1月28日，由中国船舶集团有限公司所属上海外高桥造船有限公司，为新加坡EPS公司建造的全球首艘20.9万吨纽卡斯尔型双燃料散货船“碧玺山”轮顺利签字交付，标志着中国船舶工业在大型散货船设计建造领域正式迈入“双燃料”时代。至此，自1月1日实现交船开门红以来，外高桥造船1月共交付三艘21万吨纽卡斯尔型常规动力散货船、一艘230万桶“通用型”海上浮式生产储油船(FPSO)以及一艘20.9万吨双燃料纽卡斯尔型散货船，单月完工总量118万载重吨。
“碧玺山”轮是外高桥造船自主研发设计的新一代具有自主知识产权的高技术船舶，船型长299.50米，型宽50米，型深25.20米，设计吃水18.40米，设计吃水航速14节。当前液化天然气(LNG)因市场供应成熟、经济性好等因素，是现阶段最佳替代燃料的主要选择。该船采用LNG燃料和传统燃料油驱动，共配置两个C型LNG燃料罐，燃气续航力达到20,000海里，可一次性满足完成中国至澳大利亚航线两个来回或者中国至巴西航线一个来回。在LNG燃料模式下，该船基本消除颗粒物和硫化物的排放，氮氧化物排放满足国际海事组织IMO Tier Ⅲ要求，碳氢化物排放大幅降低，能效设计指数(EEDI)相比基线降低41%，具有“绿色、环保、节能、安全”显著特色。
加快绿色船舶布局，攻克四大开发难关
外高桥造船有着绿色、节能、低碳、环保的发展基因，秉持着“生产一代、开发一代、储备一代”的产品研发战略，早在2012年，外高桥造船就通过深入研究国际航运形势趋势和相关规则规范，提前布局双燃料船型开发，先后攻克了四大技术研发关键难点，形成一整套独立自主的大型双燃料散货船核心开发设计能力，并在“碧玺山”轮得到了完美验证。
据介绍，首当其冲是完善大型LNG液罐舱总体布置。外高桥造船开发的大型双燃料散货船选用的C型LNG液罐布置于船艉部上建两侧，为满足系泊系统安装需求和操作安全性，提高甲板生活空间裕度，外高桥造船跨界引入集装箱船甲板面的线型设计，将原始设计中船艉甲板线型由常规的向内收缩式优化为全宽式，在不影响船舶主尺度及船体结构完整性基础上，最大程度发挥外高桥造船原有的散货船项目优势，减少改型对船体设计和建造带来的巨大成本影响。
在技术攻关中，外高桥造船形成了双燃料供气系统(FGSS)集成自主设计能力。LNG供气系统将液态LNG燃料经过加压、气化、加热等步骤，转化为能够被主机等设备使用的气体燃料，需要在很短时间内经历从-163℃的低温液态到高温气态的转变。为确保气态的变化可设计、可计算、可控制，确保供气过程稳定可控，开发团队通过开展风险评估，分析各种潜在的风险因素，持续加强FGSS核心关键技术研究，完善优化技术解决方案。
如何测算液罐周围温度场并完成钢材等级选定是摆在面前的第三大难关。温度与钢材的强度和韧性密切关联，不同的温度环境对于所使用的钢的等级有着明确的规范。LNG内装载的LNG温度低至-163℃，尽管有绝缘基座隔开罐体与船体结构，但局部区域温度变化十分复杂。开发团队运用专业知识对LNG形态和温度变化过程进行多次周密分析和模拟，选定最优材料钢级，确保基座区域安全可靠。
此外，还需要解决合理布置低温管路的问题。LNG燃料低温管在系统切换运行或停止状态时，管内温度会发生明显变化，温度变化幅度高达45℃或者低至-163℃，热胀冷缩的作用会使管路产生额外的受力。开发团队按照ICG规则要求对低温管路的应力情况进行计算和分析，对管路行径进行合理布置。
从图纸到实船，实现零的突破
从图纸到实船，还有很长的一段路要走。在实船建造方面，外高桥造船针对一个又一个的建造难点各个击破，取得零的突破，在完美建造交付客户的同时，也为后续双燃料项目提供了重要数据和经验支持。
据了解，双燃料船首次使用双壁管、低温管，由于较少涉足该领域，外高桥造船严格制定安装工艺，严格按照施工工艺提前协同厂家进行管材准备、策划统筹劳动力配置，进行计划核对和施工协调，保障双壁管、低温管安装。围绕液罐吊装，定期对数据进行跟踪测量，制定详细的吊装方案和具体实施计划，以满足LNG液罐与鞍座的安装搭载对于精度和焊接的极高要求。吊装作业前，组织开展沙盘演练，进行专项JSA分析，确保液罐顺利吊装。针对LNG加注作业，开展项目调研、编制加注方案并进行技术培训及操作演练，确保加注过程万无一失。
该船系统设备报警调试点有1500个之多，较常规散货船多80%以上，调试报验周期更长。为了满足报验需求，外高桥造船建造团队通过提高设备安装完整性、提前达到调试状态，组织两组调试人员同时开展常规系泊项目和FGSS项目的调试等手段，顺利实现公司首次FGSS供气系统调试和常规项目调试任务“两不耽误”。
安全管理方面，外高桥造船针对该船型特别编制了焊接安全管理规定和LNG加注管控方案等多项安全专项制度，同时对液罐区域明火作业进行提级管理，安排24小时全天候值班管理，确保LNG燃料的存储应用安全。
转型升级再加速，一直在路上。外高桥造船以绿色、智能、低碳为导向，持续在散货船、油船和集装箱船领域推出符合最新国际规范规则的产品设计，三大民船的主要性能指标具备和国际顶尖船厂同台竞技的强大实力。企业自主研发设计21万吨氨燃料动力散货船，获得美国船级社(ABS)颁发的原则性认可证书(AIP)，为航运业提供了零碳运输的环保新方案;联合多家国际巨头，共同开发基于LNT A -box®货物围护系统的新型中大型液化天然气(LNG)运输船设计方案;全球首制大型邮轮也采用全球首台二氧化碳制冷机组、光伏电池组、能量回收系统等节能环保技术，适应行业低碳潮流。
据悉，未来，外高桥造船将在“双碳”背景下，加强康养邮轮研发，加强LNG、氨、氢燃料的船型开发，寻求在海上风电和FPSO上部模块相关领域突破，拓展培育国产大型邮轮产业链，为我国船舶工业的升级发展做出应有贡献。(严鹏 陆晓青 科技日报记者 王春)
