设计绿色船舶

杨晶惠

摘要：近几年来，人们越来越重视对环境的保护，船舶航运业带来的环境污染问题也倍受国际社会的关注，随着国际公约及相关法律法规文件的发布，发展绿色船舶技术已成为必然趋势。船舶航运业的绿色发展需要设计者、制造者、使用者和回收者的共同努力，即船舶从设计、制造、使用到最后的拆解都符合绿色环保的标准后，整个航运业才能绿色发展。本文仅站在船舶的绿色设计这个角度来简要介绍船舶的绿色发展，为设计绿色船舶提供一些方向和思路，為实现整个航运业的绿色环保提供一些帮助。

关键词：绿色环保;船舶设计;航运业

前言

“绿水青山就是金山银山，改善生态环境就是发展生产力。0”良好的生态环境是人类赖以生存和持续发展的必要条件，人类在发展经济的同时还必须要注重对生态环境的保护，要尊重客观自然规律，这样才能实现经济社会可持续发展。

传统的航运业是我国国民经济的基本组成部分，它的发展与国民经济的发展息息相关0，同样，它对全球经济的繁荣发展也做出了不少的贡献，但与此同时也带来了许多环境污染问题：温室气体和含硫化物、氮化物等废气的大量排放;未处理干净的船舶压载水危害海洋生物;噪声污染…………

目前，国际社会高度重视船舶航运业的污染问题，限硫令法、《国际防止船舶造成污染公约》和《防治船舶污染海洋环境管理条例》等法律法规明确要求船舶防止污染环境，随着这些公约和相关规定的出台，绿色船舶技术逐渐发展，现在全世界都在为全面实现绿色船舶航运业而努力奋斗着。虽然我国也有大量有关绿色船舶发展的法律法规，各部门人员都在努力发展绿色船舶，但由于成本、技术等原因，目前船舶航运业对环境的污染仍然是比较严重的。要发展我国的绿色航运市场，就需要从船舶的设计到最后的拆解回收都考虑到绿色环保，在船舶的设计、制造、使用运营和拆解回收这四个环节上，绿色设计更为重要。

设计绿色船舶

在船舶满足安全稳定可靠性的前提下，应该尽可能地减小阻力。在减阻设计这方面包括总体设计优化和线型优化两方面，总体设计这方面是需要参考母型船，根据设计经验来合理地选择尺度比、船型系数及浮心位置等，而线型优化是让船舶呈现出流线型状态，目前整体流线型船舶的实现比较困难，基本上都是从船体的某一部分出发，考虑其线型减阻优化设计。在艏部，其线性设计可考虑将球鼻艏优化为直立船艏线型设计，这在兼顾了球鼻艏的整流和消波作用后，还可有效降低船舶在航行时所受到的阻力。在艉部，其线性设计应考虑其对推进性能的影响，对于方型系数较大的船舶，艉部线型设计可延长去流段的长度，减小去流角，从而减小舭涡和艉部流线分离的现象，在提高桨盘面处伴流的均匀度的同时，推进效率也相应得到了提高。艉部还可以考虑优化螺旋桨，普通螺旋桨在运转会对航行的船舶产生一定的阻力，现在许多的科研人员正在研究舵叶，他们也在寻找更好的流线型螺旋桨来减阻。在设计上层建筑时，应尽可能减小其正面受风面积来减阻，如日本邮船和日本常石造船联合开发了一种减阻型船舶上层建筑。在结构设计优化船型时，还可以考虑气泡减阻和最佳纵倾，气泡减阻法是将空气引入船底来减小摩擦力，与气垫船相类似，目前这种方法已在一些船舶中实现了;当船舶在运行时达到最佳纵倾后，其首尾流场将会发生变化，从而可减小阻力，提高推进效率，最终实现节能减排。

对于船舶的系统设备，应从提高功率、减少废气污染物的排放来进行考虑。一般而言，普通柴油机、推进器和主机系统的效率都不高，因此，在设计绿色船舶时，需要考虑主机优化配备，高效推进器、催化转化器及废气再循环处理系统的应用。目前人们大力倡导使用新型干净环保材料作为船用燃料，市场上现在已有许多船舶使用LNG作为船用燃料了，但由于成本原因，新型燃料还没有普及使用。在设计这些船用设备系统装置时，应尽可能地使用绿色环保的装置，从源头解决污染问题，这是理想情况，但是现实由于成本技术等原因，距离从源头解决船舶污染问题还有很长一段路要走，因此我们还需设计好处理船舶废弃物的设施来使船舶排放物更加干净环保。通常处理废气的方法是安装废气洗涤器和废气循环系统，废气洗涤器是一种烟气后处理技术，可以除去废气中98%的SOx和80%微尘颗粒0，其类型有开式、闭式和混合式三种，目前已有上千艘船舶选择安装此废气洗涤器。废气循环系统是为了回收，循环利用废气，最终减少NOX的形成，这与废热回收利用的道理是一样的，利用废热回收装置来提高主机功率，最终减少CO2的排放。废热回收装置的应用已有多年的历史了，其主要应用于大型集装箱船。因不同水域压载水的排放会造成物种的入侵和水域污染等问题，当前应对措施为处理压载水和研发无压载水船舶。对于处理压载水，可在船上安装压载水处理装置，通过物理和化学方法来净化压载水，使其排放不污染环境。对于研发无压载水船舶，目前较为认可的是V型设计方案（V-ShapedHull）、贯通流系统设计方案（Through-FlowSystemHull）和单一结构船身设计方案（MonomaranHull）0。

总结

绿色船舶设计对于航运业的绿色发展是至关重要的，目前无数的科研工作者们正努力研究着绿色船舶技术。由于技术、成本和资源等原因，绿色航运业的发展会比较艰辛，这就需要国家、政府、设计师、制造者和运营者们的共同努力，争取早日全面实现船舶航运业的绿色环保，为全球可持续发展贡献力量。

参考文献：

[1]出自2019年4月28日习近平在2019年中国北京世界园艺博览会开幕式上的讲话。

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[3]程慧勇.面向绿色航运的绿色船舶设计[J].船舶标准化工程师，2019，52（03）：45-49.

[4]郝金凤，强兆新，石俊令等.船舶设计节能减排技术策略[J].舰船科学技术，2012，34（9）：3-10.

重庆交通大学航运与船舶工程学院 重庆 400074