您好,ID XXXXXX 海商通中国站和国际站会员帐号体系已升级,完成登录后两边同时登录成功。 尚未开通海商通中国站服务 [ 快速开通 ] [ 切换用户 ]
首页> 船舶资讯> 资讯列表> 资讯详情
风帆助推技术在大型船舶上的应用及风险分析
作者: CSS海商通 文章来源: 来源:中国船检 时间:2018-01-10 09:01:33 访问量:88

节能、环保一直是近年来航运关注的热点之一,也成为船舶设计的趋势和目标。自船舶能效设计指数(EEDI)要求强制生效以来,业界从航速优化、型线优化、机桨匹配、节能装置等多方面改进设计,使得EEDI值和船舶能耗不断降低。但同时也应注意到另一个趋势,就是常规的船舶设计技术手段的节能潜力正在逐步减小,很多船型要满足EEDI第3阶段指标要求还存在较大困难。为此,必须寻找新的提高船舶设计能效的替代方法。

太阳能和风能作为公认的绿色替代能源,目前在航运方面应用程度有限。风能作为船舶最原始的驱动方式,在人类航海史上曾经起过不可替代的作用。人类在风帆驱动方式的应用方面,有着丰富的经验和积累。在寻找新的方法提高船舶能效设计指数时,自然会将眼光转向风能的利用。

船舶使用风能作为驱动力,一般会采用风帆直接驱动技术,当然还包括风力发电后作为船舶推进动力的风力间接驱动技术。风力直接驱动常见的方式一般有桅式传统阻力帆、翼面升力帆、富莱特纳旋筒和风筝帆等,其中,阻力帆和风筝帆均系采用相当面积的受风装置承受风压,从而因风压的作用产生推进力;翼面升力帆系利用气流在特定装置的表面发生流场改变,从而利用气动学原理产生推进力;富莱特纳旋筒系利用气流通过高速旋转的圆筒时,产生压力差的马努斯效应产生推进力。随着空气动力学技术以及船舶设计手段的进步,采用空气动力学原理的升力帆和富莱特纳旋筒技术,因其辅助推进效率较高,逐步成为利用风能提高船舶能效的首选。

风帆技术,特别是升力帆技术在现代设计内燃机推进的船舶上作为辅助动力应用,目前整个业界尚缺乏成熟的经验。目前在升力帆的技术开发和应用研究方面,日本和部分欧洲国家早在五年前就开展了相关工作。为填补我国在这方面的空白,2015年经工信部立项,我国成立了以大连船舶重工集团有限公司牵头、由船东、船级社、大专院校等参加的科研团队,开展了以构建风帆技术应用技术标准、建造工艺验证、实船节能效果验证为目的的系统性研究。研究工作将通过制造1:1的风帆工程样机,并安装于VLCC实船上,来验证大型船舶使用风帆助推的可行性和节能效果。中国船级社作为参研单位,承担了从风险分析、技术标准构建、检验/试验要求制定、EEDI验证方法研究等工作,几乎覆盖全部科研和实船示范工程中与安全性分析、评估和验证相关的工作,并承担了实船的检验和发证工作。

在研究工作之初,CCS的团队就面临诸多困境。一方面是风帆应用缺乏法规框架和技术标准的支持,无法采用常规的按照既有标准和规范进行技术验证的工作方法;另一方面,为产生足够的推进力,现代设计风帆的尺度一般较大,除自身结构强度和驱动装置等多面临的技术问题外,还会对船舶的结构、布置等原有常规设计造成影响,存在一定的技术和操作性风险,这方面也缺少系统性的经验可供借鉴。

针对本项目的具体情况,CCS确定了以风险分析为基础和主要手段,借鉴类似布置、结构型式和可靠性的系统和设备的现有技术要求,来构建风帆技术要求的路线图。通过对风险分析的策划,最终确定与风帆技术实船应用相关的风险主要有风帆和实船界面风险,以及风帆装置自身的风险两大类,并采用不同的风险分析方法开展工作。

在风帆和实船界面方面,主要涉及船舶加装风帆后,影响现有规范和法规符合性验证的因素,以及对船舶的营运和操作产生影响的因素。这方面的风险和影响因素主要包括完整稳性方面影响;船舶结构强度方面影响;因风帆的遮挡造成的负面影响;船舶操纵性方面影响;泊和系泊方面影响;甲板直升机作业方面影响;对船舶安全操作和船员舒适性方面影响;对船舶在恶劣天气下操纵能力的影响;振动和谐摇方面的考虑因素;电气特性对船舶布置的影响。

总之,因船舶安装风帆,对船舶的结构、布置和整体性能造成的影响是多方面和广泛的,需要进行细致甄别和评估,将对安全和操作的负面影响降至可控水平。

在风帆装置自身的风险方面,主要基于避免因风帆的失效对船舶的安全造成灾难性后果进行设计和评估,将无法降帆、风帆倒伏、帆面坠落、风帆无法回转设定为风帆出现故障后的灾难性后果。通过FMEA分析等手段,避免风帆的液压系统、机械传动装置、电气控制装置因单一故障导致灾难性后果,并通过系统的设计改进和操作限定来保证基本的安全。

随着科研工作的深入和实船工程的逐步展开,CCS将对基于风险评估制定的设计和评估技术标准不断进行完善,构建风帆技术实船应用的技术标准和规范体系,服务于业界,共同建立和保持我国在风力辅助推进方面国际前沿和领先的技术能力。

最近浏览资讯
    回到顶部
    我要反馈