幾種船舶節能技術性能分析

摘 要：隨著社會的不斷發展，能源大量浪費供不應求的矛盾，使節能問題一直是各界密切關注的問題。作為我國國民經濟發展中主要運載工具，船舶節能是否高效直接影響著國民經濟。因此，在綠色環保的基礎上以最小能量消耗獲取最大運輸效益成為航運事業急需解決的問題。本文通過介紹幾種船舶節能技術性能分析，分別對各節能方式進行了詳細闡述，從而使節能效果得到進一步加強。

關鍵詞：船舶節能 船型 阻力 動力裝置

中圖分類號：U664.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0070-02

由于船舶屬于一個整體，在節能方面，對船舶的考慮不應該僅局限于對動力裝置的考慮，還要從船的阻力和推進效率等方面進行考慮。尤其在面對目前油價不斷上漲的今天，單純降低能耗已經無法滿足節省燃油費用的需求。為了獲取經濟效益和環境保護的雙重利益，根據不同船型進行總體調配，以從而節約成本、節省燃油費、降低能耗使船舶推進效率獲得提高。

1 幾種船舶節能性能分析

1.1 小水線面雙體船型

由于排水在水下，受到興波阻力的影響要小于其它小船，但是卻增加了摩擦阻力，因此，可以通過將大直徑低轉速的螺旋槳安裝到該型船中，可以更有利于水下水流工作，使推進效率得到加強，從而達到節能效果。

1.2 雙艉鰭船型

由于艉片細長利于避免船舶受到波形干擾。同時，通過加長船艉壓浪長度使尾部的尾流分離狀況降低，減少了各方面帶來的阻力，并且通過片體螺旋槳軸的伸出，使槳軸間距加大0.5B左右，流場狀態得到改善等。該船型不僅航行好、速度快、阻力小，而且操作靈活方便，節能達26%以上。

1.3 球艉和球鼻艏船型

在船體水線艉部區設有端形體，通過流體力學原理不僅能夠降低興波阻力，而且還能夠減小激振力和提高推進效率，使主機節省10%左右的功率；而后者根據實際船型設計進行優配，不僅能夠抵消球鼻艏與船體艏形成的波，還能夠調節船的縱傾，減低阻力，使節能效果達到15%以上。

除此以外，新型縱流槽和潛吃水肥大型船型也是目前國內外船舶船型節能的最佳選擇。

2 加強推進效率節能

為了使船舶推進效率獲得加強，可以采用舵球、扭曲舵、漿前導流鰭、漿后自旋助推葉輪等匹配方式使船舶節能。首先，在螺旋漿后面的舵葉導邊和軸線處安裝舵球，并且與漿帽相對，球體和椎體分別在端部和向后延伸處。由于舵球的安裝正好填補了螺旋槳后面的低壓區，因此槳葉間的壓力被減小，增強了螺旋槳效率；其次，充分利用螺旋槳尾流處的能量，通過扭曲節能舵減小未打舵角時的阻力；第三，采用中央冷卻技術，中央冷卻系統是指各種設備的低溫部件和高溫部件都采用淡水閉式冷卻，在中央冷卻器中，實現低溫淡水和海水的熱量交換，與海水直接交換熱量的只有中央冷卻器，海水系統屬于開式冷卻。中央冷卻系統由海水系統、低溫淡水系統和高溫淡水系統組成。最后，為了減小水流對螺旋槳造成的影響，通過槳前導流鰭和槳后自旋助推葉輪，前者在改變與螺旋槳旋轉方向相反的旋流情況下使螺旋槳效率提高達到節能效果，而后者主要是在槳尾流作用下自由轉動形成附加推力使螺旋槳效率提高達到節能效果。例如：在500 t的海貨船上安裝扭曲舵后，其節能效果能達到10%左右。如下圖2所示。

3 船舶阻力減小節能

由于有很多因素都會使船舶阻力受到影響，因此，在減少船舶阻力方面可以通過優化船舶的船型和線型、使船體粗糙度減少、船艉附體等方法來減少船舶阻力達到節能作用。一般的船型和線型有：球鼻艏、艉端球、球艉、艉鰭、縱流、小水面雙體等。其中，由于球鼻艏主要由雙球鼻構成，因此，又稱減阻節能球鼻艏。如下圖1所示。

通過調查發現，該減阻球鼻艏能夠使興波阻力獲得有效減少，并使節能效果達到16%以上。當船舶長期使用以后，船殼就會出現腐蝕和污底沉積嚴重等現象，導致耗油量增大。因此，采用防污涂料、電解海水防污、定期清理污底、打砂船殼板等方式減小船舶因粗造度形成的阻力。除此以外，將10 m微縫板安裝于船艏兩側，當空氣噴出時所產生的微氣泡來減小受水的摩擦，從而節省燃油的消耗，達到節能的目的。

4 加強船舶動力裝置效率節能

歷經幾十年的發展，我國已經步入世界焊接大國行列，在造船領域中位居世界第三位，但依然稱不上是焊接強國。造船焊接工藝方法多樣化一直是擺在造船焊接技術人員面前的重大課題。我當前的造船焊接工藝及方法已經超過四十種，已經獲取船級社的認可。高效焊接技術不但可以在散貨船、集裝箱傳以及油船等主力船型中進行應用，而且還廣泛應用于液化天然氣船、大型散裝箱船、液化石油氣船以及大型油船等。

在船舶動力裝置中，主機的合理選擇是加強船舶動力裝置效率，達到節能最佳方式之一。因此，本文中將采用由主機和電動機、主機離合器和電站管理系統、軸帶發電機和廢氣鍋爐，以及蒸汽透平發電機和動力透平構成的混合動力裝置來降低船舶耗油量，達到最佳節能效果。首先，通過主機缸套水與掃、空氣熱能混合動力裝置向鍋爐給水加熱，并回收排氣熱能，利用所形成的蒸汽控制蒸汽透平和動力透平，從而控制發電機。其具體模式為：當船舶輔助設備電能低于所提供的電能時，那么多余電能將通過軸帶電動機使螺旋槳的輸出功率得到提高；相反，則通過軸帶電動機進行補充；當主柴油機功率低于推進功率時，通過熱能回收和副機驅動軸帶電動機使螺旋槳的輸出功率得到提高，相反，則通過副機驅動軸帶電動機，以提供航行動力。不僅能夠使柴油機安裝功率得到減低、使推進裝置的冗余性獲得提高，而且還能夠使電站管理系統得到優化、減少耗油量和污染等。

總而言之，在船舶節能中，節能技術有許多種，除了加強推進效率和船舶阻力減小，以及加強船舶動力裝置效率外，管理和維護節能也是船舶節能技術中的不可缺少的。根據船舶實際情況綜合利用和選擇合適的節能方式，才能使節能效果達到最佳狀態。

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