几种船舶节能技术性能分析

摘 要：随着社会的不断发展，能源大量浪费供不应求的矛盾，使节能问题一直是各界密切关注的问题。作为我国国民经济发展中主要运载工具，船舶节能是否高效直接影响着国民经济。因此，在绿色环保的基础上以最小能量消耗获取最大运输效益成为航运事业急需解决的问题。本文通过介绍几种船舶节能技术性能分析，分别对各节能方式进行了详细阐述，从而使节能效果得到进一步加强。

关键词：船舶节能 船型 阻力 动力装置

中图分类号：U664.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0070-02

由于船舶属于一个整体，在节能方面，对船舶的考虑不应该仅局限于对动力装置的考虑，还要从船的阻力和推进效率等方面进行考虑。尤其在面对目前油价不断上涨的今天，单纯降低能耗已经无法满足节省燃油费用的需求。为了获取经济效益和环境保护的双重利益，根据不同船型进行总体调配，以从而节约成本、节省燃油费、降低能耗使船舶推进效率获得提高。

1 几种船舶节能性能分析

1.1 小水线面双体船型

由于排水在水下，受到兴波阻力的影响要小于其它小船，但是却增加了摩擦阻力，因此，可以通过将大直径低转速的螺旋桨安装到该型船中，可以更有利于水下水流工作，使推进效率得到加强，从而达到节能效果。

1.2 双艉鳍船型

由于艉片细长利于避免船舶受到波形干扰。同时，通过加长船艉压浪长度使尾部的尾流分离状况降低，减少了各方面带来的阻力，并且通过片体螺旋桨轴的伸出，使桨轴间距加大0.5B左右，流场状态得到改善等。该船型不仅航行好、速度快、阻力小，而且操作灵活方便，节能达26%以上。

1.3 球艉和球鼻艏船型

在船体水线艉部区设有端形体，通过流体力学原理不仅能够降低兴波阻力，而且还能够减小激振力和提高推进效率，使主机节省10%左右的功率；而后者根据实际船型设计进行优配，不仅能够抵消球鼻艏与船体艏形成的波，还能够调节船的纵倾，减低阻力，使节能效果达到15%以上。

除此以外，新型纵流槽和潜吃水肥大型船型也是目前国内外船舶船型节能的最佳选择。

2 加强推进效率节能

为了使船舶推进效率获得加强，可以采用舵球、扭曲舵、浆前导流鳍、浆后自旋助推叶轮等匹配方式使船舶节能。首先，在螺旋浆后面的舵叶导边和轴线处安装舵球，并且与浆帽相对，球体和椎体分别在端部和向后延伸处。由于舵球的安装正好填补了螺旋桨后面的低压区，因此桨叶间的压力被减小，增强了螺旋桨效率；其次，充分利用螺旋桨尾流处的能量，通过扭曲节能舵减小未打舵角时的阻力；第三，采用中央冷却技术，中央冷却系统是指各种设备的低温部件和高温部件都采用淡水闭式冷却，在中央冷却器中，实现低温淡水和海水的热量交换，与海水直接交换热量的只有中央冷却器，海水系统属于开式冷却。中央冷却系统由海水系统、低温淡水系统和高温淡水系统组成。最后，为了减小水流对螺旋桨造成的影响，通过桨前导流鳍和桨后自旋助推叶轮，前者在改变与螺旋桨旋转方向相反的旋流情况下使螺旋桨效率提高达到节能效果，而后者主要是在桨尾流作用下自由转动形成附加推力使螺旋桨效率提高达到节能效果。例如：在500 t的海货船上安装扭曲舵后，其节能效果能达到10%左右。如下图2所示。

3 船舶阻力减小节能

由于有很多因素都会使船舶阻力受到影响，因此，在减少船舶阻力方面可以通过优化船舶的船型和线型、使船体粗糙度减少、船艉附体等方法来减少船舶阻力达到节能作用。一般的船型和线型有：球鼻艏、艉端球、球艉、艉鳍、纵流、小水面双体等。其中，由于球鼻艏主要由双球鼻构成，因此，又称减阻节能球鼻艏。如下图1所示。

通过调查发现，该减阻球鼻艏能够使兴波阻力获得有效减少，并使节能效果达到16%以上。当船舶长期使用以后，船壳就会出现腐蚀和污底沉积严重等现象，导致耗油量增大。因此，采用防污涂料、电解海水防污、定期清理污底、打砂船壳板等方式减小船舶因粗造度形成的阻力。除此以外，将10 m微缝板安装于船艏两侧，当空气喷出时所产生的微气泡来减小受水的摩擦，从而节省燃油的消耗，达到节能的目的。

4 加强船舶动力装置效率节能

历经几十年的发展，我国已经步入世界焊接大国行列，在造船领域中位居世界第三位，但依然称不上是焊接强国。造船焊接工艺方法多样化一直是摆在造船焊接技术人员面前的重大课题。我当前的造船焊接工艺及方法已经超过四十种，已经获取船级社的认可。高效焊接技术不但可以在散货船、集装箱传以及油船等主力船型中进行应用，而且还广泛应用于液化天然气船、大型散装箱船、液化石油气船以及大型油船等。

在船舶动力装置中，主机的合理选择是加强船舶动力装置效率，达到节能最佳方式之一。因此，本文中将采用由主机和电动机、主机离合器和电站管理系统、轴带发电机和废气锅炉，以及蒸汽透平发电机和动力透平构成的混合动力装置来降低船舶耗油量，达到最佳节能效果。首先，通过主机缸套水与扫、空气热能混合动力装置向锅炉给水加热，并回收排气热能，利用所形成的蒸汽控制蒸汽透平和动力透平，从而控制发电机。其具体模式为：当船舶辅助设备电能低于所提供的电能时，那么多余电能将通过轴带电动机使螺旋桨的输出功率得到提高；相反，则通过轴带电动机进行补充；当主柴油机功率低于推进功率时，通过热能回收和副机驱动轴带电动机使螺旋桨的输出功率得到提高，相反，则通过副机驱动轴带电动机，以提供航行动力。不仅能够使柴油机安装功率得到减低、使推进装置的冗余性获得提高，而且还能够使电站管理系统得到优化、减少耗油量和污染等。

总而言之，在船舶节能中，节能技术有许多种，除了加强推进效率和船舶阻力减小，以及加强船舶动力装置效率外，管理和维护节能也是船舶节能技术中的不可缺少的。根据船舶实际情况综合利用和选择合适的节能方式，才能使节能效果达到最佳状态。

参考文献

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