恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则浅析

MEPC.232（65）决议《2013恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则》从两个不同等级对船舶装机功率进行评估,以确保船舶的装机功率能维持船舶在恶劣海况下的操纵性。文章以载重量118?000?t的散货船为例,对该导则进行了阐述和分析。     

最小推进功率临时导则及其对选取主机功率点的影响

EEDI(能效设计指数)生效后,为避免装机功率过低,船舶在恶劣海况中失去操纵性而发生危险,IMO(国际海事组织)在第65届环保会(MEPC65)发布了"船舶在恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率确定临时导则(2013)"。临时导则分为最小功率线方法和简化评估方法对主机功率进行评估。最小功率线评估方法的核心是考核主机在最大转速下可发出的最大功率,参考线通过统计资料回归得到。简化评估方法的核心是船舶在指定的海况条件下,达到规范要求的前进速度,考核主机是否可以发出船舶需要的功率和扭矩。结合一艘散货船的设计案例,研究了导则对主机功率点选取的影响。     

恶劣海况下船舶最小推进功率对比研究

MEPC 76会议发布了“恶劣海况下船舶保持操纵性的最小功率准则”,并将其应用于EEDI所有船舶。论文根据该最新准则进行最小推进功率研究,并将其与2013最小推进功率临时导则对比,着重对风浪阻力、自航因子等进行研究。表明,MEPC 76导则修正案的要求与2013临时导则相比是比较宽松的。研究成果可为船舶工程最小推进功率评估提供参考。     

基于模型试验的船舶最小推进功率研究

根据最新的"2013恶劣海况下维持船舶操纵性的最小推进功率临时导则"对两艘新设计船舶开展了最小推进功率第一层次评估以及基于波浪增阻模型试验和理论计算的最小推进功率第二层次评估。评估结果表明,两艘船舶均不能满足第一层次评估要求,通过开展波浪增阻模型试验和理论计算,两艘船舶均能满足第二层次评估要求;同时,基于波浪增阻模型试验和理论计算的最小推进功率第二层次评估结果之间存在一定差异。论文研究成果为中国向MEPC会议提交最小推进功率提案提供了技术支撑。     

船舶能效设计指数与最小装机功率第一层次评估分析

根据《2013恶劣海况下船舶维持操纵性的最小装机功率临时导则》分析EEDI数据库中船舶的能效设计指数与最小装机功率第一层次评估,认为现阶段载重量低于2万t和高于30万t的散货船和液货船很难满足EEDI Phase1阶段的要求和最小装机功率第一层次评估要求,建议制定适用于该类船舶的最小装机功率导则。     

最小推进功率第二层评估方法分析

将国际海事组织海上环境保护委员会第76次会议批准通过的《船舶在恶劣海况下维持最小推进功率导则修正案》(MEPC76导则)与2013年的临时导则相对比,重点对导则中最小推进功率第二层评估方法的差异进行分析。实船验算和对比结果表明:在MEPC76导则提供的3种波浪增阻计算方法中,经验公式的计算结果与试验结果较为接近,但在局部谱峰周期范围内,计算的波浪增阻值小于试验值,2种波谱分析方法的计算结果偏大,在工程实践中可采用经验公式计算;MEPC76导则对推力减额系数和伴流分数进行调整,更符合实际,虽然其海况条件更恶劣,总阻力计算结果较大,但其螺旋桨推力计算结果与2013年的临时导则相当。     

船舶最小推进功率导则应对研究

国际海事组织（IMO）海上环境保护委员会第76届会议（MEPC 76）以通函形式批准了“确定在不利海况下保持船舶操纵性的最小推进功率导则”（MEPC.1/Circ.850/Rev.3），中国提议的船舶低航速推力减额系数t和伴流分数w的默认取值（t=0.1,w=0.15）被正式采纳。论文梳理分析现有导则与临时导则的差异，总结中国在导则制定过程中开展的应对研究工作，对比分析主流船型对临时导则和现有导则要求的符合状况以及不同版本导则中风浪增阻预报方法的差异，评估推力减额和伴流分数取值对最小推进功率评估的影响，为船舶最小推进功率导则在国内履约实施提供指导。     

船舶螺旋桨轻转裕度探讨

针对船舶装机功率下降而螺旋桨轻转裕度未随之更改导致在恶劣海况下主机无法输出足够功率的问题,讨论螺旋桨轻转裕度。探讨轻转裕度对船舶相关性能的影响,包括恶劣海况下的功率储备、操纵性及快速跨越主机转速禁区等。此外,讨论节能装置对轻转裕度的影响。     

最小推进功率与螺旋桨参数影响分析

随着EEDI第3阶段实施日期迫近,对于采用常规推进方式的油船和散货船,必须借助第二层评估方法进行主机最小功率评估,“MEPC76导则”从法规层面正式确定了最小推进功率的第二层评估方法。本文针对船舶设计中,由于螺旋桨设计相对滞后可能带来最小推进功率评估不满足要求的风险,分析了影响最小推进功率评估结果的主要因素,对不同设计参数的螺旋桨进行最小推进功率评估并对比分析,通过计算分析,可知螺旋桨的设计参数,如螺距比、直径、盘面比、桨叶数以及主机额定转速功率,均会对最小推进功率评估结果产生一定的影响,通过本文研究,可为相关船型的设计开发以及螺旋桨设计满足最小推进功率评估要求提供一定的参考。     

船舶操纵性自航模试验不确定度分析

船舶操纵性自航模试验是评估船舶操纵性能的重要技术手段,试验的不确定度是检验模型试验结果的重要标尺,是模型试验数据分析的一部分.国际上尚未形成完整的操纵性自航模试验不确定分析方法.论文以ITTC推荐的操纵性自航模试验不确定度分析导则为基础,采用ISO-GUM方法构建操纵性自航模试验不确定度分析方法,并以一艘集装箱船为研究...     

关于EEDI和最小推进功率综合优化的研究

论文建立了EEDI和船舶最小推进功率综合优化模型。EEDI优化需要满足IMO关于船舶最小推进功率的要求。为了协调船舶降低EEDI与满足船舶最小推进功率之间的矛盾,论文致力于发展一种有效且快速的、船舶最小推进功率约束下的船舶主尺度EEDI优化方法。目标函数EEDI的评估基于中国船舶科学研究中心开发的水动力性能数字化图谱。为了与图谱所涵盖的船型保持一致,论文中的船体变换采用仿射变换和Lackenby方法。为了说明该方法,选取VLCC为研究对象,并选取了不同的优化算法。计算结果表明:EEDI和船舶最小推进功率综合优化模型是合理且行之有效的,优化过程中每个方案都能得到一个光顺的船型。     

船舶在随浪中的增阻和失速研究

针对国际拖曳水池会议(International Towing Tank Conference,ITTC)推荐的实船试航航速修正方法中对波浪增阻的修正未严格区分迎浪工况和随浪工况的情况,对一艘50500载重吨油船进行随浪规则波模型试验,并将所得结果与迎浪规则波模型试验结果相对比,研究船舶在随浪中的波浪增阻和运动规律.采用ITTC实船功率预报推荐的阻力推力一致法对该船进行实际海况下的失速预报分析,对比迎浪和随浪工况下的实船失速预报情况.结果 发现,在相同等级的海况下,随浪工况下的船舶失速比迎浪工况下的船舶失速小,且随着海况等级的提升,两者的失速差值越来越大.     

舵球推力鳍对最小推进功率的影响

针对安装有水动力节能装置的船舶,在最小推进功率的评估中,IMO临时导则的估算公式尚未涉及节能装置的影响。以数值模拟为主要手段,以大型散货船及其舵球推力鳍为研究对象,在验证了数值模拟方法的可靠性之后,重点对舵球推力鳍影响下的伴流分数、推力减额以及产生的节能效果进行了研究,为完善最小推进功率导则提供技术支撑。研究认为,临时导则第3.9条中静水阻力经验公式有良好的精度;舵球推力鳍对船舶静水阻力的影响很小,几乎可以忽略不计;数值计算结果显示,舵球推力鳍对推力减额、伴流分数有明显的影响,舵球推力鳍在超低航速时的节能效果远高于设计航速的节能效果,但是经验公式中并没有考虑节能装置在超低航速时对推进性能的影响。     

基于最小推进功率的阿芙拉级油船波浪增阻计算方法的研究

船舶能效指数(EEDI)的强制实施使得设计的船舶主机功率有一定程度上的降低。以阿芙拉级油船为例,评述几种波浪增阻计算方法以及其精度,并进一步开展第二层方法的评估。分析波浪增阻计算精度对最小推进功率评估的影响,为新船型的最小推进功率验证提供参考。     

恶劣海况下船舶电力推进系统抗过旋控制研究

电力推进的船舶在恶劣海况下航行时存在较大扰动,螺旋桨不断进出水面,使船舶推进电机的转速和转矩过大从而造成机械损耗。为此,本文提出一种针对恶劣海况的船舶电力推进系统抗过旋控制策略,不同于平静海况的转速控制策略,考虑船桨通风状态以及损失的估算,对损失因子和估算转矩进行分析,验证抗过旋控制的可靠性。     

恶劣海况下船舶电力推进系统抗过旋控制研究

电力推进的船舶在恶劣海况下航行时存在较大扰动,螺旋桨不断进出水面,使船舶推进电机的转速和转矩过大从而造成机械损耗。为此,本文提出一种针对恶劣海况的船舶电力推进系统抗过旋控制策略,不同于平静海况的转速控制策略,考虑船桨通风状态以及损失的估算,对损失因子和估算转矩进行分析,验证抗过旋控制的可靠性。     

恶劣海况下船体波浪载荷的统计推断

介绍恶劣海况下船体波浪载荷(包括波浪和合成弯矩)统计推断的计算方法,并以某一高速排水型船舶作为算例进行计算。首先,按30 min短期海况估算该船的船舯波浪弯矩、砰击弯矩和合成弯矩统计特征值并与测量结果进行比较;其次按4 h海浪稳定假设,给出统计推断;最后,对巨浪海况完成算例船舶的波浪弯矩和合成弯矩的统计推断,并简要分析船体的总纵强度。     

最小推进功率要求对舵面积预估的影响

针对由于能效设计指数规则要求背景下最小推进功率导则的实施对舵面积预估产生影响的问题,分析中小型液货船新船开发设计阶段预估舵面积必须考虑的因素,提出采用公式推导舵面积预选取值,并经过液货船实例试验验证,可以同时满足相关规则以及操纵性的要求,中小型液货开发中基于最小保持航向速度估算舵面积是合理而且可行的.     

基于混合储能的船舶电力推进系统模糊PI控制策略

针对船舶实际航行过程中因复杂海况造成的电力推进系统中直流母线电压波动问题,构建一种基于混合储能的船舶电力系统模型,该模型由超级电容器和蓄电池组成。根据系统功率频谱确定低通滤波时间常数,并通过模糊PI控制策略实现对功率型和能量型2种储能元件充放电全过程的精确管理,延长使用寿命,有效应对在各种复杂海况下的直流母线电压波动问题。在VS2010上进行编程仿真分析,通过将仿真结果与实际船舶电力推进系统模型运行数据相对比,验证所提出的能量管理方案和控制策略的有效性。     

东北亚季风对船舶通航安全的影响及对策

为确保东北亚地区船舶通航安全,概括东北亚地区季风特征,分析东北亚季风对海域通航造成的影响,主要影响包括:机器损坏及操纵困难;稳性损失,航行风险加大;船舶适航状态差。从船舶适航性、航海安全责任意识、良好船艺等方面提出通航于该区域的船舶在应对季风作用下产生的恶劣海况的对策:利用气象信息做好安全评估;保证船舶适航性;加强安全责任意识;大风浪海况下船舶操纵方法。