陳 琳，楊龍霞

（上海船舶設備研究所，上海 200031）

0 引言

船舶甲板機械技術發(fā)展隨著后經(jīng)濟危機下全球航運進入寒冬期而放緩，以散貨船、原油船和集裝箱船3大主力船型為代表的大宗貨物運輸類船舶的建造量下滑，而海洋工程船舶、海工作業(yè)輔助船、海洋科考船等具有高附加值、跨領域研發(fā)的船型需求量逐漸攀升。上述船型中有許多特殊作業(yè)功能均需要依靠甲板機械來實現(xiàn)，如海洋工程船用吊機、絞車、錨泊定位裝置等。同時，控制技術的研究成果在甲板機械設備上不斷得到應用，如自動化技術、機電一體化技術、電液比例控制技術等，持續(xù)推動甲板機械設備向著高性能、高技術含量、高可靠性的方向發(fā)展。

2018年1月，工信部等8個部門聯(lián)合發(fā)布的《海洋工程裝備制造業(yè)持續(xù)健康行動計劃（2017—2020年）》中明確將船舶配套產(chǎn)品培育作為六項重點任務之一，即“大力培育核心優(yōu)勢配套產(chǎn)品，突破瓶頸補齊短板。通過自主研發(fā)、引進專利、合資合作、并購參股等多種形式，重點發(fā)展錨絞系統(tǒng)、深水起重設備、收放及拖曳系統(tǒng)等甲板機械領域設備及系統(tǒng)”。因此，該專業(yè)領域主要以舵機、錨機、絞車、起重機、起貨機、克令吊和海上補給裝置等為標準化研究對象。

1 國內(nèi)外甲板機械專業(yè)領域技術及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

歐洲是現(xiàn)代航運業(yè)和造船業(yè)的發(fā)源地，20世紀90年代的歐洲曾是世界上最大的甲板機械供應國，甲板機械的高附加值，使其在船舶行業(yè)進入寒冬期時，依然在歐洲的造船工業(yè)中占有一席之地。20世紀初，隨著造船中心的東移和東亞各國對造船行業(yè)的政策性扶持，日本、韓國和中國的船舶舾裝與甲板機械領域的技術發(fā)展充分利用后發(fā)優(yōu)勢，以“引進—吸收—再創(chuàng)新”為主要發(fā)展路徑，先后實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提升和技術的自主性轉(zhuǎn)化，逐漸成為能夠與歐洲船用設備企業(yè)媲美的甲板機械供應商。

甲板機械按所用動力可分為氣動、電動、液壓等。氣動甲板機械無需回氣管路，系統(tǒng)簡單、無污染，但因內(nèi)部漏泄多而導致效率較低，僅適用于吊艇機、舷梯升降機等小功率甲板機械。液壓傳動的優(yōu)點很多，因此現(xiàn)代船舶上的甲板機械大多采用液壓傳動與電動傳動的形式，并逐漸向電動-液動驅(qū)動式、封閉式、自動化、遙控化方向發(fā)展。

1.1 國外甲板機械技術及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀研究

國外船舶甲板機械設備生產(chǎn)主要分布在東亞和歐洲。東亞地區(qū)中日本和韓國是主要甲板機械設備的生產(chǎn)國，歐洲國家中德國、丹麥和芬蘭等國的甲板機械設備生產(chǎn)能力較強。目前，國外船舶舵機的生產(chǎn)主要以日本和歐洲國家為主，各個企業(yè)的主要產(chǎn)品及優(yōu)勢技術有：德國Hatlapa公司生產(chǎn)的往復式舵機（包含Teleram型、HDT型和Telewin型3種型式）及回轉(zhuǎn)式舵機；英國R-R公司主要生產(chǎn)回轉(zhuǎn)式舵機，其優(yōu)勢產(chǎn)品有適用于中小型船舶的“Tenfiord SR型”舵機和升級版“Tenfiord Frydenb? SV型”舵機、“Brown Brothers海軍型”舵機等；往復式舵機中的優(yōu)勢產(chǎn)品有適用于護衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦的“Brown Brothers柱塞式”舵機、“Brown Brothers活塞式”舵機等。日本Kawasaki株式會社主要生產(chǎn)大型舵機、小型舵機和活塞式舵機等。他們在船舶舵機技術方面引領著世界潮流，其產(chǎn)品被世界上80%以上的船舶采用。

國外生產(chǎn)錨泊機械的企業(yè)與舵機生產(chǎn)領域一樣，主要集中在日本和歐洲國家。德國Hatlapa公司的錨泊機械產(chǎn)品有液壓和電動2種驅(qū)動型式，其中液壓驅(qū)動有高壓液壓系統(tǒng)驅(qū)動和低壓液壓系統(tǒng)驅(qū)動，電動驅(qū)動有變極電動機驅(qū)動和變頻電動機驅(qū)動。英國R-R公司的錨機產(chǎn)品，驅(qū)動系統(tǒng)有液壓驅(qū)動高壓系統(tǒng)、液壓驅(qū)動低壓系統(tǒng)和電動驅(qū)動系統(tǒng)3種，其中軍艦用電動錨機，可滿足軍艦承受沖擊力的要求，具有設計緊湊，噪音、震動低的特點。挪威TTS公司的子公司TTS Kocks（原德國Kocks）開發(fā)的絞車有3種類型：CSH型絞車（集中液壓系統(tǒng)型）、CEH型絞車（集中電動液壓系統(tǒng)型）和E型絞車（全電動系統(tǒng)、包括三速變極型和變頻型）。還有新加坡MacGREGOR Plimsoll公司的產(chǎn)品有液壓驅(qū)動和電動型式2種型式。其所有必需的配線系統(tǒng)、動力單元和控制系統(tǒng)均采用一體化、模塊化的設計，可以整機交貨。

目前國外生產(chǎn)船用吊機的企業(yè)主要集中在歐洲。瑞典MacGREGOR公司現(xiàn)有的船用吊機產(chǎn)品按用途分可為通用吊機、散貨吊機、鋪管吊機、集裝箱吊機、重型吊機等5種，有GP、GL、GLB、GLBE、GLE、GLH、GLHE、HH、K4（四繩抓斗吊機、重型抓斗吊機）和LC等多種型式，各型船用吊機均為電動液壓驅(qū)動。挪威TTS公司擁有船用吊機、船用甲板機械、船用通道設備、滾裝設備、船廠生產(chǎn)線設備和碼頭設備等產(chǎn)品，生產(chǎn)的貨物吊機分有CCL、CCS和GPC等3種型式，采用模塊化結(jié)構(gòu)設計方式。此外還有德國Liebherr、丹麥Acta A/S、荷蘭 Huisman-Itrec、挪威 Hydramarine、奧地利Palfinger等公司。

從以上船舶甲板機械主要制造企業(yè)新技術和新產(chǎn)品的發(fā)展情況可以看出，甲板機械的共同發(fā)展趨勢如下：首先，船舶大型化迫使甲板機械也向著大型化的趨勢發(fā)展；其次，信息化和網(wǎng)絡化的發(fā)展也推動了甲板機械向著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化方向的發(fā)展；最后，傳統(tǒng)液壓驅(qū)動的方式存在著漏油、不環(huán)保等缺點，隨著國際海事組織對環(huán)保要求的提高，也推動了甲板機械的驅(qū)動形式向著多樣化的趨勢發(fā)展。

1.2 國內(nèi)甲板機械技術及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀研究

2014年—2016年，我國船舶制造業(yè)三大造船指標均大幅下降。受低油價和手持訂單難以交付等問題的影響，全球海工市場的發(fā)展持續(xù)低迷。在全球船舶市場低迷的情況下，我國甲板機械設備的產(chǎn)量也逐年下降。2017年，得益于國際航運市場觸底反彈，新船市場開始活躍，新承接船舶訂單量3 683.5 t，比上年增長 45.8%，其中出口船訂單3 100.1萬載重噸，占新承接船舶訂單總量的84.2%。另一方面，全球油價持續(xù)回升，全球海工市場也開始止跌回升，成交金額也自2012年來首次出現(xiàn)回彈。2017年錨鏈的產(chǎn)量回升，也可見船舶市場反彈跡象。2014年—2017年，我國主要船用甲板機械設備產(chǎn)量情況如表1所示。

目前，國內(nèi)甲板機械主要生產(chǎn)企業(yè)為武漢船用機械有限責任公司、南京中船綠洲機器有限公司、江蘇亞星錨鏈股份有限公司、上海船舶設備研究所、中船華南船舶機械有限公司等，國有企業(yè)通過早期的技術引進和轉(zhuǎn)化，成為國內(nèi)占有較高市場份額的、實力領先的甲板機械研制企業(yè)。

2011年至今，我國對甲板機械給予了持續(xù)的科研資金投入，取得了豐碩成果，完成了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的錨絞機、拖纜機、吊機、舵機等系列化設計。自主品牌產(chǎn)品譜系逐步完善，部分產(chǎn)品打破了國外品牌對主流市場的壟斷，實現(xiàn)了批量化裝船。舵機方面，2016年，中船綠洲新型轉(zhuǎn)葉式舵機研發(fā)成功，成為國際上第二個研制出球形轉(zhuǎn)葉式舵機的企業(yè)；2017年武漢船機研制出世界首制最大扭矩舵機，并通過了挪威船級社船檢和船東會檢，該機最大工作扭矩為9 810 kN·m，采用4套動力系統(tǒng)，配套于承載能力達2萬標準箱的集裝箱船。

錨絞機方面，我國現(xiàn)已完成了7萬噸級、11萬噸級、18萬噸級、4 250 TEU、30萬噸級、38萬噸級6個系列船型的錨絞機標準化、模塊化、系列化產(chǎn)品開發(fā)，年配套約40艘船。2017年武漢船機為40萬載重噸礦砂船配套的錨絞機通過挪威船級社、中國船級社船檢和會檢，該錨絞機包含2臺K122U3起錨機和10臺315 KN系泊絞車。

吊機方面，已形成了船用30 t～55 t系列吊機產(chǎn)品，并實現(xiàn)了批量化裝船。船用吊機的發(fā)展也帶動了海工吊機的發(fā)展，形成了小型伸縮吊、特種海工吊等產(chǎn)品全方位發(fā)展的格局，自主設計開發(fā)了 800噸級桅桿式特種作業(yè)吊機和50噸級API-2C/E型海工吊機。其中，50噸級API-2C/E型海工吊機已完成樣機研制，并取得船級社產(chǎn)品證書和API-2C會標認證。2017年南京中船綠洲建造的2臺國內(nèi)最大克令吊，重達450 t，是目前國內(nèi)最大的多功能船用貨物吊機。

2 甲板機械領域標準化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 國外甲板機械領域規(guī)范與標準研究

根據(jù)國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）目標型船舶建造標準（GBS），標準框架主要分為5個層級：第一層級為船舶安全與環(huán)保的總體目標；第二層級為功能性要求，涵蓋船舶設計、建造、營運和拆船等4個領域；第三層級為驗證準則，包括驗證過程和信息文件等要求；第四層級是由IMO、船級社和國家主管部門制定的詳細要求，該要求應符合第一層目標和第二層的功能性要求；第五層級為工業(yè)標準層級，應符合第四層級的技術程序、導則要求。其中，前三層級為總體性和原則性要求，第四層級、五層級為具備可操作性和執(zhí)行性的詳細要求。

根據(jù)GBS的劃分，各主要船級社均依據(jù)各自的入級規(guī)范對甲板機械產(chǎn)品進行檢驗認證。為滿足IMO新的公約規(guī)則要求，各船級社的規(guī)范也會定期修訂、更新。各船級社規(guī)范對IMO公約規(guī)則的理解和執(zhí)行度存在一定差異，各自關注重點各有不同，其中涉及甲板機械的內(nèi)容見表2。

船舶建造及運營的全球化特點，使得標準國際話語權(quán)的爭奪與產(chǎn)業(yè)競爭息息相關。日韓等造船強國依托政策與產(chǎn)業(yè)的支持，在國際標準制修訂中積極提出標準項目，主動爭奪標準制修訂的話語權(quán)。根據(jù)國際航運界對各類船舶設備的關注熱點和產(chǎn)品規(guī)范需要，IMO已制定/更新了多項重大要求；國際船級社協(xié)會（International Association of Classification Societies，IACS）根據(jù)IMO公約規(guī)范的新要求開展了多項規(guī)范的更新和制定；國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）則對相關技術領域的國際標準進行了及時跟進。

目前，在國際標準方面，甲板機械領域國際標準主要由國際標準化組織/船舶與海洋技術委員會（ISO/TC8）下的舾裝與甲板機械分委會（SC4）負責。此外，海上安全分委會（SC1）也開展了降放裝置和部分人命安全相關絞車的國際標準研制。截至2018年12月，甲板機械領域現(xiàn)行有效的國際標準共21項，見表3。

表3 甲板機械領域現(xiàn)行有效國際標準清單

續(xù)表3

2.2 我國甲板機械規(guī)范與標準研究

甲板機械是迄今為止我國船舶行業(yè)中國際標準化工作成果最豐富、成效最顯著的領域之一。近年來，我國甲板機械行業(yè)利用國際標準化技術機構(gòu)秘書處平臺，積極參與國際標準制修訂工作，已發(fā)布和在研的項目數(shù)持續(xù)增加。截至2018年12月，我國主導制定的甲板機械領域國際標準共有18項（見表3），在研標準6項（見表4）。

表3 甲板機械領域我國主導制定在研國際標準清單

在國內(nèi)標準方面，經(jīng)過2016年—2017年推薦性標準的清理復審，目前甲板機械領域現(xiàn)行有效的國家標準9項，行業(yè)標準31項，見表5。主要由全國船用機械標準化技術委員會（SAC/TC137）及甲板機械和機艙輔機分技術委員會（SAC/TC137/SC2）負責歸口管理。

表5 甲板機械領域國家標準及行業(yè)標準清單

續(xù)表5

2.3 甲板機械領域新公約動態(tài)

目前 IMO規(guī)則更新頻繁，各大船級社規(guī)范眾多，且各有差異，需根據(jù)IACS統(tǒng)一要求，不斷地更新以滿足IMO要求。國際標準化組織針對舾裝領域每年都在開展不同功能要求的國際標準研制。2018年，針對甲板機械領域的公約更新動態(tài)如下。

1）IACS PT54在UR A1、A2 Rec.10中對錨泊系泊和拖帶設備要求進行了修訂，明確了正常、其他拖帶定義、腐蝕余量、有限元計算衡準、安全工作載荷（SWL）標示等，相關文件已于2018年7月1日開始實施[1]。國際獨立油輪船東協(xié)會（INTERTANKO）對UR A1中的錨泊要求提出了意見，IACS GPG（綜合政策委員會）要求IACS對錨泊設備損壞原因中的環(huán)境因素開展進一步的試驗研究。

2）PM9901在UR A3中針對錨機的設計與試驗增補了錨機過速和過載的要求，且明確針對額定功率100 kW及以上的齒輪箱需要船級社認可，而不是僅持有制造廠證明文件[2]。

3）IMO船舶系統(tǒng)與設備分委會（SSE）成立了工作組，討論并制定了關于起重設備的《海上人命安全公約（SOLAS）》修正案草案，研究考慮了進一步制定船用起重機設備和絞車相關指南的工作建議。SOLAS修正案草案包括船用起重設備和絞車相關指南的工作建議、規(guī)則的適用范圍、目標及功能性要求。會議認為錨操作絞車將與船用起重機可一起在規(guī)則的Ⅱ-1章中體現(xiàn)。船用起重機設備要求適用的最小安全工作負荷尚未達成一致意見（我國支持1 000 kg），功能對現(xiàn)有船舶適用范圍要的求主要是在操作和維護方面[3]。

4）IMO船舶設計與建造分委會（SDC）在第5次會議上成立了安全系泊操作工作組，對 SOLASⅡ-1/3-8和相關的指南（MSC/Circ.1175）進行了修訂，并提出制定新的適用于所有船舶安全系泊的操作指南[4]。

3 結(jié)論

近年來，我國愈發(fā)重視船舶配套設備技術的研發(fā)與創(chuàng)新，全面開展了一系列研究與探索，取得了一系列豐碩的成果，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的甲板機械產(chǎn)品的應用也愈加廣泛。隨著研究工作的進一步深入，傳統(tǒng)的甲板機械與逐漸大型化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、驅(qū)動方式多元化的甲板機械設備之間的技術差異越來越明顯，技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也對標準提出了新的要求。

船舶甲板機械標準化工作任重道遠。為了完善我國船舶甲板機械的標準體系，協(xié)同開展科研創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化應用，針對現(xiàn)有的船舶甲板機械標準存在的不足，建議從以下幾個方面推進船舶甲板機械標準化的工作：1）開展低溫傳動、智能控制等特種甲板機械關鍵技術的標準研究，支撐極地航行船舶露天甲板作業(yè)；2）開展具有恒張力、主動波浪補償功能的超大型特種錨機絞車的標準研究，支撐我國海工裝備配套設備國產(chǎn)化；3）開展甲板機械數(shù)據(jù)化的標準研究，支撐船舶配套產(chǎn)品智能化。