倪軍

摘 要：“節(jié)能減排”是時下最熱的社會議題，它由“意識”和“技術(shù)”兩部分構(gòu)成，可改變現(xiàn)代化建設(shè)的方方面面。我國是造船大國，為確定正確的發(fā)展道路，研發(fā)高效的船舶技術(shù)，我國對節(jié)能減排技術(shù)的關(guān)注度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家。基于此，該文將結(jié)合節(jié)能減排技術(shù)在綠色環(huán)保共性研究中的應(yīng)用地位，深度解析船舶設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)問題，并提出合理性的對策建議。

關(guān)鍵詞：船舶設(shè)計(jì) 節(jié)能減排 技術(shù)策略 研究與分析 對策建議

中圖分類號：U662 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0051-01

由于全球氣候變暖，人類生活的自然環(huán)境發(fā)生了急速轉(zhuǎn)變，能源緊缺、環(huán)境惡化等現(xiàn)象給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了沉重的無形枷鎖。中國正在進(jìn)入節(jié)能減排時代，船舶航運(yùn)作為貿(mào)易運(yùn)輸?shù)闹黧w，其能源結(jié)構(gòu)和廢氣排放對自然環(huán)境的影響很大，因此從船舶設(shè)計(jì)入手，研究節(jié)能減排技術(shù)，以盡可能地減少船舶航運(yùn)對環(huán)境的不利影響。

1 我國船舶行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

《國際防止船舶造成污染公約》、《控制和管理船舶壓載水和沉積物國際公約》是船舶設(shè)計(jì)有關(guān)節(jié)能減排的重要條款，其主要目的在于降低船舶對其航運(yùn)路線周邊環(huán)境的污染和影響。我國在“綠色標(biāo)準(zhǔn)革命”下，對船舶工業(yè)發(fā)展格局做出了大刀闊斧的改革和調(diào)整。除分階段提高空氣污染的限制標(biāo)準(zhǔn)、分階段對船舶發(fā)動機(jī)的燃油含硫量、NOX進(jìn)行集中控制之外，我國在船舶能效管理計(jì)劃、設(shè)計(jì)指數(shù)、運(yùn)營指數(shù)等方面都進(jìn)行了多次修訂和調(diào)整。由此可見，在國際競爭壓力和經(jīng)濟(jì)市場需求的雙重影響下，節(jié)能減排技術(shù)已經(jīng)成為船舶工業(yè)建設(shè)的有力競爭手段，其發(fā)展?fàn)顟B(tài)不容忽視。

2 節(jié)能減排的應(yīng)對措施

船舶在航運(yùn)過程中會釋放出大量的碳化物、硫化物、氮化物，產(chǎn)生噪音、壓載水、生活垃圾等污染物，這些污染涉及到船舶運(yùn)營的多個工作系統(tǒng)，所以要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，必須從多角度、多方面入手，利用節(jié)能減排技術(shù)，設(shè)計(jì)、控制污染，降低能耗，具體內(nèi)容包括：

2.1 降低船舶阻力

減小船舶阻力，是降低能源消耗、減少排放的最佳途徑。而影響船舶阻力最大的因素是船舶線型，一般情況下，船身會選擇低阻力線型設(shè)計(jì)方案，最簡便有效的方法是采用母型船法，改良母型船的線型為新船所用；亦可采用成本相對較高的船模試驗(yàn)法，利用水對船體的阻力測量和監(jiān)控，計(jì)算船舶在單位時間內(nèi)的排水量、浮心位置、阻力大小等指標(biāo)數(shù)據(jù)，以選取最合理、科學(xué)的船型尺度比。通過這些方法，最終確定性能優(yōu)良的船舶線型。

船舶面對的是海上復(fù)雜多變的海洋環(huán)境，船舶設(shè)計(jì)時應(yīng)研究風(fēng)浪、流速等環(huán)境要素對船舶阻力的影響，為了降低風(fēng)浪影響和運(yùn)行阻力，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該依照運(yùn)行數(shù)據(jù)，調(diào)整船身浮態(tài)，縮小上層建筑的擋風(fēng)面積。總之，影響船舶阻力性能的因素是多方面的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從綜合角度出發(fā)，在滿足總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，著力選取優(yōu)良的船舶型線，降低風(fēng)阻和波浪阻力。

2.2 提高推進(jìn)效率

要達(dá)到優(yōu)良的推進(jìn)效率，除了設(shè)計(jì)合理型線的設(shè)計(jì)外，重要的是保證船、機(jī)、槳的良好匹配，即主力發(fā)出的功率與螺旋槳的負(fù)荷及船舶的有效馬力是吻合的，通俗的講就是主力功率不浪費(fèi)、也不欠缺。根據(jù)船舶的主機(jī)配置情況，適當(dāng)提高主機(jī)的動力能量，擴(kuò)大船槳面積、采用新式材料等，都是船舶設(shè)計(jì)中影響船舶推進(jìn)效率的關(guān)鍵。

采用各類節(jié)能附體也是一種很有效的途徑，如“螺旋槳整流罩”是現(xiàn)代船舶節(jié)能減排設(shè)計(jì)最成功的一項(xiàng)技術(shù)改革，其運(yùn)行原理在于通過控制螺旋槳尺寸，使船舶脫離高負(fù)荷、低航速的運(yùn)行狀態(tài)，平衡槳軸上、下流場，讓舵的左、右部分能夠相互配合，完成航運(yùn)任務(wù)。從工程建設(shè)角度看，加裝舵前緣整流體也可提高船舶推進(jìn)效率，因?yàn)槠湟部梢云鸬浇档蜆灝a(chǎn)生的渦流、能量損失目的。

船舶設(shè)計(jì)應(yīng)協(xié)調(diào)好主機(jī)與船舶航運(yùn)速度之間的能源輸入、輸出配合，做到控制有效、節(jié)能減排。

2.3 引進(jìn)節(jié)能設(shè)備

在船舶設(shè)計(jì)中，船、機(jī)、漿是關(guān)鍵，所以它們是節(jié)能減排技術(shù)的主要應(yīng)用載體和研究對象，在變頻技術(shù)、柴電混合動力技術(shù)、動力節(jié)能技術(shù)、主輔機(jī)智能技術(shù)的影響下，船舶設(shè)計(jì)對節(jié)能設(shè)備的引用率大大提升了。目前，我國大多數(shù)船舶使用的是169-177g/kW·h柴油機(jī)，其不僅投資成本高，生命周期也不長。在節(jié)能減排技術(shù)的幫助下，船舶設(shè)計(jì)已開始引入6RT-flex68-D主機(jī)，其功率最大，但能耗卻小很多，粗略計(jì)算，它可以節(jié)省5.34%的能源。數(shù)據(jù)證明，節(jié)能設(shè)備具有一定的“節(jié)能功效”，它能夠轉(zhuǎn)變船舶設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基本布局、結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的有效傳遞、使用。由此可見，節(jié)能設(shè)備對船舶節(jié)能狀態(tài)、能力的影響很大，無論是能源消耗、轉(zhuǎn)化，還是能源積累，節(jié)能設(shè)備都能夠在其中發(fā)揮正向影響力。

2.4 開發(fā)新能源

不可再生能源有限，使用價(jià)值、代價(jià)昂貴，對于能源消耗量極大的船舶行業(yè)來講，開發(fā)新能源是一個刻不容緩的研究議題。目前，核能、風(fēng)能、太陽能、燃料電池等新能源已逐漸進(jìn)入船舶行業(yè)，雖引用效果不佳，但已有許多技術(shù)上的突破。如：廢熱利用技術(shù)，船舶在熱交換、熱輻射等工作形式中會消耗、浪費(fèi)掉大量的熱能，通過廢熱回收，這些熱能可以轉(zhuǎn)變成動能，急需為船舶提供運(yùn)行能量。又如：廢氣處理技術(shù)，在船舶中安裝廢氣凈化器，依靠廢氣循環(huán)系統(tǒng)，消耗對海洋環(huán)境有污染的氣體，一來可以降低船舶減排壓力，二來可以實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能減排設(shè)計(jì)需要。因此，新能源是船舶設(shè)計(jì)的又一大突破口，但為避免船舶結(jié)構(gòu)混亂、造成運(yùn)行障礙，在設(shè)計(jì)、添置新能源處理系統(tǒng)時，應(yīng)密切關(guān)注船舶各生產(chǎn)系統(tǒng)的配合。

通過上文對船舶設(shè)計(jì)節(jié)能減排技術(shù)策略進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，節(jié)能減排技術(shù)是我國船舶工業(yè)向前發(fā)展的重要媒介，也是我國實(shí)現(xiàn)“綠色船舶”的關(guān)鍵技術(shù)。因此，我國一定要在履行國際公約的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，不斷調(diào)整應(yīng)對策略，加大科研投入，只有這樣，我國船舶也才能真正進(jìn)駐世界前列。

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