船舶設計中節能減排技術的應用

黃煉 袁秋楓 程杰

摘 要：節能減排作為當今社會的焦點話題，其相關技術與觀念的構成影響著我國現代化的建設相關工作的方方面面。我國的造船業在世界造船業具有非常重要的影響，為了確保造船業的正確發展，有效提升船舶制造和設計技術，我國的船舶業在進行船舶設計時要高度重視節能減排技術的應用。鑒于此，文章對我國船舶行業的節能減排相關能技術的應用情況進行了分析，針對當前節能減排技術的應用中存在的一些問題提出了相關的解決對策。

關鍵詞：船舶設計；節能減排；技術應用

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

隨著節能環保觀念在全球范圍內全面提倡，我國的個各行各業日益重視節能減排技術的應用。船舶運輸作為海上運輸最主要的方式，航運過程中的能源利用以及廢氣的排放，均會對自然環境產生嚴重的影響。所以，在進行船舶設計時要充分利用技能減排的技術，科學的控制船舶運輸對環境的污染，保護海洋環境與生物能源。

1 我國船舶業的節能減排技術應用現狀

目前，和船舶設計技術中節能減排技術有關的公約包括《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，保護海洋環境。我國政府樹立了綠色航運的目標，并對船舶頁的發展規劃進行了相應的改革和調整，比如，政府對氮氧化物和燃油的含硫量決定進行分階段的集中控制，分階段對空氣污染的限制標準進行提高。此外，我國對船舶業的設計、規劃和運營等方面多次進行修改和調整。種種行為可以表明，在市場經濟發展需求以及全球競爭的壓力之下，技能減排技術的應用能夠為船舶行業的發展提供強有力的發展動力，因此，船舶業要是非重視節能減排技術的應用與發展。

2 節能減排相應的措施

（1）使船舶的阻力降低。船舶的阻力降低可以有效實現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鍵的因素。船舶公司一般會選擇阻力低的設計方案，例如“母型船”法——對母型船進行優化，同時將優化后的母型船應用到新船的設計當中。此外，還有一部分船舶公司在制造船舶時采用模型試驗的方法——通過利用水、測量與監控的方法對船舶的阻力進行計算，并得出具體時間段當中的船舶阻力、排水量和浮心的位置等一系列指標，這樣能夠使制造的船舶具有更加合理與科學船型和比例。

海洋具有復雜多變的環境特征，所以，在船舶的設計過程當中，船舶設計人員應該充分考慮環境因素，例如風浪與水流對船舶的阻力產生的一些影響。另外，設計人員要以船舶的運行數據為基本依據，盡量縮小船舶擋風的面積，對船舶的浮動狀態進行合理的調整。正因為船舶阻力和多種因素有關，因此設計者要從各個角度綜合考慮這些因素，首要基礎是滿足船只的總體性設計目標，最大程度的降低風阻力與波浪阻力，對船舶線性進行合理的選擇。

（2）使推進效率提高。為了保證節能減排的目標在船舶設計當中有效實現，設計人員在合理選擇船舶的線性的同時，還要注意保證船機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荷相吻合，保證主力功率充足進而使其得到有效的利用。另外，設計者要以船舶的主機運行狀態作為設計依據，明確主機動力的能量調控值，積極采用新型科技材料，這些因素也對船舶的推進效率有重要影響。

（3）節能設備的引進。船身、船機與船槳是船舶的設計方案當中最關鍵的三部分，所以，這三部分是船舶設計當中技能減排的技術的重要研究目標和技術應用的載體。與此同時，在動力的節能技術與混合動力的技術及變頻技術、主輔機的智能技術的共同作用下，使船舶設計當中節能設備應用的效率大大提高。目前，我國投入運輸的傳播的柴油機的使用周期較短、投資的成本較高。而節能減排技術應用于船舶的設計之后，設計方案當中突出了新型主機具有的特點和優勢，新型主機的功率大、能耗小，可以有效節約能源。根據調查可知，節能型設備本身具有一定的節能性，能夠對船舶的布局和設計的結構進行調整，從而實現能源高效利用與傳遞。應用節能設備能夠使船舶的節能性大大提升，使船舶的調整到最佳節能的狀態，節能設備在能源的消耗、能源的轉化與積累方面都發揮著積極的作用。

（4）不斷對新能源進行開發。由于不可再生資源是有限的，而且開發的資金投入也比較高，而船舶行業無論是制造方面還是航運方面，都需要消耗巨大的能源，在此背景下，新能源的開發逐漸得到重視。最近幾年，我國的船舶業引進了一些新型的能源，例如核能、太陽能與風能等等，但由于開發技術還不夠成熟，導致新能源引用的效果不太明顯。不可忽視的是，在船舶的設計發展當中，不少新能源在開發技術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，船舶運輸當中，船機的熱交換和熱輻射會消耗掉大量熱能，通過廢熱回收技術，對大量的廢熱進行回收，利用一定的技術，把廢熱轉化為動能，為船舶的正常運行提供機械能量。再比如，設計船舶的過程當中，利用廢氣處理的相關技術手段——可以在船舶中安裝凈化廢氣的裝置，通過廢氣凈化系統裝置的作用，把對海洋和大氣環境具有污染性的氣體處理成干凈的氣體。所以，廢氣處理系統的技術能夠使船舶實現節能減排的目標，降低船舶運輸帶來的環境污染，體現了節能減排的相關技術在船舶設計當中所具有的實用性價值。由此，為了進一步使船舶的設計方案得到完善，讓船舶的設計可以滿足運行實際的需求，船舶的設計人員要將新能源的開發和引用作為入手點，通過不斷將新能源引入到船舶設計當中，解決船舶制造和運行的能源問題，避免后期船舶運輸出現結構問題和運行不暢的情況。除此以外，對新能源的處理系統進行設計時，設計者要綜合考量船舶當中各個運行系統的配合程度。

文章對船舶設計當中節能減排技術應用的具體措施進行了分析。可以看到節能減排技術目前在我國船舶業當中的重要性，節能減排技術為我國船舶業長遠健康的發展提供了技術性支持。

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作者簡介：黃煉（1982-），男，江蘇靖江人，本科，中級工程師，從事船舶總體與結構設計工作。