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大国重器:中国再度突破西方技术壁垒,为船舶装上“国产心脏”!

在全球船舶制造领域,航母、大型邮轮以及液化天然气运输船被誉为造船业的“三颗明珠”,象征着全球船舶工业的最高成就。当前中国

在全球船舶制造领域,航母、大型邮轮以及液化天然气运输船被誉为造船业的“三颗明珠”,象征着全球船舶工业的最高成就。

当前中国造船技术愈发成熟,无论是完工量、订单量均已跻身世界第一。

然而即便造船行业飞速发展,但在船舶发动机领域,却始终受到欧美、日韩等国家长达30多年的技术垄断。

正因如此,中国船舶虽然销量很多,但利润始终得不到提升。

2023年,中国船舶集团(CSSC)发布公告,宣布其自主研发的全球最大功率双燃料发动机“CX40DF-2.0”已成功交付。

这款发动机意味着什么?会给中国带来什么样的改变呢?

船舶发动机

船舶作为水域运输的重要工具,在海洋、湖泊和河流中扮演着不可或缺的角色。

它们不仅推动海上贸易与经济增长,还维护国家海洋权益。

船舶的核心组成部分——动力装置,即船用发动机系统,其重要性不言而喻。

发动机直接决定了船舶的性能和质量,能够保障船舶的驱动,因此也被称为船舶的“心脏”。

船舶发动机的技术系统十分复杂,制造难度较高。

别看当前我国造船业十分成熟,在二十一世纪初期,国际船舶动力设备领域呈现显著的市场集中化特征,严重被西方国家卡脖子。

彼时的市场份额,超过九成都集中在欧洲和东亚国家的动力制造商,中国想要造船,就必须要向其他国家购买。

一台发动机的价格至少要上亿,中国使用了天价发动机后,船舶的动力系统得到了保障,但利润却大打折扣。

与此同时,由于产业链上游的高度集中化,动力制造企业的售后技术与服务均存在明显的溢价,维护保养价格也贵的离谱。

自主创新突破瓶颈

中国在被发动机制造技术限制的几十年中,始终没有放弃过技术突破。

科研人员通过逆向工程,深入研究了苏联Д型柴油机的材料成分,成功攻克了巴氏合金轴瓦铸造技术,能够将误差控制在极小的范围内。

进入21世纪后,我国十分重视船舶发动机核心技术的提升。

随着“海洋强国”战略的推进,工信部联合中船集团开展“船用低速机专项工程”,在在船舶发动机核心技术方面投入了大量的经济、人力,试图攻克技术难关。

最终在所有科研人员的坚持不懈下,2021年交付CX40DF发动机。

CX40DF高15米+,重量更是高达928吨,气缸直径为82cm,是全球最小缸径的船用低速双燃料发动机。

CX40DF发动机采用低压燃气喷射技术、预燃式燃烧技术,能够保障发动机燃烧充分,有效降低了二氧化碳等影响环境的气体的排放。

由此,在性能与排放指标层面,CX40DF发动机优势明显,位于世界前列。

更重要的是,CX40DF发动机的关键件、重要件之中超80%是国产,且其中的电控系统、增压器等关键部位的部件,也是中国自主生产。

CX40DF展示了中国技术的进步,标志着我国在高端海洋船舶装备领域取得的又一重大成就,体现了我国船舶产业的自主创新能力。

CX40DF 2.0横空出世

2023年,国际航运协会曾做过统计,在全球的9万多艘商船中,有近七成的发动机在2030年达不到环保要求。

而此时,中国则交付了CX40DF2.0发动机,同样采用液化天然气和柴油的双燃料模式,碳排放量相较于其他国家的同级发动机低三成左右。

外国媒体对该发动机数据进行研究后发现,如果全球一半的新造船能够使用CX40DF2.0发动机,则每年能够减少1.2亿成本的燃油费用,同时所节约的二氧化碳排放量,相当于4.2亿棵树同时进行光合作用。

更重要的是,CX40DF2.0发动机对产业链结构造成了非常明显的影响。

既往日本、韩国想要建造2.3万标箱集装箱船,需要分别从德国、挪威、新加坡进行发动机进口、控制系统采购、总装调试等。

而中国则打破了这样的模式,首次实现了全国产化配套。

同时CX40DF2.0发动机还搭载了智能健康管理系统,所有数据可以通过卫星实时回传,由中国工程师在本地为船舶进行远程维修与管理。

最重要的是,该发动机的质量并没有因为搭载智能系统而下降,也没有缩短保修时间,保修期长达十年。

经过外媒测试后发现,同级别的日本发动机,每航行一千小时,就需要更换至少12个精密零部件。

而CX40DF2.0发动机通过智能系统的维护,只需要更换4个左右。

这能够保证在工作量一定的情况下,配备CX40DF2.0发动机的船舶每年能够减少一个月的修理时间。

市场对CX40DF2.0的反馈也很好,认为该发动机物美价廉,价格相较于欧洲更低,保修时间却更长。

截止2024年统计数据,中国传奇新增订单量为11305万载重吨,占74.1%的市场份额,同比增长58.8%。手持船舶订单达到2.43亿载重吨,同比增长49.7%。

在这些订单之中,有超过6成要求搭载CX40DF2.0发动机及智能系统。

这样的成果引发无数西方国家紧张,认为中国对于市场份额的抢占,会严重影响他国经济。

但中国丝毫没有理会,而是将目光放在更长远的未来,开启了一系列全新试验。

以中船集团为例,预计将在2030年前实现三项核心技术突破:

清洁能源推进系统方面,已完成船用兆瓦级燃料电池系统的海上实测验证,单次能源补给可实现跨洋级航行能力。

核能商用化领域,通过与战略合作伙伴联合开发的模块化微型反应堆,现已进入工程验证阶段,计划为散货运输船舶提供全生命周期能源支持方案。

深海作业装备方向,针对极端水压环境研制的复合型动力单元取得阶段性成果,重点突破钛基耐压结构与深海能源供给系统的集成应用。

总结

CX40DF系列发动机是中国的又一大国重器,充分展现了中国技术的不断成熟。

纵观中国船舶动力系统的几次变革,不但完成了自身的进步,更重构了全球产业链。

即便是面临着其他国家的压制,中国仍旧坚持政策驱动、市场深耕以及技术精进,取得了一个又一个令人称叹的突破。

CX40DF2.0发动机的受欢迎程度,足以为中国制造的质量和性能做背书。

现如今中国在船舶动力领域愈发成熟,并正在不断探索新的可能,相信在未来一定能够传来更好的消息,推动船舶事业不断进步。