海洋工程多功能船发展现状和趋势研究

彭小佳，罗 勇， 朱为全 ，高 巍， 张益公 ，冀 昊

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451; 2.北京高泰深海技术有限公司，北京 100011)



海洋工程多功能船发展现状和趋势研究

彭小佳1，罗 勇2， 朱为全2，高 巍2， 张益公2，冀 昊2

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451; 2.北京高泰深海技术有限公司，北京 100011)

海洋工程多功能船是为了满足海洋工程的发展需要所产生的特种工程船舶。通过多年的发展，海洋工程多功能船实现了工程经济性与工程实用性结合程度的提高，以出色的设计指标和性能备受船东青睐。我国水下工程的发展时间较短，由于国内不具备此类船型的开发与设计能力，因此受制于船舶租赁商，往往付出较高昂的代价；更多的时候通过改装或利用常规三用工作船作为水下工程作业载体，又受制于船舶的性能与作业环境的不匹配，大大减少了作业能力。该文针对全球现有海洋工程多功能船在应用、性能、建造等方面进行充分调研，为了解现今海洋工程多功能船的发展现状和趋势及研制具有我国自主知识产权的先进海洋工程船提供参考。

海洋工程多功能船；发展趋势；调研

0 引言

海洋工程多功能船(Multi-Purpose Vessel，以下简称MPV)是为了满足海洋工程的发展需要所产生的特种工程船舶。通过多年的发展，MPV实现了工程经济性与工程实用性的密切结合，以出色的设计指标和性能备受船东青睐。目前在该类船型最发达的欧美国家，尤其是美国、挪威等国，正逐步将在该领域的技术领先优势进一步扩大，其趋势为：总体规模在不断壮大；种类齐全，针对性更加具体和专业，顺应了水下工程的不断发展；技术指标不断提高；服务市场趋于高端。

我国水下工程的发展时间较短，目前通过租赁和购买可以解决一部分的水下工程作业需要，但由于国内不具备此类船型的开发与设计能力，因此受制于船舶租赁商，往往付出较高昂的代价。通过改装或利用常规三用工作船作为水下工程作业载体，又受制于船舶的性能与作业环境的不匹配，大大减少了作业能力。因而充分了解现今此类船舶发展现状和趋势，对于扭转这一被动落后的局面，研制具有我国自主知识产权的、能够赶超国际先进水平的MPV有着重要的现实意义。

1 MPV发展现状

1.1 MPV的应用现状

MPV主要的功能包括：水下起重(配备升沉补偿功能的吊机)；铺管、铺缆、潜水支持；ROV支持、平台支持；修井、勘探、海上车间及对外消防等。

MPV的应用范围包括：浮式系统锚系安装；水下生产系统安装；立管、海管、脐带管、软管的安装；水下设施；水下修井、勘探；FPSO联接与调试；平台看护与补给等。

世界上主要的MPV公司包括Subsea7，Technip，Emas等，图1为MPV分布情况(截止到2014年)。

图1 MPV公司及所拥有船舶数量分布

目前国内MPV较少，处于起步阶段，国内主要的MPV公司及主要船舶见表1。

表1 国内主要MPV公司及主要船舶

1.2 MPV设计建造现状

欧美发达国家在开发、设计及核心部件供应上处于垄断地位，在建造领域占主导地位，但是地位逐渐下降；亚洲、南美等国家基本不具备开发设计能力，初步进入市场，建造市场地位逐渐提高。

世界著名的MPV设计企业包括：挪威的Ulstein, Skipteknisk, Havyard, Multi Maritime AS；荷兰的Wartsila；英国的Rolls-Royce等。

世界著名的MPV制造企业有：挪威的STX Europe， Bergen Group，Kleven Maritime；西班牙的Balenciaga；荷兰的Merwede B.V.；马来西亚的Nam Cheong；印度的ABG Shipyard；新加坡的ASL Marine Holdings Ltd；印尼的Pan-United Shipyard。

国内的发展现状为：不具备开发能力和概念设计能力，具备一定的详细设计能力；船体建造能力较强，总装和调试能力不足，主要承揽技术定性MPV的建造；没有一体化的配套机制，核心设备配套不足。

1.3 MPV性能现状

针对截止到2014年全球已建的典型MPV所具有的功能、航速、起重能力、DP系统、主尺度、航速及住舱人数等进行了数据汇总，以2000年为时间点，分析2000年以前及之后MPV在性能上的发展特点和趋势。表2为不同时间段内MPV性能的变化情况。

表2 MPV性能变化趋势

随着近年来深海石油的开发，MPV的数量在近十年有了显著的增长，其发展趋势是：尺度越来越大，航速越来越高，船上住舱人数、起吊能力都有显著的增加。图2、图3为不同时间段MPV主要功能的分布情况比较。

图2 2000年以前MPV功能分布情况 图3 2000年～2014年MPV功能分布

比较2000年以前建造和近十年新建造MPV的功能分布可以发现：建造服务、ROV支持、潜水作业支持和铺管铺缆为大部分海洋工程船的主要功能，新建MPV在保留原有基本功能的基础上，在ROV的支持功能和建造功能上有所发展，这也顺应了近年来深海油气开发的需要。

MPV具备的功能数关系到船舶作业的经济性、适应性。整体看来，具备2个～4个功能是现今MPV的主流情况，近年来新建的MPV功能数目多为3个～4个。

1.4 起重能力发展趋势

近年来深水油气开发使得业界对MPV船起重能力的需求有增大的趋势。2000年以后，配备250 t以上吊重能力吊机的新建MPV越来越多，目前配备升沉补偿功能的大吨位吊机MPV已经成为发展的主流，同时，配备吨位大的吊机也对船的主尺度、定位能力有了进一步要求。不同时间段起重起吊能力发展情况如图4所示。

图4 不同时间段起重起吊能力发展情况

目前美国海军和国外许多公司正在致力于先进海洋平台吊机系统的研究和制造，例如德国Hatlapa系列的船用吊机、日本IHI公司、法国BLM公司和瑞典赫格隆公司。在国外民用方面，日本三菱公司也有专门从事高性能海洋平台吊机的设计和制造工作，他们在1990年制造出了三菱30.5 t海洋平台吊机，它的工作半径可以达到22 m，是由电液系统驱动，目前该吊机装配在名为“Coral Bulker ”的舰船上，主要从事木材和海盐等货物的运载，当然还有其他一些公司，如Smartcrane公司、 Iebherr公司等也在生产和研制高性能海洋平台吊机。

在国内，随着经济的发展，海洋平台吊机的研究也在发展。自从20世纪50年代以来已分别建造了15 t～180 t的各式中小型起重船，它们在海港建设以及其它的工作中发挥了重要作用。自从20世纪60年代以来，我国开始对海洋开发事业给予重视，相继建成了200 t全回转起重船和500 t固定式起重船，到了20世纪末，我国已经能够建造起吊能力在1 000 t以上的起重船。

1.5 MPV主尺度分布发展趋势

随着作业水深的增加，大型吊机的配备，功能支持的需求和船上工作人员的增加，大型化的MPV是当今乃至以后MPV的发展的主流趋势。MPV主尺度分布如图5所示，MPV船长发展如图6所示，MPV船宽发展如图7所示，MPV型深发展如图8所示。

图5 MPV主尺度分布

图6 MPV船长发展情况

图7 MPV船宽发展情况

图8 MPV型深发展情况

1.6 MPV动力定位系统发展趋势

现今的MPV动力定位系统多为DP2，占配备DP系统的MPV总数的2/3；其次为DP3，占总数的1/4。最近十年来配备DP3系统的新建MPV有了一定的增加。可以预见，配备DP3系统，增强MPV的定位能力将是今后MPV动力定位系统发展的主流趋势，不同时间段动力定位发展情况如图9所示。

图9 MPV不同时间段动力定位发展情况

1.7 MPV航速发展趋势

近十年新建MPV的航速有了较大的提高，高航速的MPV能够满足更苛刻的作业要求，提高作业能力，同时，高航速对动力系统也提出了新的挑战，不同时间段航速发展情况如图10所示。

图10 MPV不同时间段航速发展情况

1.8 MPV的总体需求及建造发展趋势

专业DP船在油气设施密集海区的浅水应用已非常普遍，未来MPV船必然在深浅水工程领域都具有竞争优势。一方面，由于成本控制的需要，能源企业和海洋工程企业都要求MPV具有更高的有效作业时间；另一方面，北极地区油气开发的升温，对能在冰区作业的MPV提出了新的需求，未来的MPV将具有较强的环境适应性。

对低能耗MPV的追求不仅是海洋工程企业自身降低成本的需要，也是各国政府对海洋工程企业节能减排的要求，同时各国政府对船舶排放的要求越来越严格，也促使海洋工程企业对MPV排污性能更加关注，绿色MPV将引领未来。

海洋工程企业普遍秉持可持续发展理念，越来越注重员工的发展和工作环境的改善，对MPV的住舱及配套设施的标准要求越来越高，生活设施完备、设计充满人文关怀的MPV将广受欢迎。

MPV的船体设计必须满足多功能的要求，比如起重作业时要求很高的稳性，铺管作业时需要良好的自控性，水下作业时需要良好的操纵性，动员时则需要良好的运动特性等，MPV性能的持续改进和功能的变化对船体设计不断提出新的需求。目前许多新的船体设计概念应用于MPV，如穿浪型船艏、X-BOW、Multi-hull、Cross-section等，未来将有更多创新性船体设计概念出现。

传统船舶所采用的轮机系统应用于MPV存在多方面的劣势，目前新建MPV大多采取柴-电推进系统，性能更优的气-电推进系统也开始引入，震动小、噪声低的智能型节能全电动系统是MPV动力推进系统选型的主流方向。专业设备供应商、设计方、造船厂及船东的密切合作，推动MPV各专项作业性能持续优化，MPV的专项作业系统不断引入新型技术，使系统向集成化和智能化方向发展，电子设施和管理控制软件将在MPV上广泛应用。

当前，MPV建造已开始采用模块化设计和制造技术，MPV设计和制造将全面进入模块化时代，从航行操纵系统、动力供应系统、定位系统、管道系统等基础保障系统到起重系统、铺管系统、ROV支持系统、饱和潜水系统等专项作业系统将广泛采用模块化设计和制造技术。

2 结论

通过对现有MPV的广泛调研，对当今MPV的设计建造、性能与需求等方面的发展趋势有了较为深刻的理解。

当前全球MPV设计建造现状是：欧美发达国家在开发、设计及核心部件供应上处于垄断地位，在建造领域占主导地位，但是地位逐渐下降；亚洲、南美等国家基本不具备开发设计能力，初步进入MPV市场，建造市场地位逐渐提高。

随着近年来深海石油的开发，MPV的数量在近十年有了显著的增长，其发展趋势是：尺度越来越大，航速越来越高，船上住舱人数、起吊能力都有显著地增加。

MPV具备的功能数关系到船舶作业的经济性、适应性。整体看来，具备2个～4个功能是现今MPV功能数的主流情况近年来新建的MPV功能数目多为2个～4个。

目前配备升沉补偿功能的大吨位吊机MPV已经成为发展的主流。同时，配备吨位大的吊机也对船的主尺度、定位能力等有了进一步要求。

最近十年来配备DP3系统的新建MPV有了一定的增加。可以预见，配备DP3系统，增强MPV的定位能力将是今后MPV动力定位系统发展的主流趋势。

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Ocean Engineering Multi-purpose Vessel Development Status and Trends

PENG Xiao-jia1, LUO Yong2, ZHU Wei-quan2, GAO Wei2,ZHANG Yi-gong2, JI Hao2

(1. Offshore Oil Engineering Co., Ltd，Tianjin 300451, China;2.COTEC Offshore Engineering Solutions，Beijing 100011, China)

Multi-Purpose vessel is developed in order to meet the requirements of the development of ocean engineering of special engineering purpose. Through years of development, the multipurpose vessel realized the engineering economy and engineering practicability with excellent design index and performance. Development of underwater engineering in China is just started, because lacking of development and design capabilities of MPV ships, therefore such work subject to the ships leasing business, often pay a high price. More time by refitting or using conventional ship to finish such work, but underwater engineering work is under the control of the performance of ship, often modified ship does not match with the working environment, leading to a greatly reducing of operation ability. For this situation, a fully survey about existing multi-purpose ships in the application, performance, construction is done. This paper would be a reference for understanding today′s offshore multipurpose vessels development status and trends and developing of China's independent intellectual property rights advanced multipurpose vessels.

multi-purpose vessel; development status and trends; research

2014-07-25

国家科技重大专项：大型油气田及煤层气开发，子课题五 “深水水下应急维修装备与技术”资助(课题编号：2011ZX05027-005)。

彭小佳(1985-)，男，工程师。

1001-4500(2015)03-0001-06

U67

A