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船舶节能技术的最新发展

目录目录 (1)abstract (3)第一章绪论 (4)1.1 研究目的与意义 (4)1.1.1 研究目的 (4)1.1.2 研究意义 (5)1.2 船舶技术节能潜力与特点 (5)1.2.1 船舶节能潜力 (5)1.2.2当前船舶节能技术的特点 (5)二、船舶节能技术取得的进步 (5)2.1 节能推进器 (5)2.1.1低速柴油机 (5)2.1.2 中速柴油机 (6)2.1.3正反转螺旋桨 (6)2.2节能附件 (6)三、节能型船型的设计 (6)3.1 小水线面双体船型 (6)3.2 双艉鳍船型 (7)3.3 球艉和球鼻艏船型 (7)3.4 非对称尾船型 (7)四、节能措施 (7)4.1 减少船舶阻力 (7)4.1.1减阻球鼻 (7)4.1.2 球艉船型 (7)4.1.3微气泡减阻 (8)4.1.4采用船尾附体(如加鳍、导流管等) (8)4.1.5 减少船体的粗糙度 (8)4.2 提高推进效率 (9)4.2.1 舵球 (9)4.2.2 扭曲节能舵 (9)4.2.3 桨前导流鳍 (9)4.2.4 桨后自旋助推叶轮 (9)4.2.5 新型的高效推进器 (9)4.3 采用混合动力装置 (10)4.3.1 混合动力装置组成 (10)4.3.2 混合动力装置余热回收 (10)4.3.3 热能回收系统的工作模式 (10)4.3.4 混合动力装置的主要优点 (10)4.4 绿色船舶 (11)4.5 提高船舶操作运行技术 (12)五、结论和展望 (14)六、致谢 (14)参考文献 (15)ABSTRACTIn order to ensure the sustainable development of the national economy, to energy depletion and environmental pollution problems, the ship energy saving requirements more and more high, marine energy-saving technology has become one of the hot research of shipping industry. The ship as a volume transport in the big transportation tool, is a large energy consumption, the energy saving effect is good or bad, the impact on the national economy is very big, so study of ship energy saving technology in China has invested a lot of manpower, material resources, and made a lot of achievements in scientific research, this paper mainly through the description of the modern ship energy saving technology in our country, expounds the method of ship energy saving, energy-saving measures are summarized, analysis, comparison, in order to have some help for ship designers.船舶节能技术的最新发展(专业,学号,姓名,五号,宋体,中间以逗号分隔)指导教师:(教师姓名,五号,宋体)摘要:为了保证国民经济的可持续发展,应对能源枯竭和环境污染的问题,对舰船节能的要求越来越高,船舶节能技术已成为航运业研究的热点之一。

船舶作为交通运输中运量较大的运输工具,是一个耗能大户,其节能效果的好坏,对国民经济的影响是很大的,因此我国对船舶节能技术的研究投入了大量的人力,物力,并且取得了不少的科研成果,本文对主要通过对我国现代船舶节能技术描述,阐述了节能的方法,对舰船节能措施进行了总结、分析、比较,以期对舰船设计者有一定的帮助。

关键词:船舶节能;节能船型;螺旋桨;阻力;第一章绪论1.1 研究目的与意义1.1.1 研究目的中国能源形势不容乐观,我国人口占世界的1/5,而能源资源则相对匾乏。

我国已探明的煤炭储量约占世界储量的11%,原油占2.4%,天然气占12%,人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半。

我国是世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国,从1993年开始成为能源净进口国,能源稀缺,特别是油气资源短缺已成为制约我国经济发展的首要因素,所以我们必须重视节能技术的研究和开发。

随着人类活动的日益频繁,能源消耗变得越来越大,世界常规能源,如煤炭、石油等的供应是有限而短暂的,现在已逐渐紧张甚至趋于枯竭,在没有找到合适的可替代能源以前,节能已成为国民经济发展中的重要任务。

船舶是海上运输的主要工具,随着物流业的不断发展,其数量也在不断地增加。

从20世纪70年代发生两次能源危机以来,油价飞速增涨。

随着燃油价格的不断上涨,航运企业的经营成本剧增。

船舶作为能耗大户,对其进行节能技术进行改造已刻不容缓。

船舶节能技术已成为航运业研究的热点之一。

1.1.2 研究意义与新兴的信息产业相比,船舶工业是一个十分传统的行业。

传统行业如何在飞速发展的时代,按照可持续发展的要求,维护自身行业微薄的利润,是一个非常艰巨的任务,而有“工业血液”之称的石油价格一直居高不下,给本就不算景气的传统行业带来了巨大的冲击。

船舶是高消耗的运输工具,作为能耗大户,燃油价格上涨后,燃油费用在船舶各项可变动的运输成本中所占的比重最大,约占可变动运输成本的50%左右。

船舶节能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。

船舶的节能技术改造,不仅可节省燃油费用,减少船舶的运输成本,提高企业的利润率,给企业带来高的经济效益,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。

船舶节能技术研究是一项非常有意义的工作。

1.2 船舶技术节能潜力与特点1.2.1 船舶节能潜力了解船舶节能的潜力,有利于用船单位找出自己与别人的差距,明确节能的方向和途径,促进节能工作的发展。

节能潜力的简单估算法,可累计各项节能技术的单项节油率,从而估计总节能效果。

在实践中,这些是不可能全部做到的,但只要做好其中的几项,燃油消耗就能在现在的基础上节约10%以上。

由此可见,船舶节能潜力很大,前景可观。

1.2.2当前船舶节能技术的特点如今,船舶节能措施主要是通过使用部门提高船舶操作运行技术和对船舶装置进行适当改进这两方面的方法,使燃油消耗显著下降,因此具有时间短、成本低、见效快等优点。

二、船舶节能技术取得的进步2.1 节能推进器2.1.1低速柴油机上世纪60年代,商船主机呈低速柴油机、中速柴油机和蒸汽轮机三足鼎立之势。

而低速柴油机中,回流扫气又与直流扫气平分秋色。

两次石油危机以后,直流扫气低速机逐渐成为了商船动力的主选机型。

1980年代中期至1990年代中期,低速柴油机占有商船推进动力80%的市场份额,1990年代后期占有75%的市场份额。

新造的集装箱船、油船和散货船等,大多都采用低速柴油机作为推进动力。

低速柴油机的发展特点是:机型设计更为紧凑,降低重量,开发智能化机型并付诸实践。

2.1.2 中速柴油机上世纪90年代以来,中速柴油机进入了更新换代的时期,其目的是降低燃油的消耗率,降低排放使之符合IMO标准,运行更可靠,大修期也更长。

1995年中速机仅占当年完工船舶推进动力市场份额的18.1%,此后稳步上升,1996年19%,1998年为21.4%,1999-2000年已上升至23.8%。

未来中速机发展的方向是:降低CO2和NOx的排放;燃料的多样化;延长平均故障的间断;减少维护的工作量。

2.1.3正反转螺旋桨众所周知,采用正反转螺旋桨作为推进装置是一项行之有效的节能措施,安装在后面的螺旋桨旋转方向与前面的螺旋桨相反,因而可有效地将前面一台螺旋桨尾流中的旋转能量转化为推力。

2.2节能附件Lips高效舵著名的船用设备制造商—Lips于2001年推出了一种新型节能装置—高效舵(Efficiency Rudder),也可称为桨舵一体化装置(Prop andFin Combination)。

在舵叶中间部位,沿螺旋桨轴轴线延伸方向,焊有一只呈流线型纺锤体状的舵球,与常规船舶螺旋桨与舵各自独立不同,此舵球使螺旋桨与舵成为一整体,舵球最大直径要超过螺旋桨桨毂直径,看上去宛如一枚鱼雷[1]。

一艘营运于挪威沿海的快速客船-FinnmarKen率先使用此节能装置,营运于卑尔根克凯奈斯旅游客运航线。

FinnmarKen为一艘双机双桨旅游客船,模型试验证实,与常规舵相比较,装用高效舵后推进功率和燃油消耗可节省5%-6%,螺旋桨激振力降低40%,螺旋桨诱导噪声级降低5 dB(A)[2]。

光顺的鱼雷体消除了在螺旋桨桨毂后方发生的旋涡,使桨后尾流变得顺畅,尾流速度降低,螺旋桨盘面面积增加,从而提高了螺旋桨推进效率。

三、节能型船型的设计现在各国致力于节能船型的究并且收到了明显的效果,出现了不同的船型。

不对称船尾、双尾鳍船型、涡尾船型、球尾船型等均收到了明显的节能效果。

3.1 小水线面双体船型小水线面双体船型由于排水在水下,受兴波阻力的影响要小于其它船,但是却增加了摩擦阻力。

因此,可以将大直径低转速的螺旋桨安装到该型船中,使其更有利于水下水流工作,加强推进效率,从而达到节能的效果。

3.2 双艉鳍船型双艉鳍船型艉片细长,是为了避免船舶受到波形的干扰。

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。

该船型不仅速度快、航行好,而且操作灵活,节能达26%以上。

3.3 球艉和球鼻艏船型球艉和球鼻艏船型在船体水线艉部区设有端形体,不仅能够降低兴波阻力,还能够减小激振力,提高推进效率,使主机节省10%左右的功率,若根据实际船型设计进行择优搭配,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,减少阻力,使节能效果达到15%以上。

3.4 非对称尾船型使船体形状不对称以改善其推进性能这一想法并不是近几年提出的,在著名的威尼斯城运河中,有一种交通工具,在船后的桨手采用一种特别的单侧荡桨技术以弥补受力的不对称从而保持船的稳定,该船的右舷比左舷窄250 mm,这种中心线不对称的船型改进了其性能,这就是非对称船尾型节能的雏形。

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