海工輔助船的創(chuàng)新設(shè)計

秦 琦

據(jù)《The Motorship》報道，除了X船首，目前海工市場上還出現(xiàn)了許多風(fēng)格多樣且高效的海工支持船設(shè)計。

其中，最為典型的是荷蘭De Hoop船廠建造的“Karina”號快速供應(yīng)修井船（FSIV）。它并非采取常見的線型外傾設(shè)計，船廠選擇了可在不同波況和不同航速下優(yōu)化的船型，采用了已驗證的多晗線（multi-chine）船形以及球鼻首。球鼻首與細(xì)長的入水角以及較長的型線可以產(chǎn)生較好的耐波性，這會改善大風(fēng)浪條件下的航速。首飄還可以防止甲板上浪。較高的船舷、舷側(cè)和上層建筑也有助于保護(hù)甲板和貨物區(qū)域。“Karina”號及其姐妹船設(shè)計用于人員和甲板貨物（包括標(biāo)準(zhǔn)集裝箱）的運(yùn)輸，船上布置有190m2工作甲板區(qū)域，以及最多可以容納100名乘客和8名船員（4間雙人鋪）的房間。它的船尾也有特點，采用了新型船體翼，可以將能量轉(zhuǎn)化為前進(jìn)推力。海試表明，航速為12節(jié)時可以減少軸功率10%，航速為21節(jié)時可以減少15%的功率。據(jù)稱，“Karina”號采用的多晗線船體和創(chuàng)新的船體翼減少了波浪中的能量損失，這些設(shè)計最初專用于“Karina”號，目前De Hoop船廠正考慮應(yīng)用于系列船型中的其他船舶。

De Hoop船廠還考慮到了維護(hù)問題，該船僅配備2臺發(fā)動機(jī)而非常規(guī)的4臺，可以減少將近一半的維護(hù)成本。而且“Karina”號僅安裝2個螺旋槳（該型槳采用大表面/水阻比）而非常規(guī)的3或4個螺旋槳或噴水推進(jìn)系統(tǒng)，這樣可以在運(yùn)輸重貨時減少損失，據(jù)了解該船的負(fù)載為200t。同時，定距導(dǎo)管螺旋槳還可以替換成高速調(diào)距槳，不過航速超過25節(jié)時會增加能耗。

“Karina”號還采用了De Hoop船廠與供應(yīng)商荷蘭Eekels Elektrotechniek公司聯(lián)合開發(fā)的動力系統(tǒng)，既能夠使用柴油機(jī)驅(qū)動，又能夠使用柴電驅(qū)動。2臺卡特彼勒3516型發(fā)動機(jī)可以產(chǎn)生4700kW功率，因此在動力定位操作或低速操作模式下，僅需其中的一臺發(fā)動機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，驅(qū)動2臺電動機(jī)并進(jìn)一步驅(qū)動雙槳軸系的齒輪箱和首部推力器。但是，當(dāng)航速為13節(jié)或更高時，兩臺柴油機(jī)自動運(yùn)轉(zhuǎn)，直接與齒輪箱嚙合提供船舶所需的推力。這種方式可以解決發(fā)動機(jī)低負(fù)載的問題，又可以在船舶最高速21.3節(jié)操作時保持冗余度。同時，這種方法具有較好的經(jīng)濟(jì)性，試航結(jié)果表明船舶航速為13節(jié)時僅需410kW的功率，耗油量僅為150升/小時。

“Karina”號采用鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)，但較大的重量需要較大的功率，進(jìn)而產(chǎn)生較大的振動，De Hoop船廠根據(jù)其在小型豪華游船上的經(jīng)驗教訓(xùn)，采用了多種措施減少振動和噪聲，比如整個主機(jī)室內(nèi)部采用彈性設(shè)計，就如浮于船體內(nèi)部一般，這樣振動就不會直接傳至船體。據(jù)了解，內(nèi)部噪聲等級為56dB，僅為正常水平的一半。De Hoop船廠稱，在目前競爭比較激烈的海工市場，必須更加聰明，產(chǎn)品的能耗和噪聲減半，便于維護(hù)，會提供給客戶更多利益。

LMG Oilcraft公司設(shè)計的雙船首船體和三體船也是市場上的一個亮點。該雙體船型的設(shè)計理念是擁有一個較大的球鼻首以延長水線，當(dāng)船舶切入波浪時，水線以上的另一個船首提供了上浮空間，這樣船舶可以再次浮起。如果再在雙船首之間配上穿浪區(qū)，那么船舶可以迅速甩開波浪。靈活的船型吸引了工業(yè)界的目光，不過首批訂單出現(xiàn)了資金問題。

據(jù)了解，雙船首船體可以應(yīng)用在檢查修理維護(hù)（IMR）船、錨作船、海底建設(shè)船和平臺供應(yīng)船設(shè)計。其中平臺供應(yīng)船長90米，寬20米，擁有足夠空間容納起重機(jī)和遠(yuǎn)程遙控設(shè)備（ROV），擁有較大的甲板面積，為船員提供惡劣天氣下的保護(hù)，并且從駕駛室到甲板具有較好的可視性。

另一型創(chuàng)新船型的設(shè)計是110米長和48米寬的三體地震勘探船。常規(guī)的三體船的主船體比較狹窄，為了獲得甲板面積，LMG Oilcraft公司將一個類似常規(guī)船體的中央船體與舷側(cè)突出部組合，這樣船寬較寬可以容納電纜絞車以及其他設(shè)備。該三體船的阻力如何呢？LMG Oilcraft公司與挪威海事技術(shù)研究所進(jìn)行了計算流體動力學(xué)分析，表明采用相同船寬的單體船阻力更大；而三體船的阻力較低，運(yùn)動性能較好。