“金海瀚”轮是新一代绿色、智能高端不锈钢化学品船，总长119米、型宽18.5米，载重量约8000吨，可同时装载12种不同品种的化学品，入CCS船级。该船采用直立式隐形球鼻、毂帽鳍、高效螺旋桨等一系列创新技术，可有效减少船舶的航行阻力，降低单位能耗和排放。此外，该船配备的智能液货装卸系统在国内化学品船中是首次实船应用，能够显著提高化学品船装卸、运输效率和安全性。
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技术特点
据了解，该船货舱内部结构采用双相不锈钢（2205）建造，货舱内部构件采用不锈钢316L制成。普通碳钢作为货舱材料一般需要特涂，特涂货舱在装载某些化学品时存在兼容性问题，且特涂的破损也会带来货损风险，不锈钢货舱在货物的适装性上要优越很多，对于强酸强碱类物质一般只能用不锈钢货舱运输，因此船东更倾向于不锈钢货舱。货舱采用不锈钢有以下优点：双相不锈钢具有更好的抗腐蚀能力；较高的屈服强度，采用双相钢可以降低空船重量；双相钢具有较低的膨胀系数，接近结构钢，有利于降低热应力的影响等等。
由于化学品船装载的货品对环境或安全有相当严重的危险。需要有效的防护措施来消除破损漏泄，其液货舱必须是双壳双底结构，并有整体液货围护系统。由于该船设计同时装载不同化学性质、不同比重的货品又形成了各舱的不均匀装载。因此化学品船对总纵强度、局部强度和破舱稳性的要求比一般货船更高。该船采用双底、双舷，而且甲板骨架设置在上甲板上使舱内形成无骨架结构，既满足货舱强度的要求，又充分考虑到货物清洁洗舱的需要。
化学品智能货物管理系统
2015年中国船级社颁布《智能船舶规范》以来，智能技术已广泛应用于船舶，我们对智能航行、智能能效等相关技术已不再陌生，船舶智能化程度也朝着更强的辅助决策能力应用场景方向稳步迈进，2022年7月，由武汉船用机械有限责任公司携手中国船舶及海洋工程设计研究院、大连海事大学及中国船级社等多家科研单位开发的化学品智能液货管理系统圆满完成各项功能系泊。本次8000DWT不锈钢化学品船应用智能液货系统尚属全国首次，这在智能货物管理规范的应用实践方向有里程碑意义。
化学品智能液货管理系统以提高液货装卸效率、缓解装卸货期间人员疲劳、增加船舶和人员安全、缩短船舶在港停留时间，全面提升化学品船货物管理作业安全性、作业质量与作业效率为目标，主要有四大技术特点：
1、货舱货物监测报警与辅助决策
本系统可根据货物的性质，对船上货物、货舱以及压载舱的状态进行监测， 对装卸工况液位变化、运输工况液位变化操作时长、货泵流量、货品特性、航次温度变化、货舱压力、油气含量和压载舱液位变化等监测参数进行分析辨识，并依据监测参数给出预警和报警，指导操作人员采取措施。
图1 货油监测报警与集成控制界面
图2 压载监测报警与集成控制界面
图3 辅助决策界面
辅助决策界面提供装卸速率、剩余时长的辅助决策信息，选中参数后在右侧呈现数据随时间变化曲线，系统自动对数据变化速率和趋势进行分析，并给出预警信息和决策建议
2、智能货物配载
智能液货集成控制系统对配载相关的货油泵系统、压载系统、液位遥测系统、阀门遥控系统、蒸汽回收系统和船岸ESD等11大主要系统进行监测，遵循IBC Code对常用化学品种类相容性的规定，实现当前航次相邻液货舱相容性、前续/后续航次同一液货舱相容性校核，自动优化、综合考虑各种制约因素、利用传感器等各种感知设备采集所有与货物装卸和压载水管理操作有关的数据，在此基础上进行计算，智能生成满足船舶稳性、强度及航行姿态要求的最优液货舱布置方案，并能展示装卸时序以及进行装卸仿真，保证货物装卸的绝对安全。
图4 装载方案
图5 装卸流程仿真
3、自主装卸
化学品液货管理系统考虑货物的特殊性，采取有人参与的半自主决策级别，即系统的各智能作业软件运行时，关键步骤有人参与确认，将系统和操作者决策和行动组合管理。该系统可实施从空船到港到满载离港之间的货物装载（包括可能会同时进行的压载水装载、卸载）整个系列的操作；以及从满载到港到压载离港之间的货物卸载（包括可能会同时进行的压载水装载、卸载）、货舱扫舱、货舱洗舱整个系列的操作。系统自动解析装卸计划，并自动实施泵、阀等执行设备的启动、调节、关闭等动作，每个步骤开始前及完成后，由人工在交互系统点击确认，系统得到确认信息后自动执行下一步操作，整个装卸过程中自主执行故障应急停止功能，也可随时进行人工应急停止。
图6 自动卸货
4、智能洗舱系统
目前洗舱作业主要依赖人工经验，无法充分保证洗舱作业的安全性、经济型和时效性，本系统在化学品洗舱知识库基础上，根据载货信息给出洗舱作业安全评估，生成作业计划。但是目前该系统受限于洗舱机的智能化程度较低原因，无法完成自动洗舱功能，但是作业计划的制定对洗舱作业的操作流程、人为误差、洗舱效率和安全有质的提升。
图7 智能洗舱界面
综上所述，化学品智能液货管理系统的实船应用，有力推动了船舶智能化的进程，未来在更先进的设备和科学的操作流程基础上，船舶智能货物管理或将成为船上不可或缺的一部分，也将对无人船的研发更进一步。
另外，值得一提的是，毂帽鳍，又称为螺旋桨毂帽鳍，在螺旋桨毂帽表面上安装几个适当的叶片而构成的一种螺旋桨节能装置。它的直径为螺旋桨直径的25%以下，为防止电解腐蚀，其材料宜与螺旋桨材料相同。毂帽鳍一方面吸收螺旋桨尾流的旋转能量，产生正转距，另一方面又消除或减弱螺旋桨的毂涡，起整流作用，从而减小毂涡阻力，提高螺旋桨的效率。
其工作原理主要为：船在航行中毂帽表面的水流是沿着螺旋桨的旋转方向流动的，因而在毂帽后端中心位置形成低压，产生很强的涡和空泡，这种涡和空泡降低了螺旋桨的效率。针对这种空泡现象，在毂帽上装有适当角度和形状的毂帽鳍，使表面水流几乎沿着鳍直线流出并向毂帽的后方离散，从而不能形成毂涡。由于消除了毂涡，桨毂后部的压力降减少了，整个桨的阻力减少，使螺旋桨推力增加；另外，毂帽鳍小叶产生了扭力，从而降低了螺旋桨的扭矩并产生推力，提高了螺旋桨的推进效率。同时，毂帽鳍还能有效消除螺旋桨噪音、减小螺旋桨的振动幅度，提高船舶的舒适性。
最后，作者想说的是，CCS重庆分社提供的高水平检验服务得到各方的高度认可，上海中远海运特给CCS总部和重庆分社发了感谢信。
作者：谭安全 林虹兆 谭小康
编辑来源：中国船检
