秦 琦

日本最新开发的绿色船舶

秦 琦

近年来，世界各国对环保的关注越来越多，航运界和造船界纷纷制定出各种规范以满足日益严格的节能环保要求。新的排放规定为全球新造船市场提供了一次新的发展机遇。日本造船界认为，对船厂而言，这是一次难得的机遇，通过开发创新技术可以获取其中的利益。基于此，日本船厂和设计单位开发出了一系列绿色船舶技术产品。

“eFuture 13000C”集装箱船

日本石川岛播磨重工集团（IHI）下属的石川岛播磨联合海事公司（IHIMU）开发了一型节能环保型集装箱船“eFuture 13000C”，可以降低约30%的温室气体排放。该船的主要减排技术包括：①提高推进性能，减少21%的温室气体排放。主要措施为采用双桨和双鳍减小螺旋桨载荷，安装靠近桨毂的球型舵以减少涡流，采用叶尖倾斜螺旋桨以提高推进效率，将桥楼前移，在居住舱室表面配备首部罩以大幅降低风阻，采用低摩擦船底涂层以减少船底摩擦阻力；②提高设备系统效率，可以减少10%的温室气体排放。主要措施为采用电控柴油机和可变喷嘴型涡轮增压器，通过废能回收系统利用主发动机、蒸汽涡轮和排气机产生的废热进行发电；③利用自然能源，可以减少1%的温室气体排放。主要措施是在甲板集装箱的最上层安装太阳能板，其产生的电力储存在船内的锂离子电池内。

此外，IHIMU公司还开发了多种绿色船舶和设备，包括“eFuture 310T”型油船和“eFuture 56B”型散货船，通过改进推进效率和有效利用废气能改善装置的热效率，及通过减少兴波阻力和风阻等措施来提高船舶的节能环保性。主要环保技术和设备包括先进的反转螺旋桨、节能设备、低摩擦涂层、电控低速柴油机、涡轮增压器、废热回收系统、逆变器驱动辅机、鲸背甲板船首、低风阻居住舱室等。

在燃料电池推进船舶方面，IHIMU公司于2009年10月宣布将开发世界首艘充电型渡船，预计首艘实船可于2015年投入使用。该船约250吨，船上的蓄电池组采用5000kW大容量锂电池，经过6～8小时充电可以航行120公里。使用电力推进后该船将实现CO2的零排放，而且节省了额外的辅机类设备，不过该船的造价预计比同规模的柴油机船高60%。

另外，IHIMU开发的反转螺旋桨系统可以减少CO2、NOX、SOX的排放，节省10%的油耗，具有较高的冗余度，该技术在实船中的应用已超过20年。

“MALS-14000CS”集装箱船

三菱重工（MHI）集团开发的“MALS-14000CS”集装箱船采用了多种环保技术，可以减少35%的CO2排放量。该船采用的主要环保措施为：通过优化船型设计，桥楼前移，废气烟囱布置在尾部，居住区以下空间也可以装载集装箱，匹配双机双轴推进可以降低24%的CO2排放量；采用MHI和日本邮船共同开发的空气润滑系统，可以减少10%的CO2排放量；采用电控柴油机和安装废气回收系统，可以减少5%的CO2排放量。据了解，“MALS-14000CS”未来还将安装SOX吸收装置以清除SOX，并通过安装一套压载水处理系统进一步提高船舶环保性。据了解，2010年4月，该空气润滑系统首次安装在14538GT的重载运输船“邪马台”号上进行测试，结果表明最多可以降低12%的能耗。

此外，MHI还开发出新一代16.5万m3的MOSS型LNG船，该船采用连续的货舱盖，可以降低船体10%的用钢量；采用MHI开发的“超燃气轮机”推进系统，与常规蒸汽轮机相比可以减少20%的油耗，降低15%的排放。该船总长约为290米，宽50.4米，设计航速约为19.5节。

在其它绿色船舶技术的开发应用方面，MHI也取得了多项研究成果。如：该公司建造的8083GT“Ferry Akebono”号渡船采用双机单桨推进系统，这种布置在沿海船舶中首次采用，可以分别减少13.3%的CO2和24.3%的NOX；世界首套混合定距桨吊舱推进系统于2004年安装在“Hamanasu”号客滚船上进行测试，结果表明5年的运营中油耗降低20%；开发了LNG燃料推进装置，低速柴油驱动设备的直接喷气系统即将开始测试；开发了多套热能回收系统，动力涡轮发电机和混合涡轮增压器；MHI开发的另外一些环保节能技术还在测试中，目前尚不具备经济性，如6200车位的“Auriga Leader”号和6500车位的“Toreador”号汽车运输船上分别安装了40kW和10kW的太阳能板。

“neo Supramax 66BC”散货船

2010年，三井工程与造船公司（MES）宣布成功开发一型能够减少30%碳排放量的6.6万载重吨环保散货船“Neo Supramax 66BC”号。据了解，该型船总长200米，宽36米，吃水12.9米，服务航速14节，尺度设计充分考虑了2014年巴拿马运河拓宽后的状况。新环保散货船设计有高级型和标准型两种，其中高级型可以降低21%的碳排放（以t/m计算），另外可以通过软件和硬件的应用最终达到降低30%的碳排放。

三井工程与造船公司开发的环保型船舶和设备还有，可以减少30%CO2排放的VLCC和灵便型散货船，主要的减排途径为：通过优化船型设计减少10%的排放，通过改进推进系统减少10%的排放，通过涂层和其他措施减少10%的排放；2010年该船厂为Lepta航运公司建造了1艘17.7万载重吨散货船“Leo Felicity”号，该船布置有日用柜、沉淀柜、污油柜各2组，可以在进出硫排放控制区时方便地转换，主机采用三井-MAN B&W 6S70MC-C型柴油机，满足IMO关于废气的环境标准；MES还开发了环保型铁矿石运输船“Brasil Maru”号，该船采用最新的电脑模拟技术进行开发，实现了极好的推进性能，主机也满足IMO的废气排放规定。此外，MES还研制废热能利用设备和系统、压载水设备等。

17.7万m3 MOSS型LNG船

川崎重工下属的坂出船厂为东京LNG运输船公司建造的1艘17.7万m3的MOSS型LNG船安装有先进的再加热蒸汽轮机“川崎URA装置”，可以通过将高压涡轮机中出来的蒸汽重新送回锅炉进行再加热处理，然后送至中压涡轮机，以获得更高的热效率，与传统蒸汽轮机相比可以节省15%的燃料消耗。此外，该船还通过优化船体型线、安装节能设备（如配有反向减摇鳍的半导管系统，配有减摇鳍的球型舵）等措施提高推进效率。通过以上节能措施，该船运输每单元货物的能效比普通LNG船约提高20%。该LNG船总长300米，型宽52米，8.5万载重吨，设计吃水11.5米，航速为19.5节。

川崎重工开发了一型18万载重吨的节能型散货船，该船采用多种节能技术提高燃油效率，包括采用1台两冲程节能柴油机，1个高效螺旋桨，配有反向减摇鳍的半导管系统，配有减摇鳍的球型舵（该设备还被用于川崎5.8万载重吨系列等散货船上）等。此外，该型船还配置有双壳燃油舱和电力甲板机械，可以防止海上污染。据了解，2009年11月～2010年6月，川崎重工共交付了4艘该型散货船。

SK船首

2010年6月，日本新来岛船坞公司成功开发了环保型船首SK，该项目开始于2007年，采用最新的理论计算优化了水线以上的船首形状，通过分散船首的入射波进而减小了船首的兴波阻力。经过水池试验验证，SK船首最多可以减少30%的波浪阻力，达到降低能耗和减少CO2排放的效果。此外，目前该船厂还与九州大学共同研究高效螺旋桨K3，该螺旋桨和SK船首将作为一种标准配置应用到中型散货船上。

第三代成品油船MR-III

2010年，尾道船厂交付了新开发的第三代成品油船（MR-III）“Maersk Murotsu”号。在MR-III型的最初设计方案中，尾道船厂考虑了4个设计主题，分别是环保、安全、操作、维护。在环保方面的设计为：在尾轴管上配置空气密封系统，可以降低燃油泄漏的可能性；安装新开发的“尾道平行鳍”，可以提高5%～6%的螺旋桨效率；采用“尾道直线船首”，可以减少兴波阻力；上层建筑采用倾斜表面设计，可以减少16%的空气阻力。据了解，MR-III型成品油船的居住室采用独特的外形设计，不仅可以降低空气阻力，而且外形优美。“Maersk Murotsu”号总长182.5米，型宽32.2米，吃水12.9米，5万载重吨，服务航速15.3节，油舱容积为5.5万m3。

30万载重吨铁矿石船

2010年，万国船厂交付给Kemp海事公司1艘30万载重吨Unimax型铁矿石船“Oita Maru”号，该船安装有1台ME电控柴油机，通过电动调整燃料喷射和排气阀以保证在任何载荷下维持最佳燃烧环境，从而降低油耗和排放。该船安装有万国船厂开发的抗浪球鼻（surf bulb）、超流导管（SSD）、斧型船首等节能设备，相比于普通大型铁矿石船，该船可以极大地提高推进效率，减少燃油效率。该船总长327米，宽55米，吃水21.4米，29.7736万载重吨，航速14.5节。

8.3万载重吨巴拿马型散货船

2010年，Sanoyas Hishino明昌公司交付了8.3万载重吨巴拿马型散货船系列中的第12艘“Global Star”号。为了提高推进效率，该船安装有1台低速长冲程MAN B&W 6S60MC-C型柴油机，并匹配1个高效螺旋桨。该船还安装有该船厂拥有专利的Sanoyas前后鳍（STF）节能设备，最多可以节省6%的油耗，并减少CO2排放量。为了提高船舶的环保性，该船还采用了其他一些环保措施，比如燃油舱采用双壳结构，压载舱采用无焦油涂层，为主机室提供一套独立的舱底分离系统。“Global Star”号总长229米，宽32.24米，吃水14.55米，服务航速为14节。据了解，Sanoyas公司还将STF等节能设备应用在12万载重吨散货船和12.3万m3的散装碎木船等船型上。

2000车位汽车运输船

日本旭洋造船公司开发了一型2000车位的节能环保型汽车运输船，采用半球形船首和流线型船体，具有独特的抗风阻外形，与普通的汽车运输船相比，这种新型汽车运输船最大可以减少50%的风阻。该船如果在北大西洋常规海洋气候条件下航行，以75%的速度航行来计算，风阻的降低可以使船舶每年节省800吨油耗，CO2的排放预计减少约2500吨。

零排放极限船（ZEUS）

日本国土交通省下属的国家海事研究所（NMRI）目前正在开展国家零排放极限船（ZEUS）项目，该船采用电池作为动力源，因此不会产生排放。第一步是开发一型可以节省40%能耗的集装箱船，主要研究内容包括超宽双桨船体，反作用力吊舱，流线型船首桥楼，空气润滑等。下一步研究内容是电力推进的使用，太阳能板和岸基电源系统的使用，这样通过以上两个阶段的研究使船舶节能80%。该项目最终目标是采用燃料电池以实现船舶的零排放。

另外，日本造船研究中心还在开展最少压载水船舶（MIBS）设计项目，该项目获得了日本国土交通省和日本船级社的资助。该项目下开发的船舶将比现有船舶减少80%的压载水使用量，其中日本名村造船厂和大岛造船厂分别开发MIBS油船和MIBS散货船，预计最终设计将于2012年完成。除了减少压载水，MIBS项目的另一目标是提高船舶的效率和减少气体排放，通过优化船型和提高推进效率可降低10%的能耗。