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。     

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。     

基于航速保持的舵减摇控制方法

船舶航行受阻力影响引起航速和能量损耗。研究船舶在静水和波浪中的附加阻力,给出船舶航行时的总体航速损失的计算方法。设计带有航速损失约束的自动舵控制系统,依据舵角协同控制方法设计航向和舵减摇滑模控制规律。综合讨论"航向"与"航向+减摇"两种工作情况,包括横摇稳定、航向精度、航速保持、操舵能量消耗。仿真结果表明:该方法可以有效保持航速;从航行经济性的角度,对于同时安装有减摇鳍和自动舵的船舶,不推荐采用舵鳍联合减摇的控制方法。     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

船体影响下舵附推力鳍的节能效果研究

通过 CFD方法实现船舶自航试验模拟,计算在船体影响下舵附推力鳍可带来2.3%左右的节能效果,分析指出舵附推力鳍通过吸收螺旋桨尾流能量,增加螺旋桨推力,改善船尾伴流,降低船身阻力的节能原理。计算敞水状态下桨/舵/舵附推力鳍系统的推进性能,并与船体影响下的推进性能进行比较,指出敞水状态下舵附推力鳍的工作状态与在船体影响下有着较大不同,为设计人员提供基础参考。     

一种新型减摇装置的试验与分析

文章提出了一种新型船舶减摇装置－推力鳍,以解决提高船舶在全航速下的减摇能力问题,并研究了鳍浆组合体的结构形式,不同情况下的升、阻力特性;最后依据试验数据分析了船舶在低航速下的减摇能力。     

船机桨稳定配合工况数学模型及仿真分析

船机桨的稳定配合关系直接决定船舶的运动效率和能量转换的优劣。本文建立包含螺旋桨推力、螺旋桨扭矩、船舶阻力、伴流系数、推力减额系数的船机桨稳定配合数学模型。以实船参数仿真分析了船舶航速、螺旋桨有效推力、船舶阻力、螺旋桨扭矩以及螺旋桨吸收功率的变化曲线,可为船的船机桨配合选择及航行操纵提供理论指导。     

不对称船尾的节能

随着世界造船技术整体水平的不断提高,新工艺、新技术的不断采用,出现了许多前所未有的设计和观念。为了适应当今全球航运界对各类船舶的经济性要求,以及减少船舶阻力,提高推进效率,降低油耗,以此达到节能的目的,各国许多船舶的设计部门都在竞相加以认真研究和试验。仅对船舶的尾部而言,近年来就有诸如球鼻尾、尾端球体、舵球和舵球加鳍、附加推力鳍、导流鳍、前置导管、叶轮助推螺旋桨、不对称船尾等节能型的措施出现,其中以不对称船尾等的节能效果较为引人注目。通常,对于一般后体方形系数     

船舶减摇技术现状及发展趋势

传统的船舶减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱、舵减摇、减摇陀螺、减摇重块等,本文介绍了这些传统的减摇装置的发展现状及近年来出现的新型减摇装置,包括零航速减摇鳍、舵鳍联合减摇、舱鳍联合减摇、Magnus效应回转轴减摇、减纵摇、船舶姿态控制系统等,并对未来的新型减摇装置进行了预测。     

基于CFD的某化学品船预旋定子优化

基于CFD通用软件FLUENT,对模型尺度下配置了舵球鳍和预旋定子的某55k DWT化学品船的自航性能进行数值模拟。通过推进效率的提高对定子的节能效果进行评估,并且几乎所有的自航因子在加定子后的变化趋势(如:转速降低、推力减额和伴流分数增大)计算结果都与试验结果一致。尾流能量分析进一步验证了定子的节能效果:可有效减少尾流中的动能。之后进行基于CFD的预旋定子优化,对原型之外的3个改型设计进行的数值模拟结果显示:这些改型定子的节能效果依次递增;推进效率最高的改型相对于无定子情形,其在桨前的动能增加最大,在桨后的动能减少也最大。     

舵鳍对大型集装箱船推进效率影响的数值模拟及试验研究

基于CFD对一艘大型集装箱船在模型尺度下进行了自航数值模拟,从厚度比、后掠角和展径比3个因素研究了舵鳍对船舶推进效率的影响.研究发现:安装舵鳍有利于提升船舶推进效率.随着舵鳍剖面厚度比的增大,船体推进功率先减小再增大,出现极值;随着舵鳍后掠角增大,船体推进功率先减小再增大,出现极值;随着舵鳍展径比增大,船体推进功率先减...     

16000 DWT成品油船快速性能改进研究

文章对现有16000 DWT油船进行了研究分析,提出增设球艏,对船舶艉型进行改进,寻求桨舵合理配合等多个可行性方案,并进行分析比较及模型试验研究.研究结果表明:尾部线型局部优化改型,节能效果最为明显,所需功率降低23%左右.在相同主机功率下,改型艉方案较原型方案航速可提高0.8 kn.舵型改型也有较好的效果,新设计的高效鱼艉组合舵与原舵相比,船舶所需功率降低约4%,在相同主机功率下,航速可提高0.17 kn,桨舵配合优化取得了较好的结果.本船由于航速较低,兴波阻力在总阻力中所占比例较小,加装球艏意义不大.本船采用"改型艉 改型舵"方案,在相同航速下,主机功率可以节省约27%;在相同主机功率下,航速可提高0.98 kn.     

数值水池船模自航试验方法研究

同时考虑自由液面、真实螺旋桨的旋转运动,在数值水池实现了船/桨整体流场的数值计算。在既定航速下,推力与船体阻力为螺旋桨转速的函数,通过变化转速得到自航点。文中数值计算得到的自航点与物理水池试验自航点吻合良好。根据数值自航试验结果,不仅可通过积分的方法计算伴流分数与推力减额分数,还可详细分析螺旋桨进流与桨叶的速度、压力分...     

桨舵组合式节能推进器设计及水动力性能验证

为减小螺旋桨尾流能量耗散,提高桨舵系统的推进效率,开展桨舵组合式推进器设计研究。首先,基于适伴流设计思想结合面元法编制最大阻力减额的扭曲舵设计程序,获得桨后舵不同展向位置的扭曲角度,并通过与一前端削平的舵球及桨毂光顺连接形成桨舵组合式推进器的设计方案。然后,采用数值仿真分析获得均匀流场中桨舵组合式推进器的水动力性能、压力分布与流场特性等细节,初步验证设计方案的合理性。最后,开展船后桨舵组合式推进器的水动力性能试验,获得不同航速下螺旋桨和舵的水动力性能。试验结果表明,桨舵组合式推进器较原型桨舵推进器的效率在全航速段均有一定程度的提升,在设计工况点提升值达2.7%,证明设计方法正确,设计方案合理可行。     

基于CFD技术的整流鳍节能效果数值预报

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,数值预报方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于CFD技术的整流鳍节能效果的数值预报方法。首先,研究了整体求解船-桨-舵相互干扰的水动力性能数值计算方法,计算结果与试验值的比较显示,该数值计算方法具有较好的计算精度。然后,采用上述方法预报了船-桨-舵-整流鳍相互干扰的水动力性能,通过比较有整流鳍和无整流鳍两种情况下,螺旋桨吸收单位转矩所发出的推力,分析了整流鳍的节能效果,得到了节能效果较优的整流鳍,其综合节能效果可达2.78%,从而为船舶节能装置的节能效果预报提供了一种适用的理论研究方法。     

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。     

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。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究（英文）

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数(安装位置、展弦比和安装角),使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

舵球鳍参数对扭曲舵水动力性能的影响研究

文章对桨后普通舵和扭曲舵的水动力性能进行了试验研究,并采用计算流体力学方法对桨舵系统的水动力性能进行计算,得到了不同进速系数下的推力系数、扭矩系数以及敞水效率,并绘制了敞水性能曲线。通过桨舵模型试验值与计算值的对比,验证了计算方法的可靠性。为了进一步提高扭曲舵的节能效果,在扭曲舵前安装了舵球,优化舵球的半径后在舵球两端安装推力鳍,通过优选推力鳍的各个参数（安装位置、展弦比和安装角）,使桨舵系统的敞水效率逐步提高。确定了舵球鳍的最优参数后,桨—扭曲舵系统的效率进一步提高1.2%。最后通过观察舵表面压力分布、舵附近轴向速度和迹线分布,分析了舵球鳍对桨舵干扰的影响。     

螺旋桨压力与舰船阻力之间的特性仿真分析

为解决螺旋桨旋转阻力对舰船行进速率造成的影响,针对舰船螺旋桨压力与舰船阻力之间的特性关系展开分析。以推力转矩指标为标准,确定伴流减额参量的实际数值条件,完成舰船螺旋桨的压力特性研究。在此基础上,按照裸船体所受的阻力影响,计算船舶行进的有效功率,再通过修正力学系数的方式,完成螺旋桨压力数值与舰船阻力间的特性分析。仿真实验结果表明,与传统阻力修正手段相比,应用压力特性分析方法后,WPI指标最大数值降低至53%,有效缓解了螺旋桨旋转阻力对舰船行进速率造成的抑制影响作用。