船舶设计节能减排技术策略研究

倪军

摘 要：“节能减排”是时下最热的社会议题，它由“意识”和“技术”两部分构成，可改变现代化建设的方方面面。我国是造船大国，为确定正确的发展道路，研发高效的船舶技术，我国对节能减排技术的关注度远远高于其他国家。基于此，该文将结合节能减排技术在绿色环保共性研究中的应用地位，深度解析船舶设计的重难点问题，并提出合理性的对策建议。

关键词：船舶设计 节能减排 技术策略 研究与分析 对策建议

中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0051-01

由于全球气候变暖，人类生活的自然环境发生了急速转变，能源紧缺、环境恶化等现象给经济发展带来了沉重的无形枷锁。中国正在进入节能减排时代，船舶航运作为贸易运输的主体，其能源结构和废气排放对自然环境的影响很大，因此从船舶设计入手，研究节能减排技术，以尽可能地减少船舶航运对环境的不利影响。

1 我国船舶行业节能减排技术的发展现状

《国际防止船舶造成污染公约》、《控制和管理船舶压载水和沉积物国际公约》是船舶设计有关节能减排的重要条款，其主要目的在于降低船舶对其航运路线周边环境的污染和影响。我国在“绿色标准革命”下，对船舶工业发展格局做出了大刀阔斧的改革和调整。除分阶段提高空气污染的限制标准、分阶段对船舶发动机的燃油含硫量、NOX进行集中控制之外，我国在船舶能效管理计划、设计指数、运营指数等方面都进行了多次修订和调整。由此可见，在国际竞争压力和经济市场需求的双重影响下，节能减排技术已经成为船舶工业建设的有力竞争手段，其发展状态不容忽视。

2 节能减排的应对措施

船舶在航运过程中会释放出大量的碳化物、硫化物、氮化物，产生噪音、压载水、生活垃圾等污染物，这些污染涉及到船舶运营的多个工作系统，所以要想实现节能减排，必须从多角度、多方面入手，利用节能减排技术，设计、控制污染，降低能耗，具体内容包括：

2.1 降低船舶阻力

减小船舶阻力，是降低能源消耗、减少排放的最佳途径。而影响船舶阻力最大的因素是船舶线型，一般情况下，船身会选择低阻力线型设计方案，最简便有效的方法是采用母型船法，改良母型船的线型为新船所用；亦可采用成本相对较高的船模试验法，利用水对船体的阻力测量和监控，计算船舶在单位时间内的排水量、浮心位置、阻力大小等指标数据，以选取最合理、科学的船型尺度比。通过这些方法，最终确定性能优良的船舶线型。

船舶面对的是海上复杂多变的海洋环境，船舶设计时应研究风浪、流速等环境要素对船舶阻力的影响，为了降低风浪影响和运行阻力，设计人员应该依照运行数据，调整船身浮态，缩小上层建筑的挡风面积。总之，影响船舶阻力性能的因素是多方面的，设计人员应从综合角度出发，在满足总体设计的基础上，着力选取优良的船舶型线，降低风阻和波浪阻力。

2.2 提高推进效率

要达到优良的推进效率，除了设计合理型线的设计外，重要的是保证船、机、桨的良好匹配，即主力发出的功率与螺旋桨的负荷及船舶的有效马力是吻合的，通俗的讲就是主力功率不浪费、也不欠缺。根据船舶的主机配置情况，适当提高主机的动力能量，扩大船桨面积、采用新式材料等，都是船舶设计中影响船舶推进效率的关键。

采用各类节能附体也是一种很有效的途径，如“螺旋桨整流罩”是现代船舶节能减排设计最成功的一项技术改革，其运行原理在于通过控制螺旋桨尺寸，使船舶脱离高负荷、低航速的运行状态，平衡桨轴上、下流场，让舵的左、右部分能够相互配合，完成航运任务。从工程建设角度看，加装舵前缘整流体也可提高船舶推进效率，因为其也可以起到降低桨毂产生的涡流、能量损失目的。

船舶设计应协调好主机与船舶航运速度之间的能源输入、输出配合，做到控制有效、节能减排。

2.3 引进节能设备

在船舶设计中，船、机、浆是关键，所以它们是节能减排技术的主要应用载体和研究对象，在变频技术、柴电混合动力技术、动力节能技术、主辅机智能技术的影响下，船舶设计对节能设备的引用率大大提升了。目前，我国大多数船舶使用的是169-177g/kW·h柴油机，其不仅投资成本高，生命周期也不长。在节能减排技术的帮助下，船舶设计已开始引入6RT-flex68-D主机，其功率最大，但能耗却小很多，粗略计算，它可以节省5.34%的能源。数据证明，节能设备具有一定的“节能功效”，它能够转变船舶设计结构的基本布局、结构，进而实现能源的有效传递、使用。由此可见，节能设备对船舶节能状态、能力的影响很大，无论是能源消耗、转化，还是能源积累，节能设备都能够在其中发挥正向影响力。

2.4 开发新能源

不可再生能源有限，使用价值、代价昂贵，对于能源消耗量极大的船舶行业来讲，开发新能源是一个刻不容缓的研究议题。目前，核能、风能、太阳能、燃料电池等新能源已逐渐进入船舶行业，虽引用效果不佳，但已有许多技术上的突破。如：废热利用技术，船舶在热交换、热辐射等工作形式中会消耗、浪费掉大量的热能，通过废热回收，这些热能可以转变成动能，急需为船舶提供运行能量。又如：废气处理技术，在船舶中安装废气净化器，依靠废气循环系统，消耗对海洋环境有污染的气体，一来可以降低船舶减排压力，二来可以实现船舶节能减排设计需要。因此，新能源是船舶设计的又一大突破口，但为避免船舶结构混乱、造成运行障碍，在设计、添置新能源处理系统时，应密切关注船舶各生产系统的配合。

通过上文对船舶设计节能减排技术策略进行系统分析可知，节能减排技术是我国船舶工业向前发展的重要媒介，也是我国实现“绿色船舶”的关键技术。因此，我国一定要在履行国际公约的基础上，强化节能减排技术的发展与应用，不断调整应对策略，加大科研投入，只有这样，我国船舶也才能真正进驻世界前列。

参考文献

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