谈气层减阻在矿砂船上的应用前景

国际海事组织的立法和商业节能减排的双重驱动,为船舶节能减排技术带来了深度革新的契机。研究表明,大、中型油轮和散货船仅靠现有的船型优化、主机优化以及安装常规水动力节能装置等手段难以达到船舶能效设计指数（EEDI）下降30%以上的第3阶段技术指标,而气层减阻作为先前仅适用于高速船舶的技术再次迎来了突破性进展。气层减阻单项技术的应用可以实现节能10%以上,是最有发展前景的新型节能技术之一。文章针对性地研究了气层减阻技术在低速矿砂船上的应用,阐述了气层减阻技术的优势与应用前景。     

风帆辅助推进技术对EEDI的贡献度计算方法研究

风帆辅助推进是一种创新型能效技术,有显著的节能效果,能辅助船舶达到能效设计指数(EEDI)第三阶段要求。当前亟待制定一套通用和易于操作的计算方法,为评价风帆辅助推进技术对EEDI的贡献提供依据。论文通过对现有EEDI法规适用性的论证,分析风帆助推技术特点,提出一种针对风帆助推船舶的EEDI计算方法,然后将该方法应用于全球首艘风帆助推超大型油轮,进行了风帆助推技术对EEDI贡献度的计算。     

船舶气层减阻和空腔减阻技术的研究进展

对国内外空气润滑减阻技术的研究进展情况进行分析,包括气层和空腔减阻的试验研究、数值计算、实船项目和节能效果分析等;对空气润滑减阻的分类、不同通气方式的比较、影响气层和空腔减阻效果的因素和相应物理现象产生的原因等进行阐述,同时,对国内外实船项目和研究成果以及平板试验和船模试验研究进行介绍.针对我国气层和空腔减阻技术的研究现状,提出相应的前景展望.     

气层减阻技术关键因素影响研究

气层减阻技术可显著降低船舶阻力、减少燃料消耗和提高船舶航速,是极具潜力的新型船舶节能减排技术。在大型低速船上应用这项技术时,由于航速低的原因,气层难以在船舶底部生成并稳定保持。针对气层减阻技术在低速船上的应用难点,以平板为研究对象,进行气层生成和稳定保持的试验研究,探讨低速状态下气层能稳定保持的关键因素。对喷气方式、喷口形式、气流量等因素展开了系列研究,获得了低速状态下具有较高减阻节能效果的喷气模式(喷气方式+喷口形式)和关键设计参数。以此为设计依据,对船模、百吨级原理样船以及沿海实船等为多种尺度的研究对象进行气层减阻方案设计,获得了较好的减阻节能效果,船模减阻率达47%,百吨级原理样船净节能11%,沿海实船净节能7%以上,验证了寻获的气层减阻关键因素的合理性和有效性,为气层减阻技术在低速船上应用提供技术支撑。     

基于降低船舶能效设计指数(EEDI)值的研究

EEDI(能效设计指数)是衡量船舶在航行中CO2排放量的考核指标。依据MEPC.59提出的EEDI临时指导公式分析其内涵、意义,以及EEDI参考线的回归计算。通过分析实施新的EEDI时对船舶的影响,得出降低EEDI值的常用方法,研究结果可以为船舶设计者在进行相关船舶的EEDI计算时提供参考和指导,具有较好的实用性。     

滑行艇气层减阻试验

通过对三种艇型及不同的喷气方式的模型试验，研究了断阶滑行艇模型气层减阻的实施途径及减阻效果，取得了总阻力减少25％以上 结果，提出了一种适合于采用气层减阻技术且阻力性能优良的艇型。垂向舭板可减少滑行艇的高速阻力，但阻力减少的程度与艇型有关。底部斜升角较小时，有利于气层减阻。气层减阻率大于舭板减阻率，对底部斜升角较大且艇底扭曲、艏部设置适当的纵向防溅条、舯部设置楔形板的深Ⅴ型艇，垂向舭板对其阻力的影响不大，这种深Ⅴ型艇的阻力性能较佳，若喷气，其总阻力还可进一步减少15％。孔喷时，孔径采0.5mm或1.3mm对模型阻力的影响甚微，采用0.4mm缝叶的模型阻力比用孔喷时略大，采用较大孔喷或缝喷有利于工程上的喷气实施。     

船舶气泡减阻研究进展

船体表面气体润滑减阻技术在过去近二十年中取得了长足的进步,尤其是实船应用方面。论文全面地回顾了国内外气体润滑减阻研究的历史与现状,将气体润滑减阻技术划分为气泡减阻和气层减阻,重点介绍了气泡减阻的机理、气泡发生方式、气泡减阻理论研究和试验研究。在气泡减阻的实船应用方面,结合国内外成功案例进行分析,提出了我国发展气泡减阻技术需要进一步研究的问题。     

船舶能效设计指数(EEDI)计算及应用

本文结合本公司在建的实船阐述了EEDI的计算方法及送审船级社的注意事项。通过收集船舶实际试航的参数,验证计算的EEDI值,并详细介绍了EEDI的验证方法。     

B.H.型气泡滑行艇阻力模型试验研究

通过艇底开槽的B.H.型气泡滑行艇(简称为B.H.艇)气层减阻的模型试验,初步研究了不同因素(气流量、艇速、开槽方式等)对B.H.艇的气层减阻规律及运动姿态的影响,并对艇底流态进行了较全面的观测.结果表明:当空腔在艇底的投影面积相同时,不同开槽方式对喷气减阻效果的影响不大;航速与气流量均是影响B.H.艇气层减阻效果的重要因素,在饱和气流量下B.H.艇的相对减阻率可达50%以上,绝对减阻率可达15%以上.开槽使得不喷气时的阻力增加较大,但空腔对保持气层的稳定性是相当有利的.     

翼型风帆助推船舶EEDI计算方法研究

针对新实施的指南文件计算加装风帆的船舶能效设计指数（EEDI）主机负荷可能超限等情况，采用以固定航速为主、固定功率为辅的思路，研究一种基于4自由度直航操纵运动数学模型和全球主要海运航线的风况概率统计数据，考虑螺旋桨推力、扭矩及推进效率等随进速的变化以及主机油耗随负荷的变化，得到船舶加装翼型风帆后的EEDI计算方法。结合风洞、水池试验结果以及构建的与有义波高、周期相关的波浪漂移力数据库，考虑辅机和操帆功耗，计算翼型风帆组的EEDI贡献度，并与采用指南方法的计算结果进行对比。结果表明指南方法会高估翼型风帆组的EEDI贡献度。该研究可为加装风力助推系统的船舶进行EEDI计算分析提供参考。     

新船能效设计指数主要参数影响分析

为识别和分析新造船能效设计指数（EEDI）计算公式中主要计算参数的影响程度,对EEDI计算公式进行了解析,建立了EEDI的简化分析模型。根据对10年来散货船数据统计,通过简化模型对某57000dwt散货船的分析,得出了主机功率,航速和载运能力3个因素对EEDI的影响程度的高低排序。并对4种船型的船舶载运能力与其相应的EEDI作了比较分析,提出了相应的建议。     

大型平板在高雷诺数下喷气减阻试验研究

针对船舶减阻,论文采用主动喷射气体减阻方式,在国内循环水槽中首次开展大型平板在高雷诺数条件下喷射气体沿流程方向阻力分布特性及其减阻持续距离的试验研究,考察喷射气体减阻的3个阶段:气泡减阻阶段(bubble drag reduction,BDR),过渡阶段(transition),气层(膜)减阻阶段(air layer drag reduction,ALDR)。试验结果表明,气层(膜)减阻是非常有效及有应用前景的减阻方式。在形成有效气层时,较经济的气层名义厚度约为7~8 mm,在两侧设置50 mm气体逃逸挡板条件下,减阻持续距离可达9 m。根据试验测量结果,在较大气泡直径(毫米级)状态,浮力与升力(剪切力)的比值对气泡的运动扩散有较重要的影响。采用无量纲相似参数vg/u_τ~3可获取形成气层(ALDR)的临界气体流量曲线,为不同雷诺数下精确预报气体流量提供相似性分析的技术手段。     

肥大型船加装水动力节能装置之EEDI计算方法探讨

虽然EEDI计算导则早已公布,但节能装置产生的收益如何在EEDI计算公式中体现却未有定论。本文针对加装节能装置之肥大型船,按MEPC62会议日本提案的思想,通过统计现有的模型试验或实船试航结果,分别以"主机装机功率不变、航速提高"和"航速不变、主机装机功率降低"两种目前看来较为合理的计算办法来评估加装节能装置后对EEDI结果产生的影响。结果表明,以"航速不变、主机装机功率降低"方法来评估节能装置的收益时,EEDI降低值更显著。本文结果可为加装节能装置之船舶计算EEDI提供参考。     

使用双燃料推进系统船舶的EEDI计算探讨

随着清洁能源LNG的广泛使用,双燃料推进系统在绿色船舶上的应用已经越来越普遍,但目前国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会(MEPC)关于船舶能效设计指数(EEDI)的计算导则中还没有涵盖此类型船舶的算法。通过一型实船的计算,探讨采用双燃料推进系统船舶的EEDI计算方法,提出可以对燃油模式及燃气模式下分别计算出来的EEDI进行加权,经比较使用舱容加权法和续航力加权法的计算结果,推荐使用续航力加权法来计算使用双燃料推进系统船舶的EEDI指数。     

中国船级社与招商局集团开展空气润滑减阻技术交流

正近日,中国船级社(CCS)上海规范研究所、香港分社和大连分社,与招商局集团有限公司就运用空气润滑减阻技术提高船舶能效这项科研课题,以视频会议形式进行了专项技术交流。会上,上海规范研究所副主任顾雅娟就IMO温室气体(GHG)减排初步战略、新造船能效设计指数(EEDI)及营运船能效指数(EEXI)的最新进展、大型船舶EEDI现状及现有能     

关于EEDI衡准基线的研究

EEDI(能效设计指数)是衡量船舶在航行中CO_2排放量的考核指标,EEDI衡准基线则是船舶CO_2排放量合格与否的分界线。通过对EEDI的本质和影响因素的详细分析研究,提出了以装载量为自变量、以船速为参变量、按不同船舶类别表达和生成EEDI衡准基线的方法。实例验证结果表明,该方法合理、实用、有效,与目前不计船速影响的方法相比,准确性有了明显的改善,可以作为EEDI衡准基线正确表达和生成的一种新方法。     

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。     

新巴拿马型散货船满足EEDI第3阶段方案分析

根据《MARPOL附则Ⅵ修正案》要求,自2025年1月1日起签订造船合同的散货船须满足能效设计指数(Energy Efficiency Design Index, EEDI)第3阶段要求,目前世界范围内的大部分散货船仍难以满足此要求。结合正在研发的新巴拿马型散货船项目,介绍综合节能方法、轴带发电机方案、轴带发电机+节能装置方案、主机选型方案等关键技术,并根据EEDI公式计算各方案理论值。结果表明,除综合节能方法节能效果有限外,其他几种方案理论上均满足EEDI第3阶段要求,可为相关船型节能减排技术提供参考。     

电解水式驻留微气泡减阻技术及其可行性分析

在通常的气幕减阻技术中,由于气泡的不断流失容易产生能耗增大、减阻效果下降等问题。该文提出一种利用驻留微气泡的减阻技术。微气泡产生于阵列布置于航行体表面的微凹坑中,并在航行过程中稳定驻留于凹坑处,从而有效降低局部摩阻系数;微气泡通过电解水产生,并可反过来对电解反应进行自适应控制,从而自适应地控制供气量和气泡形状。通过初步数值模拟和实验,对影响气泡驻留的因素进行了定性的分析。设计了一种电解反应自适应控制的凹坑结构,用于气泡形状和电解反应的自动控制。通过数值计算,对一特定条件下驻留微气泡的理论减阻能力进行了讨论。     

气泡高速艇波浪中阻力及纵向运动模型试验研究

在高速拖曳水池里,开展了气泡高速艇规则波中阻力及纵向运动模型试验,研究了气流量、艇型、艇底开槽等因素对气层减阻率及艇体纵向运动性能的影响。结果表明:艇底形式对波浪中的气层减阻率有重要影响。艇底设置断阶时,在短波中减阻率为5%,长波中的减阻率达20.5%;艇底开槽时,在试验波长范围内,减阻率可达30%左右;对本身具有良好喷溅抑制作用的艇型,艇底直接喷气减阻率为8%,且不受波长变化的影响。艇底气层对纵向运动性能影响较小,长波中还略有改善;艇底槽深主要影响不喷气时的阻力,对饱和喷气下的阻力影响甚微。