中国油船研发史：探索与发展

中国是最古老的造船国家之一。几千年来，中华民族在船舶设计和建造实践中，积累了丰富的经验，研发了许多优异的船型和掌握了比较先进的造船技术。15—16世纪，我国的造船技术达到了较高的水平。但鸦片战争之后，在帝国主义、封建主义和官僚资本主义三座大山的压迫和统治下，我国造船工业不但发展迟缓和落后，而且造船技术水平较低，只能修修补补，带有浓厚的半殖民地色彩。新中国成立后，在中国共产党的领导下，我国造船事业获得了新生，船舶设计和建造技术得到了飞速发展，广大船舶研发人员和造船工人自行设计和建造了大量船舶，为发展我国造船工业和航运事业做出了卓越的贡献。

油船作为国际三大主流货船船型之一，其研究和发展是我国整个造船工业和航运事业发展的一个缩影。

新中国成立之前，受经济、工业和造船技术等影响，我国油船设计和建造技术几乎还是空白，只有几艘从国外引进的破旧小油船，勉强担负起了少量的沿海和内河石油产品的运输任务。

新中国刚成立，为加强我国船舶设计与建造力量，1950年中央人民政府重工业部在上海成立了船舶工业管理局，下设技术处，即中国船舶及海洋工程设计研究院（七〇八所）前身，这是新中国成立的第一个船舶研究设计单位。20世纪60年代交通部成立了上海船舶研究设计院（以下简称“上船院”），在武汉成立了长江船舶设计院。大连、江南、广州等造船厂也建立了自己的船舶研究所，分别对油船进行研究、设计和建造，开启了我国油船快速发展的通道。经过70多年的发展，在全国船舶科研单位、船厂的共同努力下，从依靠引进仿造、落后破旧的“借船出海”到各型油船齐全、数量众多的“油船中国造”，我国油船研发技术一步一个台阶，不断探索、不断突破，目前已步入世界先进水平行列。

中国油船研发70多年的成就令人瞩目和欣慰，探寻其硕果累累的背后至少离不开以下几点原因。

（1）国家政策高度重视，正确引领油船发展。石油作为一种不可再生的重要性、战略性物资，是当今世界最主要的能源，也是世界各国特别是经济发达国家最重要的战略物资，其开采运输的供应链不仅事关国家的经济发展，而且直接关系国家安全。我国是石油资源较为贫瘠的国家，也是石油消费大国，随着经济快速发展，石油需求量日益增长。我国自1983年开始进口原油，原油进口规模逐年扩大，2009年进口2.038亿吨原油，已超越日本成为世界第二大石油进口国。2018年中国的石油进口量高达4.62亿吨，首次超过美国成为全球第一大石油进口国。2019年，我国石油进口量为5.06亿吨，石油对外依赖度高达72%。如此众多的进口石油，除较小比例的从俄罗斯、哈萨克斯坦等进口的原油采用铁路运输和管道运输外，其他大部分原油都是从中东、非洲、美洲及东南亚进口，需要采用相应吨级的油船进行运输，因此支持油船的研发建造一直是国家重大政策中的重中之重。在我国的“八五”“九五”规划中，国家就设立了多项支持油船研发建造的重大课题，为船舶工业的科技人员自主设计和建造油船提供了有力支撑。特别是在2003年，我国又制订并通过了国家能源的重大安全战略——“战略石油储备计划”，其中“国油国运”“国轮国造”就是这项国家战略计划的重要组成部分。在这些重大政策规划的支持和引领下，一方面为我国油船运输产业带来了相对稳定的运输需求；另一方面也刺激了我国油船运输企业的船舶运力扩张，推动了我国油船设计和建造的发展速度，特别是超大型油船的设计和建造能力。

（2）船舶企业密切协作，逐步攻克核心技术。21世纪初，世界经济格局发生了重大变化，中国逐渐成为世界原油进口大国，但是我国的远洋运输船队规模有限，还无法保证能源等战略物资的运输安全，因此必须加紧我国超大型油船的自主设计和建造能力的建设。在国家政策支持下，国内的航运巨头如中国远海海运集团有限公司（以下简称“中远集团”）、中海发展股份有限公司、中国长江航运集团（以下简称“中国长航”）等都推出了大批量建造超大型油船的计划。与此同时，国际市场航运巨头也看好船市复苏的前景，纷纷计划新造超大型油船这一主力船型。但超大型油船的设计和建造是衡量一个国家船舶行业实力和水平的重要标志，也是世界上少数造船强国扩大生产能力和争夺订单的重点。由于受该船核心设计和建造技术以及配套协作复杂、生产设施等的限制，所以国际超大型油船设计和建造市场长期被日本、韩国等造船强国垄断。习近平总书记说，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，只有靠自身的力量去攻克、研发和创造。面对日本、韩国等造船强国在超大型油船上的巨大优势，我国以中国船舶及海洋工程设计研究院、上船院、大连船舶重工集团有限公司（以下简称“大船集团”，原大连造船厂）以及广船国际有限公司（以下简称“广船国际”）等众多船舶企业，大家密切协作组成多个核心技术攻关小组。2004年6月，中国船舶及海洋工程设计研究院联合上海外高桥造船有限公司等多家单位申请的“30万吨超大型油船的开发和设计关键技术研究”课题获得了中国船舶集团有限公司（以下简称“中船集团”）的批准，上海市科学技术委员会（以下简称“上海市科委”）也对该科研项目给予了多方面的支持。正是在全国一盘棋、众多单位的大力协作下，大家始终坚定创新信心，瞄准油船设计和建造科技前沿，勇于攻坚克难，不断攀登科技高峰，才终于逐步自主掌握了超大型油船等一批先进油船的设计和建造关键核心技术，把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中，从而在世界超大型等油船的自主研发领域拥有了一席之地。(www.xing528.com)

（3）科技人员勇攀创新高地，持续发扬拼搏精神。自主创新是我们攀登世界科技高峰的必由之路。几代油船研发人，胸怀祖国的油船事业，无论是在我国油船设计和建造相当落后的年代，还是已处于先进的今天，他们从不懈怠，深知创新才能取胜，超越才能成功的道理。在数十年的油船科研设计工作中，他们传承和发扬了“胸怀祖国、献身军工、崇尚科学、追求卓越、不畏艰难、敢于拼搏、勇于创新、不断进取”的精神，为祖国创造了一个又一个国内乃至世界油船设计和建造的第一，正是他们发扬了这种奋发图强、勇攀创新高地的拼搏精神，才使我国在新中国成立初积贫积弱的船舶工业基础上，迅速掌握了包括超大型油船在内的自主研发建造技术，走上了世界第一造船大国之路。例如，在几十年的油船研发过程中，中国船舶及海洋工程设计研究院凭借在油船领域的丰富经验和强大的研发实力，在21世纪初就组建了一支以中国首届船舶设计大师杨葆和为负责人，拥有30多名技术人员骨干的超大型油船研发设计团队。在这个研发设计团队中，大家都是为了一个共同的目标，发扬拼搏精神，勇攀中国超大型油船的创新高地。终于，经过持续地拼搏攻关，团队在船舶线型优化、货油舱结构设计、总纵强度分析等方面均取得了可喜成果。这些创新设计成果为后续船型开发设计做好了充分的技术储备。

（4）油船设计手段快速发展，不断升级研发工具。工欲善其事，必先利其器。油船的研发设计伴随着人类的科技与工业技术的进步。与其他船舶设计手段相类似，我国油船研发设计手段的发展主要经历了三个发展阶段：手工工具设计阶段、初级计算机辅助设计阶段以及二维/三维设计阶段。未来，脱离二维设计的三维一体化设计将逐渐成为主流，甚至人工智能技术也将应用到研发设计中。

20世纪90年代以前，计算机尚未得到大规模发展和应用，我国油船设计仍然以手工工具为主。在手工工具设计阶段，主要依靠人工计算，即采用计算尺、计算器和计算表格计算，依赖算盘计算质量，而结构设计采用按照规范进行的结构构件校核。这一阶段的绘图工具主要采用手工绘图，最具代表性的是手工描图、晒蓝图等。当然，尽管手工绘图存在效率低、不易修改等局限，但也有一些优点，如手工画图可以看到整张图纸，便于着眼全局进行思考。即便现在用三维软件建模，第一步往往仍需依靠手工或者计算机辅助设计（computer aided design，CAD）软件画草图作为输入。

20世纪90年代，在计算机快速发展及应用普及后，人们开始利用计算机进行油船辅助计算，如液货舱容积的计算，是对有限的剖面、液面高度和横倾角计算，然后对这些结果进行插值，而获取所需状态下的货舱容积；结构设计计算则以规范计算为主，有限元计算为辅。20世纪90年代中期，欧洲船厂开发的船舶设计CAD软件开始进入中国市场。国内针对油船设计特点又进行了二次开发，开发的计算机辅助设计软件使得油船设计效率和质量大幅提升。当然，早期研发的这些软件，虽然可以大幅度的降低人工计算的工作量，但精确性也有一定的缺陷。

利用计算机进行二维详细设计并出图送审，然后利用计算机三维软件建模放样，再通过二维出图指导现场制造，这是目前各船舶设计院和船厂主要采用的油船设计手段。在目前油船设计现状中，二维图纸是各个相关方进行技术交流的载体，也是建造的依据，而三维数字模型的主要功能是生产设计和出图。这种模式存在二维完工图与三维数字模型不对应，详细设计和生产设计脱节，油船设计总周期较长，直接修改三维模型难度大等问题。目前，中国船舶及海洋工程设计研究院、江南造船（集团）有限责任公司（以下简称“江南造船”，江南造船厂）等多家单位在脱离二维图纸的三维一体化设计上开展了大量探索和实践，以法国达索公司的CATIA软件为基础，进行了大量二次开发，各国船级社也在积极推进三维审图。三维一体化设计将三维数字模型作为设计单一数据源，有利于提高设计效率和精度，改善设计和建造协同度，为我国数字化、智能化设计和建造油船提供了更好的支持。

总之，70多年的中国油船研发历程，我们在国家领导重视和重大政策的正确引导下，在众多油船企业抓关键技术、自主研制的合力协作下，在几代科技人员不断拼搏、勇攀创新高地的奋斗下，在我国与时俱进、不断更新油船设计手段的条件下，中国的油船研发取得了辉煌的成绩和快速的发展。其主要发展历程可以划分为自主研制、做大做强和创新升级三个主要阶段。