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打印 在當前的市場經營活動中，對于油船、散貨船和集裝箱船三大主流船型，所有的船東都提出了新船型比現有船型節能減排20%以上的要求，如果達不到這一要求，船企甚至沒有機會與船東開展初步談判，因此，提高船舶能效的優化與創新方法就成了造船界廣為關注的焦點。在日前召開的“應對船舶能效設計指數（EEDI）措施研討會”上，工業和信息化部EEDI專家組成員、中國船舶工業集團公司第七○八研究所研究員、船舶設計大師楊葆和指出，提高船舶能效的方法有很多，但要想使新船型實現節能減排20%～30%的目標，單靠一兩種方法是難以完成的，需要從船型設計這個源頭著手，綜合使用各種方法，以滿足海事新規和船東的要求。
實現船舶節能減排20%～30%的目標既是下一階段國際公約的法定要求，也是船東出于降低成本的強烈要求，因為國際油價的大幅上升已成為船東不可承受之重。以阿芙拉型油船為例，2011年的船價與1999年已基本持平，但是常用的船舶燃油的價格已從1999年的每噸約100美元上漲到2011年的每噸約700美元，這使得船舶營運20年的燃油總價占船價的比重從1999年約80%上升至2011年的約600%，而且油價還有可能進一步上漲。
目前，為提高船舶能效，日、韓等先進造船國家已在船型設計優化上開展了大量研究，并以此作為搶占市場的著力點。對此，楊葆和表示，我國船舶工業也應從船舶開發設計開始，具體通過線型優化、推進裝置優化、附體節能裝置的優化設計和配置、主機選型優化、減少船體摩擦阻力和風阻力、采用廢熱回收技術、應用清潔能源和新能源等方式來降低能耗，提升船舶的整體效能。
“隨著計算機技術和船舶計算流體力學(CFD)方法的發展，如今線型優化的方法和程序與傳統方法相比已有較大的不同。”CFD方法的計算成本相對較低、耗時較少，可進行大量線型方案的比選，這是現在線型優化工作相較于過去的最大差異點。楊葆和指出，雖然CFD計算結果的精度目前還達不到直接用于工程實際的要求，但是通過有經驗的技術人員對計算的波形和流場的分析比較，可以將這一計算方法用于多個線型方案的比選，然后最終選定一兩個方案進行船模試驗驗證。同時，現今線型優化不僅要關注減小靜水阻力和提高推進效率，還要考慮減小船舶在波浪中的增阻等，以全面優化船舶線型。
螺旋槳是推進效率最高的一種船舶推進裝置，其設計一般由專業機構通過專用軟件用理論計算結合經驗修正的方法進行。楊葆和表示，單個螺旋槳的優化方向包括葉數的選擇和槳葉剖面型式的優化，船舶設計者可根據專業螺旋槳設計機構的推薦選擇合適的方法。其中，對轉螺旋槳是一種可提高推進效率約8%的方法。早期的對轉螺旋槳采用軸套軸的方法傳動，機械復雜且易損壞，如今采用一常規槳加一吊艙槳或Z推槳的方案雖然能克服這些缺點，但價格較昂貴。
對于附體節能裝置的效果，航運界一直存在著褒貶不一的評價。楊葆和介紹，附體節能裝置主要包括槳前的均衡伴流導管、尾框鰭和槳后的自由葉輪、舵球、舵鰭和扭曲舵等。他認為，在船舶設計中，使用附體節能裝置要考慮兩方面的問題，一是不能簡單地疊加附體節能裝置，因為節能效果的取得歸根結底是依靠船后水流中能量損耗的回收，而簡單地將多個附件進行疊加會造成其中一部分節能效果被相互抵消；另一個是由于船模試驗時，尾部的邊界層相對厚度較大，它會增大處于其中的附體的節能效果，從而使附體節能的試驗值優于實船的節能值。“現在CFD計算的前沿技術已開始研究船、槳、舵和附體對尾部流場的影響并評估其節能效果，同時，業界還正在研究實際尺度的CFD計算。雖然這些技術尚不成熟，但預計在不久的將來就有望用來優化附體節能裝置的設計和配置。”
楊葆和表示，在主機選型上則可選用極長沖程的G型或X型主機，降低主機轉速，以提高螺旋槳的效率；而對于電噴型主機，可采用部分負荷或低負荷優化模式，這能有效降低主機單位油耗。此外，船體減阻也能有效提升船舶能效，由于船體水下部分的橫向焊縫對船舶阻力的影響可能達到1%，因此應對船體橫向焊縫的焊接工藝和平整度要求予以研究，使其盡可能打磨平整；同時，船舶建造時也可通過涂敷低阻油漆、采用氣膜減阻技術、減小船舶縱向的通風阻力等方法來降低整艘船的阻力。“其中，氣膜減阻技術目前尚處于研究階段，日本已將這種技術應用于一型長度為180米的在建船舶中。”楊葆和指出，氣膜減阻技術是向船底注入壓縮空氣以形成氣膜，其難點首先是必須形成相對穩定的氣膜，即在一定的風浪條件下，讓氣膜在船舶縱搖橫搖及升沉時保持穩定，其次是對船尾部空氣的回收，如果氣泡大量混入尾流會降低螺旋槳的推進性能。目前，工信部已立項對氣膜減阻技術進行研究，準備先在小型船舶上試點后再加以推廣，這種技術能使低速肥大型船舶節能20%左右。
在提高船舶能效的眾多途徑中，采用廢熱回收技術也是較為常用的措施之一。楊葆和表示，雖然目前常規船舶一般都設置廢氣經濟器，以利用廢熱產生蒸汽供船舶使用，但這種廢熱利用的力度還遠遠不夠。為此，業界曾考慮配置主機軸帶發電機的方案，但由于軸帶發電機與廢熱回收裝置的合計發電量可能會超出船舶（有大量冷藏集裝箱的船舶除外）的實際需要，所以還需要配置吊艙推進器，而這將使系統變得非常復雜，投資也會大大增加。不過，該技術方案確實能使船舶的能效顯著提高，因此，其將會得到進一步的研究。
此外，針對清潔能源和新能源的應用，楊葆和認為，其前景固然可期，但如液化天然氣（LNG）、生物質燃料、風能、核能等能源的利用，在規范、規劃、政策層面尚有許多空白之處，需要進一步的健全和完善，而在技術實現上也需要更深層次的預研和測試，為今后大規模的應用奠定基礎。（來源：中國船舶報）
