《现代船舶节能方法简述.docVIP

现代船舶节能方法简述 船舶节能技术已被列入世界各国造船界和航运界的重要课题，日益收到重视。本文拟从新船型开发，船舶技术节能和管理等几个方面对我国现代船舶主要能技术进行简述。 0? ?? ?? ???引言 现今，人类对能源的依赖已达到举足轻重的地步。然而，自2003年以来，国际原油价格一路走高。2003年国际市场原油平均价格为每桶31美元左右；2004年涨到41美元左右；2005年又涨到56美元左右；2006年曾突破70美元，必威体育精装版的油价更是高达130美元。面对高油价的冲击，船公司可以采取加收燃油附加费（据测算运价提高2%～3%就可抵消燃油价格上涨10% 带来的成本压力）、集中采购、期货市场套期保值交易等手段来应对油价上涨带来的影响，但是在高价油时代，如何立足自身，采取综合措施降低油耗，走节能降耗之路，已成了各家航运企业不得不面对的严峻课题[1]。 近几年来，各家航运企业在船舶节能方面可以说是想尽办法、挖尽潜力，节能措施林林总总，节能手段层出不穷，但总的来说，大体可分为四个方面，即设计节能，管理节能，技术节能和营运节能。 1? ?? ?? ???设计节能 船舶节能的关键是节能船型的优化设计。在满足船舶使用条件下，优化船体型线设计与船型，使船舶阻力最小，选配耗油量小的船主机，使总体协调匹配，以达到船、机、桨、舵的最佳配置，从而提高船舶的推进效率，减少运营费用。 优化船型设计的主要任务是开发新船型，新开发的船型主要有小水线面双体船型、新Y 型纵流槽船型、双尾型船、球尾船型、球鼻首船型、浅吃水肥大型船型等。 1.1? ?? ?? ?小水线面双体船型 小水线面船型大部分排水体积处于水下，受兴波阻力比单体船要小很多，其兴波阻力只有单体船的50% 左右，而摩擦阻力虽有所增加，但两者权衡，船的总阻力比单体船小。由于该船型有利于布置低转速大直径螺旋桨，其桨轴浸沉深度大，可使螺旋桨处于较均匀有利的水流场下工作，从而提高船的推进效率。目前，国外已有此类型的巡逻艇、水文调查船、海上作业船以及载客渡船等。该船型适用于小型巡逻艇、军用辅助船和豪华型海峡渡船等。 1.2? ?? ?? ?新Y 型纵流槽船型 新Y 型纵流槽船型也称PY船型，是对船首部和尾部同时进行开发研究的一种整体新船型，PY船型可改善船轴部位螺旋桨处的来流状态，使流态相对稳定，可使螺旋桨工作在较均匀的尾部流场中，以提高推进效率。此外，该船型有利于增大螺旋桨的桨轴间距，能实现低转速大直径螺旋桨的船、机、桨最佳匹配和优配。在高速船舶设计中，剩余阻力约占总阻力的70% ，PY 船型适用于中高速船，傅汝德数宜选取Fn 0. 32。客船、巡逻艇、旅游船以及大型港口渡轮等，可选用此船型。 1.3? ?? ?? ?双尾型船 双尾船型（含双尾鳍）是指船的整个尾型而言，其特征是船的后体由2个片体和1个纵流型的中间拱型隧道组成。由于2个尾片体细长，可使纵流隧道平顺，以利于船尾部分的纵剖流线设计均匀平缓，可改善波形干扰。同时，还可增加船尾压浪长度，以改善船后体压力分布，减少尾流分离现象，从而大幅度降低兴波阻力和旋涡阻力，使剩余阻力大大下降。虽然双尾船型的摩擦阻力有所增加，但剩余阻力下降值较为显著，因此总阻力有所下降。双尾船型的螺旋桨轴通过片体伸出，可使桨轴间距增大，一般在0. 5～0. 53 B 之间为宜（B为船宽），可通过船模试验优选出最佳值。由于桨轴间距较大，尾片体上的每个螺旋桨在类似单桨船的工况下工作，从而改善了螺旋桨前的来流场状态，使螺旋桨桨盘处的伴流较均匀，可提高伴流分数W 值，提高船身效率。双尾船型还有利于安装低转速大直径螺旋桨，可大大提高螺旋桨敞水效率，也易于船、机、桨匹配和优配。双尾船型在国外早有研究，国内也已实际应用到长江流域航线的客轮上。实船证明，该型船航行性好，兴波小，速度快，操纵灵活，可节省主机功率25%以上，已被世界造船界公认为节能船型。 1.4? ?? ?? ?球尾船型 该船型的特征是在船体满吃水线处的尾部区设有一个长约1%～2% L，宽度极窄小的尾端形体。它是根据流体力学原理，利用球尾产生与船尾尾波相反等幅的波，以降低兴波高度。其主要作用：一是消波压浪，使船尾波的起波点后移，导致尾波扩散面大大减少，从而减少能量损失，以降低船舶阻力。二是可改善尾流，起整流作用，以提高船舶的推进效率，与此同时，还可减小螺旋桨的激振力，有利于降振。设计球尾的主要参数是尾球体长度、横剖面的大小与形状以及球心位置等，一般宜选择在桨轴中心线上，可根据船模试验优选其球尾尺度与形状，该船型一般可节省主机功率7%～9%。 1.5? ?? ?? ?球鼻首船型 设计船的傅汝德数Fn = 0.25～0.35时，采用球鼻首可降低兴波阻力、破波阻力和舭涡阻力，一般可降低船舶总阻力10% 左右。因此，在大型船舶上均设有球鼻首