风帆助航技术实船应用的若干思考

首先分析了风帆助航装置应用在远洋船舶上的技术要求,通过对海洋风能资源特点、风帆的选择及其控制、船舶稳性校核、风帆助航装置的操纵和维护管理等问题的分析,风帆助航技术在远洋船舶上的应用被证明是可行的,它将成为船舶节能减排的重要措施,其推广应用对我国航运业的可持续发展将有着积极的意义。     

基于翼型理论的风帆助航技术分析

分析目前船舶利用风能辅助推进的方式,在模型试验的基础上,分析翼型风帆和传统风帆的动力特性.对船舶应用基于翼型理论的风帆助航技术的经济性进行分析,提出在当前形势下船舶采用风帆助航技术的必要性及后续需要解决的问题.     

风帆助航船非线性横摇倾覆概率研究

风帆助航技术为船舶利用可再生能源提供了途径,但随着横摇的幅度加大,导致船舶倾覆的概率也增大。文章采用数值分析的方法对风帆助航船舶的非线性横摇方程进行分析求解,对有风帆助航与无风帆助航船在风浪作用下产生倾覆的概率作了比较,为采用风帆助航技术的远洋船舶在符合初稳性和气象衡准稳性条件下的横摇倾覆防范提供研究思路。     

面向风帆助航的海洋风力资源分析方法

为分析风帆助航条件下海洋风力资源对远洋船舶的辅助推力,将风场与航线数据在电子海图上叠加显示.通过设计算法,建立任意航线上风向变化与色彩变化的映射关系,以色彩的变化直观显示航迹带内的风向分布特征,利用矩阵实验室(MATLAB)对海洋风场数据进行读取和可视化,并对风速进行统计分析.研究结果表明,海上风速、风向在一定海域内保持稳定,为航行船舶风帆助航的可行性以及最优航线设计提供了理论依据和数据支持.     

大型远洋风帆助航船舶节能效率分析

对大型远洋船舶可采用的帆型进行了对比,分析了硬帆的展弦比或拱度比的不同所带来的空气动力特性影响,介绍了风帆助航船舶的节能效果预报方法,通过气象资料对加装风帆助航装置的巴拿马级散货船在某些航线上的节能效率进行了估算.     

辅助船舶航行的圆弧型风帆流体动力性能分析

以风能作为动力辅助船舶航行的风帆助航,是新能源应用于船舶航运中的重要途径.采用k-ε紊流模型方程描述圆弧型风帆流体动力学特性,并利用计算流体动力软件fluent,对圆弧型风帆迎风面上的压力分布、风帆产生的升力和阻力、拱度比等圆弧型风帆流体动力特性,以及并排组合风帆的动力特性进行了数值分析.圆筒风帆迎风面上的压力沿着圆筒面,顺风力方向逐渐减小.适当提高圆筒型风帆拱度,有利于风帆驱动船舶迎风航行.应调整风帆受的风力攻角,使风帆产生较大的船舶驱动力.并排风帆组合的各帆之间存在相互影响.针对圆筒型风帆流体动力特性的数值分析和风洞试验的结果一致.分析所得出的结果,可为开发商用风帆助航节能船舶提供一定的指导.     

两用型风能利用装置在江海直达散货船上的应用

文章针对当前船舶发展趋势和江海直达散货船的航线特点,设计出1种能够利用沿海丰富的风力资源进行风力助航,以及利用长江航线不适合风力助航的风力资源进行风力发电的两用型风能利用装置。通过仿真测试和经济性分析表明该装置风力发电效率良好,风帆助航效果显著,能最大程度地利用航线上的风力资源,为船舶带来经济效益。     

可收缩式双尾襟翼帆设计及性能研究

为了在保证船舶航行安全的前提下,促进船舶航运业充分利用海上清洁能源(风能),达到节能减排的目的。文中提出一种新型船舶助航风帆装置——可收缩式双尾襟翼风帆,其具有较传统风帆更自动、灵活的结构特点,即在有利风况下能伸展出更大的展帆面积,有效利用风能,同时保证在不利风况及船舶进出港口和装卸货时能自动折叠收帆,占用较小甲板面积,不影响船舶航行与货运安全.同时利用CFD软件对翼型的气动特性进行了数值模拟计算,并与传统风帆实验数据进行对比,证明其具有高升高阻的特性且推力系数较之传统风帆有显著提高.     

120吨级风帆助航机动船

利用风能助推船舶节能效果明显.本文介绍衡阳市民运处设计制造的120吨级风帆助航机动船的船型、帆型、性能和风帆操作系统的结构方案,以及风帆助推的经济效益.     

巴拿马型风帆助航散货船稳性及桅杆结构安全分析

以某巴拿马型散货船为研究对象,研究其在加装风帆助航装置后的船舶稳性及风帆结构物在不同风级下的安全性,利用COMPASS进行船舶稳性衡准分析,利用ANSYS进行风帆桅杆的建模和应力、变形仿真分析,结果表明该风帆的结构布置满足船舶稳性要求,9级风以下桅杆顶端变形满足要求,并提出风帆控制的必要措施.     

风帆辅助推进船舶操纵可控区研究

加装风帆后的船舶在低速时的航行特性有别于无帆情形。为确保低速航行安全,基于MMG非线性运动方程,计算了有、无风帆情况下的船舶操纵可控区。运动方程中的船体水动力系数、舵模块参数等由经验公式得到,帆/船整体气动力系数由基于滑移网格方法的CFD手段获得。计算结果表明:不同帆攻角下的船舶自由操控区不同,通过合理的帆/舵联合操纵,可以扩大风帆辅助推进船舶低速航行的可自由操控区,增强其在风中的抗风能力。     

风帆助航渔船的稳性及经济性分析

风帆助航是船舶节能减排的重要途径。本文以1条鱿鱼钓船作为研究对象,根据该船的特点选择NACA0006型帆和圆弧型帆作为辅助风帆,然后利用Fluent软件建立所选风帆模型,对这2种风帆的空气动力性能进行数值模拟计算。根据软件的计算结果估算风帆助航时鱿鱼钓船的每年节油量以及所减少的二氧化碳排放量。通过对风帆助航鱿鱼钓船的稳性进行计算分析,可以确定只要合理地安装和操作风帆,风帆助航渔船是能满足稳性要求的。     

Steady sailing performance of a hybrid-sail assisted bulk carrier

The steady sailing performance of a sail-assisted bulk carrier is investigated utilising towing-tank derived hydrodynamic derivatives and wind tunnel measured aerodynamic properties of the sails and the ship. The aerodynamic characteristics investigated include the ship hull at the fully-loaded draught, the sail–sail interaction effects for two sets of four identical hybrid-sails, and the sail–hull interaction effects for the same two sets of identical sails in the presence of the selected bulk carrier hull-form. This is in addition to lift–drag measurements of single isolated sails of each shape. The form of the two sets of soft sails was rectangular and triangular. This paper is concerned with assessing the benefits of a sail-assisted ship operation, and hence a steady-state rather than complete time-domain integrations of the governing equations are reported. The results of the completed analysis suggest that the benefits of the derived sail generated driving force are greater than the overhead of equipping the ship with a selected system of hybrid-sails. Sail-assisted ships could represent an important contribution to an improving global environment by reducing the demands for a driving force through the propeller.     

Sail–sail and sail–hull interaction effects of hybrid-sail assisted bulk carrier

In a previously reported study, wind tunnel experiments were undertaken to investigate the aerodynamic characteristics of hybrid-sails in isolation. Such sails are seen as providing a worthwhile reduction in the delivered power to the propeller and hence the engine generated thrust, with a corresponding reduction in the CO₂ production of diesel engine exhaust. In this paper, wind tunnel testing is used to investigate sail–sail interaction effects for two sets of four identical hybrid-sails, and the sail–hull interaction effects for the same two sets of four identical sails in the presence of a bulk carrier hullform. The analysis presented suggests that to build a sail-assisted ship requires an appreciation of the sail–sail and sail–hull interaction effects.     

风载荷下的大型远洋船舶风帆结构静力学仿真

以大型远洋船舶风帆为研究对象,参考国内外经验,设计一种新的风帆结构,利用Solidworks和ANSYS软件对该风帆进行有限元模型的建立及网格划分,并且对该风帆模型在7~10级风载荷下进行了仿真分析,最终得到了风帆模型在7~10级风载荷下的位移图和等效应力分布图。仿真结果表明,该风帆模型可承受10级及以下风载荷作用,同时也证明了该结构风帆的安全性和可靠性。     

风能在船舶上的应用现状及展望

随着能源危机及国际海事组织对新船能效设计指数EEDI进一步优化的要求,新能源的大力推广已成为未来船舶发展的方向。针对风能作为一种新型能源在船舶上广阔的应用前景,分析介绍了风能在船舶上的几种应用形式,重点阐述了风帆助航目前国内外研究的进展情况及现状,提出并展望其未来的研究发展方向,为未来船舶的节能减排起到一定的指导意义。     

“明州22”号船风帆骨架强度有限元分析

对集装箱船用风帆结构力状况进行了分析，用不同梁单元构造了风帆典型结构的有限元模型。通过对各应力分量进行分析，拽出了风帆结构的总体强度以及是易破坏的危险区域。     

风帆助航船操纵性研究

文中首先建立了风帆助航船的数学模型,计算和分析了帆对船在风中的风速限界线和可自由操纵区的影响,利用最优控制理论推导出使船在风中回转战术直径为最小的操帆规律的近似公式。然后对风帆助航船在风中的回转性能进行了数值计算,研究了帆的位置对船舶操纵性的影响。结果表明,风帆助航船若帆的位置布置得当,且适当地操帆,则其在风中的船舶操纵性能比未装帆时要好得多。