1、現代船舶節能方法簡述船舶節能技術已被列入世界各國造船界和航運界的重要課題，日益收到重視。本文擬從新船型開發，船舶技術節能和管理等幾個方面對我國現代船舶主要能技術進行簡述。0 引言現今，人類對能源的依賴已達到舉足輕重的地步。然而，自2003 年以來，國際原油價格一路走高。 2003 年國際市場原油平均價格為每桶31 美元左右；2004 年漲到 41 美元左右；2005年又漲到56 美元左右；2006 年曾突破70 美元，最新的油價更是高達130 美元。面對高油價的沖擊，船公司可以采取加收燃油附加費（據測算運價提高2%3%就可抵消燃油價格上漲 10% 帶來的成本壓力）、集中采購、期貨市場套期保值交

2、易等手段來應對油價上漲帶來的影響，但是在高價油時代，如何立足自身，采取綜合措施降低油耗，走節能降耗之路，已成了各家航運企業不得不面對的嚴峻課題1 。近幾年來，各家航運企業在船舶節能方面可以說是想盡辦法、挖盡潛力，節能措施林林總總，節能手段層出不窮，但總的來說，大體可分為四個方面，即設計節能，管理節能，技術節能和營運節能。1 設計節能船舶節能的關鍵是節能船型的優化設計。在滿足船舶使用條件下，優化船體型線設計與船型，使船舶阻力最小，選配耗油量小的船主機，使總體協調匹配，以達到船、機、槳、舵的最佳配置，從而提高船舶的推進效率，減少運營費用。優化船型設計的主要任務是開發新船型，新開發的船型主要有小水線

3、面雙體船型、新Y 型縱流槽船型、雙尾型船、球尾船型、球鼻首船型、淺吃水肥大型船型等。1.1 小水線面雙體船型小水線面船型大部分排水體積處于水下，受興波阻力比單體船要小很多，其興波阻力只有單體船的 50% 左右，而摩擦阻力雖有所增加，但兩者權衡，船的總阻力比單體船小。由于該船型有利于布置低轉速大直徑螺旋槳，其槳軸浸沉深度大，可使螺旋槳處于較均勻有利的水流場下工作，從而提高船的推進效率。目前，國外已有此類型的巡邏艇、水文調查船、海上作業船以及載客渡船等。該船型適用于小型巡邏艇、軍用輔助船和豪華型海峽渡船等。1.2 新 Y 型縱流槽船型新 Y 型縱流槽船型也稱PY 船型， 是對船首部和尾部同時進行開

4、發研究的一種整體新船型，PY 船型可改善船軸部位螺旋槳處的來流狀態，使流態相對穩定，可使螺旋槳工作在較均勻的尾部流場中，以提高推進效率。此外，該船型有利于增大螺旋槳的槳軸間距，能實現低轉速大直徑螺旋槳的船、機、槳最佳匹配和優配。在高速船舶設計中，剩余阻力約占總阻力的70% ， PY 船型適用于中高速船，傅汝德數宜選取Fn > 0. 32?？痛?、巡邏艇、旅游船以及大型港口渡輪等，可選用此船型。1.3 雙尾型船雙尾船型（含雙尾鰭）是指船的整個尾型而言，其特征是船的后體由2 個片體和1 個縱流型的中間拱型隧道組成。由于 2 個尾片體細長，可使縱流隧道平順，以利于船尾部分的縱剖流線設計均勻平緩，

5、可改善波形干擾。同時， 還可增加船尾壓浪長度，以改善船后體壓力分布，減少尾流分離現象，從而大幅度降低興波阻力和旋渦阻力，使剩余阻力大大下降。雖然雙尾船型的摩擦阻力有所增加，但剩余阻力下降值較為顯著，因此總阻力有所下降。雙尾船型的螺旋槳軸通過片體伸出，可使槳軸間距增大，一般在 0. 50. 53 B之間為宜（B為船寬），可通過船模試驗優選出最佳值。由于槳軸間距較大，尾片體上的每個螺旋槳在類似單槳船的工況下工作，從而改善了螺旋槳前的來流場狀態，使螺旋槳槳盤處的伴流較均勻，可提高伴流分數 W 值，提高船身效率。雙尾船型還有利于安裝低轉速大直徑螺旋槳，可大大提高螺旋槳敞水效率，也易于船、機、槳匹配和優

6、配。雙尾船型在國外早有研究，國內也已實際應用到長江流域航線的客輪上。實船證明，該型船航行性好，興波小，速度快，操縱靈活，可節省主機功率25%以上，已被世界造船界公認為節能船型。1.4 球尾船型該船型的特征是在船體滿吃水線處的尾部區設有一個長約1%2% L ,寬度極窄小的尾端形體。它是根據流體力學原理，利用球尾產生與船尾尾波相反等幅的波，以降低興波高度。其主要作用：一是消波壓浪，使船尾波的起波點后移，導致尾波擴散面大大減少，從而減少能量損失，以降低船舶阻力。二是可改善尾流，起整流作用，以提高船舶的推進效率，與此同時，還可減小螺旋槳的激振力，有利于降振。設計球尾的主要參數是尾球體長度、橫剖面的大小

7、與形狀以及球心位置等，一般宜選擇在槳軸中心線上，可根據船模試驗優選其球尾尺度與形狀，該船型一般可節省主機功率7%9%。1.5 球鼻首船型設計船的傅汝德數 Fn = 0.250.35時，采用球鼻首可降低興波阻力、破波阻力和觥渦阻力，一般可降低船舶總阻力10% 左右。因此，在大型船舶上均設有球鼻首，有些小型船上也設有球鼻首。球鼻首形式有水滴形、瓜子形、橢圓形及小流鼻式等。球鼻首的主要參數如球鼻長度、寬度、橫剖面的大小與形狀、球鼻浸深深度等，可根據具體的設計船型、傅汝德數以及吃水等因素確定。一般通過船模試驗優配恰當的球鼻形式和尺度。球鼻首引起的波與船體的船首波可以相互抵消，以改善船首進流段區的水流狀

8、態，實現降低興波阻力的目的。球鼻首還可增加船舶浮力，可作為壓載水艙調節船的縱傾。在大型貨船和油船上采用球鼻首，可降低總阻力達8%11%;在中高速船上可降低總阻力約6%。1.6 淺吃水肥大型船型淺吃水肥大船型是受航道和港口泊位吃水限制的一種船舶。其主要特點：一是載重量較常規型船增加20%30%,設計噸位愈大，則載重效果愈佳。 一般25 000 t以上的運輸船載重系數約在 0.67 以上。二是綜合經濟效益高。因為該船型具有載貨位大、吃水淺等特點，可用于礦砂船、煤炭運輸船、油輪、 化學液體船以及船隊運輸途中的補給船等。該船型具有成本低，相對投資成本少，且營運航線多，可通航道多，營運在航率高等優勢，目

9、前在國內外得到廣泛應用。2 管理節能管理工作具有很大的彈性，同一樣工作，粗放化管理與精益管理所產生的效果大相徑庭。油管理更是一項涉及面廣、環節多、 過程長的系統性工程，做好管理節能要把握好以下幾點：通過宣傳教育強化全員的節能意識。船舶節能工作是一全員工程，然而在日常工作中，一些員工甚至個別領導對船舶節能認識上存有偏差，主要有三種表現：第一種表現是，認為船舶節能是船舶和管船部門的職能工作，不愿參與；第二種表現是，認為船舶節能是專業性工作，想參與也無能為力；還有一種表現是，由于宣傳不到位和考核機制方面的原因，沒有成本指標的職能部門和船舶，感受不到燃油成本帶來的經營壓力，對船舶節能積極性不高，被動參

10、與。 因此在實際節能過程中往往出現參與度不夠、冷熱不均現象。解決這個問題要從宣傳教育著手，讓每位員工、每個崗位都深刻感受到燃油成本帶來的壓力，形成部門之間的聯動、船岸之間的聯動。通過完善規章制度使節能工作有章可循、有標可參。一個航運企業，各條船舶的具體情況不盡相同，因此船舶節能離不開規章制度來保障和規范?？梢栽诔浞终{研的基礎上，結合船岸實際，對陸地機關、船舶一線都制定相應的節能管理辦法和獎懲措施并納入公司體系文件，使節約、節能工作有章可循，有標可參，最大程度減少不正常消耗現象的發生；可以根據各船船況和航線特點制定船舶燃潤油消耗定額制度，規范細化船舶燃潤油申報制度，對超額船舶實施跟蹤監控和技術指

11、導，確保船舶燃潤油消耗控制在定額標準范圍之內；可以建立節能責任制度，讓職能部門、船舶和航線調度都有節能指標，使節能工作每個環節都有人負責；還可以探索節能考評制度，月度、季度、年度都有統計、有考核、有評比、有獎懲。通過建立科學的獎懲機制激發員工節能主動性、積極性和創造性。對船舶節能工作要獎有罰，物質刺激和精神鼓勵并舉，對節能工作的考核既要有具體指標，也要有科學的考核手段，例如，對成本控制職能部門的節能考核，可以分月度、季度、年度從整個船隊耗油總量控制情況進行考核，可以在綜合考慮航線和運能變化因素的前提下，通過同比、環比等分析比較，分出船隊總量節能的優劣；對船舶的考核可以在確定燃油定額的情況下考核

12、具體節油量，對比同類型船、同航線船耗油情況，獎優懲劣；對船舶調度部門可以從船舶效能的角度進行考核，如：船舶航行過程中經濟航速使用比例，船舶航行率，航路的選擇，乘潮發航情況等。船舶節能工作還要廣泛發揮員工的創造潛能，可以嘗試建立船舶節能獎勵基金，對員工在節油方面的金點子、好建議，小發明、小創造、小革新進行物質激勵，鼓勵船舶技術部門在節能方面的科技攻關，加強節能技術的改造和應用。船舶節能管理工作以激勵為主，同時也要運用懲處手段，特別是對個別船舶、個別員工盜賣燃油的情況，要加大處罰力度，增加違規成本，殺一儆百。通過優化工作流程實現對燃油的采購、用油、 退油的全程監控。對船舶油料的過程監控首先是把好油

13、料的采購關，采購人員要與調度密切聯系，掌握船舶的準確動態及船上各種油料的存量和合理消耗量，在確保油料質量的前提下，努力確保在油價最便宜的港口加油。油料采購部門還可以在認真分析燃油市場走勢、準確判斷油價起伏的前提下，選擇市場低點批量采購。對船舶用油方面，要對船舶輕、重油使用情況跟蹤管理，在船況允許的條件下，合理確定船舶進、出港口時輕、重油轉換節點，盡量縮短使用輕油的時間，鼓勵有條件的船舶盡量使用價格相對便宜的重質油，推行擴大輕、重油混燒，改善機器工況，用足船舶輔機負荷，有條件的船舶還要最大限度使用軸帶發電機。最后要把好退油關，嚴堵漏洞，當前油價持續飆升，難免個別船員、個別船舶，特別是期租，在利益

14、的誘惑下鋌而走險，在清退廢污油過程中把好油作廢油處理，損公肥私。對于船舶清退廢污油的工作可以建立嚴格的申請審批制度，細化退廢流程，有條件的可以派人現場監督退廢過程。3 技術節能機電設備是船舶油料最直接的消耗者，因此抓好機電設備的維護保養，確保機電設備工況，突出技術管理，充分挖掘節能降耗潛力，是船舶節能的另一個關鍵途徑。3.1 提高船舶動力裝置的效率船舶動力裝置包括主、輔機和傳動軸系與設備等。因此， 要提高整個動力裝置的效率需從各個方面采取有效的措施。(1) 優選主機。由于柴油機技術的發展，無論是低速、中速或高速柴油機其耗油率均有較大幅度的降低，但各種機型間的差別也是明顯存在的。因此,在建造船舶

15、時應根據船舶具體情況，選擇性能穩定、經濟性好的主機。由于主機的能耗在整個動力裝置中所占的比例最大，因而主機的優選對提高動力裝置的效率影響最大。目前柴油機主機趨向低轉速、長沖程，其目的主要是降低耗油率，同時該類主機與低速大直徑螺旋槳匹配效果較好。節能型大功率主機主要是降低耗油率，燒重質燃油或代用燃料，提高船舶營運經濟性。(2) 主發電機燃燒劣質油。主發電機燃燒與主機相同的重質燃油，實現了燃用單一品種油，使機艙布置和管路布置大大簡化，減少維修工作量。同時也節約燃油開支。(3) 優化船、機、 槳的配合特性。由于船舶實際航行情況比較復雜，而外界條件(裝載、海況、污底等 ) 又經常變化；同時，船、機、槳

16、本身的技術狀態也會改變，從而使三者的配合特性發生變化，使它們的技術經濟指標偏離設計工況，影響能量轉換的完善程度，為此，使用管理人員應在船舶運行中清楚地了解各種特性并經常調整運行點，使其處于最佳狀態下運行，達到節能的目的。(4) 提高傳動效率。從主機到螺旋槳的傳動效率取決于傳動方式和傳動軸及設備的效率，因此，應采取下列措施： 盡可能采用直接傳動； 如采用間接傳動，應提高傳動設備(如減速裝置、聯軸節等) 的效率； 保證傳動軸系的對中良好； 采用高效的軸封裝置，減少軸封對漏油及傳動效率的影響。(5)充分利用好柴油機余熱。船舶柴油機燃油燃燒產生的熱量中大約40轉化為柴油機的輸出功，其余通過排氣、冷卻水

17、等排放到船外。目前，柴油機排氣余熱的利用，主要是通過廢氣渦輪增壓器將廢氣能量轉換成掃氣空氣的壓力來提高柴油機的功率和效率。利用廢氣鍋爐產生的飽和蒸汽來滿足船員的日常雜用及油艙的加熱保溫，有的大型船舶還將蒸汽過熱后驅動透平發電機進行余熱發電。冷卻水的余熱利用主要是作為海水淡化裝置的熱源。(6) 采用主機軸帶發電機。由于柴油機在部分負荷工作時，其經濟性較差,耗油率增加。當某些船舶較長時間處于部分負荷工作時,可采用主機軸帶發電機，這樣，不僅可使主機工作在效率高的運行區域，提高效率，而且有可能減少柴油發電機組的數目。(7) 提高船舶電站的效率。船舶電站的能耗在整個船舶動力裝置中占有一定的份額。提高船舶

18、電站的效率不應忽視。為此， 應合理地使用發電機，盡量避免柴油機在低負荷下運行，以提高柴油機的運行經濟性。正確選擇各種電動機容量，采取補償裝置提高功率因數，采用控制機構提高電動機效率，以提高船舶供電系統的功率因數。(8) 提高推進效率優化船、機、槳的匹配是提高推進效率的主要途徑。常用的措施有:(1) 在可能的條件下，增加螺旋槳的直徑；(2) 降低螺旋槳的轉速；(3) 采用可調螺距槳；(4) 優化設計螺旋槳，使船、機、槳的匹配最佳；(5) 采用船體附件(如導流管等)；(6) 減少螺旋槳的粗糙度。4 營運節能通過研究和實踐，技術節能有效降低船舶燃油消耗，已被大家所認同，并已廣泛應用在船舶節能工作中。近年來，隨著燃油成本壓力的持續增加，如何在原有基礎上進一步挖掘潛力，營運節能越來越被航運企業所重視和應用。船舶營運節能可以從以下幾個方面研究：盡量使用經濟航速。燃油的消耗量與航速的關系并不是一般的線性比例關系。一般來說，航速的變化與主機功率及燃油消耗量呈三次方關系，降低航速，可使主機消耗功率大大減少。但降低航速會導致其他費用的增加，因此， 應按優化原則確定經濟航速，以獲得節能和最佳經濟效益。不斷優化航線。在航行中，特別是遠洋航行，航線的優劣對提高經濟效益有重大的影響?？茖W、經濟的航線，可以有效降低燃油成本。因此航運公司在布局航線時，要統籌考慮航道特點、所投船舶的適航能力、海洋水文、氣象