船舶高能效技术介绍

1、船舶高能效技术介绍，CCS公司审图中心，2013年01月08日，2、典型旧散货船综合能源传递和消费分布，新旧散货船能源消费比较， 整船能源利用效率27.82%动力系能源利用效率19.03%电力系能源利用效率27.61%热系能源利用效率73.26%主机能源利用效率40.64%发电机组能源利用效率32.30%单位货物每小时能源指标150(kJ/t.h 3新旧散货船的能源消耗比较， 船全体的能源利用效率32.58%动力系统的能源利用效率20.88%电力系统的能源利用效率31.97%热系统的能源利用效率73.50%本体的能源利用效率48.65%发电机组的能源利用效率37.39%单位货物的每小时的能源消

2、耗t.h新旧散货船能耗比较分析：，5，船舶高能效技术，5 .电力系统优化，3 .高效动力系统，7 .高效系统/系统，2 .船舶轻量化技术，4 .高效推进系统，6 .减阻涂料，最初的线型优化减少CP、CB、LCB、Cw、航行减阻、空气阻力，在低空气阻力上建设研究前导管、桨前反应翅片(定子)、轮毂盖翅片、梯形球、扭转舵、船舶减阻技术、7、高效推进系统、CLT桨、新式外形螺旋桨货舱区域优化、货舱区域外构造优化、船体节点设置优化、高强度钢的使用、分舱配置优化、纵构件优化、其他轻量材料的使用、船体轻量化、其他减量措施、纵骨格式船舶轻量化技术(2)、主体和发电机组的优化选定、轴系的优化设置优化、管系优化放

3、样、 配置形式、阀门类型、其他机电设备、强度、材料、锅炉、换热器等、设备轻量化设置修订吃水(T) :5.1m； 结构吃水(TS) :5.14m； 航速：VS=18.15kn。 该船对上述两种不同骨架形式(纵骨架和横骨架)的构件重量进行了修正和比较。 结论：纵骨格式头部区构件重量为25119(kg )，横骨格式构件重量为32263(kg )； 纵向框架式的部件比横向框架式的部件重量轻28 %。 当然，因为本船小，原来的设定修订年代远，样品的选择有限。 现在的新设计中，采用纵骨格式实际上并不比采用横骨格式轻很多，但重量还是有很大的挖掘空间，采用纵骨格式的经济性远远优于横骨格式。 轻量化技术，一、船

4、体骨架形式优化，24，3 .结论和适用性纵骨格式结构多见于大型油船和矿砂船。 纵横混合骨格式结构主要应用于大中型散装货船、大中型油船、大中型集装箱船。 现在，比较主流的设置修订是纵横混合骨格式，即全船尽量采用纵骨格式，除了不能设置纵骨，或者不能施工以外都不能满足。 纵横混合骨架形式很好地解决了船体总强度问题，合理地解决了施工技术。 特别重要的是，在这种骨架形式中，主船体和第一种纵向骨架形式可以使船体结构重量更轻、经济效益更好，满足目前运输船追求高能效的要求。由此可知，以纵骨格式为主的纵横混合骨架形式，在将来运输商船的新造船船体骨架形式的选择中具有普及价值。 轻量化技术，一、船体骨架形式的优化，

5、25，1 .技术特征船舶的中横截面图是船舶结构设置修订，特别是货舱区的指南性文件，因此中横截面的优化设置修订是结构设置修订的关键。 对大型运输船来说，货舱区船体纵构件的重量约占船体结构整体重量的60%以上，所以中横截面上构件的配置不仅直接影响结构的功能和合理性，而且直接影响空船重量。 在预先确定构件配置的基础上，采用船级公司的规范进行中横截面构件的尺寸修正计算，经过确定其大小的进一步详细的分析比较，适当调整配置尺寸，合理选择高强度钢和组合型材，在保证船体结构的强度的基础上，进行最优的结构设定修正，使构件的重量最轻2 .优化构想和方法2.1主尺度和分仓配置优化2.2纵向构件优化2.3横向仓壁形式

6、的优化2.4横向强度的直接修订、轻量化技术、二、船体中横截面优化、26、2.1主尺度和分仓配置优化、设置修订的前期参与总配置的修订计划。 纵向货舱的位置和长度划分通常要考虑舱容量、总纵向强度、破舱稳定性、装卸方便等因素，统一考虑配置，合理划分舱容量，配置压载舱，减少船舶的静水力矩和剪切力，降低船舶截面模块的要求，减少截面积2.2纵向构件的优化、纵向构件的优化设定修订对于减轻全船结构重量至关重要。 优化设定、修正船体纵向构件的方法很多，纵向构件包括板和纵骨的优化，但在这些方法中比较容易实现、有效，一是优化设定、修正纵骨或强框的间隔，二是优化纵骨截面(以截面模块数为原则，改变截面形状) 三是采用高

7、强度钢。 轻量化技术、27、2.2纵向构件优化、纵骨间距优化、优化应满足的要求所有构件均满足规范的局部强度要求，所有构件均满足规范的弯曲强度要求，甲板上船体梁截面模数均满足总强度储备要求。 优化目标：在各方案满足先前设定的约束条件的前提下，追求中断面纵向构件面积之和(表示纵向构件的重量)最小。轻量化技术、28、2.2纵向构件优化、优化结果：某VLCC三种纵骨间距方案纵向构件面积的修正结果主张在焊接功率较少的前提下，采用稍小的纵骨间距，更适合我国国情。 轻量化技术，29，2.3横仓壁形式的优化横仓壁采用多种槽条组合型横仓壁的结构形式，有效地解决了多边形槽条的抗压技术问题和澳大利亚货舱台阶的配置。

8、 槽型形状的优化，在满足模数和强度的基础上，通过改变不同形状的组合，得到最轻的单位长度重量。 槽型仓壁采用等级高的高强度钢有利于重量控制。2.4根据横向强度的直接修正计算有限要素法，在能够一边找到高应力区域，一边找到设定修正馀量大的地方减轻重量的弯曲强度不满足规范的要求的区域，综合平衡弯曲加强筋和板厚的增加的重量差，选择最佳方案。 轻量化技术，30，3，船体货舱外结构优化，结构选择合理的骨架形式基本结构配置考虑到所有构件的应力水平不会过高也不会过低，消除冗馀结构，最大限度地利用材料。 优化第一尖舱结构平台布局优化尾舱平台布局，采用轻型尾舱结构修正模型优化机舱布局，减少冗馀结构完善压载水置换方案

9、，完善控制最小结构第一吃水的舱布局，减少冗馀铁围墙，但设置必要的替代支柱其他设备、区室和油室配置完善，尽量考虑上下、前后对位和强框架结构的轻量化技术，31，4，船体高强度钢的应用，1 .技术特征选择船体构件材料主要考虑经济性，在船体强度的保证和使用要求下船体结构重量的减少，船舶装载量的增加，经济性的指标更高因此，在运输商船的修订中，多关注高强度钢的应用，谋求船体构造的轻量化。 使用高强度钢的优点是减少船体钢材料的重量，增加装载量。 但是，高强度钢的使用中最应该考虑的是对疲劳寿命的潜在影响。 特别是在大型船上，其本身的刚性低，除了大量使用高强度钢，船体的刚性进一步降低。 因此，各船级公司对部分主

10、尺度超过一定限制的大型船舶提出了强制执行疲劳强度分析的要求，保证了船舶的疲劳寿命。 2、经济型巴拿马油轮高强度钢的使用情况比较表明，高强度钢的使用对空船重量的控制非常有效，轻量化技术，32，4，船体高强度钢的应用，3 .结论及适用性散货船高强度钢的使用比例一般与船东的要求直接相关，船东对高强度钢的理想型大型散货因此，在确保疲劳强度的基础上尽可能多地使用高强度钢，对经济性非常大。 高强度钢材本身并不是疲劳问题的根源，但高强度钢结构部的高应力会引起疲劳而成为主要的故障模式。 因此，为了平衡船体构造的轻量化和确保船体疲劳寿命的矛盾，需要通过直接修正计算找到最适合高强度钢的使用的比例。 轻量化技术，3

11、3，5，船体节点设置优化，近几十年来，疲劳裂纹引起的船舶损伤事件越来越多，船舶结构的疲劳破坏越来越引起人们的充分重视，如何改善船舶结构设置，提高疲劳寿命成为重要课题。 在修订时，可通过疲劳强度检查，适当改善结构节点的修订，选择合适的钢种、构件尺寸、节点形式、焊接技术及表面研磨状态等，确保对船体结构作用交变载荷的构件有足够的疲劳寿命。 同时检验船部门和利用船者要特别注意平时的维护和检验。轻量化技术、34、6等新型材料的应用、1. SPS钢板SPS钢板(“sandwich plate system”)是在两层钢板之间注入聚氨酯弹性体作为增强材料。 上世纪90年代上市以来，SPS钢板在船舶维修上得到

12、了一定的应用。 SPS聚氨酯夹层板系统与传统钢材相比，既节省钢板成本，又能减轻船体重量。 目前，SPS钢板已应用于轻型车辆甲板、烟囱、上层建筑结构、舱口盖、舱口围板和货舱结构等。 国内的钢企对这种新材料也显示出很高的积极性，相信随着技术的成熟，本材料将大规模地用于新造船。 轻量化技术，35、6，其他新型材料的应用，2 .其他轻量材料2.1管系材料的选择：内置给水管采用PERT (耐高温85 )材料，疏排水管采用PVC材料，可以在一定程度上减轻空船重量。 这些技术已经非常成熟。 目前，日本造船厂多采用玻璃钢材料作为压载管，初期投资不少，但在船舶运营过程中，维护成本大幅度降低，空船重量也有所减轻。

13、 其他管系的管规格在符合规范的基础上，壁厚可以参照日韩船厂的选择标准，特别是大口径的液品、压载、海水管。 2.2内饰材料的选择：采用超轻量甲板敷料，容积800kg/m3，减轻船体重量。 船室内面板采用25mm的铝蜂窝面板，减轻了船体重量。优化卫生单元，减轻整体单元重量(推荐高铁内置墙体用的最新材料SMC，可以大幅减轻单元重量)。 减轻重量技术、36、7等减量措施的研究与分析，船舶减量除了在船体结构修订方面需要优化外，还可以实施许多其他减量措施。 减重是一项系统工程，涉及船体结构、设备选型、设备制造、工业水平和技术等各个方面。 1、概况2 .钢板焊接形式代替塌砂铸造，铸造产品工人劳动强度大、重量

14、重，不仅费材，而且会造成环境污染。 例如，很多船舶的缆索导辊，经常被铸造，很重。 采用钢板卷制，其重量可减少60%。 3 .降低封闭设备的厚度，布置在船上的封闭设备，规格多种多样，如：门、窗、盖达一千数百种。 那个产品的厚度可能会减少。 因为它的使用量比较大，所以像门一样，全船有100张。 一扇钢质门如果采用胎圈式，其厚度可减少2mm，减量约20%以上。 根据粗略的修订，某种类型的散货船仅一艘全船就能减轻约4吨的重量。 轻量化技术、37、7等减量措施的研究与分析、船用配置的舷梯、码头梯和各种直梯、斜梯，数量多，目前减量15%，应该没有问题。 像铝保鲜膜一样强度丰富，与日本的同类产品相比，看起来

15、很重，使用的角铝很厚。 4 .调整分步设备的材料和结构，5 .“广义的“装备减量空间，锚唇轻量化：中国船舶锚唇铸钢厚度100mm左右，韩国锚唇平均厚度只有55mm，所以中国锚唇船上的一对比日韩重10t左右。 舵系设定修订轻量化：据有关厂家修订，我国船舶上装置的舵系设备总重量比国外同类船多80吨。 底座结构轻量化：船上各种设备的底座，例如主机底座、发电机底座、各种重大设备底座普遍比日韩重。 架台组合减量：船上的各种管路、油路、气路和电缆纵横交叉，非常复杂，各有自己的架台，现在采用组合架台，上下分层，将许多不同的管路、线路安装在同一组合架台上，节约重量，排列秩序轻量化技术、38、7、其他减重措施的

16、研究与分析、施工单位加强管理严格控制，按图减轻施工冗馀重量也是控制船舶重量的一个值得关注的事项。 例如，船体结构如果不按图施工，会引起很大的重工修补，大幅度增加船体重量，导致安全上的担忧。 管系放样工程，很多管系由于布局的原因，在接口上发现了大的位移偏差(不能连接)，所以来到“现校管”，长度必定比直线管大，有时追加一对法兰等，相对于大型管系的重量自然增加。 内置的甲板敷料，是施工中最失控的部分，为了把最后的房间弄平，工人直接用水泥铺平，弄平需要很多垫子，重量增加。 如果施工单位受到严格管理控制，这些错误的施工方式可以避免。 6、造船厂施工管理控制、轻量化技术、主机重量在船舶机舱设备中所占比重较大，一般为50%，因此选择高性能轻量主机对船舶轻量化有很大意义。 随着柴油机技术的进步，电控共轨燃料喷射技术已大量应用于柴油机。 与以往的柴油机相比，由于废除了凸轮等大型部件，能够减轻主体的重量和体积。 中速机和高速机相对于低速机是轻量的，所以作为主机采用中高