盘点近海工程船领域的明星

盘点近海工程船领域的明星

来源：中国船检    2011-10-19

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                                                                                            图1
在船舶设计领域，被誉为近海工程船领域明星的挪威乌斯坦集团业务涉及多个领域。与其它竞争对手不同的是，她集船舶设计、建造、生产、电气与控制系统以及航运业务于一身，尤其是在近海工程船领域，其研发的X船首更是在全球享誉盛名。

堪称惊世之作的X船首技术

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图2 X船首和传统船首对比试验
     X船首是乌斯坦集团所特有的技术，出自于Ulstein Design & Solutions公司之手。为了走出一条不同于传统和惯例的道路，乌斯坦集团自2000年起就开始了X船首的研发。首艘采用X船首的船舶是2005年建造的“Bourbon Orca”号AHTS。船型设计为AX104型，入选了《Skipsrevyen》和《Offshore Support Journal》评出的2006年经典船型。问世后，X船首吸引了全球船舶行业的注意力，不仅是近海工程领域，包括传统航运业，堪称惊世之作。
     X船首从外形上看有点类似于卡车造型，从功能上看，集成了穿浪技术、船首膳宿区等特点，使船舶在恶劣海况下拥有更高的航速，同时还可降低油耗，提升环保性。相比传统船首，X船首的特殊造型可柔和地切入波浪，减少了纵摇、垂荡，消除了砰击、振动，从而减少了能量损失，提升了航速。此外，船员的舒适度和安全性也获得了较大改善。
图中船舶试验环境为浪高2.8米，波浪周期10.5秒，波速15节。可以明显看出，X船首（左）基本不产生浪花，入水柔和。由于水波被有效分开，能量转移也得到最小化，从而减小了航速损失。而同样情况下，传统船首（右）产生了明显浪花，船首所受到的冲击和砰击较大，波浪被推向了前方，波浪能对船体起反作用，航速损失较大。
除近海工程船之外，乌斯坦还将X船首技术应用于集装箱船上的相关研究，所得结论为，在同等环境和条件下，采用X船首技术的集装箱船比传统船型降低 7%～16%的油耗。另据研究表明，最能体现X船首航速优势的海域为北大西洋，在该海域中，74%的时间里波浪高度超过2.5米，而X船首在2.5～10 米高的浪中航速比传统船型高19%。
     X船首的卓越特性获得了用户的一致肯定，需求量也随之大大提升，目前公司交付或在建的X船首船型已达到40艘左右。最初X船首概念的应用对象为近海工程船，如AHTS、PSV、OCV和地震船等，现在该技术应用范围已扩大到重型近海工程船、沿海运输船等船型。

船舶建造领域的经典船型
在船舶建造领域乌斯坦集团所涉及的船型多种多样，主要分为三大类，重型近海工程船、近海支援船、沿海运输船。
重型近海工程船
乌斯坦集团的重型近海工程船业务主要集中在近海钻井、建造，以及特种海上运输市场，船型包括钻井船、起重铺管船、重吊船和风机安装船。
钻井船：随着能源开发逐步走向深海，市场对于钻井船的要求越来越高。除更大工作水深、更长工作周期、更短准备周期，以及未来可在极地或一些特殊区域作业的能力，还要考虑到对环境的影响等。目前乌斯坦开发的钻井船主要有四种：DB1000里海钻井驳、Neptune Explorer“Pelican”级的升级型、CDS1500紧凑型里海钻井船、XDS3600型钻井船。
其中，“XDS 3600”型钻井船是乌斯坦新开发的，为海上钻井领域带来了新的标准。该型自航式钻井船是基于Ulstein Sea of Solutions公司超深水钻井船的成功经验而设计，优化了尺度成本比，从而实现了以最低的成本获得更紧凑、更高效的船型，且建造周期也变得更短。该型船采用了X船首，最大工作水深达3600米，拥有DP3级动力定位能力。相比半潜式钻井平台，主要优势包括较低的建造成本、较大的有效载荷、较高的航速。其中，由于有效载荷较大，对于外界的依赖将远低于半潜式平台，这对于远离陆地的作业项目来说尤为重要。此外，该型钻井船的设计还考虑了冬化处理以实现极地钻井作业。该船总长208米，航速14节，船宽35米，型深18.2米，结构吃水11米，作业吃水9米，排水量46500t。动力方面，船尾方位推进器为 3×4500kW、船首可回收方位推进器为2×3300kW、导管推进器为2×2500kW，主发电机6×5530kW；应急发电机1×1500kW。

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图3 XSD3600型钻井船
起重铺管船：为了满足世界日益增长的近海油气开发需求，乌斯坦开始了新系列多种船型的研发，“Seabarge3000”和“SOC600”是其第一代产品，之后的 “Sapura3000”是以“Seabarge3000”为母型而定制的新一代起重铺管船。此外还有“DLV4200”自推进起重铺管船、 “LTS3000”起重/铺管驳、“SOC2000/3000”起重/铺管船、“MPV1800”重吊/铺管/钻井辅助船等。

其中，“Seabarge3000”型是乌斯坦为适应市场新需求而开发的新一代起重/铺管驳，浅水和深水海域均可进行作业，还可选择采用系泊或者动力定位。中心流水作业线的设计抵消了因摇晃而产生的垂向运动，从而优化了铺管操作能力。船尾处设置有全回转式单桅杆起重机，起重能力达1996吨。铺管系统位于甲板间，不会对主工作甲板产生妨碍。作业线由6个独立焊接台、1个加剂站、1个探伤（NDT）站和3个管路张力器组成。该船总长151.2米，型深15 米，结构吃水6.5米，航速8节，载重量18984吨，动力定位等级DP2，2×2400kW方位推进器、4×2400kW可回收方位推进器、 1×2400kW推进器（可选），6×2880kW主发电机，1×1000kW应急发电机。

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图4 “Seabarge3000”型起重/铺管驳
重吊船：随着海上能源开发逐步由浅海转向深海，近海工业中的能源开采工具也开始由固定式平台转向浮式结构物和海底结构物。这需要更轻的上层建筑，海底底座则需要安装到深度3000米以上的海底。因此，现存的重吊船将越来越不能满足未来市场的需求。针对这种情况，乌斯坦开发的新一代重吊船“SOC5000”问世，该型船为单体结构，起重能力约在5000～6000吨，可在全球范围内工作。随后，基于“SOC5000”型，乌斯坦又开发出了堪称艺术级的“Acergy Borealis”型。
“Acergy Borealis”型重吊船拥有DP3级动力定位能力，工作水深达6000米，可实现深水环境下的铺管和起重/海底建造作业。拥有最高1000t的J形铺管以及600t的S形铺管能力。位于中线的桅杆起重机起重能力达到5000吨，还可额外安装1台500吨的起重机。可在世界范围内的恶劣环境中作业，是一艘理想的超深水重吊船。该船总长182.2米，船宽46.2米，型深16.1米，作业吃水7～11.5米。2×5500kW罗·罗公司方位推进器，可回收推进器罗·罗公司4×3200kW推进器，导管推进器罗·罗公司1×2500kW推进器，主发电机组6×5760kW罗·罗公司卑尔根柴油发电机。

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图5 “Acergy Borealis”型重吊船

海上风机安装船：在海上风电方面，乌斯坦始终坚信该市场拥有着良好的发展前景，一直在和一些有经验、有实力的合作者共同进行该领域的研发，主要方向为新的海上风机安装概念。
“Windlifter”是最新开发的风机安装船，为X船首船型。该型船采用动力定位系统，不像自升式风机安装船那样受到水深的限制。船上一次性可运载4 台风机，通过模块化的机械系统将风机移至海上基座。该安装系统颠覆了传统安装方式的复杂性，以灵活简便为目标，所有组件基本与甲板处于同一水平面，增强了操作性，从而在提升安装效率的同时，还降低了安装和维护成本。此外，X船首的采用则大大提高了该型船的运动特性，进一步为安装工作提供便利。

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图6 “Windlifter”风机安装船

近海支援船是乌斯坦集团的主力产品，船型主要包括三用工作船、平台供应船、地震测量船、检查船、维护修理船、轻型井口维修船和备用打捞船等。
三用工作船（A系列）：随着石油勘探和生产转向更深更远的海域，乌斯坦的A系列船也在根据市场需求不断更新。这些船基本为大功率船型，系柱拉力高，货物装载能力大，适用于所有重型海上作业。该A系列船的其他特点包括噪音等级低，稳定性好，在恶劣环境下能保证较高的可操作性。此外，船上还装有减摇系统。
     A系列中，值得一提的是采用A122型设计的“Olympic Zeus”号及其姐妹船“Olympic Hera”号。该两艘船长93.8米，宽23米，系柱拉力250t，是乌斯坦所设计的最大三用工作船。该型船的创新之处在于采用了混合动力推进系统，既可单独使用柴油动力或柴电动力，也可联合使用两种动力，使能效最优化，从而在增强了环保性的同时，也提升了经济效益。该型船的动力定位能力达到DP2级，设有1个ROV库，膳宿支持68人。

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图7 “Olympic Zeus”号三用工作船

平台供应船（P系列）：乌斯坦的P系列平台供应船是基于“标准化设计”而开发的，是一种多功能平台。其建造采用了一系列可选择的预制模块，从而大大提高了生产过程中的灵活性，确保了完工时间。该系列船的特点为货物装载能力大，噪声等级低、油耗小、适航性好，操作性佳。与A系列相同，P系列也安装有减摇系统，且拥有DNV的“清洁” 和“舒适”船级符号。
     P109是P系列中为满足未来近海工业需求而新近开发的一型平台供应船，拥有快速、大型、可靠等优点，可运载散货和杂货。在货物装载能力和处理能力上完全超越当前的行业标准，能效方面同样达标。该船总长93米，船宽19.5米，最大吃水7米，载重量5400吨，航速18节。

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图8 “P109”型平台供应船
特种和多功能船（S系列）：乌尔斯特恩公司的S系列海洋工程船可根据客户要求进行针对性改造，具有高度专业性。该系列船均具有功能性强、装载能力大、噪声小、油耗低、适航性好的特点，并配备有减摇系统，可作业于恶劣环境。同时，该系列船均拥有DNV的“清洁”和“舒适”船级符号。
继采用SX 121型设计的“Viking Poseidon”号海底建造船入选《2009年经典船型》之后，另一艘采用SX 120型设计的“Oceanic Vega”号地震研究船又入选了《Solutions》评出的2010年经典船型。“Oceanic Vega”号的技术含量非常高并配有先进设备，可执行3D、4D或高清任务。该船采用X船首，拥有140t拉力，16缆，最高可配置20缆，缆长可达 8000米，缆内设有水听器。船上设有一直径26米的直升机甲板，仪表室位于船尾部。该船满足DNV推进冗余要求和“清洁设计”标准，2个机舱里布置有4 台12缸的瓦锡兰26系列柴油发电机，转速900 r/min时功率3745kW，以及2台6缸该系列发电机，转速900r/min时功率1870kW。2个导管推进器分别由2个独立的变速电动机驱动。此外，该船还拥有DNV C级冰级符号，可在高纬度区域作业。

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图9
“Oceanic Vega”号地震研究船

沿海运输船
沿海运输船方面，乌斯坦集团在经过详细市场调查后，与行业伙伴共同研发，在成品油船、化学品船、杂货船、集装箱船、滚装船和特种船等船型上均有涉及，且在这些船型中引入了X船首技术。
集装箱船：乌斯坦所开发的集装箱船采用X船首，灵活性、操纵性较强，同时也可选择特殊设计以满足特殊运输需求，如冷藏箱和大尺度重型集装箱。货舱经过了空间优化，可装载较宽的集装箱，且大部分货舱可支持冷藏箱。甲板可装载特大型集装箱。主机标配为低速两冲程重燃油发动机，也可选择安装柴电推进系统，这样对于冷藏箱运输来说会更有利。目前该系列集装箱船共计4个等级，分别为950TEU、1200TEU、1800TEU、2500TEU。

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图10
X船首集装箱船
干货、散装集装箱船：乌斯坦所开发的X船首干货、散货集装箱船最大特点为功能多，处理能力强。船体采用单一货舱结构，也可根据需求隔成2～3个。船上精心设计的货舱可装载多种货物，如散货、分装货物、钢铁、铝、木材以及大型和重型工程货物。此外，船上还可搭载集装箱，功能和纯集装箱船相同。X船首设计则可更好地保护甲板货物区并减少恶劣天气下的航速损失。值得一提的是，在同等装载量下，多样的货物装载能力所带来的经济效益将更高。目前该系列船分为4个等级，分别为3800载重吨、4800载重吨、5800载重吨和8500载重吨。
杂货船：该型船特点为功能性多、处理能力强。船上设有2个大型敞开式盒形货舱，可由移动式甲板和/或舱壁再进行分隔，船尾设有跳板。若船型为滚装版，货物甲板将贯通全船。主要运输的货物为大型和重型工程货物，如散货、风机、电缆盘等。另一个特有的优势为局部货舱顶可打开，从而可以装载超大型货物。目前该系列船分级为6500载重吨、12500载重吨、18000载重吨和25000载重吨。
滚装船：乌斯坦的滚装船同样采用X船首，船长最大可达到200米。货物区域的划分和尺度参考了其他欧洲优秀滚装船，内部滚装安排基于高效级联系统进行，主要执行部分为可移动跳板和固定跳板。船上采用了许多升降甲板和两块重型甲板，从而提升了货物装载灵活性。由于没有标准配置，甲板高度和所装载的货物可根据需求调整。目前该系列船分级为2000CEU、 3000CEU、4500CEU和6500CEU。
液货船：液货船方面，乌斯坦所设计的船型为中小尺度，可装载重油或轻油产品。船体为双壳体结构，纵、横隔板为波形隔板。任一版本的船型均可选择IMO1型、IMO2和/或IMO3型，以及全不锈钢液舱或局部不锈钢液舱。目前该系列船分为6个级别，分别为3800载重吨、6000载重吨、14000载重吨、30000载重吨、40000载重吨、 58000载重吨。
点 评
丰富的经验、先进的技术、固定的优秀团队及良好的管理能力是乌斯坦成功的关键因素，值得一提的是另外两个最重要因素是抓住机遇、寻求改变。最初乌斯坦只从事渔船业务，从上世纪70年代开始对航运市场进行投资。在经营和贸易方面的投入使得对于市场需求有着较深的了解。在航运市场的经验为乌斯坦指明了一条通向制造市场的道路，使之能更好地抓住机遇，从而在船舶设计、建造以及动力和控制系统领域闯出一片天地。在学习乌斯坦成功经验的同时，可以从乌斯坦的船型开发情况了解当前和未来近海工程船的市场趋势—工作海域更远，工作水深更深；根据作业环境有针对性地开发船型，操纵性、灵活性、适航性、稳定性、安全性、舒适性更好；大部分船型船体更大、装载能力更强；小部分船如钻井船则往紧凑型发展以降低能耗。