設計綠色船舶

楊晶惠

摘要：近幾年來，人們越來越重視對環境的保護，船舶航運業帶來的環境污染問題也倍受國際社會的關注，隨著國際公約及相關法律法規文件的發布，發展綠色船舶技術已成為必然趨勢。船舶航運業的綠色發展需要設計者、制造者、使用者和回收者的共同努力，即船舶從設計、制造、使用到最后的拆解都符合綠色環保的標準后，整個航運業才能綠色發展。本文僅站在船舶的綠色設計這個角度來簡要介紹船舶的綠色發展，為設計綠色船舶提供一些方向和思路，為實現整個航運業的綠色環保提供一些幫助。

關鍵詞：綠色環保;船舶設計;航運業

前言

“綠水青山就是金山銀山，改善生態環境就是發展生產力。0”良好的生態環境是人類賴以生存和持續發展的必要條件，人類在發展經濟的同時還必須要注重對生態環境的保護，要尊重客觀自然規律，這樣才能實現經濟社會可持續發展。

傳統的航運業是我國國民經濟的基本組成部分，它的發展與國民經濟的發展息息相關0，同樣，它對全球經濟的繁榮發展也做出了不少的貢獻，但與此同時也帶來了許多環境污染問題：溫室氣體和含硫化物、氮化物等廢氣的大量排放;未處理干凈的船舶壓載水危害海洋生物;噪聲污染…………

目前，國際社會高度重視船舶航運業的污染問題，限硫令法、《國際防止船舶造成污染公約》和《防治船舶污染海洋環境管理條例》等法律法規明確要求船舶防止污染環境，隨著這些公約和相關規定的出臺，綠色船舶技術逐漸發展，現在全世界都在為全面實現綠色船舶航運業而努力奮斗著。雖然我國也有大量有關綠色船舶發展的法律法規，各部門人員都在努力發展綠色船舶，但由于成本、技術等原因，目前船舶航運業對環境的污染仍然是比較嚴重的。要發展我國的綠色航運市場，就需要從船舶的設計到最后的拆解回收都考慮到綠色環保，在船舶的設計、制造、使用運營和拆解回收這四個環節上，綠色設計更為重要。

設計綠色船舶

在船舶滿足安全穩定可靠性的前提下，應該盡可能地減小阻力。在減阻設計這方面包括總體設計優化和線型優化兩方面，總體設計這方面是需要參考母型船，根據設計經驗來合理地選擇尺度比、船型系數及浮心位置等，而線型優化是讓船舶呈現出流線型狀態，目前整體流線型船舶的實現比較困難，基本上都是從船體的某一部分出發，考慮其線型減阻優化設計。在艏部，其線性設計可考慮將球鼻艏優化為直立船艏線型設計，這在兼顧了球鼻艏的整流和消波作用后，還可有效降低船舶在航行時所受到的阻力。在艉部，其線性設計應考慮其對推進性能的影響，對于方型系數較大的船舶，艉部線型設計可延長去流段的長度，減小去流角，從而減小舭渦和艉部流線分離的現象，在提高槳盤面處伴流的均勻度的同時，推進效率也相應得到了提高。艉部還可以考慮優化螺旋槳，普通螺旋槳在運轉會對航行的船舶產生一定的阻力，現在許多的科研人員正在研究舵葉，他們也在尋找更好的流線型螺旋槳來減阻。在設計上層建筑時，應盡可能減小其正面受風面積來減阻，如日本郵船和日本常石造船聯合開發了一種減阻型船舶上層建筑。在結構設計優化船型時，還可以考慮氣泡減阻和最佳縱傾，氣泡減阻法是將空氣引入船底來減小摩擦力，與氣墊船相類似，目前這種方法已在一些船舶中實現了;當船舶在運行時達到最佳縱傾后，其首尾流場將會發生變化，從而可減小阻力，提高推進效率，最終實現節能減排。

對于船舶的系統設備，應從提高功率、減少廢氣污染物的排放來進行考慮。一般而言，普通柴油機、推進器和主機系統的效率都不高，因此，在設計綠色船舶時，需要考慮主機優化配備，高效推進器、催化轉化器及廢氣再循環處理系統的應用。目前人們大力倡導使用新型干凈環保材料作為船用燃料，市場上現在已有許多船舶使用LNG作為船用燃料了，但由于成本原因，新型燃料還沒有普及使用。在設計這些船用設備系統裝置時，應盡可能地使用綠色環保的裝置，從源頭解決污染問題，這是理想情況，但是現實由于成本技術等原因，距離從源頭解決船舶污染問題還有很長一段路要走，因此我們還需設計好處理船舶廢棄物的設施來使船舶排放物更加干凈環保。通常處理廢氣的方法是安裝廢氣洗滌器和廢氣循環系統，廢氣洗滌器是一種煙氣后處理技術，可以除去廢氣中98%的SOx和80%微塵顆粒0，其類型有開式、閉式和混合式三種，目前已有上千艘船舶選擇安裝此廢氣洗滌器。廢氣循環系統是為了回收，循環利用廢氣，最終減少NOX的形成，這與廢熱回收利用的道理是一樣的，利用廢熱回收裝置來提高主機功率，最終減少CO2的排放。廢熱回收裝置的應用已有多年的歷史了，其主要應用于大型集裝箱船。因不同水域壓載水的排放會造成物種的入侵和水域污染等問題，當前應對措施為處理壓載水和研發無壓載水船舶。對于處理壓載水，可在船上安裝壓載水處理裝置，通過物理和化學方法來凈化壓載水，使其排放不污染環境。對于研發無壓載水船舶，目前較為認可的是V型設計方案（V-ShapedHull）、貫通流系統設計方案（Through-FlowSystemHull）和單一結構船身設計方案（MonomaranHull）0。

總結

綠色船舶設計對于航運業的綠色發展是至關重要的，目前無數的科研工作者們正努力研究著綠色船舶技術。由于技術、成本和資源等原因，綠色航運業的發展會比較艱辛，這就需要國家、政府、設計師、制造者和運營者們的共同努力，爭取早日全面實現船舶航運業的綠色環保，為全球可持續發展貢獻力量。

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[1]出自2019年4月28日習近平在2019年中國北京世界園藝博覽會開幕式上的講話。

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重慶交通大學航運與船舶工程學院 重慶 400074