2012到2013年，江南造船累計(jì)承接了11艘VLGC訂單，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研發(fā)出升級(jí)版VLGC MkⅡ。得益于江南造船專利技術(shù)的應(yīng)用，該船型綜合能效指標(biāo)可以直達(dá)三階段水平，相比前一代產(chǎn)品，VLGC MkⅡ更為高效、環(huán)保和安全。

      化蝶之美 成果是十多年積累和耕耘的蝶變

      此前，VLGC的設(shè)計(jì)和建造技術(shù)一直被日、韓壟斷，江南造船在進(jìn)軍該領(lǐng)域之后，積極開展各項(xiàng)預(yù)研和技術(shù)攻關(guān)。從1999年開始，逐漸取得重大技術(shù)進(jìn)展，先后研發(fā)出78500立方米VLGC、82000立方米VLGC，和83000立方米VLGC等多型產(chǎn)品。

      在這一過程中，江南造船經(jīng)歷了國際船舶市場的“過山車”。2007～2008年，在船市高峰期，江南造船整體搬遷到長興島，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營的統(tǒng)一部署，長興島三條造船生產(chǎn)線主要以當(dāng)時(shí)市場火爆的超大型油船、大型集裝箱船和大型散貨船等船型為主。不過，研發(fā)團(tuán)隊(duì)并未因此停止LPG船的技術(shù)開發(fā)研究工作，而是利用船市火爆、接單壓力有所減輕的機(jī)遇，投入大量資源，集中全力完善VLGC研發(fā)。在2012年前后，航運(yùn)市場陷入低谷，常規(guī)造船訂單嚴(yán)重下滑，但是市場對(duì)清潔能源的需求卻在不斷攀升，LPG船建造市場反而顯得異?；钴S。正是得益于之前的準(zhǔn)備，2012到2013年，江南造船累計(jì)承接了11艘VLGC訂單，填補(bǔ)了中國造船界在該領(lǐng)域的空白。

       基于對(duì)VLGC建造市場發(fā)展前景和競爭格局的預(yù)判，在首批訂單承接后不久，江南造船便部署了新一代VLGC MkII的研發(fā)工作，并于日前順利將其推向了市場。該船型在設(shè)計(jì)方面具有更高效、更環(huán)保和更安全三大特點(diǎn)。

       從“高效”的角度看，盡管液化氣船營運(yùn)收益較好，船東對(duì)于油耗和航速指標(biāo)并不像常規(guī)船型那樣敏感。但是為提高船型競爭力，江南造船還是通過運(yùn)用自主研發(fā)的專利技術(shù)，使新船型的綜合能效指標(biāo)直達(dá)三階段水平，而且還有效降低了船東非常關(guān)注的實(shí)際運(yùn)營中的能耗損失。

       就“環(huán)保”來講，為適應(yīng)將來歐洲、美國等地區(qū)更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了三燃料推進(jìn)、脫硫系統(tǒng)等備選方案，使得VLGC MkII成為綠色航運(yùn)理念下的一款代表性產(chǎn)品。從“安全”的角度而言，VLGC對(duì)于液艙維護(hù)系統(tǒng)的要求非常高。研發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合自身在VLGC研發(fā)、設(shè)計(jì)和建造上積累的經(jīng)驗(yàn)，在“液艙維護(hù)系統(tǒng)”這一關(guān)鍵核心技術(shù)上展開了針對(duì)性研究，開發(fā)出一種新型液艙維護(hù)系統(tǒng)。目前該技術(shù)已獲得國際知名船級(jí)社的設(shè)計(jì)認(rèn)證，未來在通過最終的功能檢驗(yàn)之后，還可以應(yīng)用到大型液化乙烯（LEG）船、液化天然氣（LNG）船等船型，這對(duì)于江南液化氣船系列產(chǎn)品的研發(fā)，將起到重大的推動(dòng)作用。

       鑒于美國頁巖油氣資源開發(fā)對(duì)于全球能源格局帶來的革命性影響，預(yù)計(jì)未來數(shù)年包括LPG在內(nèi)的伴生液化氣運(yùn)輸市場將會(huì)異?；鸨袛?shù)據(jù)分析認(rèn)為，到2017年前后，全球市場的VLGC運(yùn)力供應(yīng)將出現(xiàn)明顯的缺口。江南造船此次推出的VLGC MkII和今后還將繼續(xù)研發(fā)的具有新型“液艙維護(hù)系統(tǒng)”的“中國江南型”LPG系列船型，無疑將為江南造船參與國際市場競爭增添砝碼。

       菱形液貨艙的外形設(shè)計(jì)需要考慮充分利用船體貨艙內(nèi)的有效空間。這使得船體線型要根據(jù)液貨艙的容積需求來設(shè)計(jì)。而由于獨(dú)立的A型液艙自支撐的特性，導(dǎo)致VLGC的結(jié)構(gòu)分析非常復(fù)雜，需要進(jìn)行大量迭代分析以便真實(shí)模擬實(shí)際載荷。

       成繭之難 設(shè)計(jì)研發(fā)是取得成果的成繭階段

       像大型液化天然氣（LNG）船一樣，VLGC的進(jìn)入門檻也很高。但是與大型LNG船的液艙維護(hù)系統(tǒng)等核心技術(shù)都是從國外引進(jìn)專利不同，江南造船建造的VLGC是完全自主研發(fā)。建造某些復(fù)雜船型是可以通過購買成熟技術(shù)和專利跨過技術(shù)和建造門檻，但江南造船仍然選擇依靠自身的力量通過自主研發(fā)來實(shí)現(xiàn)VLGC設(shè)計(jì)能力的突破。

       當(dāng)然，自主研發(fā)需要超強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和底蘊(yùn)作為保證，其難度也不言而喻。為此，江南造船花費(fèi)較長時(shí)間開始了技術(shù)和人才的儲(chǔ)備。不但設(shè)立了國家級(jí)技術(shù)中心，建立起強(qiáng)大的研發(fā)部門和高水平的博士后工作站，而且在研發(fā)上不斷投入大量的人力、物力、財(cái)力，持續(xù)提升基礎(chǔ)和前沿研發(fā)能力，并通過長期積累取得了重大技術(shù)突破，從而保持并擴(kuò)大了在技術(shù)創(chuàng)新上的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先地位。為了使產(chǎn)品研發(fā)更加高效，江南造船組建了自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，由總工程師、全國政協(xié)委員、船舶設(shè)計(jì)大師胡可一擔(dān)任總設(shè)計(jì)師，以開發(fā)研究部為主體，從各部門選取一批銳意進(jìn)取、勇于創(chuàng)新的骨干研發(fā)人員，以精益求精的工作態(tài)度參與到VLGC的研發(fā)中。為了打破國外技術(shù)壟斷，破解缺乏參考資料的困局，研發(fā)人員通過多方努力，深入了解研發(fā)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。

       在船體線型開發(fā)方面，由于菱形液貨艙的外形設(shè)計(jì)需要考慮充分利用船體貨艙內(nèi)的有效空間，船體的線型要根據(jù)液貨艙的容積需求來設(shè)計(jì)并兼顧快速性、浮態(tài)，否則就會(huì)對(duì)船體設(shè)計(jì)造成影響，而這正是VLGC線型研發(fā)的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。在沒有母型船參考情況下，研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托博士后工作站，應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）分析軟件進(jìn)行了大量的仿真計(jì)算、分析和優(yōu)化工作，并通過最新引進(jìn)的線型快速變換軟件，對(duì)船體推進(jìn)性能進(jìn)行了全方位的優(yōu)化提升，使整船的能耗指標(biāo)比日、韓同期的VLGC降低5%～10%。實(shí)際上該指標(biāo)若能與擁有超過20～40年經(jīng)驗(yàn)的日韓水平相當(dāng)就已實(shí)屬不易，但最后其明顯優(yōu)于日韓，這也是增強(qiáng)船東在江南訂造VLGC信心的一個(gè)重要原因。

       由于完整次屏蔽的設(shè)置，船體鋼材在低溫條件下的承載能力會(huì)迅速下降，并易產(chǎn)生脆性裂痕。從已營運(yùn)LPG船的報(bào)告來看，因操作不當(dāng)導(dǎo)致局部鋼結(jié)構(gòu)溫度過低而產(chǎn)生裂紋的情況并不鮮見，因此在設(shè)計(jì)階段必須進(jìn)行船體鋼結(jié)構(gòu)的溫度場分析。為了提高研發(fā)效率，江南自己開發(fā)了專用的溫度場計(jì)算軟件，經(jīng)檢驗(yàn)使用效果良好。

       A型液貨艙和船體結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，兩者之間由支座結(jié)構(gòu)相支撐，支座承受壓力但不傳遞拉力。船舶在海上航行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各個(gè)方向的加速度，因此在開發(fā)設(shè)計(jì)階段要通過大量的仿真計(jì)算，對(duì)各關(guān)鍵部位都要做精準(zhǔn)的強(qiáng)度評(píng)估，以確保A型維護(hù)液艙和支座不因船體運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)裂紋。由于獨(dú)立的A型液艙自支撐的特性，導(dǎo)致VLGC的結(jié)構(gòu)分析過程比包括LNG船在內(nèi)的其他船型都要復(fù)雜，需要進(jìn)行大量迭代分析以便真實(shí)模擬實(shí)際載荷。這包括粗、細(xì)網(wǎng)格分析、精細(xì)網(wǎng)格疲勞分析、基于直接波浪載荷的譜分析疲勞等計(jì)算、全船的振動(dòng)分析和液艙晃蕩計(jì)算分析，通過投入巨大的技術(shù)力量，江南造船圓滿完成了VLGC的所有結(jié)構(gòu)分析工作。

       在液貨艙和船體建造方面，存在低溫鋼焊接控制難度大、液貨艙絕緣施工要求高、液艙吊裝和精度控制要求高等挑戰(zhàn)。江南造船建造了1：1尺度的模擬艙，使用鋼材超過1600噸。通過該模擬艙的建造，江南造船掌握了VLGC的建造工藝工法。#p#分頁標(biāo)題#e#

       蛻變之痛 建造是將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為成果的蛻變過程

       雖然VLGC的設(shè)計(jì)研發(fā)難度遠(yuǎn)大于常規(guī)船型，但是掌握了設(shè)計(jì)并不意味著就掌握了建造。日、韓在建造VLGC初期的痛苦經(jīng)歷早已證明VLGC的建造難度大于設(shè)計(jì)難度。江南VLGC研發(fā)團(tuán)隊(duì)很早就意識(shí)到這一點(diǎn)，并在船型設(shè)計(jì)研發(fā)過程中將研發(fā)攻關(guān)范圍推廣到建造技術(shù)研究。

       江南造船首先對(duì)VLGC建造的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了識(shí)別，列舉了100余條需要重點(diǎn)攻關(guān)的難題，在低溫鋼材焊接操作工藝標(biāo)準(zhǔn)、絕緣敷設(shè)工藝、支承系統(tǒng)的制作和安裝、液貨艙吊裝、精度控制以及低溫鋼舾裝件的制作安裝等方面進(jìn)行逐項(xiàng)攻關(guān)，并制作了模擬艙。通過多年的不懈努力，江南造船終于攻克難關(guān)，掌握了VLGC的建造工藝工法。

       而在液貨艙和船體建造方面，低溫鋼焊接的控制難度非常大。建造VLGC的鋼材比較特殊，并且國內(nèi)還沒有合格的供應(yīng)商，因此都需要從日、韓或歐洲進(jìn)口。由于低溫鋼晶粒很細(xì)，因此要求嚴(yán)格控制焊接過程中的各種參數(shù)和環(huán)境條件，需要對(duì)操作工人進(jìn)行專門培訓(xùn)。與建造LNG船有專利商的明確指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)不同，建造VLGC必須靠自身摸索、建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以確保質(zhì)量穩(wěn)定，否則任何瑕疵都將導(dǎo)致災(zāi)難性的返工。江南造船以技術(shù)中心焊接研究所為載體，自籌資金，提前進(jìn)行大量的有針對(duì)性的低溫鋼焊接試驗(yàn)，積累了寶貴的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，由此制定了一套完整的低溫鋼焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，獲得國際一流船級(jí)社的認(rèn)可。

       VLGC的液貨艙絕緣敷設(shè)面積非常大，絕緣施工要求很高。江南造船提前做好對(duì)液艙絕緣系統(tǒng)的技術(shù)方案、施工工藝、環(huán)境控制、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面的研究，制定了一套完整的液艙絕緣施工、檢測、管理工藝。建造過程中的“液艙吊裝和精度控制”也是一個(gè)難點(diǎn)。因?yàn)槊總€(gè)液貨艙下部有40個(gè)左右的支座需要與船體上的支座安裝匹配。支座數(shù)量多且精度要求高，在將液貨艙安裝到船體結(jié)構(gòu)上時(shí)每個(gè)支座都需要調(diào)平、對(duì)正。計(jì)算分析表明，底部支座安裝誤差1毫米，局部應(yīng)力將增大20%，其精度控制難度可見一斑。如果不控制好精度，之前精準(zhǔn)的計(jì)算分析將前功盡棄，同樣會(huì)導(dǎo)致返工。為此，江南造船充分利用自身強(qiáng)大的工法和精度研究能力進(jìn)行攻關(guān)，并結(jié)合模擬艙的建造，制定了周詳?shù)木裙芾碛?jì)劃和精度控制工藝文件。

       VLGC單個(gè)液艙重量超過一千多噸，并且由于吊裝精度要求高、難度大，對(duì)于工廠的建造設(shè)施而言也是一個(gè)挑戰(zhàn)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在前期對(duì)于液艙吊裝也進(jìn)行了詳細(xì)的研究和策劃，對(duì)于設(shè)備能力、吊裝方案、吊馬布置、吊索配置、局部強(qiáng)度評(píng)估等方面均進(jìn)行了仔細(xì)地論證和計(jì)算分析，確保萬無一失。

       為了更直觀、全面地研究、掌握VLGC的建造技術(shù)，江南造船自籌資金建造了1：1尺度的模擬艙，使用鋼材超過1600噸。材料、尺寸均與實(shí)船一致。通過該模擬艙的建造，總結(jié)形成了100多份工藝、管理指導(dǎo)文件，并用于指導(dǎo)實(shí)船生產(chǎn)。

       VLGC的獨(dú)立液艙在建造完成后需要進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，要盡可能真實(shí)地模擬其設(shè)計(jì)載荷，并且需要測試液艙支座的強(qiáng)度。由于液艙裝載的液化氣體比重均小于1.0，故一般采用壓水壓氣來進(jìn)行液艙強(qiáng)度試驗(yàn)。液艙強(qiáng)度試驗(yàn)是建造過程中重要的一環(huán)，由于用水量巨大，為確保船只安全，需精心設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，以準(zhǔn)確模擬設(shè)計(jì)載荷，同時(shí)要避免超載。江南造船在研發(fā)過程中對(duì)整個(gè)試驗(yàn)流程和周期進(jìn)行詳細(xì)策劃，制定了相應(yīng)試驗(yàn)方案，并獲得船級(jí)社認(rèn)可。

       正是得益于提前分析和人、財(cái)、物的投入，研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克了VLGC建造技術(shù)難點(diǎn)，并通過模擬艙得到有效驗(yàn)證。國外船東基于對(duì)VLGC這一復(fù)雜船型的建造難度的認(rèn)識(shí)，在下訂單前組織了數(shù)次船廠審計(jì)（Yard Audit），江南造船以先進(jìn)的船型指標(biāo)，全面、周密、經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的建造工藝流程，給船東下單建造以極大的信心和鼓舞，最終實(shí)現(xiàn)了雙方的共贏。