船舶設(shè)計(jì)中節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

黃煉 袁秋楓 程杰

摘 要：節(jié)能減排作為當(dāng)今社會(huì)的焦點(diǎn)話題，其相關(guān)技術(shù)與觀念的構(gòu)成影響著我國現(xiàn)代化的建設(shè)相關(guān)工作的方方面面。我國的造船業(yè)在世界造船業(yè)具有非常重要的影響，為了確保造船業(yè)的正確發(fā)展，有效提升船舶制造和設(shè)計(jì)技術(shù)，我國的船舶業(yè)在進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)時(shí)要高度重視節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用。鑒于此，文章對我國船舶行業(yè)的節(jié)能減排相關(guān)能技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，針對當(dāng)前節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用中存在的一些問題提出了相關(guān)的解決對策。

關(guān)鍵詞：船舶設(shè)計(jì)；節(jié)能減排；技術(shù)應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.011

隨著節(jié)能環(huán)保觀念在全球范圍內(nèi)全面提倡，我國的個(gè)各行各業(yè)日益重視節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用。船舶運(yùn)輸作為海上運(yùn)輸最主要的方式，航運(yùn)過程中的能源利用以及廢氣的排放，均會(huì)對自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。所以，在進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)時(shí)要充分利用技能減排的技術(shù)，科學(xué)的控制船舶運(yùn)輸對環(huán)境的污染，保護(hù)海洋環(huán)境與生物能源。

1 我國船舶業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，和船舶設(shè)計(jì)技術(shù)中節(jié)能減排技術(shù)有關(guān)的公約包括《管理與控制船舶的壓載水及船舶沉積物的國際公約》、《防止船舶污染的國際公約》，這類公約出臺的目的是控制船舶造成的污染，保護(hù)海洋環(huán)境。我國政府樹立了綠色航運(yùn)的目標(biāo)，并對船舶頁的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了相應(yīng)的改革和調(diào)整，比如，政府對氮氧化物和燃油的含硫量決定進(jìn)行分階段的集中控制，分階段對空氣污染的限制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提高。此外，我國對船舶業(yè)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和運(yùn)營等方面多次進(jìn)行修改和調(diào)整。種種行為可以表明，在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求以及全球競爭的壓力之下，技能減排技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)榇靶袠I(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的發(fā)展動(dòng)力，因此，船舶業(yè)要是非重視節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

2 節(jié)能減排相應(yīng)的措施

（1）使船舶的阻力降低。船舶的阻力降低可以有效實(shí)現(xiàn)船舶廢物排放和能源消耗的降低。船舶的線型是影響船舶阻力水平的最關(guān)鍵的因素。船舶公司一般會(huì)選擇阻力低的設(shè)計(jì)方案，例如“母型船”法——對母型船進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)將優(yōu)化后的母型船應(yīng)用到新船的設(shè)計(jì)當(dāng)中。此外，還有一部分船舶公司在制造船舶時(shí)采用模型試驗(yàn)的方法——通過利用水、測量與監(jiān)控的方法對船舶的阻力進(jìn)行計(jì)算，并得出具體時(shí)間段當(dāng)中的船舶阻力、排水量和浮心的位置等一系列指標(biāo)，這樣能夠使制造的船舶具有更加合理與科學(xué)船型和比例。

海洋具有復(fù)雜多變的環(huán)境特征，所以，在船舶的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，船舶設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考慮環(huán)境因素，例如風(fēng)浪與水流對船舶的阻力產(chǎn)生的一些影響。另外，設(shè)計(jì)人員要以船舶的運(yùn)行數(shù)據(jù)為基本依據(jù)，盡量縮小船舶擋風(fēng)的面積，對船舶的浮動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行合理的調(diào)整。正因?yàn)榇白枇投喾N因素有關(guān)，因此設(shè)計(jì)者要從各個(gè)角度綜合考慮這些因素，首要基礎(chǔ)是滿足船只的總體性設(shè)計(jì)目標(biāo)，最大程度的降低風(fēng)阻力與波浪阻力，對船舶線性進(jìn)行合理的選擇。

（2）使推進(jìn)效率提高。為了保證節(jié)能減排的目標(biāo)在船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中有效實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在合理選擇船舶的線性的同時(shí)，還要注意保證船機(jī)與船槳之間的匹配度，保證船舶的馬力、主功率與螺旋槳的負(fù)荷相吻合，保證主力功率充足進(jìn)而使其得到有效的利用。另外，設(shè)計(jì)者要以船舶的主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，明確主機(jī)動(dòng)力的能量調(diào)控值，積極采用新型科技材料，這些因素也對船舶的推進(jìn)效率有重要影響。

（3）節(jié)能設(shè)備的引進(jìn)。船身、船機(jī)與船槳是船舶的設(shè)計(jì)方案當(dāng)中最關(guān)鍵的三部分，所以，這三部分是船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中技能減排的技術(shù)的重要研究目標(biāo)和技術(shù)應(yīng)用的載體。與此同時(shí)，在動(dòng)力的節(jié)能技術(shù)與混合動(dòng)力的技術(shù)及變頻技術(shù)、主輔機(jī)的智能技術(shù)的共同作用下，使船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中節(jié)能設(shè)備應(yīng)用的效率大大提高。目前，我國投入運(yùn)輸?shù)膫鞑サ牟裼蜋C(jī)的使用周期較短、投資的成本較高。而節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用于船舶的設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)方案當(dāng)中突出了新型主機(jī)具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢，新型主機(jī)的功率大、能耗小，可以有效節(jié)約能源。根據(jù)調(diào)查可知，節(jié)能型設(shè)備本身具有一定的節(jié)能性，能夠?qū)Υ暗牟季趾驮O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)能源高效利用與傳遞。應(yīng)用節(jié)能設(shè)備能夠使船舶的節(jié)能性大大提升，使船舶的調(diào)整到最佳節(jié)能的狀態(tài)，節(jié)能設(shè)備在能源的消耗、能源的轉(zhuǎn)化與積累方面都發(fā)揮著積極的作用。

（4）不斷對新能源進(jìn)行開發(fā)。由于不可再生資源是有限的，而且開發(fā)的資金投入也比較高，而船舶行業(yè)無論是制造方面還是航運(yùn)方面，都需要消耗巨大的能源，在此背景下，新能源的開發(fā)逐漸得到重視。最近幾年，我國的船舶業(yè)引進(jìn)了一些新型的能源，例如核能、太陽能與風(fēng)能等等，但由于開發(fā)技術(shù)還不夠成熟，導(dǎo)致新能源引用的效果不太明顯。不可忽視的是，在船舶的設(shè)計(jì)發(fā)展當(dāng)中，不少新能源在開發(fā)技術(shù)方面取得了一定的突破，這就為新能源的利用提供了新的途徑。比如，船舶運(yùn)輸當(dāng)中，船機(jī)的熱交換和熱輻射會(huì)消耗掉大量熱能，通過廢熱回收技術(shù)，對大量的廢熱進(jìn)行回收，利用一定的技術(shù)，把廢熱轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，為船舶的正常運(yùn)行提供機(jī)械能量。再比如，設(shè)計(jì)船舶的過程當(dāng)中，利用廢氣處理的相關(guān)技術(shù)手段——可以在船舶中安裝凈化廢氣的裝置，通過廢氣凈化系統(tǒng)裝置的作用，把對海洋和大氣環(huán)境具有污染性的氣體處理成干凈的氣體。所以，廢氣處理系統(tǒng)的技術(shù)能夠使船舶實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，降低船舶運(yùn)輸帶來的環(huán)境污染，體現(xiàn)了節(jié)能減排的相關(guān)技術(shù)在船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中所具有的實(shí)用性價(jià)值。由此，為了進(jìn)一步使船舶的設(shè)計(jì)方案得到完善，讓船舶的設(shè)計(jì)可以滿足運(yùn)行實(shí)際的需求，船舶的設(shè)計(jì)人員要將新能源的開發(fā)和引用作為入手點(diǎn)，通過不斷將新能源引入到船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中，解決船舶制造和運(yùn)行的能源問題，避免后期船舶運(yùn)輸出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題和運(yùn)行不暢的情況。除此以外，對新能源的處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要綜合考量船舶當(dāng)中各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的配合程度。

文章對船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用的具體措施進(jìn)行了分析。可以看到節(jié)能減排技術(shù)目前在我國船舶業(yè)當(dāng)中的重要性，節(jié)能減排技術(shù)為我國船舶業(yè)長遠(yuǎn)健康的發(fā)展提供了技術(shù)性支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚親明，胡以懷，張旭升.現(xiàn)代船舶柴油機(jī)節(jié)能減排技術(shù)研究[J].環(huán)境工程，2015，33（07）：76-80.

[2]嚴(yán)新平，萬江龍，袁裕鵬等.運(yùn)河船舶岸基能源推進(jìn)技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)建[J].船海工程，2015，44（03）：159-163.

[3]李安國，陳爐云，張?jiān)７?高速布置型船舶的風(fēng)帆設(shè)計(jì)及綜合效能分析[J].船舶工程，2015（07）：54-58.

作者簡介：黃煉（1982-），男，江蘇靖江人，本科，中級工程師，從事船舶總體與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。