在全球船舶制造領域,航母、大型郵輪以及液化天然氣運輸船被譽為造船業的“三顆明珠”,象征著全球船舶工業的最高成就。
當前中國造船技術愈發成熟,無論是完工量、訂單量均已躋身世界第一。
然而即便造船行業飛速發展,但在船舶發動機領域,卻始終受到歐美、日韓等國家長達30多年的技術壟斷。
正因如此,中國船舶雖然銷量很多,但利潤始終得不到提升。
2023年,中國船舶集團(CSSC)發布公告,宣布其自主研發的全球最大功率雙燃料發動機“CX40DF-2.0”已成功交付。
這款發動機意味著什么?會給中國帶來什么樣的改變呢?
船舶發動機
船舶作為水域運輸的重要工具,在海洋、湖泊和河流中扮演著不可或缺的角色。
它們不僅推動海上貿易與經濟增長,還維護國家海洋權益。
船舶的核心組成部分——動力裝置,即船用發動機系統,其重要性不言而喻。
發動機直接決定了船舶的性能和質量,能夠保障船舶的驅動,因此也被稱為船舶的“心臟”。
船舶發動機的技術系統十分復雜,制造難度較高。
別看當前我國造船業十分成熟,在二十一世紀初期,國際船舶動力設備領域呈現顯著的市場集中化特征,嚴重被西方國家卡脖子。
彼時的市場份額,超過九成都集中在歐洲和東亞國家的動力制造商,中國想要造船,就必須要向其他國家購買。
一臺發動機的價格至少要上億,中國使用了天價發動機后,船舶的動力系統得到了保障,但利潤卻大打折扣。
與此同時,由于產業鏈上游的高度集中化,動力制造企業的售后技術與服務均存在明顯的溢價,維護保養價格也貴的離譜。
自主創新突破瓶頸
中國在被發動機制造技術限制的幾十年中,始終沒有放棄過技術突破。
科研人員通過逆向工程,深入研究了蘇聯Д型柴油機的材料成分,成功攻克了巴氏合金軸瓦鑄造技術,能夠將誤差控制在極小的范圍內。
進入21世紀后,我國十分重視船舶發動機核心技術的提升。
隨著“海洋強國”戰略的推進,工信部聯合中船集團開展“船用低速機專項工程”,在在船舶發動機核心技術方面投入了大量的經濟、人力,試圖攻克技術難關。
最終在所有科研人員的堅持不懈下,2021年交付CX40DF發動機。
CX40DF高15米+,重量更是高達928噸,氣缸直徑為82cm,是全球最小缸徑的船用低速雙燃料發動機。
CX40DF發動機采用低壓燃氣噴射技術、預燃式燃燒技術,能夠保障發動機燃燒充分,有效降低了二氧化碳等影響環境的氣體的排放。
由此,在性能與排放指標層面,CX40DF發動機優勢明顯,位于世界前列。
更重要的是,CX40DF發動機的關鍵件、重要件之中超80%是國產,且其中的電控系統、增壓器等關鍵部位的部件,也是中國自主生產。
CX40DF展示了中國技術的進步,標志著我國在高端海洋船舶裝備領域取得的又一重大成就,體現了我國船舶產業的自主創新能力。
CX40DF 2.0橫空出世
2023年,國際航運協會曾做過統計,在全球的9萬多艘商船中,有近七成的發動機在2030年達不到環保要求。
而此時,中國則交付了CX40DF2.0發動機,同樣采用液化天然氣和柴油的雙燃料模式,碳排放量相較于其他國家的同級發動機低三成左右。
外國媒體對該發動機數據進行研究后發現,如果全球一半的新造船能夠使用CX40DF2.0發動機,則每年能夠減少1.2億成本的燃油費用,同時所節約的二氧化碳排放量,相當于4.2億棵樹同時進行光合作用。
更重要的是,CX40DF2.0發動機對產業鏈結構造成了非常明顯的影響。
既往日本、韓國想要建造2.3萬標箱集裝箱船,需要分別從德國、挪威、新加坡進行發動機進口、控制系統采購、總裝調試等。
而中國則打破了這樣的模式,首次實現了全國產化配套。
同時CX40DF2.0發動機還搭載了智能健康管理系統,所有數據可以通過衛星實時回傳,由中國工程師在本地為船舶進行遠程維修與管理。
最重要的是,該發動機的質量并沒有因為搭載智能系統而下降,也沒有縮短保修時間,保修期長達十年。
經過外媒測試后發現,同級別的日本發動機,每航行一千小時,就需要更換至少12個精密零部件。
而CX40DF2.0發動機通過智能系統的維護,只需要更換4個左右。
這能夠保證在工作量一定的情況下,配備CX40DF2.0發動機的船舶每年能夠減少一個月的修理時間。
市場對CX40DF2.0的反饋也很好,認為該發動機物美價廉,價格相較于歐洲更低,保修時間卻更長。
截止2024年統計數據,中國傳奇新增訂單量為11305萬載重噸,占74.1%的市場份額,同比增長58.8%。手持船舶訂單達到2.43億載重噸,同比增長49.7%。
在這些訂單之中,有超過6成要求搭載CX40DF2.0發動機及智能系統。
這樣的成果引發無數西方國家緊張,認為中國對于市場份額的搶占,會嚴重影響他國經濟。
但中國絲毫沒有理會,而是將目光放在更長遠的未來,開啟了一系列全新試驗。
以中船集團為例,預計將在2030年前實現三項核心技術突破:
清潔能源推進系統方面,已完成船用兆瓦級燃料電池系統的海上實測驗證,單次能源補給可實現跨洋級航行能力。
核能商用化領域,通過與戰略合作伙伴聯合開發的模塊化微型反應堆,現已進入工程驗證階段,計劃為散貨運輸船舶提供全生命周期能源支持方案。
深海作業裝備方向,針對極端水壓環境研制的復合型動力單元取得階段性成果,重點突破鈦基耐壓結構與深海能源供給系統的集成應用。
總結
CX40DF系列發動機是中國的又一大國重器,充分展現了中國技術的不斷成熟。
縱觀中國船舶動力系統的幾次變革,不但完成了自身的進步,更重構了全球產業鏈。
即便是面臨著其他國家的壓制,中國仍舊堅持政策驅動、市場深耕以及技術精進,取得了一個又一個令人稱嘆的突破。
CX40DF2.0發動機的受歡迎程度,足以為中國制造的質量和性能做背書。
現如今中國在船舶動力領域愈發成熟,并正在不斷探索新的可能,相信在未來一定能夠傳來更好的消息,推動船舶事業不斷進步。
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