型集装箱船9艘,居中国各大船企之首,目前6艘正在建造之中,年内计划交付3艘。此外,他们还前瞻性地开展多型新产品研发和技术储备工作。一方面,聚焦现有箱船船型的优化,不断满足客户要求,引领市场需求;另一方面,率先完成了25000箱、26000箱集装箱船的自主设计研发,不断将世界超大型集装箱船的发展推向新的高度。

  大国崛起,必经略于海洋;向海而兴,必强大于造船。如今,我国在世界海运格局中已成为举足轻重的贸易大国、海运大国、造船大国和港口大国。

  “长益号”只是一个缩影。近年来,中国船舶集团建造交付了“奋斗者”号载人潜水器、“雪龙2”号极地科考破冰船、世界最大双燃料动力集装箱船、世界最大最先进民用医院船等一大批高端海洋装备,“中国船舶”已成为中国装备高端制造的一张亮丽名片。

  支撑造船强国战略,全力提升船海产业国际竞争力;聚焦双碳目标,大力发展绿色船型;发展蓝色经济,着力开发新兴海洋装备……中国船舶集团相关负责人表示,作为我国船舶工业发展的国家队、主力军和全球最大的造船集团,集团将继续认真落实党中央关于加快建设海洋强国、科技强国、制造强国以及造船强国等战略部署,坚持走自力更生、自主创新发展道路,不断向全球产业链和价值链高端延伸,引领我国由世界第一造船大国走向造船强国,为我国经济社会发展和全球海事业发展作出更多贡献。(于露)