船舶节能与推进作业

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1、目前船舶节能技术的发展状况现今，人类对能源的依赖已达到举足轻重的地步。能源问题已成为世界各国政府、实业界和科技部门密切关注的问题。我国的能源形势也很紧张，能源供需矛盾突出，浪费严重。因此，节能是我国国民经济发展中的长期战略任务。船舶作为交通运输中载运量比例最大的载运工具，其节能效果的好环对国民经济的影响很大。研究和应用节能技术降低船舶能耗，不仅可以为航运企业节省燃油费用，还可以减少船舶造成的环境污染，获得经济和环保双重效益。船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料

2、消耗量和采用廉价的燃料。任何船舶航行时必须的能量形式是推力、电能和热能。供应这些能量的装置是推进装置、发电装置和供汽装置，这三个装置都直接消耗燃料。以柴油机船为例，直接耗用燃料的设备是柴油机、发电柴油机和辅助锅炉。其中，主机所耗能量占总输入能量的70％～90％。减少柴油机每小时的燃料的能量，一方面是要减少主机的能量转换损失，努力降低主机的燃料消耗率人手，另一方面是采用减少船舶所需的推进功率和营运功率等措施，诸如改进船型，减少船舶阻力，提高推进效率，采用经济航速、减速航行等。当前，很多航运公司都试图通过降低船速来减少燃油消耗。从单纯的单船油耗看，这种方法节油效果

3、十分明显，但我们必须注意到，我们现有的船舶可能并不适于低速航行。在以前追求航行速度的年代，船型设计与优化都是以较高船速为前提的。如今，船速要降低了，船舶设计与优化也应随之改变。首先，船速降低，激波与兴波阻力随之改变，船舶的方形系数、球鼻艏就需要重新优化；其次，船舶巡航速度改变，对静水状态下的螺旋桨设计要求不再苛刻，而波浪阻力变得更加重要，避免推进系统过载、稳速成为主要因素。再次，设计时必须考虑到速度改变带来的静水动力和海上功率裕度的改变。还有，低速船的推进性能可能会影响到船舶的操纵性能，增加横摇的发生机率。这就需要对船舶舵机和航向稳定性进行研究和改进。最后，随

4、着船速的降低，船舶动力装置的额定工况也将改变，需要有相应的设计改进。螺旋桨能够将70％左右的机械动力转化为推进力，虽然已经处于合理范围，但仍有大量能量损失。螺旋桨的实际效率受限于船舶航行条件和船体性能。例如，螺旋桨直径不仅受船舶航行吃水限制，还要顾及船体与螺旋桨间隙(与螺旋桨直径的比例通常固定在20％～25％)，以此保证船尾的振动处于可接受范围内。这同时还制约了螺旋桨的径向负载分布，影响推进效率。另外为防止出现气蚀，要求保证一定的叶片面积，这将增加螺旋桨摩擦损失。如果将螺旋桨船体整体优化，提高其气蚀余量利用率，对传统的螺旋桨驱动的船舶，整体推进效率可以提高5％

5、至10％。近年来西欧国家的科研人员开发出几款新型螺旋桨。新型螺旋桨推进效率高，在保持船舶航速不变的前提下，可节约主机功率少则3％一4％，多则8％一10％。其次，新型螺旋桨可明显减少激振力，从而可明显消减船尾振动，因而延长了船体结构和设备的使用寿命。较典型的有：Kappel螺旋桨、正反转螺旋桨。各种水动力节能附加装置具有：改善螺旋桨进流，减少船尾的水流分离现象，使桨前流预旋，产生附加推力等作用。这些装置中取得较显著节能效果的有：舵附推力鳍、Lips高效舵、NCF、Grim自由旋转叶轮等。船舶是一个整体，船舶的节能不应仅考虑动力装置的节能，船体方面对减少主机所需的

6、功率，降低燃油耗量也起着重要的作用。例如，根据国外的资料介绍的38000吨和45000吨散货船经济论证结果，以耗油最小为目标，最优决定船舶的主尺度及船型系数能够减少13％和19％的主机功率，一年相应可节约燃油1927吨及2114吨，可见船体设计也与节能密切相关。目前各国都在致力于节能推进技术研究，以尽可能降低船舶航行阻力，提高推进效率。(1)船型研究：主要开发出了球首船型、纵流船型、双体船型、以及小水线面双体船、浅吃水肥大船型等，另一方面，对船舶尾部线型也进行研究，以求改善船--桨配合，出现了不对称船尾、双尾鳍船型、涡尾船型、球尾船型等，均收到显著的节能效果。

7、(2)高效推进器：目前主要有可调距螺旋桨和对转螺旋桨。可调距螺旋桨航行时通过调整桨叶螺距以改变来流攻角．使主机在转速不变的情况下发挥全部功率。对转螺旋桨是具有前后两个同轴螺旋桨反向旋转产生推力的推进器。与普通螺旋桨相比具有很明显的优势：较高的推进效率、航向稳定性较高、有利于避免空泡产生。(3)微泡沫节能技术：该技术是在船艏两侧安装长10米的微缝板，通过喷出的空气在船底形成一层薄薄的微小气泡(直径0.5～lmm)，从而使船舶受水摩擦阻力减少12％，节约燃油8.5％。今后此技术将逐步推广应用到大型油船。(4)新型涂层技术：为了降低能耗并进一步减少废气排放。世界财富

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