《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第四部分装备《84000 立方米超大型全冷式液化气船(VLGC) 自主研制》

本期项目简介

完成单位: 江南造船 ( 集团) 有限责任公司

主要完成人: 陈兵、 张金宝、 朱庆荣、 赵立刚、 林青山、 张道志、 郑双燕、 陈建平、 李海洲、 徐淑琴、 柏高杨、 薛勇、 陈浩、 陈红霞、 王哲

项目简介

超大型全冷式液化气船 (VLGC) 是液化气船市场上的典型的 “三高冶 (高技术、 高难度、 高附加值) 船型, 是绿色清洁能源液化石油气 (LPG)长途运输的最大船型, 长期受日、 韩船厂的垄断和技术封锁, 在 2012 年前一直是中国造船界的空白。

随着中国经济的腾飞和环境保护的日趋严格,作为清洁能源和轻质化工原料的 LPG 进口与日俱增, 为了实现国货国运、 打破国外技术的长期垄断, 江南造船公司通过自主研发和国家的支持,经过十多年的不懈努力, 先后研发和掌握了 A 型液舱围护系统等十多项设计建造关键技术, 并形成了具有完全自主知识产权的专利技术。

本项目以一型超大型全冷式液化气船为载体, 通过对总体布置和线型设计, 结构设计建造技术, 低温钢焊接技术及国产低温钢工程化应用, 动力装置和货物系统设计, 液货系统单元划分、 制造、 安装及系泊试验技术, 壳、 舾、涂一体化设计, 液舱施工过程中的消防安全等方面进行了研究, 突破了超大型全冷式液化气船菱形液舱和主船体的设计、 建造及安装关键技术, 为承建该型高技术、 高附加值船打下技术基础, 填补国内在全冷式液化气船技术领域的空白, 打破国外先进造船国家在全冷式液化气船设计建造中的垄断局面。

该项目首次应用了江南造船公司拥有专利的VS-Bow 技术, 采用 CFD 数值模拟与船模试验研究紧密结合的国际先进技术, 并考虑到菱形液货舱的布置要求, 对 84000 立方米 VLGC 船体的水动力外形进行了优化, 获得了水动力性能和节能减排性能 俱 佳 的 船 型, 其 EEDI 比 IMO 参 考 线 低25. 9% , 达到了 IMO 第二阶段的要求, 其日耗油量优于同期日本、 韩国水平; 自主研发了船体结构温度场计算和液舱结构设计的专用软件, 突破了船体和液舱结构设计计算的技术难点; 自主研发了 A 型液货舱及其支撑结构的设计、 建造和安装技术, 并制作了实尺度模拟舱以进行验证, 为成功研制上述船型奠定了坚实的基础; 在 A 型液货舱低温钢焊接结构基础上同步开发了埋弧自动焊新工艺, 提高了焊接效率, 保证了焊接质量;首次实现了国产低温钢的实船工程化应用; 所研发的适合本船建造过程中的消防安全布置方案和应急预案, 取得了实船应用的成功。

该船型为高技术、 高性能、 高附加值和低能耗、 低排放、 低噪声的绿色环保船型。该项目研制起点高, 技术难度大, 应用范围广, 创新点突出, 技术指标超过日韩, 总体上达到了国际领先水平。授权发明专利 20 项, 登记软件著作权 3 项,发表论文 8 篇, 编制工艺文件和企业标准 30 项,关键技术自主可控。目前, 取得 11 艘建造订单,已全部成功交付, 合同总价超过 7 亿美元, 经济效益和社会效益显著。

项目创新点

(1) 采用 CFD 数值模拟与船模试验研究紧密结合的国际先进技术, 并考虑到菱形液货舱的布置要求, 对 8郾 4 万立方米 VLGC 船体的水动力外形进行了优化, 获得了水动力性能和节能减排性能俱佳的船型, 其 EEDI 比 IMO 参考线低 25% , 达到了 IMO 第二阶段的要求, 其日耗油量比日本、韩国同等 VLGC 低 5% 。

(2) 自主研发了船体结构温度场计算和液舱结构设计的专用软件, 突破了船体和液舱结构设计计算的技术难点。

(3) 自主研发了 A 型液货舱及其支撑结构的设计、 建造和安装技术, 并制作了实尺度模拟舱以进行验证, 为成功研制上述船型奠定了坚实的基础。在 A 型液货舱低温钢焊接结构基础上同步开发了埋弧自动焊新工艺, 提高了焊接效率, 保证了焊接质量。

(4) 研究完成了适合本船的消防安全布置方案和应急预案, 并取得了实船应用的成功。

(5) 申报专利 20 项, 其中发明专利 20 项已授权, 登记软件著作权 3 项, 发表论文 8 篇, 编制相关工艺文件 30 项。

同类项目比较

84000 立方米级全冷式液化气船是自主设计、 建造, 在中国造船界尚无先例, 没有母型船可以借鉴,为国内首创; 国外也仅有日韩少数大船厂具备研制能力和业绩。江南造船公司的 8郾 4 万立方米级 VLGC 与日、 韩同类型先进船舶的性能指标对比见表1。

主要评级指标的名称、 计算公式、 标准分数, 详见表 2。

根据评级指标计算得分为 100郾 02 分, 大于 98分 (见 CB / T 3886—2002), 因此, 《超大型全冷式液化气体运输船》 性能综合指标评级为特级, 处于国际领先水平 。

应用案例

社会效益与经济效益

本项目的研发成功, 有力地支持了生产经营接单, 成功获得 11 艘超大型全冷式液化气船建造订单, 直接创造产值 7郾 81 亿美元, 为江南造船公司在该型船的市场上保持了相当大的占有率, 经济效益突出。

本项目的自主研发成功, 不仅填补了国内在该技术领域的空白, 而且形成了具有独立自主知识产权的技术成果, 推动中国船舶工业在高技术、高附加值船舶设计和建造技术方面跃上一个新的水平, 大大提升了在国际船舶市场的竞争力。本项目以其优越的性能指标吸引了世界上主要液化气船东的兴趣, 从而打破了日韩的长期垄断。同时相关主要部件及配套设备大部分可由国内相关企业供给, 产品国产化率提高, 也带动了我国相关产业的发展。