立志摘造船業“皇冠”上最後一顆明珠,周清華率團隊啃最硬的骨頭,造未來的船
早晨7點的上海長興島,2萬多名江南造船員工組成的自行車和班車隊伍浩浩蕩蕩駛入廠區。在這幅流動風景中,有一位專家早早到崗,第一件事就是查看圖紙設計與建造工藝。
他就是周清華,中國船舶江南造船江南研究院院長助理、全球首制9.9萬立方米超大型乙烷運輸船(VLEC)的研發項目經理、副總工藝師。他帶領團隊自主研發的B型艙貨物圍護系統,不僅打破了國外技術壟斷,更助力中國在全球VLEC市場中佔據超過80%的份額。
從進入江南研究院的第一天起,他就立志要做瞄準創新的研發設計,造未來的船。何謂“未來的船”?當今造船業的“皇冠”上有三顆“明珠”:航空母艦、豪華郵輪、超大型液化天然氣運輸船(LNG船),前兩項我國已實現突破,而LNG船最核心的低溫貨物圍護系統仍待攻克。憑藉已積累43條VLEC船的技術積澱,周清華堅信,距離摘下最後一顆“明珠”已然不遠。
長江少年的造船夢
周清華出生於湖北荊州。童年時,他常在長江邊看內河船隻往來穿梭,好奇心由此萌芽。
“當時我就在想,將來有沒可能自己去設計、建造大型遠洋船舶。”懷揣這個夢想,周清華填報高考志願時選擇了船舶與海洋工程專業。2013年7月,他加入江南造船。彼時全球船舶市場低迷,江南造船正從常規商船向高技術、高附加值的液化氣船轉型。
VLEC的核心在於貨物圍護系統,它要在-104℃低溫下,將液貨(兼容乙烷、乙烯、丙烷等)以低蒸發率、大容積、安全地運送到目的地的任務。當時,法國已有LNG船常用的薄膜型圍護系統方案,但若採用,需要支付相當於整船造價5%到10%的專利費。以單船造價1.6億美元計算,這意味着每艘船要付出超過1000萬美元的專利費。
“越是難、越沒人願意做的事,如果去做就一定會有收穫。”周清華說。在江南造船的戰略佈局和支持下,加入江南造船的同一年,他和團隊全身心投入到新型貨物圍護系統的自主研發上。在技術路線上,他們沒有選擇去模仿法國的薄膜型方案,而是選擇了設計更復雜、性能更優越的B型艙。
中國血統的B型艙
B型艙採用“先漏後破”的安全評定準則:即便主艙壁出現微小泄漏,泄漏的液貨也能被限制在局部區域內,從而確保整體安全。保障安全的核心理念,是依靠精確的“數值仿真”和“模型試驗”,而非依賴完整的次屏壁,但這兩個技術在各類氣體船研發中也最爲複雜。
載荷、熱應力、疲勞、泄漏……精確計算需要有軟件支撐,市場上沒有現成可用的VLEC疲勞與斷裂分析程序。周清華從500多頁全英文文獻中尋找答案,從基礎理論開始,從第一行代碼開始寫起。那段時間,他時常爲了調試程序工作到凌晨兩三點鐘,然後清晨6點10分起牀趕早班車。非計算機專業出身的他,僅用3個月就自主開發出了專業的B型艙疲勞斷裂與泄漏分析計算軟件,功能比直接購買的軟件更加強大。
雖然辛苦,但周清華收穫很大。爲了弄懂一個知識點,他遍尋全球專家,發郵件請教,結實了許多高校與船級社的專家朋友,爲後續產品研發打下堅實基礎。他還弄懂了很多以前只知其然卻不知所以然的問題,在設計B型艙的時候,每一個支撐系統,他可能就要畫30種方案,而每一種方案他都能提出一種理論支撐。
B型艙的結構分析通過後,周清華又馬不停蹄投身於B型艙高效建造工藝研究。B型艙採用了無法火工矯正、大量薄板和高效焊接工藝的5%鎳鋼,其建造難度之大,絲毫不遜色於大LNG船薄膜型艙。由於沒有標準可依,質量要求高,研製過程充滿艱辛,他與技術團隊和施工團隊通過對100餘項試板、試驗件、模擬分段的技術論證,終於突破了B型艙鎳系鋼建造全過程中的工藝工法、變形控制、高效焊接等一系列關鍵技術,形成建造質量標準,保證了B型艙的高質量建造和節拍化批量生產。現在,他可以自豪地說:“我們的B型艙VLEC專利技術,不受國際專利制約,設計理念和建造水平已全面超越國際競爭對手。”
從VLEC到LNG
2019年12月,江南造船拿下全球首單採用自主B型艙技術的VLEC訂單後,自此一路高奏凱歌。2021年底,全球首艘、最大艙容、B型艙9.9萬立方米VLEC成功交付。6年間,江南造船累計承接了43艘VLEC船,已經交付和成功運營14艘,全球市場佔有率超過80%。若按5%專利費計算,43條自主研發的VLEC相當於省下了20億元。
成績清零,目標刷新。當問到一直致力於造“未來的船”的周清華下一個目標是什麼,他不假思索:“超大型LNG船。”他對這一目標信心十足。依託B型艙在VLEC 1.0到3.0的成功應用,目前,團隊已針對LNG船的市場需求和技術特徵對B型艙結構和絕緣系統技術進行升級,使得液艙蒸發率更低、本質安全得到進一步提升。
採訪結束,周清華又回到碼頭。9月的陽光照在B型艙上,像給鋼鐵鍍了一層流動的光。他拍了拍艙壁:“別怕硬骨頭,越硬的骨頭,啃下來就越有味道。”
在江南造船,2萬多名員工正把這份“硬骨頭精神”焊進每一道焊縫、寫進每一張圖紙。