实习记者张梦洁
近日，中国船舶重工集团公司第七○二研究所的40万吨超大型矿砂船（vloc）螺旋桨和节能导轮设计方案在瑞典sspa水池顺利通过空泡试验考核。这标志着由工业和信息化部高技术船舶科研计划持续支持的商船水动力节能装置自主开发和大型螺旋桨国产化工作取得突破。业内专家表示，在船舶大型化趋势日趋明显的情况下，诸如大型、超大型螺旋桨等大型船舶配套设备的国产化，不仅尤为迫切，而且意义重大。
-大型螺旋桨国产化，我们用了15年-
螺旋桨是船舶动力系统的核心部件之一，大型原油船、散货船、集装箱船等都需要使用超大型螺旋桨。采用精细化理论设计、性能仿真分析、新型节能增效与空泡优化权衡设计技术的超大型螺旋桨，不仅能有效提升船舶性能，也在一定程度上反映了一个国家的造船能力。
据了解，此次七○二所设计的40万吨vloc螺旋桨直径达11.2米，是目前世界上直径最大的螺旋桨，将为去年中国船厂接获的30艘新型40万吨vloc配套。
“在当前世界造船市场低迷的形势下，30艘vloc订单无疑具有极大的诱惑力，因此一开始便吸引了很多企业的目光。” vloc螺旋桨项目负责人之一、七○二所研究员辛公正介绍说，国内厂商要想获得这一订单，首先必须在螺旋桨设计性能指标上胜出。
针对该项目，七○二所组织精干力量成立了40万吨vloc螺旋桨和节能导轮设计研发项目组，将高技术船舶科研项目中的研究成果大胆应用在工程设计上，解决了该型船主机功率高、船艉伴流场复杂、航速与能效指标要求高及螺旋桨空泡控制难度大等技术难题。在经过快速性试验、节能导管试验和空泡试验等一系列性能测试后，七○二所的设计方案最终战胜了日本中岛、德国mmg、芬兰瓦锡兰等国际著名螺旋桨公司的方案。“在快速性试验上，我们的设计方案比德国mmg、芬兰瓦锡兰的方案航速快了0.1节，这可为船东节省数额不菲的运营成本。” 辛公正表示，“我们方案的胜出也为国内船舶配套企业争取到这一订单创造了条件。因为，如果国外设计公司的方案被采纳，那我国螺旋桨配套厂商要使用螺旋桨图纸的话，可能面临国外公司不卖的情况，或者多支出近百万元的设计费。”
“这种进步在以前是不可想象的。”辛公正坦言，其实在上世纪80年代，我国就开展了螺旋桨方面的研发，但由于没有项目支持，加上应用成果少，国内设计方案一直打不开局面，因此，直到本世纪初，国外船东都不相信或不认可中国有自主研制大型船用螺旋桨的能力。
据了解，为解决万吨、十几万吨级大型民用船舶螺旋桨国产化难题，2002年，工信部启动了相关科研项目。在国家项目的支持下，七○二所近年来在超大型螺旋桨和水动力节能装置设计技术方面不断突破国外封锁和垄断，走到了世界前列。2002年，七○二所在10万吨油船、散货船螺旋桨技术方面获得突破；2009~2011年，研发出32万吨超大型油船（vlcc）螺旋桨；2012~2014年，完成高效节能螺旋桨应用技术研究项目，研发出多型拥有自主知识产权的节能装置；2016年，实现了11800teu集装箱船螺旋桨实船应用的突破。此外，七○二所研发的螺旋桨产品还应用在各型半潜船、工作船、滚装船等船舶上，这些大多是在与国外螺旋桨设计公司通过公开对比试验竞争后获得的成功。目前，该所大型螺旋桨和水动力节能装置设计在国内市场的占有率已达50%以上，得到广大船厂、设计院所和船东的认可。
-赶超先进还需再加把劲-
尽管螺旋桨只是船用推进器中的一个单一装置，但却是考核整个船舶性能的关键指标，“船速、船尾振动等性能如果达不到要求，首先检查的就是螺旋桨有没有问题。”辛公正说，目前国内能制造10万吨船舶以下中小型螺旋桨的企业虽然数量众多，但真正具备大型船用螺旋桨设计和制造能力的科研院所和企业则相对较少，更别提自身具有设计研发能力的企业了。
提高大型船用螺旋桨国产化率难在哪里？辛公正坦言，从研发角度而言，如何在满足空泡、振动、轻量化等的要求下最大程度地提高推进效率是难点，尤其是随着船舶载重吨位的日益增加和设计技术的发展，提高推进效率变得十分困难，而这对节省成本至关重要。以一艘30万吨的vlcc为例，推进效率每提升1%，平均每年就可节省近百万元的用油成本。
此外，建造能力不足也是我国大型船用螺旋桨研制的一大短板。大型船用螺旋桨的制造涉及螺旋桨模具造型，铸造材料熔炼、浇注、打磨，数控加工，数字化检测等众多工艺，周期长，准确性要求高，制造成本高。我国大型船用螺旋桨制造的问题，多集中在材料、打磨和数控机床方面。辛公正介绍说，比如在材料上，大型螺旋桨多选用铜合金，国内材料屈服强度大约在590兆帕（ mpa），而日本多年前就能达到630兆帕。在同等强度要求下高性能的材料可以减少螺旋桨重量，既有利于螺旋桨推进效率的提升，也有利于节省加工制造成本。
据了解，经过多年的发展，我国目前已有多家螺旋桨生产企业，具有代表性的如大连船用推进器有限公司、镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司、武汉川崎船用机械有限公司等，大型船用螺旋桨国产化达到40%~50%的水平。
“但就综合实力而言，国内螺旋桨产业相较先进国家还处在追赶阶段。”中船重工经济研究中心高级分析师曹林接受记者采访时表示，近年来国内完工的远洋船舶中，按价值量计算，约一半螺旋桨从国外进口，而超大型螺旋桨则基本来自德国mmg和日本中岛。当然，随着在超大型螺旋桨技术领域的不断突破，我国产品的装船案例正不断增多。
我国在超大型螺旋桨领域的追赶历程是我国超大型船舶配套领域发展的一个缩影。曹林认为，我国船配业正处在由依赖到自主的转型期，在诸如超大型船舶配套等高端配套领域，在不断推进产品研制和创新的同时，还要关注以下几点：一是在品牌上下工夫，树立品牌战略意识，提高市场认知度和接受度；二是在服务上出新招，在产品研制时就充分考虑后期服务的因素，尤其要综合利用现代化的信息技术手段，提高服务本身的技术含量和附加值，加快发展“产品+服务”模式。