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。     

船舶用风帆自动控制系统研究

风能是一种重要的清洁能源,利用风力风帆协助船舶航行,逐步成为一种理想的船舶节能减排措施。传统搭载风帆的船舶,其风帆的升降和风帆迎风角的改变基本靠人工来完成,这样不仅对于船舶作业人员来说劳动强度大,而且当风向发送改变时不能迅速、自动改变风帆的迎风角,操作具有一定的迟滞性,而且不能较为有效的利用风能。为了克服原始人工操帆过程中存在的这些问题和不足,本文对船舶用风帆自动控制系统进行研究,分析风帆的空气动力性能和控制方法,得到最佳帆位角和最佳操帆曲线的方法。在此基础对系统进行原理性的设计。系统操作简单,当风向改变时能自动改变风帆的迎风角,实现最佳的操帆曲线,为船舶提供最大的推进力,达到节约人力和节省资源的目的。     

清洁能源在未来船舶市场的应用

随着IMO 2020排放要求的出台执行,以及人们对环境问题的关注度越来越高,对环境的保护意识增强,船舶污染改善也成为热门话题。而使船舶产生环境污染的动力能源首当其冲成为需要改善的问题之一。文章介绍了几种目前应用比较多的清洁能源及其主要特点优势。     

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。     

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.     

一种折叠式船舶风帆助航设计方案探讨

基于现有风帆助航船舶的设计方案,根据横向力系数和推力系数随拱度比的变化趋势选定风帆参数。该文设计了可折叠帆面、双列布置的风帆方案,解决风帆助航船舶风帆装置对甲板空间占用过大的问题,风况不利、船舶进出港以及装卸货物时亦可实现良好的收帆效果。该文以80000t船为例检验该设计方案对船体稳定性的影响,得出了该新型风帆设计方案可有效降低燃油消耗实现船舶节能减排,并满足船舶安全要求的结论。     

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。     

风帆助航典型船舶选型及其应用对策研究

针对目前风帆助航系统船舶选型及其应用的问题,探讨了风帆助航典型船舶的选型原则,分析了风帆助航船舶主机及风帆助航系统的应用限制因素。研究结果表明：油船和散货船可作为安装风帆助航系统的典型船舶,风帆助航船舶的主机操纵与风帆操纵都应遵循一定的限制因素,为风帆助航系统的应用提供了理论指导。     

基于CFD的风帆助航技术效能分析

在模型试验的基础上,运用计算流体力学(CFD)方法,分析了基于机翼理论的风翼帆船利用风能辅助推进的特性.在仿真软件Fluent的仿真计算的基础上,当采用风帆助航技术时,对风帆产生的推力及由此引起船舶阻力变化进行了分析,从而对风帆助航技术的效能进行评估与分析,得出了远洋船舶利用清洁能源(风能)在经济性与环保性方面的可行性.并提出风帆助航技术应用于大型远洋船舶后续需要解决的问题.     

船舶风帆助推应用问题研究

<正>全球能源日趋短缺,尽管金融危机曾导致油价一度下滑,航运业节能已成趋势;尤其是应对全球气候变暖,不仅是节能,还要减排,国际社会对船舶排放要求日益严格,开发可再生能源迫在眉睫。目前,新能源主要有原子能、太阳能、风能等。根据     

船舶行业余热利用技术研究

本文对船舶行业余热资源的回收技术进行了较为详细的分析总结。首先简要分析介绍了船舶主机余热回收技术,其次对船舶制造企业余热利用现状进行了分析,并以船厂空压站为例,提出一套空压机余热综合利用方案,并进行了经济性分析。分析结果表明,船舶企业空压站具有较大的余热回收潜力,这部分余热如能得到充分利用,将会取得较好的节能效果及经济效益。     

集装箱船纵倾优化数值模拟

随着全球能源和环境问题越来越严峻,航运市场低迷和竞争的日益激烈,节能减排已成为航运业的迫切需求。船舶纵倾优化具有成本低、易实现和效果佳等优点,是一种更好的节能减排方法。以KCS集装箱船在设计吃水时平吃水状态为基础,对船舶分别进行不同纵倾状态调节,利用RANS方法和切割体自动划分网格技术,计算船舶在不同首倾和尾倾状态下的阻力数值。结果表明,在不考虑水深影响的情况下,KCS集装箱船在不改变船舶航速、载重量的前提下,可以通过纵倾优化调节减少船舶阻力。     

船舶推进节能技术研究与进展

随着船舶燃油价格的上涨,船舶节能技术得到了广泛的关注,本文旨在介绍国内外船舶推进与节能方面的研究与进展。其中包括优秀船型的研究、开发附加流体水动力节能装置、新型高效推进器以及一些特殊船舶节能技术的研究。重点介绍了非对称尾船型、双尾鳍船型、可调距螺旋桨、对转螺旋桨、桨后自由旋转助推叶轮、舵附推力鳍以及一些特殊船舶推进节能装置的研究与应用等。     

An application of BBNs on the integrated energy efficiency of ship–port interface: a dry bulk shipping case

ABSTRACT

A considerable amount of energy is consumed with every completed ship voyage and each port operation performed. Recent regulative approaches by the IMO are to enforce the shipping industry to become more energy efficient and sustainable. There is a growing amount of literature on the energy efficiency management of ships and ports. However, there is still inadequate research effort on the ship–port interface in order to obtain an Integrated Energy Efficiency framework for marine transport operations. In this research, a theoretical concept is generated to measure holistic energy efficiency in shipping operations. The main purpose of this paper is to identify nodes of the integrated ship-port energy efficiency framework and develop a probabilistic approach, which can help to increase energy efficiency and reduce CO2 emissions for shipping companies. This research generates an application of BBNs on ship–port interface regarding the integrated operational energy efficiency interactions by aiming to optimise holistic operational energy efficiency and CO2 emissions. The outcomes suggest that it would be possible to increase the probability of a more energy efficient and sustainable marine transport operation by integrating the influences of port and ship operation performances and their elements on the related route planning and slow steaming decision-making.     

极地冰区船舶发展分析

分析了极地冰区船舶发展的背景,对极地航道、资源开发等因素等进行论述,认为发展极地冰区船舶是未来船舶行业发展的重要方向。研究了与极地航行船舶相关的规范、规则的发展情况,认为规范和规则对极地冰区船舶的运行安全和减少排放等要求日趋严格,各船级社对极地船舶的设计要求和验证方法逐渐统一。介绍了当今世界主要的破冰船船型及动力系统,并对极地冰区船舶的发展特点进行分析。     

太阳能游览船能量平衡及续航里程研究

以某太阳能游览船为对象,分析船机桨能量平衡关系,建立船舶运动能量计算模型,计算匀速航速下的能量消耗,根据电池输出能量与船舶航行消耗能量相等原则,预测游览船续驶里程。通过实际运行数据表明,该模型能够较为准确的计算消耗功率,有效地预测游船的续驶里程。     

On the global ship hull bending energy in ship collisions

During ship collisions part of the kinetic energy of the involved vessels immediately prior to contact is absorbed as energy dissipated by crushing of the hull structures, by friction and by elastic energy. The purpose of this report is to present an estimate of the elastic energy that can be stored in elastic hull vibrations during a ship collision.When a ship side is strengthened in order to improve the crashworthiness it has been argued in the scientific literature that a non-trivial part of the energy released for structural deformation during the collision can be absorbed as elastic energy in global ship hull vibrations, such that with strong ship sides less energy has to be spent in crushing of the striking ship bow and/or the struck ship side.In normal ship–ship collision analyses both the striking and struck ship are usually considered as rigid bodies where structural crushing is confined to the impact location and where local and global bending vibration modes are neglected. That is, the structural deformation problem is considered quasi-static. In this paper a simple uniform free–free beam model is presented for estimating the energy transported into the global bending vibrations of the struck ship hull during ship–ship collisions. The striking ship is still considered as a rigid body. The local interaction between the two ships is modeled by a linear load–deflection relation.The analysis results for a simplified model of a struck coaster and of a large tanker show that the elastic energy absorbed by the struck ship normally is small and varies from 1 to 6% of the energy released for crushing. The energy stored as elastic global hull girder vibrations depends on the ship mass, the local stiffness of the side structure, and of the position of contact. The results also show that in case of highly strengthened ship sides the maximum global bending strains during collisions can lead to hull failure.     

船舶辅机节能控制与管理技术研究

由于世界能源短缺问题日益严重,船舶节能技术已成为船舶设计、船舶建造及航运行业的研究热点。辅机是船舶的重要耗能负载,因此辅机节能是船舶节能技术研究的重要内容。介绍了一种基于柔性控制及信息自动化技术的船舶辅机节能技术途径,阐述了船舶辅机节能原理,提出了船舶辅机柔性控制节能技术方案。在提升辅机电动机能效、实现自适应变频调速控制节能的基础上,进而提出根据全船平台信息进行辅机节能综合管理的技术方案,从而减少全船辅机能耗,达到船舶节能的目的。     

基于解析法的船-平台碰撞耗散能快速估算方法

海洋平台在作业过程中存在遭受船舶碰撞的潜在危险,一旦事故发生将可能导致结构产生严重损伤从而影响平台的作业安全,因此在平台结构设计阶段考虑其抗撞性能具有重要意义.本文以供应船撞击半潜平台为研究对象,基于碰撞外部动力学分析理论,在浮式平台规范法耗散能计算基础上,运用解析法推导出考虑平台艏摇运动响应的船舶非对心撞击平台耗散能求解方程,同时借鉴船-船碰撞耗散能估算方法,得到一般碰撞场景即考虑船-平台在碰撞过程中相对运动的耗散能解析式,并自编计算耗散能程序,实现船-平台碰撞碰撞耗散能的快速估算.最后通过非线性有限元分析(NLFEA)方法,计算出供应船与平台在碰撞过程产生的应变能并与解析法的算例结果进行对比,结果表明:规范法耗散能估算方法较为保守,不适用于一般碰撞场景下的耗散能估算;本文所提出的耗散能解析法可用于准确可靠地估算相类似船-平台碰撞场景下撞击船的耗散能.     

基于智能控制的船舶辅机节能技术研究

随着船舶燃油价格上涨,船舶节能技术成为国际造船及航运行业的研究热点。文章介绍了一种基于智能控制的船舶辅机节能技术途径,阐述了智能控制的节能原理,提出了智能控制节能技术方案,通过实施变频调速、应用高效永磁电动机、根据全船平台信息进行自适应的辅机控制调节等技术来降低船舶辅机的能耗,达到船舶节能的目的。