5万吨散货船型线优化及节能导轮设计研究

随着对船舶能耗和排放要求的不断提高,绿色船型的开发、创新型节能技术的应用日益受到航运界和造船界的广泛关注。针对一型5万吨散货船,在满足排水量、总布置要求以及减少压载水总量的条件下,采用计算流体动力学方法开展了线型优化。在最终优化线型的基础上进行了节能导轮的优选设计,提出了与船尾适配的椭圆型导轮方案,进一步提高了船舶的能效。在水池开展了快速性对比试验,试验结果表明节能导轮在设计点处具有4.3%的节能效果,且加装了节能导轮的船型方案快速性能优异,满足设计指标。     

前置预旋导轮各部分对其性能的影响研究

前置预旋导轮良好的节能效果已经得到大量实船验证。为了研究这种节能装置各部分对其节能效果的影响,针对一型7万吨级油船,设计了前置预旋导轮方案,并将其拆分为导管和定子2种节能装置进行分析。文中利用RANS方程模拟带与不带节能装置的船模快速性试验,分析加装不同节能装置带来的影响,并进行了模型试验验证。结果表明,前置预旋导轮产生较好的节能效果主要是由于其具有的叶片产生了预旋作用,使得船后螺旋桨效率提升明显,导管在其中不扮演关键角色,基于CFD的数值方法评估这类节能装置附体的节能效果与模型试验结果基本一致。     

大型散货船节能舵优化设计及影响因素分析

本文以一型大型散货船的舵为研究对象,以进一步提升已加装前置预旋导轮船舶的总体节能效果为目标,对本舵的剖面型值与舵系总体设计进行多轮迭代优化,从中选择出最佳方案,实现与船舶总体节能系统相匹配的节能舵的优化设计。经CFD计算,预计优化后的舵可较母型舵提高约0.5%的节能效果,并且舵的整体性能也有所提升。经船模试验,预计优化后的船舶总体节能效果约3.5%。此外,在优化过程中,获得了影响舵设计的某些关键因素,可为同类型半悬挂舵舵叶的节能优化设计提供参考。     

内贸集装箱船光芒型前置导轮设计及应用验证

光芒型前置导轮是一种具有比导管半径更长的定子叶片、适用于尾部较瘦削的船舶的新型水动力节能装置。它安装在螺旋桨前方,用于改善螺旋桨入流均匀性并产生与螺旋桨旋转方向相反的预旋转流动,从而可以降低螺旋桨尾流能量损失,取得可观的节能效果。论文以一艘内贸航线的4000 TEU集装箱船为研究对象,开展了光芒型前置导轮的优化设计、CFD数值模拟、模型试验验证和实船应用验证。经船模试验验证,为目标船设计开发的光芒型前置导轮可节能4%以上,节能效果显著。这也得到了实船试航验证。     

船舶推进节能研究：导轮的理论设计和实验

本文分析了应用导轮装置可将常规螺旋桨尾流能量转换为推进功率的原理,给出了以升力线理论为基础的导轮设计方法。为了检验给出理论公式的实际设计效果,对一条2000t的综合节能船作了螺旋桨/导轮组合推进装置的设计,在空泡水筒内进行了单独螺旋桨和螺旋桨加导轮组合装置的对比模型试验。为了探讨螺旋浆加装导轮后尾流场的变化,在对比模型试验中,用一维大功率激光测速仪进行了尾流轴向和切向速度的测量。试验结果表明,常规螺旋浆加装导轮装置后,确可减少尾流中的能量损失,提高给出实例中的螺旋桨效率达10％,与理论设计预估结果相当一致。     

船舶节能导轮安装和焊接工艺探讨

面对当前的高昂的燃油成本和严重的环境污染问题,船舶节能技术已成为航运业研究的热点之一,其中船舶节能导轮作为一种有效的节能装置,更是受到了广大船东的青睐。而节能导轮的安装质量,是决定其实际节能效果的重要因素之一。本文通过某57,000t散货船加装节能前置预旋导轮(PSV)的实例,对节能导轮的定位安装、焊接方法,质量控制等进行讲述,同时对今后类似的工程项目起到参考意义。     

带前置预旋导轮的螺旋桨空泡脉动压力数值模拟研究（英文）

本文基于非定常粘性RANS方法结合Schnerr-Sauer空泡模型,建立了船后螺旋桨空泡脉动压力数值预报方法,并开展了数值方法的不确定度分析;然后采用ITTC'78自航预报规程结合CFD方法预报了带前置预旋导轮的节能效果,开展了安装节能导轮后的螺旋桨空泡脉动压力预报研究;对比分析了有无节能装置时的螺旋桨叶表面空泡形态及1阶和2阶船体脉动压力。研究表明,在本实例中安装节能装置后的1阶和2阶脉动压力分别下降了33%和20%,而桨叶表面空泡面积也有所下降。     

64000 t散货船组合节能装置节能效果分析

简要介绍国内外相关船舶节能的研究与进展,分析加装前置导轮和消涡鳍组合节能装置后船舶节能原理及效果,通过64 000t散货船模型试验和实船试航数据,对比分析未加装节能装置的同系列船舶,结果显示加装节能装置后压载工况下的船舶节能效果为4%~6%。     

大型集装箱船绑扎桥结构优化设计

为有效降低大型集装箱船的空船重量,针对绑扎桥结构轻量化设计进行研究。以某14500TEU集装箱船为研究对象,根据船级社规范要求针对结构设计方案进行有限元计算分析,依次从剪力墙布置、立柱设置和局部尺寸优化等三个层次对原始方案进行优化设计。研究结果表明,优化方案在满足船级社规范要求、保证堆重指标的同时有效降低了绑扎桥的结构重量。本文的设计思路和优化方法可以为今后大型集装箱船绑扎桥的结构设计提供一定参考。     

大型集装箱船压载舱溢流保护系统设计和研究

减少船舶自重以增加货运量是现代造船的重要课题之一。对大型集装箱船的压载水和压载舱透气管路进行系统性优化,可以达到船舶减重、节约钢材和节能减排的目的。以某大型集装箱船为例,分别给出了货舱区域和机舱区域两种压载舱溢流保护系统的布置方案,并运用管路阻力公式计算出两种方案下压载水舱的设计载荷,结果显示优化减重效果显著。同时,还列出了两种方案的优缺点,对不适用的船只进行了说明。     

远洋大型集装箱船动力装置选型论证

本文首先介绍了远洋大型集装箱船动力装置选型的变化趋势,就我国90年代将开发应用的3500 TEU 集装箱船主机选型,从船机桨匹配,燃油经济性,初投资,机舱布置,振动特性等多种因素综合比较分析优选得到最适宜的机型,此外,为提高3500 TEU 集装箱船的燃油经济性,对多种节能新技术进行了筛选.     

大型集装箱船在斜浪工况下的扭矩特征研究及结构强度分析

随着大型集装箱船的发展,针对斜浪条件下扭矩载荷特性及其结构强度的分析研究日益重要.本文采用选定的某大型集装箱船开展动态载荷(DLA)分析,建立了水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析超越概率水平对扭矩载荷计算结果的影响.考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析对比DLA扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议.在此基础上,选定3个斜浪计算工况(45°,60°和75°)开展结构强度分析,通过分析应力计算云图,研究扭矩载荷下船体结构响应的关键位置及其应力趋势.该研究可为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等方面提供有益的参考.     

5668 TEU集装箱船球艏改型与浮态节能的实船验证

针对目前集装箱船大多处于偏离原设计状态的低载货量及降速航行状态,快速性较差的问题,提出球艏改型和浮态节能技术2种节能方案,并以5 668 TEU型集装箱船为例对这2种节能方案进行实船验证。研究分析该型集装箱船的实际营运状态特点,阐释球艏改型与浮态节能的关系,拟定实船验证的技术路线。通过对2艘姊妹集装箱船(原球艏船和改型球艏船)进行试航,对球艏改型(船)和浮态节能技术进行实船验证。经验证,球艏改型和浮态节能技术的效果明显,且改型球艏船更加适应低载货量、降速航行的营运现状。     

节能轴支架的作用原理设计方法和叶剖面优化

介绍了节能轴支架的作用机理、设计方法和叶剖面的优化。节能轴支架的作用机理与桨前固定导轮相似 ,但设计要比桨前固定导轮简化 ,并要兼顾轴支架自身的作用和要求。文中详细给出了轴支架的布置形式和在船模试验中获得的显著节能效果。试验结果证明把轴支架的两支臂设计成有约 1 0°的收缩角可增大节能轴支架的预旋作用 ,从而增大节能效果 ,使轴支架的节能效果达约 1 2 %。空泡试验和激振力测量结果表明 ,把Eppler的翼型势流设计方法设计翼型与解 N-S方程进行流场分析相结合 ,用层流型高升阻比翼型优化节能轴支架是成功的 ,能有效地降低轴支架的阻力和推迟空泡初生 ,从而有利于节能轴支架在高速船上推广应用。实船安装证明本文的设计方法是成功的     

气垫船推进装置气动力优化与模型试验研究

以某气垫船推进装置为研究对象,以提高其推进效率为目标,开展推进装置气动力理论优化设计与风洞试验验证工作。首先,基于B样条参数化方法,对推进装置的导管外形进行参数化建模,获得B样条控制参数,并将其定义为优化设计变量;其次,基于试验设计方法 DOE、B样条参数化方法和数值仿真方法,开展导管气动力优化设计,形成理论优化方案。最后,设计制作缩尺模型,开展风洞试验,进一步验证理论优化方案的可信度。研究表明：导管外形对其自身以及整个推进装置的气动性能影响明显;通过精细设计导管外形,可以获得更高的推进效率;优化导管外形之后,气垫船推进装置的推进效率明显提升,其中额定功率下的总推力可提高约3%。     

9200 TEU集装箱船双燃料供气系统的设计和热负荷计算

对9 200 TEU集装箱船的LNG双燃料供气系统进行方案设计和热力计算,包括船型分析,燃料舱的选型和布置,供气系统的设计和其换热设备的热负荷计算。通过计算得到设备的热负荷值和流量参数,为今后大型集装箱船双燃料供气系统的运行提供参考和设计依据。     

船舶水动力节能装置应用研究

随着国际社会对船舶节能减排的要求不断提高,船舶节能技术进入快速发展时期,新造船舶的能效水平大大提高,并使得在营运船舶在航运市场的竞争力被不断削弱.提高在营运船舶能效水平并降低其营运成本成为广大在营运船舶面对激烈市场竞争时的必由之路.水动力节能装置因其所具有的节能效果良好、结构简单、改造成本低等优点,成为在营运船舶节能改造时的主要选择之一.本文以某万吨级散货船为对象,根据实船性能特点开展水动力节能方案设计及实船应用,采用前置预旋导轮、高效螺旋桨及桨毂消涡鳍的综合水动力节能装置方案.经实船营运数据统计分析表明,针对该船设计开发的综合水动力节能方案的节能效果达到15％左右,具有良好的实船应用效果与示范效应.     

中船重工节能公司改造方案助船舶节能7%

正日前,由中船重工(上海)节能技术发展有限公司为南京远洋运输有限公司进行节能改造的第十二艘5.7万吨散货船"海澜之光"号在舟山册子岛顺利出坞。至此,中船重工节能公司为南京远洋5.7万吨散货船开展的节能改造项目圆满完成。该船节能改造的最大亮点在于中船重工节能公司针对该型船成功开发了一套完整的水动力节能方案。该方案涵盖前置预旋导轮(PSV)和消涡鳍(HVAF),同时加装这两种节能装置可节     

带前置预旋导轮的螺旋桨空泡脉动压力数值模拟研究

本文基于非定常粘性RANS方法结合Schnerr-Sauer空泡模型,建立了船后螺旋桨空泡脉动压力数值预报方法,并开展了数值方法的不确定度分析;然后采用ITTC'78自航预报规程结合CFD方法预报了带前置预旋导轮的节能效果,开展了安装节能导轮后的螺旋桨空泡脉动压力预报研究;对比分析了有无节能装置时的螺旋桨叶表面空泡形态及1阶和2阶船体脉动压力.研究表明,在本实例中安装节能装置后的1阶和2阶脉动压力分别下降了33％和20％,而桨叶表面空泡面积也有所下降.     

斜浪条件下大型集装箱船扭矩特征及结构强度研究

随着大型集装箱船的发展,斜浪条件下的扭矩载荷特性及其结构响应日益重要。以某大型集装箱船为研究对象,建立水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析不同超越概率水平下扭矩计算值的规律。考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析水动力计算扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议。通过计算45°,60°和75°斜浪条件下的船体结构应力云图,识别斜浪作用下船体结构响应的关键位置,可作为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等的参考。