【科技创新】上海船院：“海豚64K”的经典是如何炼成的？
李俨儿
中国船舶报社
日前，上海长兴岛，两艘64000吨散货船——“海洋天宝”号和“海洋之驱”号正式交付民生金融租赁股份有限公司。
这两艘船系上海船舶研究设计院设计的“海豚64K”超灵便型节能环保散货船。2013年3月，“海豚64K”型首制船“琥珀冠军”号交付，入选当年世界名船录(Significant Ships 2013)。2014～2015年，该型船凭借出色的节能环保性能，迎来一波订造高潮，被不少船东作为船队更新换代的选择。据悉，“海豚64K”目前已累计为近50家国内外船东采用，20多家船厂承建，已生效订单近300艘，其中出口船舶超过85％，取得了良好的经济效益。
“可以说，‘海豚64K’是继‘海豚57K’后上海船院创立的又一市场标杆。”上海船院相关负责人表示。获得了市场认可的“海豚64K”，在今年荣获中国船舶工业集团公司科学技术进步奖一等奖。凭借其主机功率和油耗的大幅降低，载重量、舱容大幅提高，“海豚64K”实船EEDI达到2025年标准。经典不再重复，而在不断超越。“海豚64K”——这型集大载重量、低能耗、环保于一体的新一代节能环保型散货船，离不开上海船院研发团队为顺应市场潮流，厚积薄发、不断突破的坚持。
“在‘海豚64K’之前，同类型的散货船还没有这么大的尺度。”上海船院相关负责人介绍。2010年，上海船院着手开发该型船。围绕“绿色环保”的设计理念，兼顾船东运营效益最大化以及国际、国内最新规范要求，研发团队在线型、主机和螺旋桨、空船重量、总体布置、节能装置等方面进行了大量的研究优化。
“海豚64K”采用单机单桨、低速柴油机推进，适用于无限航区。64000吨的载重量，意味着新船型“在保证必要航速的条件下要使得载重量达到同类型船型中最大”。航速和载重量是船舶设计中永恒的矛盾。负责人介绍，“海豚64K”对线型设计的要求非常高，使得本船必须采用超大方形系数，直观地看该船的线型肥大，这又会影响船舶的快速性和操纵性。
在研发阶段，上海船院技术人员运用专业船舶CFD计算软件，分别从改善球首线型、修改尾部纵流、调整浮心位置等多方面入手优化线型，研究提高船舶航速的有效办法。 “由于该船型批量很大而且采用超大方形系数线型，因此我们对船舶的操纵性、耐波性、螺旋桨空泡及激振力测试等进行了全面的试验和分析比较，结果非常理想。”该船型先后在世界知名的三大水池进行了共6轮的船模试验，较好地解决了超大方型系数散货船的尾部来流不畅影响螺旋桨效率和风浪中失速的问题。
振动噪音的控制也是该船型设计的一项重要指标。该船线型肥大，上建层数较多，采取过度的防振措施会直接影响到对空船重量的控制。“在减振降噪方面，我们创新性的进行了全船建模振动分析。”
先从主要振源着手，研发人员采用侧斜式螺旋桨设计，改善伴流，控制叶梢间隙，减小螺旋桨激振力，增加平衡装置等方法，降低主机和螺旋桨的激振力影响。通过有限元法，研发人员进行了尾部和上层建筑的振动、噪音分析预报，大规模采用子结构技术，对全船每个局部，包括雷达桅、上层建筑整体、桥楼两翼、主机、舵等独立结构以及每层甲板和每道舱壁都进行了局部结构固有频率分析，液舱舱壁还结合运用了流固耦合技术判断该局部振动特性。通过对比每处结构固有频率和主要激振力频率的落差来进行合适的结构修改，将局部结构振动的风险降到最低。最后，通过整船响应计算验证这些局部结构的实际振动特性，针对不同的激振源，在必要位置采取合理防振措施。计算结果和实船振动测量表明，“海豚64K”的振动得到了较好的控制，在控制噪音方面取得了较为满意的效果。
“海豚64K”以“绿色节能”的清新形象刚一面世，便受到市场青睐。一款标杆性产品的诞生、成熟直到被市场接受是一个漫长不易的过程，离不开大批人员的辛勤付出。“由于船市不好，各个船东都提出了大量的定制化修改意见，在后期详细设计阶段，上海船院的工作量也是巨大的。”上海船院负责人说着，那段“盛况空前”的加班赶工场景似乎就在眼前。