【摘要】：節(jié)能減排是現(xiàn)代船舶的發(fā)展趨勢,EEDI(船舶能效設(shè)計指數(shù))是衡量船舶能效水平的重要指標,風(fēng)帆助航裝置可以提高船舶能效,降低主機功率,如何設(shè)計風(fēng)帆形式、優(yōu)化風(fēng)帆布局、選定合適的航線進而提高能效是本文研究的重點。2013年5月,MEPC第65屆會議中《惡劣海況下船舶維持操縱性的最小主機功率臨時導(dǎo)則》(以下簡稱《臨時導(dǎo)則》)作為MEPC.232(65)決議被大會組委會采納。根據(jù)規(guī)定,《臨時導(dǎo)則》將會應(yīng)用于EEDI規(guī)則實施的第一階段(Phase0),并對散貨船、油船以及兼用船有效,所以在研究過程中要考慮風(fēng)帆助航船在惡劣海況下的航向穩(wěn)定性。本文根據(jù)安全可靠、工程實用、經(jīng)濟等原則選擇76000DWT的巴拿馬散貨船作為目標船型;結(jié)合風(fēng)帆結(jié)構(gòu)、高度、寬度和外形的相關(guān)要求,選擇固定翼型NACA0016作為目標船舶的風(fēng)帆;從兩帆間距、來風(fēng)方向、兩帆旋轉(zhuǎn)角度的改變?nèi)齻�方面對能效優(yōu)化進行研究,確定在兩帆間距取最大值5L(125.4m),在來風(fēng)方向為40°,船首處風(fēng)帆旋轉(zhuǎn)角度固定為30°,船尾處風(fēng)帆旋轉(zhuǎn)角度為60°時,風(fēng)帆可提供的推力最大值為110000 N,EEDI減小的百分比達到最大值13%;本文選取上海-巴拿馬航線作為目標航線,將航線分為8個航段,結(jié)合北太平洋1月份平均風(fēng)向分布圖和具體航線,確定每個航段的航距、真實風(fēng)速和相對風(fēng)速,通過改變兩面風(fēng)帆的旋轉(zhuǎn)角度從而確定每一航段內(nèi)兩帆最佳旋轉(zhuǎn)角度和目標船舶所減少的油耗量,最終求得總航段內(nèi)加裝風(fēng)帆助航裝置后減少的油耗量為29135.43kg。結(jié)合《臨時導(dǎo)則》,經(jīng)驗證風(fēng)帆助航船在以服務(wù)速度航行時不滿足最小主機功率的要求,以《臨時導(dǎo)則》規(guī)定的最小航行速度航行時滿足最小主機功率的要求;進一步探討EEDI與最小主機功率的內(nèi)在聯(lián)系,假設(shè)實船額定功率為所求的最小主機功率,由此求得的EEDI為3.149,小于折減系數(shù)第三階段下的EEDI值3.162,則說明考慮實船最小主機功率的EEDI值滿足EEDI規(guī)范中第三階段的折減要求。
【圖文】：

圖ｌ．ｉ新愛德丸號逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｈｉｎ邋Ａｉｔｏｋｕ邋Ｍａｒｕ逡逑１９８５年，美國設(shè)計、法國建造了世界最大風(fēng)帆客船之一“Ｗｉｎｄｓｔａｒ”號，如圖１．２。逡逑該船裝有６個三角帆，該船在航行過程中大部分時間都把風(fēng)帆展開，有風(fēng)時航速逡逑達Ｕ－１２ｋｎ。該風(fēng)帆助航系統(tǒng)也是由電子控制系統(tǒng)和液壓裝置控制，能控制風(fēng)帆的逡逑收起和展開，風(fēng)帆能有較好的穩(wěn)定效果，確保一定的航向穩(wěn)定性。逡逑＿逡逑圖１．２風(fēng)之星號逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｗｉｎｄｓｔａｒ逡逑２００８年３月，德國研制的“白鯨天帆號”（ＢｅＩｕｇａ邋Ｓｋｙ邋Ｓａｉｌｓ）投入使用，，如圖１．３。逡逑該船的風(fēng)帆可采用類似風(fēng)箏的帆提供推力，驅(qū)動船舶航行。該帆的帆面積約為逡逑６逡逑

１６０ｍ２，由超輕合成纖維制成，最高可升至３５０ｍ高空，在風(fēng)帆提供推力最大的情逡逑況下可節(jié)省近５０％的燃料。逡逑圖１．３白鯨天帆號逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｂｅｌｕｇａ邋Ｓｋｙ邋Ｓａｉｌｓ逡逑２０１０年４月，日本郵船公布了邋ＮＹＫ２０３０超級生態(tài)概念船（Ｓｕｐｅｒ邋Ｅｃｏ邋Ｓｈｉｐ邋２０３０）逡逑的概念設(shè)計方案，如圖１．４。該船可以充分利用風(fēng)能和太陽能，設(shè)置了邋８面可收放逡逑的金屬風(fēng)帆，總面積可高達４０００ｍ２，平均推力為２．６ＭＷ。而且，每片帆面都配置逡逑了可３６０°的旋轉(zhuǎn)的可伸縮桅桿，風(fēng)帆可以根據(jù)來風(fēng)的方向調(diào)整最佳的攻角從而獲逡逑取最大推力，當(dāng)遭遇惡劣海況的時候，風(fēng)帆可以及時收帆，確保航行穩(wěn)定。逡逑ｙｊ逡逑圖１．４ＮＹＫ２０３０超級生態(tài)概念船逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｓｕｐｅｒ邋ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｃｏｎｃｅｐｔ邋ｓｈｉｐ逡逑德國的Ｅ－ｓｈｉｐｌ號是車輛／集裝箱滾吊兼用船安裝了轉(zhuǎn)筒型風(fēng)帆，如圖１．５。該逡逑轉(zhuǎn)筒帆直徑為４．５ｍ，帆高約２８ｍ。轉(zhuǎn)筒帆的工作原理是利用圓柱體在流動的氣流逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.1

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本文編號：2617774