船舶节能与推进作业.doc

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7090。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2025)，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。 (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0.5lmm)，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500强的国际油漆有限公司继推出不含生物杀虫剂的有机硅不沾污涂料Intersleek 700后又最新研制出了Intersleek 900涂料这是一种全新的、独一无二的专利含氟聚合物不沾污涂料。含氟聚合物技术代表了不沾污技术的最新发展，亦不含生物杀虫剂，不会对海生物造成影响，在环保节能方面。它也有了突破性的提高。与自抛光共聚物防污漆相比Intersleek 700预计可降低4，而新一代的Intersleek 900则预计可降低6；与可控融解型防污漆相比可潜在降低更多。对一艘涂有自抛光共聚物防污漆的超大型原油轮而言，使用Intersleek 900与使用自抛光共聚物防污漆相比。在五年的时间内，预计可节省4500吨的燃油，二氧化碳排放量也将减少14000多吨。另外，新型油料节能技术有：(1)燃油节能新技术：目前主要是采用在燃油中加添加剂的方法节能新的添加剂技术主要有钠米技术和核磁共振技术。钠米技术：在反应瓶中加入一定量的金属钠米微粒和表面活性剂。加入适量溶剂。在一定条件下反应12h，并经处理后即可得到表面修饰金属钠米微粒添加剂。该添加剂以0.01质量分数加入柴油中，能显著提高燃料燃烧效率55.8，实验确定平均节油率为2.12.7，效果良好；核磁共振技术：该技术利用核磁共振处理异辛酸稀土活性复合物提高该活性物质的催化活性作为添加剂，实验表明可提高柴油燃烧效率。节油可达25，并能降低有害排放 。(2)润滑油节能新技术分为：新型电子注油器；新型陶瓷金属润滑油；新型钠米金刚石润滑油石添加剂。同时，机电设备是船舶油料最直接的消耗者，因此抓好机电设备的维护保养，确保机电设备工况，突出技术管理，充分挖掘节能降耗潜力，是船舶节能的关键途径。新造船舶应尽可能选用下列节能技术：（1）选用节能环保型柴油机作为船舶的主副发动机（2）选用近年开发的新型高效螺旋桨（3）选用正反转螺旋桨（4）船体、主机和螺旋桨三者匹配合理（5）改进船体线型，选用合适的节能附件（6）选用轴带发电机等节能机电产品 总之，节能措施是很多的，如何节能要根据实际情况选择，以便达到最佳节能效果。在全球都进行节能研究大背景下，我们国家在船舶节能方面也已投入更大的力量。我们的优势在