本刊特約記者 東華

設(shè)計(jì)師的腦子比計(jì)算機(jī)更好用
——LNG船主任設(shè)計(jì)師宋煒和同伴研發(fā)新一代LNG船紀(jì)實(shí)

本刊特約記者 東華

第一批LNG船基本在2010年完成交付，如果再不推出新一代的LNG船，那么專門開辟的生產(chǎn)線就會被關(guān)閉，第二代LNG船的研發(fā)“只許成功，不許失敗”。

宋煒

天然氣作為一種重要的優(yōu)質(zhì)能源，是怎樣從產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)绞褂玫氐模砍巳藗兪煜さ墓艿肋\(yùn)輸外，還有一種方式就是使用LNG（液化天然氣）船來運(yùn)輸。在中國，就有這樣一批LNG船研發(fā)者，滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司開發(fā)研究所LNG船主任設(shè)計(jì)師宋煒就是其中的一位。

今年10月，全球新型17.4萬立方米LNG運(yùn)輸船“泛亞”號投入運(yùn)營。該船設(shè)計(jì)噸位8.25萬噸，總艙容約17.4萬立方米，裝載的LNG汽化后容量將達(dá)1.07億立方米，需要116個“水立方”才能容納。

目標(biāo)背后 艱辛付出

“我們的目標(biāo)就是，在LNG船舶制造的高端領(lǐng)域有我們中國人自己的一席之地。從國家戰(zhàn)略上來講，可以保障國家能源供給和運(yùn)輸?shù)陌踩??！彼螣樥f。在他看來，在這個宏大目標(biāo)的背后，還有他和同事對匠人精神追求的一份執(zhí)著。沒有這種精神，就不可能研發(fā)出高端產(chǎn)品?！霸齑瑯I(yè)酸甜苦辣都會遭遇，遇到什么問題最后都要平心靜氣、百折不撓地解決?！彼螣樔缡钦f。

宋煒個子不高，身穿一套灰色的工裝，走在工廠中，誰也不知道，他就是目前中國最大LNG船的研發(fā)者之一。他的工位在辦公室的一個角落，旁邊就放著一本關(guān)于第二代LNG船的資料，重達(dá)十多斤，這只是眾多資料中的一本。這些資料，記錄了當(dāng)時LNG船關(guān)鍵環(huán)節(jié)的分析和梳理，承載著宋煒多年的心血，而LNG船巨大的船體，就在這樣一個個格子間和一本本資料中誕生。

“歐美對華高新技術(shù)一直是禁售封鎖的，我們國家要發(fā)展各種高端船型，需要我們獨(dú)立自主、自力更生?！彼螣樃嬖V記者，在國內(nèi)目前能夠設(shè)計(jì)制造大型LNG船的公司只有滬東中華一家。而在世界范圍內(nèi)，能設(shè)計(jì)制造LNG船的國家也僅有中、日、韓等幾個國家。

1998年，主修船舶動力機(jī)械的宋煒大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入滬東造船廠。他做過許多液貨船的產(chǎn)品，全程參與研制了公司歷史上第一艘11萬噸的油船。從無到有的船型研發(fā)，鍛煉了宋煒可以獨(dú)當(dāng)一面的專業(yè)能力。

只許成功 不許失敗

2007年，國際上出現(xiàn)了新一代LNG船型和新的設(shè)計(jì)理念，船體趨于大型化，而中國也需要這樣的船。由于第二代LNG船型相較于第一代性能的提升主要在推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，專業(yè)扎實(shí)的宋煒被選中，投入到第二代LNG船研發(fā)。

宋煒回憶，2007年公司所面臨的形勢非常緊迫，第一批LNG船基本在2010年完成交付，如果再不推出新一代的LNG船，那么專門開辟的生產(chǎn)線就會被關(guān)閉，相關(guān)高精尖的技術(shù)人員也會流失?！爱?dāng)時，第二代LNG船的研發(fā)‘只許成功，不許失敗’?！彼螣樥f。

“巴布亞”號LNG船

LNG船屬于勞動密集型產(chǎn)品，一艘船的制造至少需要幾百萬工時。當(dāng)時，韓國設(shè)計(jì)建造的LNG船處于國際頂尖水平，而其對這項(xiàng)技術(shù)完全保密。這也意味著，宋煒和他的隊(duì)友們，在新一代LNG船研發(fā)過程中，只能完全靠自己，而在此過程中遇到的每一個問題，都是國內(nèi)的空白，只能從國外報(bào)紙、雜志報(bào)道中尋找線索。船舶行業(yè)有兩種船型是最頂尖的，一個就是LNG船，另一個則是大家熟悉的豪華郵輪。從運(yùn)輸船型來說，LNG是最頂尖的商船，建造難度堪比航母。數(shù)萬噸零下163℃的液態(tài)天然氣要漂洋過海，安全地完成幾千海里的長途運(yùn)輸，這對于LNG船的安全性要求極高。船艙內(nèi)低溫一旦泄漏，就容易使船體鋼板脆裂，此時如果液化天然氣從裂縫漏出，會迅速氣化，形成易燃易爆的混合氣。因此，國內(nèi)把50噸以上的液化天然氣定義為“重大危險源”。

“這種船裝了貨以后，就像一顆浮動的炸彈?！彼螣樥f。這也意味著，LNG船的設(shè)計(jì)建造絕對不能出錯，一旦發(fā)生泄漏、爆炸事故，這樣一艘爆燃的龐然大物在海上根本無法進(jìn)行緊急處置。即便船舶已至近海，為了保障碼頭和周邊居民的安全，也不允許其輕易靠岸。除了設(shè)計(jì)上的難題，在LNG船的國際貿(mào)易中還采用“照付不議”的商業(yè)模式，即除非不可抗力，船舶如因故障錯過既定的港口裝貨期而未實(shí)際裝貨，貨主仍需要依照合同約定照付貨物費(fèi)用，這種模式也要求LNG船有超高的可靠性?！耙凰襆NG船上有成千上萬個組件，而任何單一的組件產(chǎn)生故障，小至一個電路、一個閥門，都可能導(dǎo)致整體出現(xiàn)故障問題?！彼螣槺硎?，一艘LNG船造價高達(dá)2億多美元，沒有客戶會買一艘有絲毫不安全和不可靠因素的LNG船。

宋煒等人在車間內(nèi)

信息邊緣 大海撈針

為了填補(bǔ)設(shè)計(jì)空白，外國海事報(bào)刊、船舶雜志的報(bào)道成了宋煒的參考資料，而這些信息都是邊緣化的?！熬秃孟袼鸭閳?bào)，大海撈針?！弊屗螣樣∠笊羁痰氖?，當(dāng)時，有國外海事新聞報(bào)道稱某型LNG船舶下水試航，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)預(yù)期出現(xiàn)比較大的偏離，這引起了宋煒和同事的高度重視。但是，報(bào)道對原因的分析，只有簡單的一句“實(shí)測的兩臺主機(jī)的功率與模型試驗(yàn)預(yù)報(bào)的功率有出入”。于是，宋煒只能苦思冥想，整個過程中有哪些環(huán)節(jié)？是什么原因可能會造成這個后果？經(jīng)過數(shù)月對雙艉推進(jìn)和單艉推進(jìn)的不同特性的全面思索，利用一切與國外船東、船級社交流的機(jī)會，這個懸念歷經(jīng)兩年才解開。

還有一次，宋煒看到報(bào)道上有一張韓國LNG船的遠(yuǎn)景照片，艉樓形狀非常怪異。當(dāng)時，宋煒就開始在心里對其進(jìn)行“CT掃描”，琢磨里面的“五臟六腑”會是什么。憑借著這點(diǎn)蛛絲馬跡，宋煒對第二代LNG船上特有的大型設(shè)備——天然氣焚燒塔的布置有了自己的想法。關(guān)鍵時刻“設(shè)計(jì)師的腦子比計(jì)算機(jī)更好用”“圖紙不完成，下一步就不能繼續(xù)?！彼螣樆貞浾f。

在第二代LNG船的研發(fā)過程中，他經(jīng)常失眠，整個人都瘦了五六斤。有一年半時間里，幾乎每個周六整個設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)基本都在公司加班，沒有放假的概念。從第一代到第二代，對船舶的性能有著更高要求，如何在非常有限的空間內(nèi)，把船舶上的各個機(jī)電系統(tǒng)緊湊密集地合理布置，并且將這些系統(tǒng)有機(jī)地匹配起來實(shí)現(xiàn)協(xié)同可靠地運(yùn)行，成為宋煒要做的事情。

他首先需要對動力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。第一代LNG船是采用單螺旋槳推進(jìn)，第二代LNG船采用了雙艉推進(jìn)，從單艉到雙艉在技術(shù)上并非簡單的一加一，比如單螺旋槳的水流不會產(chǎn)生干擾，但是兩個螺旋槳之間，內(nèi)側(cè)外側(cè)的流場完全不對稱，導(dǎo)致受力狀態(tài)十分復(fù)雜，在艉管后軸承里軸的運(yùn)行軌跡就會變得飄忽不定，所以必須在設(shè)計(jì)上克服許多問題。宋煒通過采用艉管軸承第二道斜坡的特殊形狀設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)軸承型線與雙艉推進(jìn)可能產(chǎn)生的各種軌跡相耦合，同時采用了大量的船艉部精細(xì)變性分析，螺旋槳動力學(xué)CFD方法以及多種軸系專業(yè)分析軟件的綜合應(yīng)用，來形成涵蓋各種極端惡劣情況下安全推進(jìn)的雙軸系推進(jìn)方案。

三年努力 簽下50億

最終，國產(chǎn)第一代LNG船的艙容為14.7萬立方米，第二代的艙容為17.2萬立方米，雖然艙容變大了17%，但所需要的推進(jìn)功率是一樣的，能耗顯著下降了25%。第一代只能用鍋爐燃燒貨艙揮發(fā)氣產(chǎn)生動力，采用蒸汽推進(jìn)，但到了第二代就有多種選擇，可以利用柴油機(jī)將貨艙揮發(fā)氣作為燃料，相比鍋爐燃燒會更為高效；也可以利用再液化設(shè)備液化回收來達(dá)到理論上的100%液貨交付，整個貨物運(yùn)輸過程中就不會產(chǎn)生損失。上述推進(jìn)方式可以根據(jù)客戶的需求來做選擇。歷時3年時間，宋煒和他的團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出了第二代LNG船，并在2010年競標(biāo)成功，2011年順利簽下價值50多億元人民幣的合同。

2013年4月中旬，建造中的第二代LNG船進(jìn)行到了關(guān)鍵的安裝階段，艉軸在艉管后軸承穿插時最小處只有0.01毫米的間隙，一旦有絲毫的錯位，將前功盡棄。如何讓這根長達(dá)14米的軸幾乎分毫不差地塞入船體，宋煒在腦海里無數(shù)遍演算數(shù)據(jù)?！斑@種時刻，設(shè)計(jì)師的腦子比計(jì)算機(jī)更好用，所有的數(shù)據(jù)都在設(shè)計(jì)師的腦海里刻著。”最終，設(shè)備成功安裝到位，宋煒也松了一口氣。

如今，停不下來的宋煒，已投入到第三代LNG船研發(fā)中。★