CCS:超大型集裝箱船的堅強技術支撐

本刊記者 胥苗苗

2018年1月17日，我國第一艘自主設計建造的20000箱級超大型集裝箱船“中遠海運白羊座”在南通正式命名交船，該船由南通中遠海運川崎船舶工程有限公司為中遠海運集團建造，標志著我國造船業正式加入20000箱級超大型集裝箱輪的行列，具有里程碑式的意義。緊接著，1月29日，載箱量達20119TEU“中遠海運金牛座”輪在上海外高橋造船廠成功命名交付；3月22日，“中遠海運獅子座”在南通中遠海運川崎船舶工程有限公司碼頭正式命名；4月10日，“中遠海運雙子座”在大連船舶重工命名交付……，隨著一系列20000箱級大型集裝箱船的陸續交付，彰顯了中國在超大型集裝箱船建造領域取得了突破性進展達到世界先進水平。與此同時，作為船舶建造入級的船級社——中國船級社（CCS）也在對船舶提供全面建造檢驗入級服務的具體實踐中全方位展示和提升了技術實力和入級服務能力，為建設國際一流船級社奠定了堅實的基礎。

服務能力全方位提升

高技術、高附加值船舶一直是各造船國家和造船企業最為關注的競爭高地。20世紀60年代,日本作為世界第一造船大國,逐漸開發建造冷藏船、LPG船等高附加值船舶，與歐美展開競爭。20世紀70～80年代,韓國造船業異軍突起,并將高附加值船舶的研發建造作為重中之重, 成為市場競爭的又一主力。中國從上世紀90年代開始承建冷藏船、滾裝船等船型, 近年來在大型集裝箱船和大型LNG船建造領域也逐漸擁有了一席之地，特別是隨著近期一系列20000箱級超大型集裝箱船的成功建造和交付，中國在超大型集裝箱船舶設計和建造領域中將逐步實現由技術跟隨者到創新領跑者的轉變，成為真正的世界造船強國，助推中國制造走向世界。

伴隨中國造船業在集裝箱船舶建造領域的快速發展，CCS的技術服務能力也在不斷增強，有力地支撐了中國造船業競爭力的提升。據CCS超大型集裝箱船總項目負責人介紹，CCS集裝箱船舶檢驗服務能力大致經歷了學習、合作到獨立三個發展階段。從初期的學習到中期的合作，相互學習借鑒、互相促進提高，從而實現了船舶審圖和檢驗人才隊伍的培養和積累，再到現在的獨立階段，CCS已經實現了在船舶審圖、產品檢驗到建造檢驗全方位達到國際一流水平，尤其在集裝箱綁扎、智能船舶等領域甚至已經達到國際領先地位。隨著檢驗技術的提升，CCS在超大型集裝箱船舶建造檢驗的多個專業方向組建起自己的專家隊伍，主要包括止裂鋼和超厚板材料及焊接認可、結構強度校核、長軸系校中、TOFD及PAUT先進探傷技術應用、智能船舶等領域。

圖1 貨艙段有限元分析

目前，CCS船隊現有集裝箱船200余艘， CCS在建超過10000標箱的超大型集裝箱船的數量為31艘，在國際船級社協會（IACS）成員中的占比超過20%。近年來，在現有超大型集裝箱船規范科研成果和建造入級的經驗基礎上，CCS完善了集裝箱船規范和指南，并針對性開展了專項研發工作，如艙段結構有限元強度分析、貨艙區域熱點應力疲勞分析全船有限元分析、艙口角隅疲勞分析、波激振動和砰擊顫振計算等核心技術。根據客戶在安全、節能、環保、舒適性及新船型開發方面的需求，CCS還可以提供諸如振動與噪聲控制、排放控制解決方案、船舶能效技術、特定航線的系固與綁扎、船體監測系統、縱傾優化——OTA等專項技術及服務產品。同時，CCS在2018年陸續交付的20000箱級系列超大型集裝箱船的建造入級檢驗中進一步豐富了經驗。可以說，CCS在超大型集裝箱船舶領域的入級服務能力得到了跨越式提升。

圖2 縱傾優化-OTA

以精進的技術服務作支撐

近些年，CCS在大型集裝箱船領域建立起了完整的服務能力，同時，在該領域CCS又推出了自己的“拳頭”產品。據CCS超大型集裝箱船總項目組陳路介紹，超大型集裝箱船舶結構優化服務就是其中之一，具體包括關鍵節點及優化、雙島型集裝箱船重油艙結構優化等。CCS還為順應集裝箱船大型化發展新需求以及國內船東用戶特殊服務需求，為超大型集裝箱船舶裝箱系固及綁扎提供計算優化服務，并推出集裝箱綁扎規范軟件系列升級服務產品配合授予CLC(V)的入級符號。該產品研究了東南亞、亞洲到南美東、亞洲到澳大利亞等多條特定航線要求，為船東提供更靈活的甲板上集裝箱配載綁扎計劃，較大幅度提高集裝箱的裝載量或平均堆重，全面提升集裝箱船運營操作效率和船東經營效益，優化的集裝箱裝載方案可以幫助船東增加船舶租賃機會。

軸系校中及防止尾軸高溫技術是CCS在大型船舶軸系安裝方面的一項重要服務內容。目前，CCS軸系較中技術服務能力包括指導業界進行軸系校中計算與設計的規范、指南、審圖與檢驗須知、技術提示等規范體系；已開發用于軸系校中設計、評估和故障分析的COMPASS軸系校中計算軟件；對大型船舶或尾軸承使用環保潤滑油的軸系校中實施加強型的現場檢驗質量控制，對營運船舶尾密封改造成空氣密封實施審圖、現場檢驗或技術咨詢等。下一階段，CCS還將開展在船舶大舵角回轉下螺旋槳水動力特性和尾軸承動態壓力分布的計算研究，以及在其對軸系校中的影響下，為船舶軸系設計提供參考；通過應變片法測量及分析，對軸系校中狀態實施靜態評估，對艉軸承后端負荷進行計算和評估；通過對環保潤滑油的邊界潤滑、抗剪切穩定性等性能的分析，對尾軸承選用環保潤滑油提供技術咨詢等等。

推動各種新技術在大型集裝箱船上的應用也是CCS技術能力的重要體現。目前在建的萬箱級大型集裝箱船上已經成功應用的特色技術主要有船舶智能化管理、止裂鋼特殊材料、先進無損檢測技術等。CCS智能船舶附加標志在集裝箱船上的授予首次在中遠海運集裝箱船實現。在CCS與中遠海運集團以及滬東中華造船集團的通力合作下，14500TEU“COSCO SHIPPING KILIMANJIARO”輪成為全球首艘獲得CCS智能船舶附加標志i-ship（E）的超大型集裝箱船舶。該輪的順利交付，標志著CCS在超大型集裝箱船舶建造、智能船舶技術規范制定和實船應用上走在了行業的最前端；高強度止裂鋼首次在國內大型集裝箱船上應用也是一大亮點，在大連、上海、江蘇的多個大箱船項目上都廣泛地采用了止裂鋼。在止裂鋼應用方面，CCS早期參與了IACS的標準制定工作，詳盡地掌握了止裂鋼施工的要素，隨著產品階段的材料認可及現場焊接工藝認可工作的深入推進，CCS有效地指導和推動鋼廠、船廠形成了專項的止裂鋼產品驗證流程，現場施工工藝等，協助船廠全力把控止裂鋼施工過程，保障施工質量，積累了豐富的止裂鋼施工控制經驗。還有，針對超厚板、止裂鋼等在超大型集裝箱船上的應用日益廣泛，CCS開始著力推廣最新無損檢測TOFD/PAUT（衍射時差技術及相控陣超聲技術）技術在大型集裝箱船建造質量控制和檢驗上的應用，該技術對厚板止裂鋼進行檢測可以實現100%的焊縫覆蓋，同時實現檢測數據的100%記錄留存。CCS積極推動該兩項技術在大箱船上的應用，促成了TOFT和PAUT先進無損檢測技術在上海、江蘇、大連等地區多個大箱船項目上的實際運用，取得了良好的效果。

除此以外，CCS還致力于完善最新整船結構強度計算軟件，確保計算的準確性。基于MSC.Patran平臺，CCS采用PCL開發了集裝箱船整船結構強度計算軟件，實現波浪面修正、水動力調平、載荷自動加載、工況合成，屈服校核、屈曲校核、疲勞譜分析以及后處理，簡化了操作過程，提高設計與審圖效率，保證結果的準確性。

以嚴謹的管理服務作保障

為全面提升CCS服務能力，除了需要精進的技術服務作支撐，還需要嚴謹的管理服務作保障。為了更好地服務于大型集裝箱船領域，CCS在2017年7月成立了超大型集裝箱船總項目組。據總項目組于得會介紹，總項目組十分注重技術管理工作。在項目成立之初，便設定了一個中長期的技術管理模式，以集中—分散—集中的方式開展技術管理工作，組建樹狀技術管理小組，通過項目分別上報，總組集中梳理，分解指派分析的方式，對各類過程中的技術問題進行梳理、歸類，并提醒應用。這個過程將有助于逐步形成豐富的檢驗案例資料，同時對提升驗船師隊伍整體技術能力水平和安全質量效果明顯。對于疑難問題，總項目組成立了專家支持組，由系統內各專業指導驗船師組成，對大箱船項目組提供專業技術支持。于得會介紹，為了更好地完成技術支持工作和技術積累，總項目組專門建立了KC解答平臺，其主要為重要疑難技術問題的交互平臺，該系統內納入了多名系統及業界專家，各位專家將對平臺提出的疑難技術給出及時、專業的解答，同時還會根據情況給出一些綜合分析和處理建議，這些建議能夠給驗船師在現場檢驗時以準確指導。目前在KC平臺已經完成了近數十項疑難問題的解答，這些答疑都已形成案例，全部納入項目技術總結。可以說，以上措施的實施在技術資料的收集，關鍵問題的解決上起到了十分重要的作用。

在安全質量管理方面，CCS一直以來都將安全質量視為大箱船項目管理工作的重中之重，保證各項目均有一個較好的安全質量保證是總項目組最基本的管理目標。由于超大型集裝箱船的建造檢驗特點鮮明，特別是重要的結構施工貫穿在整個結構施工階段。為保證各階段的質量控制符合要求，總項目組強化過程質量控制管理，針對不同的建造階段編制了詳細檢驗控制清單，使得現場項目組有針對性地進行現場項目管理。在過程管理中，總項目組將定期檢查、階段性檢查和過程測量三個監控手段相結合，各司其用。除此以外，總項目組還推行統一模式的審圖意見跟蹤制度、審圖、建造項目經理面對面工作、重點產品狀態跟蹤制度、結對項目的定期交流檢查、關鍵問題的及時溝通協調解決等實用、創新的管理模式來確保項目的安全性。

不論是高質量的技術服務還是管理服務都離不開一支專業技術過硬的大箱船檢驗隊伍。培養一支穩定可持續發展的、專業技術過硬的大箱船驗船師隊伍一直是CCS的重要工作目標。總項目組在CCS總部的指導和各分社大力支持下，在人力資源預估、組內人員協調，定制培訓等方面，進行了系統性策劃和落實，確保了檢驗隊伍建設目標的推進。為保證安全質量，推進專業化人才培養，總項目組在開展對常規大箱船培訓工作的同時，還重視推進新技術或專業技術的內部培訓，這些技術的培訓一方面幫助驗船師更加專業全面地了解大箱船附有的高新技術，同時也對指導現場檢驗工作也有很大幫助。

一直以來，CCS秉承“安全、環保，為客戶和社會創造價值”的宗旨，并以海洋強國建設為己任。隨著中國從“制造”向“智造”的轉型升級，中國還將承接更多的高質量高附加值船舶，作為船舶安全的忠誠衛士，CCS將堅持不懈、不斷創新，用扎實過硬的技術服務能力助力我國的交通強國、制造強國、海洋強國建設。