現代船舶設計建造和航運管理中的節能措施

文/劉鑫

結合航運業的現狀分析，我們可以知道航運業其實有著較高的能源消耗率。而船舶作為航運業的主體，在全球各種資源日趨減少的情況下，與船舶相關的工作就應該做好節能減排工作，要借助減排工作，實現現代化的船舶運營，減少溫室氣體的排放，努力提高能效，降低能耗，盡早規避類似于航空企業所面臨的歐盟強制碳關稅的尷尬境遇。

一、現代船舶設計建造中的節能措施

（一）高效螺旋槳的設計。在現代文明穩步發展的今天，科學技術也在不斷的革新，關于各種機器的設計方法也日漸成熟。而關于船舶相關的設計建造也應該有所革新與創造。如果與之相關的邊界永遠不做任何改變與創新的話，就很可能無法推進船舶螺旋槳使用效率的提高。因此，在這一方面，就應該注重高效螺旋槳的設計，可以從轉速、葉數以及直徑主尺度等等方面著手作更新設計。可以基于船舶實際的運輸情況適當地減少槳葉的面積，并且還可以對整個葉形做一個科學的改變，要讓其更加契合節能原則。而為了對載荷分布進行優化，還可以對徑向螺距進行修改，將唇形后傾葉概念給切實地運用進來，最終實現高質量螺旋槳的設計及運用。

（二）電控共軌式智能柴油機的應用。在現代船舶的設計建造中，為了盡可能地落實節能措施，就應該從柴油機方面著手作創新。傳統的柴油機耗能、耗油量非常大，所以它所需要的能源是非常多的。在這一基礎上，如果使用電控共軌式智能柴油機的話，就能夠取消傳統的凸輪軸系統，甚至還能夠對各缸的噴油定時和噴油量以及排氣閥定時給適時地控制，讓其由電子計算機來完成并落實。這樣就能讓整個船舶的設計建造融入新技術，它能夠借助計算機信息技術最大程度地實現節能措施，讓整個后期航運工作得以高效進行。此外，電控共軌式智能柴油機的運用，能夠積極地引入以下三大系統，這三大系統能夠為節能工作帶來極大的助力。其一，共軌燃油噴射系統的引入。這一系統也是設計建造工作的一大創新點，它能夠使得噴油泵將高壓燃油提供給共用的高壓管，而提供的量也將由計算機系統來控制，這樣就能大大地減少不必要的能源浪費；其二，液壓伺服油系統的引入。這一系統的引入能夠改變柴油機的驅動效力，它是由柴油機系統滑油來對高壓油泵以及排氣閥等機構進行驅動。這樣的一個驅動過程能夠減少不必要的能源消耗，最終落實節能工作；其三，氣缸壓力在線檢測系統的引入。很明顯，這一系統與計算機系統有著緊密的契合性，它需要向計算機系統中輸入各缸的壓力值，然后由計算機根據這一壓力值來進行預算與檢測，確保各缸的負荷值是均勻的。這樣就能夠保證柴油機燃燒的時候，燃油的風油燃燒比和霧化效果達到最佳，最終落實節能措施的運用。

我凝視著這棵神奇的樹，突然發現有無數雙手臂正朝我張開，它是在呼喚我吧？是的，一定是，一種久違的、怦然心動的感覺開始讓我坐立不安。

（三）加入廢熱回收利用裝置。現代船舶設計建設還應該遵循“綠色發展觀”，換言之，應該對可以再次循環利用的東西進行回收再利用。所以可以將廢熱回收利用裝置給加進來。結合船舶的工作情況我們可以知道，整個船舶燃料總發熱量的一半左右都是被柴油機的廢氣以及冷卻介質給帶走了。那么要想極力提高動力裝置的經濟效果，就應該對這一部分廢熱的能量作一個充分地、全面地利用。對此，結合具體的情況，就可以關注廢氣渦輪增壓機、廢氣渦輪發動機等等，將它們給充分地利用，最終落實節能措施。

（四）以無污染和輕質材料來制作船體。上文已經提到，在設計建造的時候，還應該遵循“綠色發展觀”。因此，關于船體的設計就可以使用無污染的、輕質的材料來制作。這些材料的使用其實是與整個時代的主旋律相契合的，隨著時代的不斷發展，出現了各種各樣新型的材料。其中無污染的、輕質的材料也受到了各種重工業的歡迎，那么也可以將其運用于船舶的制造中。比如，可以將鋁和熱塑性塑料合成的材料替換傳統船舶中的碳鋼材料。與這種傳統的碳鋼材料相比，鋁和熱塑性塑料合成的材料其實有著更更高的抗拉強度，所以它在后期的工作與維護中，并不需要太多的維護費用。并且它還有著輕盈性的特征，重量不大，有著很好的耐疲勞性，這也是它可以進行循環使用的原因。這種材料的使用，其實可以大大地提高船舶運輸的效率。而材料的使用最終也將使得油耗量得到有效地降低。而且因為遵循了綠色發展觀，使得它在船舶的制造或者船舶的拆解過程中，也不會造成嚴重的污染，真正意義上地做到了“節能減排”工作。

二、現代船舶航運慣例中的節能措施

（一）降低船體的粗糙度。在船舶剛剛建造起來的時候，是需要對船體的粗糙度進行降低的。如果粗糙度過大，勢必會造成船舶航運中的能量消耗。因此，在降低粗糙度的時候，就應該合理地選擇涂料系統。要借助涂料系統的科學選擇來保護油漆施工的質量。所以在這一過程中，就應該注重船殼水下部分的陰極保護，對此，就可以充分使用打砂工序，落實船殼的保護。此外，船舶在長期的運行過程中，它們會因為各種各樣的因素影響，也會增加船殼的粗糙度。比如會受到海水的腐蝕、會受到海洋水生物的附著等等。它們的影響會增加船殼的粗糙度，最終也將影響船舶航行時的阻力。那么在這種情況下，就可以充分利用電解裝置，對海水進行分解，滅殺海洋生物，減少阻力。而每一只船舶也應該定期得到清洗和涂層，最大程度地減少它們船體的粗糙度。

境外項目報價與國內類似項目報價模式存在較大差異，境外項目大多數依據國際通用合同條款開展報價，設計咨詢企業長期以來項目因成本核算模式的缺失，為境外項目投標報價所能提供的參考數據有限。

（二）柴油機中采用經濟轉速。結合與柴油機工作的具體實驗我們可以知道，柴油機在運行過程中，他們其實會呈現出負荷特性曲線。當它們的工作狀態接近全負荷的時候，它們也將擁有最低的燃油消耗率。因此，在這一過程中，不管是增大負荷量還是減小負荷量，都會增大耗油率。所以從這一方面我們就應該結合經濟性、動力性等因素作全面的、充分的考慮，要確定柴油機額定功率的經濟負荷范圍，最后得出結論：額定功率的百分之九十是最佳的負荷。由此，在柴油機運行的過程中，就一定要保證柴油機要達到百分之九十的額定功率。如果柴油機的負荷比額定功率大的話，就需要及時控制船舶運行的時間，也可以采取相關的策略與措施來降低負荷。如果它只有較小的一個負荷量，那么就可以對轉速進行降低，然后保證其能夠達到一個經濟負荷的范圍，那么以此形成的燃油消耗也將處于一個平衡值，達到了有效節約的作用。

（三）選擇最佳的航線。要想真正地實現船舶航運管理中的節能措施，就一定要注重最佳航線的選擇。可以說，這是一項十分重要的、也是最有效的措施。因為任何降低能耗量設計建造和航運管理的措施都會產生一定的成本，而航線的選擇所產生的成本基本為零。而以往的航線選擇基本上都是由船長結合自身的經驗，考量天氣情況來確定的，這樣就有極大的主觀因素影響，自然也會出現一些誤差。所以在科學技術日益發達的今天，我們就可以充分使用衛星遙感技術來確定航海天氣，利用電子導航儀來確定最佳航線的正確性，避免偏航。在這一過程中，船舶航行的路線還應該向陸上的專家指揮系統作相關報告，比如該船的航行任務、該船的性能、船航行的速度、船吃水的深度等等。那么陸上的專家指揮系統則可以結合他們給出的報告為他們指出最佳的航海路線，這樣就能夠保證航線運行的最佳效率。而這樣的航線是既省時又安全的，它能夠最大限度地降低能耗率，保證節能措施的落實。

（四）推廣使用節能降耗的燃潤料添加劑。結合具體的船舶航運管理現狀調查研究可以發現，很多船舶使用的都是劣質油，進而最大程度地降低燃油的費用。而這種劣質油的使用也會讓船舶的后續折損率受到影響。因此，為了減少這種影響，就會使用相應的添加劑。添加劑的使用會讓主機結碳問題得到減少，以此也能夠改善船舶的磨損情況，而這樣也能讓燃油的消耗率達到最低。基于此，在船舶的航運管理中我們就應該注重燃潤料添加劑的合理選擇。在市面上雖然有一些性能好的燃潤料添加劑，但是它所需支付的成本是比較高的。因此，就可以選擇國內一些性價比高的添加劑，借助其來落實節能降耗的目的。此外，還可以充分使用互聯網信息技術，用來提高船舶的負載率，將其用來更好的信息共享與信息交流，整體提升船舶的負載率，落實節能措施。

三、結語：

綜上所述，針對船舶進行節能是當今社會發展中比較重要的一項措施與工程，特別是在資源日趨緊張的情況下，更應該注重船舶節能問題的解決與落實。因此，相關人員就應該從設計建造和航運管理等兩個方面著手實施，分別采取對應的策略與措施，然后降低能源的損耗量，不斷促進整個航運獲得更好、更快的發展。并且在后續的設計建造與航運管理過程中，也應該盡可能地作創新與優化，節能工作不應該止步不前，而是要不斷的更新與優化，這樣才能推進我國航海運輸業的發展。