船舶设计节能减排技术策略

李志强

摘要：由于社会经济的发展、地球自然环境的日趋变化及其能量紧缺的日益严重,节能减排技术越来越成为人类关心的重点,而世界百分之九十的商品贸易额由船舶海运负担,其节能减排对能源环保的影响更加突出。船节能减排的设计不但能够减少运费和成本,同时还维护了环保,所以对节能减排船的设计有着很大的意义。有鉴于此，文章对船舶设计中节能减排技术的应用策略做了阐述，以供行业人士参阅和借鉴。

关键词：船舶设计；节能减排；自动化设计

前言：中国社会市场经济的持续增长给运输业造成巨大的考验，汽车、船舶等运输工具加大了的污染，并在相当高度上威胁着人类的健康和整个社会国民经济的健康可持续增长，当中被看作是最洁净、最环保的船舶运输业务将无法避免。所以，研究船舶航运产业的节能减排有着非常重大的现实意义。

1船舶设计节能减排技术的意义

节能减排是航运发展的必然要求，如何使最大限度地发挥最大的航速与燃料之间的关系，以实现最大的经济效益。在实际的船舶运输过程中，应根据实际的航线、工况等实际情况，对实际使用中的耗油等进行合理的归类和调整，以获得船舶实际的费油数值，工况等实际的变化状况，对船舶实际运用中的费油等因素作出合理分类和调整，才能获取船舶实际的费油数值，进而分析船舶实际的节能方案，为适应现实船舶的航运需求提供了坚实基础。船舶节能减排技术也是国家法律法规中的强制规定，我国已经明确规定了到二零二零年，全国二氧化碳排放量将会减少到百分之十六，同时船舶运输单位运输周转能耗减至百分之十五，这样就能够说明船用节能减排技术已经在相当高度上适合了我国的节能减排总体战略。

2船舶节能减排的影响因素

2.1环境因素

在船舶运行的过程中，环境也很可能会降低燃油使用的效果，对船舶的节约减排量产生负面作用。而这里所说的环境因素一般都是指自然环境或者地理环境，而这样的因子主要表现为：水道状况、水温、压力、以及天气因素，而这些因子对船用物质的排放量和油耗也产生深远影响。简单来说，在风速很大的条件中船舶的行驶压力就会增加了不少，其最大原因就是由于主机的工作压力，在超负荷的情况下工作，燃油损耗就会大幅度增加。工作压力对船舶的功率的危害主要表现为，由于海平面的上升，大气压的变化也会减小，越高的高海拔区域气体含氧量就较少，不利于船用燃油的完全燃烧，會严重影响了汽车的燃烧效率。

2.2船舶自身性能

对舰船而言船体本身的特性也直接影响节约减排，首先船体底油的涂装、主副机工作状况、运用期限等几个方面与舰船的节约减排有关，不仅是这种，各个种类的舰船也对节约减排产生作用。从舰船运用期限来分析，运营期限过长的船与较短运营时期的新船来相比其主机损坏层度也比较严重，单位燃料消耗量也比较大，其废水的排放量还有燃料能否充分利用均受限制。从舰船各个种类分析，不同类型的船体耐海浪特性，船体耐波性差并且甲板受风范围大的船会直接影响节约减排；从主副机工作状态分析，由于主副机是舰船上最关键的安全和能源装置，主副机拥有越高的工作效能，燃烧效率也越高，也就减少了单位功率，主副机的工作效能对舰船节能减排产生了深远影响。

2.3效益因素

目前，我国在船舶领域投入的资金与比例，能够对船舶企业所产生的经济效益和节能减排战略的实施效果进行充分反映。当相关船舶企业在节能减排方面投入高效低成本时，可以进一步保障节能减排工作的有效实施，从而提高节能减排效果。而一旦船舶企业所投入的成本较高，不仅无法产生经济效益，而且还会导致企业有负经济效益产生，这也使企业开展节能减排工作的积极性受到打击，对我国船舶行业的发展造成不利影响。针对船舶运行的经济效益展开分析，其主要是指产品投入比值，而经济效益高低对船舶行业的整体发展情况具有重要影响。所以，相关船舶企业需要合理控制成本，并保证资金的高效利用，在实现船舶节能减排目标的基础上，有效提高经济效益，从而促进船舶企业的健康发展

3基于节能减排下的船舶设计技术措施

3.1节能设备的引进

在对舰船实施总体设计的过程当中，其舰体结构、船桨和主机设计等是总体设计的重要关键点，从而成为了节能减排工程设计技术运用的重要载体和对象，在中国科技水平日益提升的现阶段，变频技术、发动机节电技术、主要辅机智能技术等的应用，使舰船的减排工程设计效率实现了很大程度的改善。通过研究表明，节能装置的应用可以改善船舶设计中的结构的基本布置方式等，从而对舰船的节能状态和能力将会形成更直接的影响。因此中国方面在对大湖型散装货轮开始工程设计的时候，就放弃了以往所采用的发动机，在船体上的重新工程设计张采用了规格为的6RT-flex68-D主发动机，尽管其输出功率很大，但是通过试验表明，该型船舶发动机的最大节能了大约百分之七。

3.2推进效率的提升

良好推动效果的实现，必须做到舰、机、螺旋桨三者间的有效配合，也就是说，要保证主动力和螺旋桨的推力和船体的功率是一致的。在设计船体的时候，还要根据船型的情况，增加船桨的功率、增加船桨的长度。"推进器整流罩"是现代舰船设计中常用的一种，它通过调整桨叶的大小，以达到最小的速度和最大的工作状态。从而使螺旋桨轴以上部分的空气流场加以协调。

3.3新能源的开发利用

基于节能减排，新能源技术已成为一种高成本、高能耗的新兴技术，这对高能耗的航运行业构成了极大的挑战。目前，新能源如风力、太阳能、核能、燃料电池等已逐步被运用于船舶的设计，把废热能转换成电力，进而驱动船舶工作；如果在船上安装排气净化器，不仅能减少对海洋环境的污染，同时还可以有效的减轻船舶的减排压力，减少船舶工作障碍的发生。

3.4船体减阻降耗

在船舶节能减排技术中，船体减阻降耗是十分重要的一类手段。在船舶设计工作中，想要有效实现船体的减阻降耗，需要合理优化船体的低阻力线型设计，并对其浮态加以调整，有效实现船体表面减阻。首先，在低阻力线型设计过程中，需要合理优化总体设计与线形设计，相关设计人员需要结合以往的设计经验以及母形船，确保船舶排水量，并对方形系数以及弧形位置等加以调整，合理选择船型尺寸比。在线型优化过程中，船体线型的去留角、流角等设计，直接影响到船体阻力，因此相关设计人员需要采用CDF的手段以及模型试验，对船舶线型进行合理调整，以此来明确船体低阻力线型。在船体航行过程当中，其阻力除了与船舶净水阻力有关以外，还会受到航线上风浪等环境因素带来的影响。因此，相关研究人员需要对多种转载工况的阻力性能展开研究，以此来全面提升船舶在多工况下的综合阻力性能，明确浮态调整方法，实现船体的减阻降耗

结束语：

概而言之，经过上文的详细分析和阐述，我们可以知道，我国船舶技术在环境保护领域的作用不容忽视，节能减排技术是推动中国船舶行业和海洋产业健康发展的关键因素，也是推动"绿色船舶"发展的关键；为了实现节能减排的目的，必须深入分析和掌握当前船舶设计所面临的实际问题，并以可持续发展思想为指导，通过实施减小造船阻力、引入节水装置、提升推进能效和新能源的研究与运用水平等重大科技举措，持续的促进节能型造船的发展，以达到经济性、社会效益与生态效益的统一。

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