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最新船舶节能设备概览雷竞技app官方版下载

发布时间:2023-12-03 14:08:17人气:

  鼓风机送气模式的空气润滑系统主要由2台鼓风机,2台消音器(吸气、排气处各一台),1组冷风机,15根空气配管组成。

  日本邮船及旗下日之出邮船与三菱重工共同开发一款船底空气润滑系统“MALS”便是代表。该系统已装载至渡船上应用,实证可节省5%以上的能耗。该系统是使用鼓风机将加压的空气送入船底,配合航行速度和航行状态,在船底形成均匀的一层细微的空气层,达到减少船底摩擦阻力的目的。值得注意的是MALS系统对于方形系数较小的高速窄瘦型船舶在节省燃料和减轻环境负荷方面也有较好的效果。

  在螺旋桨毂帽上安装与螺旋桨桨叶数量相同的小鳍片,鳍片的半径约为桨叶半径的1/4,以期减弱在螺旋桨后毂帽处形成的涡流,消除毂涡引起的诱导阻力,从而达到提高螺旋桨效率的目的。

  船在航行中毂帽表面的水流是沿着螺旋桨的旋转方向流动的,因而在毂帽后端中心位置形成低压,产生很强的涡和空泡,这种涡和空泡降低了螺旋桨的效率。对于大型船舶,尤其是螺距比大的船舶这种现象更为突出。针对这种空泡现象,在毂帽上装有适当角度和形状的毂帽鳍,使表面水流几乎沿着鳍直线流出并向毂帽的后方离散,从而不能形成毂涡。由于消除了毂涡,桨毂后部的压力降减少了,整个桨的阻力减少,使螺旋桨推力增加;另外,毂帽鳍小叶产生了扭力,从而降低了螺旋桨的扭矩并产生推力,提高了螺旋桨的推进效率。同时,毂帽鳍还能有效消除螺旋桨噪音、减小螺旋桨的振动幅度,提高船舶的舒适性。

  a模式中,在压载吃水时空气润滑系统减少的摩擦阻力收益大于空气系统消耗的能量,因此采用助燃风鼓风机并用模式。b模式中空气润滑系统消耗的能量有所增加,只用排气增压无法送出空气的情况下,使用鼓风机辅助增压送出空气。

  此外,节能效果受空气层厚度影响,研究人员曾做过模型船试验,当时的实验结果是空气层为7mm时节能效果为12%,5mm时为10%,3mm时为8%,基本是正弦分布。

  商船三井开发了一款高效率的废热回收系统。该系统除了已确认将搭载在该集团“ISHIN”系列环保船的第三艘上之外,还搭载到了2014年6月完工的大型散货船“AZUL BRISA”上。该系统已完成海试,确认能够减少5%的燃费消耗。

  该系统的工作原理简单来说,将主机排放的废气,由增压器和涡轮机组合而成的涡轮发电机组回收再发电。这些电力不仅将提供船内使用,还可用于船舶推进,从而减少燃料费用。

  日本内பைடு நூலகம்造船于2011年1月14日发表了一项用于汽车运输船的新型节能装置“破浪板“(Spray Tearing Plate)。该装置为板状,安装于船首吃水线上,可抑制兴波阻力带来的船速下降,达到改善燃料效率的目的。

  兴波阻力大小并不仅取决于船舶水线以下的形状,水线上的形状也有很大的关系。经研究发现,要使兴波阻力较小,船首水线以上的形状也要较小。为了减少兴波阻力而改良水线以上形状达到减少能耗的目的,研究人员在水线米左右的附加物,这是一种比较简便的改良方法。破浪板的设计原理是将沿着船首水线以上流动的波浪向船宽方向分流,改变波浪行进能量,同时在波面上升时破坏波,减少波浪对船体作用的阻力。如此一来,可减少在船首部产生的由于波浪反射引起的阻力。

  对于肥大型船舶来说,海水与船底的摩擦阻力占据了船舶总体阻力中比较大的部分,减少了这部分阻力则对减排和节能收益都很大,而且肥大型船舶的船底多平面,易于安装空气润滑设备。特别对于浅吃水的船舶来说,出气口受到的水压阻力较小,比起吃水深的船舶更容易将空气送出去,增设空气系统带来的能耗增加较小,空气层也比较易于驻留在船底。因此空气润滑系统最适合的船型是肥大型浅吃水船舶。

  目前,上述的三类节能设备广泛用于各类船舶中,它们各自优良的节能效果已为航运界有效减少了可观的燃料消耗。当然节能手段不仅限于此,其他诸如船底超光滑涂料、一些燃料添加剂,甚至还有节能航运管理系统等技术的开发和应用,都在从各个角度为节能这个命题贡献力量。随着船舶能效设计指数(EEDI)在2013年1月1日正式生效,提高船舶能效指标、研发低碳型船舶成为当前船舶界的当务之急。只有综合利用多种节能技术,不断研究改进新的节能技术,才能大幅度节省船舶燃料费用,有效地降低船舶对环境造成的污染

  图15鼓风机送气模式的空气润滑系统日本邮船及旗下日之出邮船与三菱重工共同开发一款船底空气润滑系统

  国家一直提倡节能减排,增加GDP的能效,降低排放,航运业一直在研发如何能够降本增效。而航运业的源头,造船业也一直在研发节能设备,特别是面对历史罕见的市场低迷,船舶节能设备不仅可以降低船舶能耗,节省燃料费用,还可减少环境污染,获得经济和环保双赢。

  这套系统已搭载到“双洋”号煤炭运输船,该船总长235米,宽43米,满载吃水12.981米,50872总吨。该船与吃水较浅的“YAMATAI”号不同,是吃水较深的船舶。

  船舶消耗的燃料大部分都花费在与航行阻力的抗争中,这些阻力包括空气阻力、兴波阻力和海水摩擦阻力,如果能减少这些阻力,则可有效改善能效。减少空气阻力方面常用的手段是设计具有减阻效果的上层建筑和独特船型,而减少兴波阻力和摩擦阻力多依靠节能设备来实现。

  在减少兴波阻力的方面,这一类节能设备比较常规的都是在船体上加装一些小配件,达到减小兴波阻力减少能耗的效果,近年来也诞生了一些值得注目的新产品。

  经过海上航速试验,实证在波高2.5~3米的恶劣条件下可减少5%的燃费,即使是高速窄瘦型船舶也可有效减少摩擦阻力。并且由于船底空气层还起到了气垫效果,有效减少了振动和噪音,乘船体验也得到了改善。

  另一种形式的空气润滑系统是日本邮船与大岛造船厂共同开发的,对拥有排气旁通管的主机设备,将主机的助燃风从主发动机的涡轮增压机中抽出,引至船底形成空气层。近年来随着增压机的高效率化,主机所使用的助燃风有富余的部分,正是利用这部分为空气润滑系统作贡献。

  这艘装载空气润滑系统的渡船总长145米,宽24米,吃水6.2米,8072总吨。MALS系统使用鼓风机从船底吹出空气形成细小的空气泡,在船底形成地毯式覆盖层,可在航行时有效减少船体阻力。该系统最初在2010年时安装在重货运输船“YAMATAI”号和“YAMATO”号上,展现了优秀的节能效果。后来为了扩大这项技术的适用范围,选取了高速、窄瘦型船舶为研究对象,此类船舶的船底平面部分很少,搭载该系统从技术上来说比较困难。

  扭曲舵能拉直螺旋桨后的尾流,减少能量损失,舵球能增加螺旋桨和毂帽表面压力增加螺旋桨的推力。推力鳍可以产生额外推力回收螺旋桨旋转损失的能量。

  安装在船舶尾部,桨轴上方,有两个左右不对称的半圆加速型导管构成,以改善螺旋桨上半平面水流流入的均匀行,改善尾部的流场,提高船身效率。

  通过水池试验证明,与普通船舶相比,采用“破浪板”在规则波中船舶可降低18%的阻力,燃料效率在BF6级风力条件下(风速12.6m/s,波高3m)

  所谓空气润滑系统,是从船底吹出空气,在海水和船底之间形成细密气泡,以减少摩擦阻力的一种技术。这种技术不光能够节省能耗,还能有效减少二氧化碳排放量。

  还有一种常见设备就是对转螺旋桨。这种螺旋桨是在同一轴上前后安装了一对反向旋转的螺旋桨,前一个螺旋桨产生的回流损失可以被后一个螺旋桨所吸收,转化为推进力,提高推进性能。现在该装置多用于VLCC、散货船和电力推进船中,除了降低燃料费用外,还有降低CO2、NOx,SOx等废气排放,减轻环境负荷的效果。另外,螺旋桨后的中心部位水流紊乱并伴有漩涡,为了减少这部分的能量损失,如在舵的前端螺旋桨桨帽相对位置处设置舵球,则可改善螺旋桨后的尾流,减少桨后旋转尾流损失。

  目前常见的节能设备根据节能效果和方式不同大致可以归纳为三大类,提高推进效率型、减少船舶阻力型、和改善废热回收型。

  补偿导管一直是VLCC、散货船之类大型船舶船尾常用的节能装置,他们能改善尾流,改善螺旋桨区域的伴流,增加船身的效率,

  在导管内预置的叶片可以改善流场,并在导管上产生推力。适用于尾部肥大形的船舶,改善船舶尾部表面力。

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