船舶高能效技術(shù)介紹

1、CCSCCS社審圖中心社審圖中心 船舶高能效技術(shù)介紹船舶高能效技術(shù)介紹 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 20132013年年0101月月0808日日 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 2 典型舊散貨船綜合能量傳遞及消耗分布典型舊散貨船綜合能量傳遞及消耗分布 新舊散貨船能耗對(duì)比新舊散貨船能耗對(duì)比 整船能量利用效率整船能量利用效率 27.82%27.82% 動(dòng)力系統(tǒng)能量利用效率 19.03%19.03% 電力系統(tǒng)能量利用效率 27.61% 27.61% 熱力系統(tǒng)能量利用效率 73.26% 73.26% 主機(jī)能量利用效率 40.64% 40.64% 發(fā)電機(jī)組能量利用效率 32.30%32.30%

2、單位貨物每小時(shí)耗能指標(biāo) 150 150（kJ/t.hkJ/t.h） CCSCCS社審圖中心社審圖中心 3 新型散貨船綜合能量傳遞及消耗分布新型散貨船綜合能量傳遞及消耗分布 新舊散貨船能耗對(duì)比新舊散貨船能耗對(duì)比 整船能量利用效率整船能量利用效率 32.58%32.58% 動(dòng)力系統(tǒng)能量利用效率 20.88% 20.88% 電力系統(tǒng)能量利用效率 31.97%31.97% 熱力系統(tǒng)能量利用效率 73.50%73.50% 主機(jī)能量利用效率 48.65% 48.65% 發(fā)電機(jī)組能量利用效率 37.39%37.39% 單位貨物每小時(shí)耗能指標(biāo) 117.11117.11（kJ/t.hkJ/t.h） CCSCCS

3、社審圖中心社審圖中心 4 新舊散貨船能耗對(duì)比新舊散貨船能耗對(duì)比 ￥ 分析：分析： CCSCCS社審圖中心社審圖中心 5 船舶高能效技術(shù) 5. 5. 電力系統(tǒng)優(yōu)化電力系統(tǒng)優(yōu)化 3. 3. 高效動(dòng)力系統(tǒng)高效動(dòng)力系統(tǒng) 7. 7.高效系統(tǒng)高效系統(tǒng)/ /系統(tǒng)系統(tǒng) 2. 2. 船舶輕量化技術(shù)船舶輕量化技術(shù) 4. 4. 高效推進(jìn)系統(tǒng)高效推進(jìn)系統(tǒng) 6. 6. 新能源應(yīng)用新能源應(yīng)用 8. 8. 新概念船型新概念船型 1. 1. 船舶減阻技術(shù)船舶減阻技術(shù) 船舶高能效技術(shù)船舶高能效技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 6 主尺度和船型參數(shù)的優(yōu)化主尺度和船型參數(shù)的優(yōu)化 線型優(yōu)化線型優(yōu)化 減阻附體減阻附體 氣膜減阻氣

4、膜減阻 減阻涂料減阻涂料 首部線型優(yōu)化首部線型優(yōu)化 尾部線型優(yōu)化尾部線型優(yōu)化 L 、B/T、CP 、CB 、LCB 、Cw 航行減阻航行減阻 減少空氣阻力減少空氣阻力 低空氣阻力上建的研究低空氣阻力上建的研究 槳前節(jié)能附體槳前節(jié)能附體 槳后節(jié)能附體槳后節(jié)能附體 減少水阻力減少水阻力 尾框高度、螺旋槳與船體間隙、機(jī)艙尾框高度、螺旋槳與船體間隙、機(jī)艙 布置、螺旋槳軸線高度和主機(jī)的配合布置、螺旋槳軸線高度和主機(jī)的配合 前置導(dǎo)管、槳前反應(yīng)鰭（定子）前置導(dǎo)管、槳前反應(yīng)鰭（定子） 轂帽鰭轂帽鰭 、舵球、舵球 、扭曲舵、扭曲舵 船舶減阻技術(shù)船舶減阻技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 7 高效推進(jìn)系統(tǒng)高效

5、推進(jìn)系統(tǒng) CLT槳槳 新式外形螺旋槳新式外形螺旋槳 吊艙吊艙-電力推進(jìn)電力推進(jìn) 船船-機(jī)機(jī)-槳優(yōu)化配合槳優(yōu)化配合 CRP槳槳 Hybrid CRP槳槳 NTP槳槳 KAPPEL槳槳 吊艙吊艙-電力推進(jìn)電力推進(jìn) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 8 船舶輕量化技術(shù)（一）船舶輕量化技術(shù)（一） 船體骨架形式優(yōu)化船體骨架形式優(yōu)化 貨艙區(qū)域優(yōu)化貨艙區(qū)域優(yōu)化 貨艙區(qū)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化貨艙區(qū)外結(jié)構(gòu)優(yōu)化 船體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化船體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化 高強(qiáng)度鋼的使用高強(qiáng)度鋼的使用 分艙布置優(yōu)化分艙布置優(yōu)化 縱向構(gòu)件優(yōu)化縱向構(gòu)件優(yōu)化 其他輕型材料的使用其他輕型材料的使用 船體輕量化船體輕量化 其他減重措施其他減重措施 縱骨架式、橫骨

6、架式、及縱橫混合骨架形式縱骨架式、橫骨架式、及縱橫混合骨架形式 優(yōu)化設(shè)計(jì)縱骨或強(qiáng)框間距優(yōu)化設(shè)計(jì)縱骨或強(qiáng)框間距 優(yōu)化縱骨剖面優(yōu)化縱骨剖面 采用高強(qiáng)度鋼采用高強(qiáng)度鋼 橫艙壁形式優(yōu)化橫艙壁形式優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 9 船舶輕量化技術(shù)（二）船舶輕量化技術(shù)（二） 主機(jī)和發(fā)電機(jī)組優(yōu)化選型主機(jī)和發(fā)電機(jī)組優(yōu)化選型 軸系的優(yōu)化設(shè)計(jì)軸系的優(yōu)化設(shè)計(jì) 管系優(yōu)化放樣管系優(yōu)化放樣 布置形式、閥的類型布置形式、閥的類型 其它機(jī)電設(shè)備其它機(jī)電設(shè)備 強(qiáng)度強(qiáng)度 材料材料 鍋爐、熱交換器等鍋爐、熱交換器等 設(shè)備輕量化設(shè)備輕量化 布置布置 材料材料 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 10 高效動(dòng)力系統(tǒng)高效動(dòng)力系統(tǒng)

7、渦輪增壓技渦輪增壓技 術(shù)術(shù) 智能型柴油機(jī)智能型柴油機(jī) 超長(zhǎng)沖程低速機(jī)超長(zhǎng)沖程低速機(jī) 降功率使用降功率使用Derating Wartsila公司的公司的RT-flex系列柴油機(jī)的共軌技術(shù)系列柴油機(jī)的共軌技術(shù) MAN B(Lbp) : 134m;型寬型寬(B) :23.1m;(B) :23.1m; 設(shè)計(jì)吃水設(shè)計(jì)吃水( T) :5.1m;( T) :5.1m;結(jié)構(gòu)吃水結(jié)構(gòu)吃水( TS) :5.14m;( TS) :5.14m;航速航速:VS = 18.15kn:VS = 18.15kn。該船我們將。該船我們將 上述兩種不同的骨架形式上述兩種不同的骨架形式( (縱骨架和橫骨架縱骨架和橫骨架) ) 的構(gòu)

8、件重量進(jìn)行計(jì)算并將其進(jìn)行比的構(gòu)件重量進(jìn)行計(jì)算并將其進(jìn)行比 較。較。 結(jié)論結(jié)論: :縱骨架式的首部區(qū)域的構(gòu)件重量為縱骨架式的首部區(qū)域的構(gòu)件重量為25119(kg) ,25119(kg) ,而橫骨架式的構(gòu)件重而橫骨架式的構(gòu)件重 量為量為32263(kg) ;32263(kg) ;縱骨架式的構(gòu)件比橫骨架式的構(gòu)件重量輕縱骨架式的構(gòu)件比橫骨架式的構(gòu)件重量輕28 %28 %。當(dāng)然本船較小。當(dāng)然本船較小 且原設(shè)計(jì)年代較遠(yuǎn)，所以樣本的選擇有一定的局限性。在目前新的設(shè)計(jì)中采用且原設(shè)計(jì)年代較遠(yuǎn)，所以樣本的選擇有一定的局限性。在目前新的設(shè)計(jì)中采用 縱骨架式比采用橫骨架式實(shí)際輕不了這么多，但重量還是有較大的挖掘空間，

9、縱骨架式比采用橫骨架式實(shí)際輕不了這么多，但重量還是有較大的挖掘空間， 并且采用縱骨架式的經(jīng)濟(jì)性確實(shí)比橫骨架式好很多。并且采用縱骨架式的經(jīng)濟(jì)性確實(shí)比橫骨架式好很多。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 一、船體骨架形式優(yōu)化一、船體骨架形式優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 24 3.3.結(jié)論及結(jié)論及適用性適用性 縱骨架式結(jié)構(gòu)常見于大型油船和礦砂船?？v橫混合骨架式結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大縱骨架式結(jié)構(gòu)常見于大型油船和礦砂船。縱橫混合骨架式結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大 中型散裝貨船，大中型油船，大中型集裝箱船。目前比較主流的設(shè)計(jì)是縱橫混合中型散裝貨船，大中型油船，大中型集裝箱船。目前比較主流的設(shè)計(jì)是縱橫混合 骨架式，即全船盡可能采

10、用縱骨架式，除無法設(shè)置縱骨或施工無法滿足外?？v橫骨架式，即全船盡可能采用縱骨架式，除無法設(shè)置縱骨或施工無法滿足外?？v橫 混合骨架形式很好的解決了船體總強(qiáng)度問題又合理地解決了施工工藝，尤其重要混合骨架形式很好的解決了船體總強(qiáng)度問題又合理地解決了施工工藝，尤其重要 的是，在這種骨架形式中，主船體以及首部的縱骨架形式使得船體結(jié)構(gòu)的重量更的是，在這種骨架形式中，主船體以及首部的縱骨架形式使得船體結(jié)構(gòu)的重量更 輕，經(jīng)濟(jì)性更好，符合目前運(yùn)輸船追求高能效的要求。輕，經(jīng)濟(jì)性更好，符合目前運(yùn)輸船追求高能效的要求。 由此可見，以縱骨架式為主的縱橫混合骨架形式是在未來運(yùn)輸商船的新造船由此可見，以縱骨架式為主的縱橫混

11、合骨架形式是在未來運(yùn)輸商船的新造船 船體骨架形式選擇中是值得推廣的。船體骨架形式選擇中是值得推廣的。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 一、船體骨架形式優(yōu)化一、船體骨架形式優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 25 1.1.技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn) 由于船舶的中橫剖面圖是船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是貨艙區(qū)的指針性文件，所以中由于船舶的中橫剖面圖是船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是貨艙區(qū)的指針性文件，所以中 橫剖面的優(yōu)化設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因?yàn)閷?duì)于大型運(yùn)輸船而言，貨艙區(qū)的船體橫剖面的優(yōu)化設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因?yàn)閷?duì)于大型運(yùn)輸船而言，貨艙區(qū)的船體 縱向構(gòu)件的重量約占整個(gè)船體結(jié)構(gòu)重量的縱向構(gòu)件的重量約占整個(gè)船體結(jié)構(gòu)重量的60%60%以上，中

12、橫剖面上構(gòu)件的布置不僅以上，中橫剖面上構(gòu)件的布置不僅 直接影響到結(jié)構(gòu)的功能和合理性，而且對(duì)空船重量產(chǎn)生直接影響。在初步確定構(gòu)直接影響到結(jié)構(gòu)的功能和合理性，而且對(duì)空船重量產(chǎn)生直接影響。在初步確定構(gòu) 件布置基礎(chǔ)上，利用有關(guān)船級(jí)社規(guī)范進(jìn)行中橫剖面構(gòu)件尺寸計(jì)算，確定其大??；件布置基礎(chǔ)上，利用有關(guān)船級(jí)社規(guī)范進(jìn)行中橫剖面構(gòu)件尺寸計(jì)算，確定其大?。?再經(jīng)過仔細(xì)分析比較，適當(dāng)調(diào)整布置尺寸，合理選用高強(qiáng)度鋼及組合型材，力求再經(jīng)過仔細(xì)分析比較，適當(dāng)調(diào)整布置尺寸，合理選用高強(qiáng)度鋼及組合型材，力求 在保證船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，做出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以使構(gòu)件重量最輕，提高在保證船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，做出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以

13、使構(gòu)件重量最輕，提高 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 2.2.優(yōu)化思路和方法優(yōu)化思路和方法 2.1 2.1 主尺度及分艙布置優(yōu)化主尺度及分艙布置優(yōu)化 2.2 2.2 縱向構(gòu)件優(yōu)化縱向構(gòu)件優(yōu)化 2.3 2.3 橫艙壁形式的優(yōu)化橫艙壁形式的優(yōu)化 2.4 2.4 橫向強(qiáng)度的直接計(jì)算橫向強(qiáng)度的直接計(jì)算 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 二、船體中橫剖面優(yōu)化二、船體中橫剖面優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 26 2.1 2.1 主尺度及分艙布置優(yōu)化主尺度及分艙布置優(yōu)化 在設(shè)計(jì)的前期參與總布置的規(guī)劃。縱向貨油艙的位置及長(zhǎng)度劃分通常要兼在設(shè)計(jì)的前期參與總布置的規(guī)劃?？v向貨油艙的位置及長(zhǎng)度劃分通常要兼 顧到艙容、總縱

14、強(qiáng)度、破艙穩(wěn)性、裝卸方便等因素，統(tǒng)籌考慮安排，通過合理顧到艙容、總縱強(qiáng)度、破艙穩(wěn)性、裝卸方便等因素，統(tǒng)籌考慮安排，通過合理 劃分艙容，布置壓載艙，減小船舶靜水彎矩和剪力，從而使船舶剖面模數(shù)要求劃分艙容，布置壓載艙，減小船舶靜水彎矩和剪力，從而使船舶剖面模數(shù)要求 降低，剖面面積減少，以達(dá)到減輕船體重量的目的。降低，剖面面積減少，以達(dá)到減輕船體重量的目的。 2.2 2.2 縱向構(gòu)件優(yōu)化縱向構(gòu)件優(yōu)化 縱向構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)降低全船結(jié)構(gòu)重量意義十分重大。優(yōu)化設(shè)計(jì)船體縱縱向構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)降低全船結(jié)構(gòu)重量意義十分重大。優(yōu)化設(shè)計(jì)船體縱 向構(gòu)件的方法較多，縱向構(gòu)件包括板和縱骨優(yōu)化，但這些方法中比較容易實(shí)現(xiàn)向構(gòu)

15、件的方法較多，縱向構(gòu)件包括板和縱骨優(yōu)化，但這些方法中比較容易實(shí)現(xiàn) 和較有效的，一是優(yōu)化設(shè)計(jì)縱骨或強(qiáng)框間距；二是優(yōu)化縱骨剖面（以剖面模數(shù)和較有效的，一是優(yōu)化設(shè)計(jì)縱骨或強(qiáng)框間距；二是優(yōu)化縱骨剖面（以剖面模數(shù) 為原則，通過變化剖面形狀，得到最優(yōu)的剖面面積）；三是采用高強(qiáng)度鋼。為原則，通過變化剖面形狀，得到最優(yōu)的剖面面積）；三是采用高強(qiáng)度鋼。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 27 2.2 2.2 縱向構(gòu)件優(yōu)化縱向構(gòu)件優(yōu)化 縱骨間距的優(yōu)化縱骨間距的優(yōu)化 優(yōu)化必須滿足的要求優(yōu)化必須滿足的要求 所有構(gòu)件滿足規(guī)范的局部強(qiáng)度要求；所有構(gòu)件滿足規(guī)范的局部強(qiáng)度要求； 所有構(gòu)件滿足規(guī)范的屈曲強(qiáng)

16、度的要求；所有構(gòu)件滿足規(guī)范的屈曲強(qiáng)度的要求； 所有構(gòu)件滿足規(guī)范的腐蝕要求；所有構(gòu)件滿足規(guī)范的腐蝕要求； 甲板處船體梁剖面模數(shù)滿足總強(qiáng)度儲(chǔ)備的要求。甲板處船體梁剖面模數(shù)滿足總強(qiáng)度儲(chǔ)備的要求。 優(yōu)化目標(biāo)：優(yōu)化目標(biāo)： 在各方案均滿足前面所設(shè)定的約束條件的前提下，追求中剖面縱向構(gòu)件面積之在各方案均滿足前面所設(shè)定的約束條件的前提下，追求中剖面縱向構(gòu)件面積之 和（表征縱向構(gòu)件的重量）最小。和（表征縱向構(gòu)件的重量）最小。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 28 方案 縱骨間距 （mm） 總強(qiáng)度儲(chǔ)備 縱向構(gòu)件面積 （cm2） 甲板（%）底部（%） A850107123.9120231 B

17、900107126.4122261 C950107127.3122429 2.2 2.2 縱向構(gòu)件優(yōu)化縱向構(gòu)件優(yōu)化 優(yōu)化結(jié)果：優(yōu)化結(jié)果： 某某VLCCVLCC三種縱骨間距方案縱向構(gòu)件面積計(jì)算結(jié)果比較三種縱骨間距方案縱向構(gòu)件面積計(jì)算結(jié)果比較 在增加焊接工作量不多的前提下，主張采用略小的縱骨間距，更適合中國國情。在增加焊接工作量不多的前提下，主張采用略小的縱骨間距，更適合中國國情。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 29 2.3 2.3 橫艙壁形式的優(yōu)化橫艙壁形式的優(yōu)化 橫艙壁采用多種槽條組合型橫艙壁的結(jié)構(gòu)形式有效地解決了多邊形槽條橫艙壁采用多種槽條組合型橫艙壁的結(jié)構(gòu)形式有效

18、地解決了多邊形槽條 的抗壓技術(shù)問題及澳大利亞貨艙梯的布置。的抗壓技術(shù)問題及澳大利亞貨艙梯的布置。 槽型形狀的優(yōu)化，在滿足模數(shù)和強(qiáng)度的前提下，通過變化不同的形狀組合，槽型形狀的優(yōu)化，在滿足模數(shù)和強(qiáng)度的前提下，通過變化不同的形狀組合， 得到最輕的單位長(zhǎng)度重量。得到最輕的單位長(zhǎng)度重量。 槽型艙壁采用級(jí)別較高的高強(qiáng)度鋼對(duì)重量控制比較有利。槽型艙壁采用級(jí)別較高的高強(qiáng)度鋼對(duì)重量控制比較有利。 2.4 2.4 橫向強(qiáng)度的直接計(jì)算橫向強(qiáng)度的直接計(jì)算 通過有限元法，既能找出高應(yīng)力區(qū)域，通過有限元法，既能找出高應(yīng)力區(qū)域， 同時(shí)也找出設(shè)計(jì)裕度較大的地方并減輕同時(shí)也找出設(shè)計(jì)裕度較大的地方并減輕 其重量；其重量； 在屈

19、曲強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求的區(qū)域，綜在屈曲強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求的區(qū)域，綜 合平衡加屈曲加強(qiáng)筋和增加板厚之間的合平衡加屈曲加強(qiáng)筋和增加板厚之間的 重量差異，選取最佳方案。重量差異，選取最佳方案。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 30 三、船體貨艙外結(jié)構(gòu)優(yōu)化三、船體貨艙外結(jié)構(gòu)優(yōu)化 結(jié)構(gòu)選用合理的骨架形式；結(jié)構(gòu)選用合理的骨架形式； 基本結(jié)構(gòu)的布置盡可能考慮所有構(gòu)件的應(yīng)力水平既不至于太高，也不至于基本結(jié)構(gòu)的布置盡可能考慮所有構(gòu)件的應(yīng)力水平既不至于太高，也不至于 很低，去除冗余結(jié)構(gòu)，做到材盡其用。很低，去除冗余結(jié)構(gòu)，做到材盡其用。 優(yōu)化首尖艙結(jié)構(gòu)平臺(tái)布置；優(yōu)化首尖艙結(jié)構(gòu)平臺(tái)布置； 優(yōu)化尾

20、尖艙平臺(tái)布置，并采用輕型尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式；優(yōu)化尾尖艙平臺(tái)布置，并采用輕型尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式； 優(yōu)化機(jī)艙布置，減少冗余結(jié)構(gòu)；優(yōu)化機(jī)艙布置，減少冗余結(jié)構(gòu)； 完善壓載水置換方案，控制最小結(jié)構(gòu)首吃水；完善壓載水置換方案，控制最小結(jié)構(gòu)首吃水； 完善艙室布置，減少冗余的鐵圍壁，但設(shè)置必要的替代支柱。完善艙室布置，減少冗余的鐵圍壁，但設(shè)置必要的替代支柱。 完善其他設(shè)備、艙室和油艙的布置，盡量考慮上下、前后對(duì)齊和利用強(qiáng)框完善其他設(shè)備、艙室和油艙的布置，盡量考慮上下、前后對(duì)齊和利用強(qiáng)框 結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)； 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 31 四、船體高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用四、船體高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用 1.1

21、.技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn) 選用船體構(gòu)件材料主要是考慮經(jīng)濟(jì)性，選用船體構(gòu)件材料主要是考慮經(jīng)濟(jì)性， 在保證船體強(qiáng)度和使用要求下船體結(jié)構(gòu)重在保證船體強(qiáng)度和使用要求下船體結(jié)構(gòu)重 量的減少，意味著船舶載重量的增加，經(jīng)量的減少，意味著船舶載重量的增加，經(jīng) 濟(jì)性的指標(biāo)更高。因此在運(yùn)輸商船的設(shè)計(jì)濟(jì)性的指標(biāo)更高。因此在運(yùn)輸商船的設(shè)計(jì) 中，往往把注意力集中到高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用中，往往把注意力集中到高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用 上，以期減輕船體結(jié)構(gòu)的重量。上，以期減輕船體結(jié)構(gòu)的重量。 使用高強(qiáng)度鋼的優(yōu)勢(shì)包括：減少船體使用高強(qiáng)度鋼的優(yōu)勢(shì)包括：減少船體 鋼料重量、增加了載重量。鋼料重量、增加了載重量。 但對(duì)于高強(qiáng)度鋼的使用最需要考慮的但對(duì)于高

22、強(qiáng)度鋼的使用最需要考慮的 就是其對(duì)疲勞壽命的潛在影響。特別是對(duì)就是其對(duì)疲勞壽命的潛在影響。特別是對(duì) 于大型船，本身剛度就比較低，加上高強(qiáng)于大型船，本身剛度就比較低，加上高強(qiáng) 度鋼的大量使用，會(huì)導(dǎo)致船體剛度再進(jìn)一度鋼的大量使用，會(huì)導(dǎo)致船體剛度再進(jìn)一 步降低。因此，各船級(jí)社對(duì)一些主尺度超步降低。因此，各船級(jí)社對(duì)一些主尺度超 過一定限制的大型船舶提出了強(qiáng)制執(zhí)行疲過一定限制的大型船舶提出了強(qiáng)制執(zhí)行疲 勞強(qiáng)度分析的要求，保證了船舶的疲勞壽勞強(qiáng)度分析的要求，保證了船舶的疲勞壽 命。命。 2.2.經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 某巴拿馬型油船的高強(qiáng)鋼使用情況比較表某巴拿馬型油船的高強(qiáng)鋼使用情況比較表 高強(qiáng)度鋼應(yīng)用 情況 船體

23、 結(jié)構(gòu) 重量 (t) 與方 案1相 比重 量差 (t) 高強(qiáng)度 鋼占結(jié) 構(gòu)重量 的比例 (%) 全船采用普通 鋼（方案1） 12192 - 僅貨艙區(qū)甲板 采用32公斤高 強(qiáng)度鋼 11895 297 13 貨艙區(qū)甲板、 底部采用32公 斤級(jí)高強(qiáng)度鋼 11620 57236 結(jié)論：高強(qiáng)度鋼的使用對(duì)于空船重量的控制是結(jié)論：高強(qiáng)度鋼的使用對(duì)于空船重量的控制是 十分有效的十分有效的 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 32 四、船體高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用四、船體高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用 3.3.結(jié)論及適用性結(jié)論及適用性 散貨船高強(qiáng)度鋼的使用比例一般與船東的要求直接相關(guān)，船東會(huì)對(duì)高強(qiáng)度散貨船高強(qiáng)度鋼的使

24、用比例一般與船東的要求直接相關(guān)，船東會(huì)對(duì)高強(qiáng)度 鋼的使用比例在建造規(guī)格書中加以嚴(yán)格限制。對(duì)于好望角型的大型散貨船，高鋼的使用比例在建造規(guī)格書中加以嚴(yán)格限制。對(duì)于好望角型的大型散貨船，高 強(qiáng)度鋼的實(shí)際使用比例可能會(huì)超過強(qiáng)度鋼的實(shí)際使用比例可能會(huì)超過5050，甚至達(dá)到，甚至達(dá)到80%80%左右。所以在保證疲勞左右。所以在保證疲勞 強(qiáng)度的前提下盡可能多使用高強(qiáng)度鋼對(duì)經(jīng)濟(jì)性十分可觀。強(qiáng)度的前提下盡可能多使用高強(qiáng)度鋼對(duì)經(jīng)濟(jì)性十分可觀。 高強(qiáng)度鋼材料本身并非疲勞問題的根源，但高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)處的高應(yīng)力會(huì)引高強(qiáng)度鋼材料本身并非疲勞問題的根源，但高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)處的高應(yīng)力會(huì)引 起疲勞成為主要失效模式。因此，為了平衡船

25、體結(jié)構(gòu)減重和保證船體疲勞壽命起疲勞成為主要失效模式。因此，為了平衡船體結(jié)構(gòu)減重和保證船體疲勞壽命 這對(duì)矛盾，必須通過直接計(jì)算找出高強(qiáng)度鋼使用的一個(gè)最佳比例。這對(duì)矛盾，必須通過直接計(jì)算找出高強(qiáng)度鋼使用的一個(gè)最佳比例。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 33 五、船體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化五、船體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化 近幾十年來，疲勞裂縫引起的船舶損傷事件越來越多，船舶結(jié)構(gòu)的疲勞破壞越近幾十年來，疲勞裂縫引起的船舶損傷事件越來越多，船舶結(jié)構(gòu)的疲勞破壞越 來越引起人們的充分重視，如何改進(jìn)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高疲勞壽命成為一項(xiàng)重要的來越引起人們的充分重視，如何改進(jìn)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高疲勞壽命成為一項(xiàng)重要

26、的 課題。課題。 在設(shè)計(jì)時(shí)，可通過疲勞強(qiáng)度校核，適當(dāng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，選擇合適的鋼在設(shè)計(jì)時(shí)，可通過疲勞強(qiáng)度校核，適當(dāng)改進(jìn)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，選擇合適的鋼 種、構(gòu)件尺寸、節(jié)點(diǎn)形式、焊接工藝以及表面打磨狀態(tài)等，以保證船體結(jié)構(gòu)中受交種、構(gòu)件尺寸、節(jié)點(diǎn)形式、焊接工藝以及表面打磨狀態(tài)等，以保證船體結(jié)構(gòu)中受交 變載荷作用的構(gòu)件有足夠的疲勞壽命。同時(shí)驗(yàn)船部門和用船者在平時(shí)維護(hù)和檢查中變載荷作用的構(gòu)件有足夠的疲勞壽命。同時(shí)驗(yàn)船部門和用船者在平時(shí)維護(hù)和檢查中 應(yīng)當(dāng)特別注意。應(yīng)當(dāng)特別注意。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 34 六、其他新型材料的應(yīng)用六、其他新型材料的應(yīng)用 1. 1. SPS

27、SPS鋼板鋼板 SPS SPS鋼板鋼板( (“sandwich plate systemsandwich plate system”) )是將聚氨酯彈性體注入兩層鋼板之間作為加固是將聚氨酯彈性體注入兩層鋼板之間作為加固 材料。自上個(gè)世紀(jì)材料。自上個(gè)世紀(jì)9090年代面世以來年代面世以來SPSSPS鋼板在船舶修理方面得到了一定應(yīng)用。鋼板在船舶修理方面得到了一定應(yīng)用。SPSSPS聚聚 氨酯夾芯板體系與傳統(tǒng)的鋼材比起來可以節(jié)約鋼板和成本，同時(shí)減輕船體重量。氨酯夾芯板體系與傳統(tǒng)的鋼材比起來可以節(jié)約鋼板和成本，同時(shí)減輕船體重量。 目前目前SPSSPS鋼板已經(jīng)在輕質(zhì)車輛甲板、煙囪、上層建筑結(jié)構(gòu)、艙口蓋、艙口

28、圍和貨鋼板已經(jīng)在輕質(zhì)車輛甲板、煙囪、上層建筑結(jié)構(gòu)、艙口蓋、艙口圍和貨 艙結(jié)構(gòu)等方面得到了應(yīng)用。艙結(jié)構(gòu)等方面得到了應(yīng)用。 國內(nèi)鋼企對(duì)于這種新型材料也表現(xiàn)了較高的積極性，相國內(nèi)鋼企對(duì)于這種新型材料也表現(xiàn)了較高的積極性，相 信隨著技術(shù)的成熟，本材料必將大規(guī)模用于新造船中。信隨著技術(shù)的成熟，本材料必將大規(guī)模用于新造船中。 普通鋼板船體結(jié)構(gòu)普通鋼板船體結(jié)構(gòu)SPSSPS復(fù)合鋼板船體結(jié)構(gòu)復(fù)合鋼板船體結(jié)構(gòu) 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 35 六、其他新型材料的應(yīng)用六、其他新型材料的應(yīng)用 2. 2. 其他輕質(zhì)材料其他輕質(zhì)材料 2.1 2.1 管系材料的選擇：管系材料的選擇： 上建內(nèi)的供

29、水管采用上建內(nèi)的供水管采用PERTPERT（耐高溫（耐高溫8585）材料，疏排水管采用）材料，疏排水管采用PVCPVC材材 料，這樣可以一定程度地減輕空船重量。這些技術(shù)已經(jīng)非常成熟。料，這樣可以一定程度地減輕空船重量。這些技術(shù)已經(jīng)非常成熟。 目前，日本船廠較多采用玻璃鋼材料做壓載水管，雖然初期投資并不目前，日本船廠較多采用玻璃鋼材料做壓載水管，雖然初期投資并不 較少，但在船舶的營(yíng)運(yùn)過程中，維修成本得以大大降低，并且也在一定程較少，但在船舶的營(yíng)運(yùn)過程中，維修成本得以大大降低，并且也在一定程 度上減輕了空船重量。度上減輕了空船重量。 其它管系的管子規(guī)格在滿足規(guī)范的前提下，壁厚可參照日韓船廠的選其它

30、管系的管子規(guī)格在滿足規(guī)范的前提下，壁厚可參照日韓船廠的選 用標(biāo)準(zhǔn)，尤其是大口徑的液貨、壓載、海水管。用標(biāo)準(zhǔn)，尤其是大口徑的液貨、壓載、海水管。 2.2 2.2 內(nèi)裝材料的選擇：內(nèi)裝材料的選擇： 采用超輕質(zhì)甲板敷料，容重采用超輕質(zhì)甲板敷料，容重800kg/m3800kg/m3，減輕船體重量。艙室內(nèi)裝板采，減輕船體重量。艙室內(nèi)裝板采 用用25mm25mm鋁蜂窩板，減輕船體重量。鋁蜂窩板，減輕船體重量。 優(yōu)化衛(wèi)生單元減輕整體單元重量（建議采用用于高鐵內(nèi)裝墻體的最新優(yōu)化衛(wèi)生單元減輕整體單元重量（建議采用用于高鐵內(nèi)裝墻體的最新 材料材料SMCSMC，可大幅減輕單元重量）。，可大幅減輕單元重量）。 輕量化

31、技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 36 七、七、其他減重措施的研究與分析其他減重措施的研究與分析 船舶減重，除了船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面需要進(jìn)行優(yōu)化外，還存在很多其他減重措船舶減重，除了船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面需要進(jìn)行優(yōu)化外，還存在很多其他減重措 施可以實(shí)施。減重是一個(gè)系統(tǒng)的工程，關(guān)系到船體結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、設(shè)備制造、施可以實(shí)施。減重是一個(gè)系統(tǒng)的工程，關(guān)系到船體結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、設(shè)備制造、 工業(yè)水平和工藝等各方面。工業(yè)水平和工藝等各方面。 1.1.概述概述 2.2.用鋼板焊接形式替代翻砂鑄造用鋼板焊接形式替代翻砂鑄造 鑄造產(chǎn)品不但工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、笨重、費(fèi)料，而且造成環(huán)境污染。如：船舶鑄造產(chǎn)品不但工

32、人勞動(dòng)強(qiáng)度大、笨重、費(fèi)料，而且造成環(huán)境污染。如：船舶 上的許多導(dǎo)纜滾輪，大多是鑄造的，十分笨重。采用鋼板卷制后，其重量可以減上的許多導(dǎo)纜滾輪，大多是鑄造的，十分笨重。采用鋼板卷制后，其重量可以減 少少60%60%。 3.3.降低關(guān)閉設(shè)備厚度降低關(guān)閉設(shè)備厚度 船上配置的關(guān)閉設(shè)備，規(guī)格品種繁多，如門、窗、蓋就有成千上百個(gè)品種。其船上配置的關(guān)閉設(shè)備，規(guī)格品種繁多，如門、窗、蓋就有成千上百個(gè)品種。其 產(chǎn)品厚度可以考慮減少，因?yàn)槠溆昧勘容^大，如門，全船就有上百扇，如果每扇產(chǎn)品厚度可以考慮減少，因?yàn)槠溆昧勘容^大，如門，全船就有上百扇，如果每扇 鋼質(zhì)門采用壓筋式，其厚度可減少鋼質(zhì)門采用壓筋式，其厚度可減少2

33、mm,2mm,約減重約減重20%20%以上。據(jù)粗略計(jì)算，某型散貨船以上。據(jù)粗略計(jì)算，某型散貨船 僅門一項(xiàng)全船約可減輕重量?jī)H門一項(xiàng)全船約可減輕重量4 4噸。噸。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 37 七、七、其他減重措施的研究與分析其他減重措施的研究與分析 船用配置的舷梯、碼頭梯和各類直梯、斜梯，數(shù)量很多，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上減重船用配置的舷梯、碼頭梯和各類直梯、斜梯，數(shù)量很多，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上減重 15%15%，應(yīng)該是沒有問題的。如鋁質(zhì)舷梯強(qiáng)度有富余，與日本同類產(chǎn)品比顯得很笨重，應(yīng)該是沒有問題的。如鋁質(zhì)舷梯強(qiáng)度有富余，與日本同類產(chǎn)品比顯得很笨重 ，所用角鋁很厚。，所用角鋁很厚。 4

34、.4.調(diào)整梯桿設(shè)備的材料和結(jié)構(gòu)調(diào)整梯桿設(shè)備的材料和結(jié)構(gòu) 5. 5. “廣義廣義“舾裝件減重空間舾裝件減重空間 錨唇輕量化：我國船舶錨唇鑄鋼件厚度在錨唇輕量化：我國船舶錨唇鑄鋼件厚度在100mm100mm左右，韓國的錨唇平均厚度只有左右，韓國的錨唇平均厚度只有 55mm55mm，因此我國錨唇船上一對(duì)就比日韓重，因此我國錨唇船上一對(duì)就比日韓重10t10t左右。左右。 舵系設(shè)計(jì)輕量化：據(jù)有關(guān)廠家計(jì)算，我國船舶上裝置的舵系設(shè)備總重量要比國舵系設(shè)計(jì)輕量化：據(jù)有關(guān)廠家計(jì)算，我國船舶上裝置的舵系設(shè)備總重量要比國 外同類船重外同類船重8080噸之多。噸之多。 基座結(jié)構(gòu)輕量化：船上的各種設(shè)備的基座，如主機(jī)基座、

35、發(fā)電機(jī)基座、各種重基座結(jié)構(gòu)輕量化：船上的各種設(shè)備的基座，如主機(jī)基座、發(fā)電機(jī)基座、各種重 大設(shè)備基座普遍比日韓重。大設(shè)備基座普遍比日韓重。 支架組合減重：船上各種管路、油路，氣路和電纜縱橫交叉，十分復(fù)雜，各有支架組合減重：船上各種管路、油路，氣路和電纜縱橫交叉，十分復(fù)雜，各有 自己的支架，現(xiàn)在可以考慮采用組合支架，上下分層，把許多不同的管路、線路自己的支架，現(xiàn)在可以考慮采用組合支架，上下分層，把許多不同的管路、線路 安裝在同一個(gè)組合支架上，節(jié)省重量又排列有序。安裝在同一個(gè)組合支架上，節(jié)省重量又排列有序。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 38 七、七、其他減重措施的研究與分

36、析其他減重措施的研究與分析 施工單位加強(qiáng)管理，嚴(yán)格控制，依圖施工減少施工冗余重量，也是控制船施工單位加強(qiáng)管理，嚴(yán)格控制，依圖施工減少施工冗余重量，也是控制船 舶重量的一項(xiàng)須提起關(guān)注的事項(xiàng)。例如：舶重量的一項(xiàng)須提起關(guān)注的事項(xiàng)。例如： 船體結(jié)構(gòu)不按圖施工，必將造成大的返工修補(bǔ)，勢(shì)必大量增加船體重量，還會(huì)船體結(jié)構(gòu)不按圖施工，必將造成大的返工修補(bǔ)，勢(shì)必大量增加船體重量，還會(huì) 造成安全隱患。造成安全隱患。 管系放樣施工，許多管系由于布置的原因，到了接口處發(fā)現(xiàn)有大的位移偏差管系放樣施工，許多管系由于布置的原因，到了接口處發(fā)現(xiàn)有大的位移偏差 （接不上），于是就要來一段（接不上），于是就要來一段“現(xiàn)校管現(xiàn)校管

37、”，長(zhǎng)度肯定大于直線管，有時(shí)還要增，長(zhǎng)度肯定大于直線管，有時(shí)還要增 加一對(duì)法蘭什么的，對(duì)于大型管系重量自然增加。加一對(duì)法蘭什么的，對(duì)于大型管系重量自然增加。 內(nèi)裝的甲板敷料，是施工中最失控的部分，為了最后的房間平整，工人就直接內(nèi)裝的甲板敷料，是施工中最失控的部分，為了最后的房間平整，工人就直接 用水泥鋪，要校平就得多鋪，造成重量增加很多。用水泥鋪，要校平就得多鋪，造成重量增加很多。 這些錯(cuò)誤的施工方式，只要施工單位嚴(yán)格管理控制，也是可以避免的。這些錯(cuò)誤的施工方式，只要施工單位嚴(yán)格管理控制，也是可以避免的。 6. 6. 船廠施工管理控制船廠施工管理控制 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) CCSCCS社審圖中

38、心社審圖中心 主機(jī)的重量占據(jù)船舶機(jī)艙設(shè)備的比重比較大，一般為主機(jī)的重量占據(jù)船舶機(jī)艙設(shè)備的比重比較大，一般為50%50%，因此，因此 選擇高性能的、重量輕的主機(jī)，對(duì)船舶的輕量化有較大的意義。選擇高性能的、重量輕的主機(jī)，對(duì)船舶的輕量化有較大的意義。 由于柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，電控共軌燃油噴射技術(shù)已在柴油機(jī)上大由于柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，電控共軌燃油噴射技術(shù)已在柴油機(jī)上大 量應(yīng)用。與傳統(tǒng)柴油機(jī)相比，由于取消了凸輪等大部件，減輕了量應(yīng)用。與傳統(tǒng)柴油機(jī)相比，由于取消了凸輪等大部件，減輕了 主機(jī)的重量和體積。主機(jī)的重量和體積。 由于中速機(jī)和高速機(jī)相對(duì)于低速機(jī)重量較輕，采用中、高速機(jī)作由于中速機(jī)和高速機(jī)相對(duì)于低速機(jī)重

39、量較輕，采用中、高速機(jī)作 為主機(jī)可以有效地減輕柴油機(jī)重量。為主機(jī)可以有效地減輕柴油機(jī)重量。 采用電力推進(jìn)技術(shù)可以提高推進(jìn)效率，同時(shí)也可以減少了軸系的采用電力推進(jìn)技術(shù)可以提高推進(jìn)效率，同時(shí)也可以減少了軸系的 重量。重量。 在柴油發(fā)電機(jī)組的選型配備上，如果考慮采用軸帶發(fā)電機(jī)，可以在柴油發(fā)電機(jī)組的選型配備上，如果考慮采用軸帶發(fā)電機(jī)，可以 省去一臺(tái)備用的柴油發(fā)電機(jī)組。軸帶發(fā)電機(jī)的重量相對(duì)于柴油發(fā)省去一臺(tái)備用的柴油發(fā)電機(jī)組。軸帶發(fā)電機(jī)的重量相對(duì)于柴油發(fā) 電機(jī)組也大為減輕。電機(jī)組也大為減輕。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 船舶推進(jìn)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組的優(yōu)選船舶推進(jìn)主機(jī)和發(fā)電機(jī)組的優(yōu)選 CCSCCS社審圖中心社審圖中心

40、軸系設(shè)計(jì)時(shí)，首先是考慮軸的強(qiáng)度。通過規(guī)范計(jì)算，選用滿軸系設(shè)計(jì)時(shí)，首先是考慮軸的強(qiáng)度。通過規(guī)范計(jì)算，選用滿 足相應(yīng)要求的軸徑，規(guī)范計(jì)算值已經(jīng)考慮了安全裕度。但在足相應(yīng)要求的軸徑，規(guī)范計(jì)算值已經(jīng)考慮了安全裕度。但在 實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者往往根據(jù)母型船資料設(shè)計(jì)軸徑，尺寸取實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者往往根據(jù)母型船資料設(shè)計(jì)軸徑，尺寸取 的較大，因此軸的尺寸和重量也相應(yīng)增大。的較大，因此軸的尺寸和重量也相應(yīng)增大。 軸系設(shè)計(jì)采用有限元分析方法計(jì)算并適當(dāng)優(yōu)化尺寸并滿足軸軸系設(shè)計(jì)采用有限元分析方法計(jì)算并適當(dāng)優(yōu)化尺寸并滿足軸 系扭振計(jì)算的要求，也可以減輕重量。系扭振計(jì)算的要求，也可以減輕重量。 采用合金鋼材料代替碳鋼材料，

41、在提高軸系的強(qiáng)度的同時(shí)也采用合金鋼材料代替碳鋼材料，在提高軸系的強(qiáng)度的同時(shí)也 可以減輕軸的設(shè)計(jì)尺寸?？梢詼p輕軸的設(shè)計(jì)尺寸。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 軸系設(shè)計(jì)優(yōu)化軸系設(shè)計(jì)優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 在布置機(jī)艙時(shí)，盡量將相關(guān)設(shè)備合理緊湊布置，可以有效減少管路在布置機(jī)艙時(shí)，盡量將相關(guān)設(shè)備合理緊湊布置，可以有效減少管路 長(zhǎng)度和數(shù)量。長(zhǎng)度和數(shù)量。 采用其他材料管代替碳鋼管（如玻璃鋼管、塑料管、不銹鋼管、鋁采用其他材料管代替碳鋼管（如玻璃鋼管、塑料管、不銹鋼管、鋁 管等）也可以減輕管系重量。管等）也可以減輕管系重量。 在管壁厚滿足規(guī)范要求的前提下，適當(dāng)選用比較接近規(guī)范值的管子在管壁厚滿足規(guī)范要求

42、的前提下，適當(dāng)選用比較接近規(guī)范值的管子 也可以起到減輕重量的目的。也可以起到減輕重量的目的。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 管系管系設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 管系設(shè)計(jì)布置合理以及管系原理簡(jiǎn)單也可以減少管子重量。如管系設(shè)計(jì)布置合理以及管系原理簡(jiǎn)單也可以減少管子重量。如 艙底管系避免采用多個(gè)分支管的布置，可以采用總管式結(jié)合遙艙底管系避免采用多個(gè)分支管的布置，可以采用總管式結(jié)合遙 控閥的布置。控閥的布置。 機(jī)艙內(nèi)部分油艙的空氣管可以適當(dāng)合并到透氣總管并接至一個(gè)機(jī)艙內(nèi)部分油艙的空氣管可以適當(dāng)合并到透氣總管并接至一個(gè) 油霧箱透氣?？梢詼p少透氣管頭，相應(yīng)也減少了管系重量。油霧箱透氣?？梢?/p>

43、減少透氣管頭，相應(yīng)也減少了管系重量。 船上選用大型閥盡量選用構(gòu)造簡(jiǎn)單且重量較輕的蝶閥，以代替船上選用大型閥盡量選用構(gòu)造簡(jiǎn)單且重量較輕的蝶閥，以代替 較重的截止閥或閘閥或閥箱。較重的截止閥或閘閥或閥箱。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)CO2CO2固定式滅火系統(tǒng)，對(duì)于散貨船的貨艙，在滿足公約要固定式滅火系統(tǒng)，對(duì)于散貨船的貨艙，在滿足公約要 求的前提下，可通過免除貨艙固定式滅火系統(tǒng)，這樣可以避免求的前提下，可通過免除貨艙固定式滅火系統(tǒng)，這樣可以避免 設(shè)置較多的設(shè)置較多的CO2CO2氣瓶，相應(yīng)也減少了重量。氣瓶，相應(yīng)也減少了重量。 在設(shè)計(jì)船舶消防系統(tǒng)時(shí)，盡量考慮采用其他滅火系統(tǒng)時(shí)，如高在設(shè)計(jì)船舶消防系統(tǒng)時(shí)，盡量考慮采用其他

44、滅火系統(tǒng)時(shí)，如高 倍泡沫滅火系統(tǒng)、壓力水霧滅火系統(tǒng)或氣熔膠滅火系統(tǒng)等以代倍泡沫滅火系統(tǒng)、壓力水霧滅火系統(tǒng)或氣熔膠滅火系統(tǒng)等以代 替替CO2CO2滅火系統(tǒng)。滅火系統(tǒng)。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 管系管系設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 鍋爐可以選用熱效率高的熱油鍋爐代替蒸汽鍋爐。熱油鍋爐的鍋爐可以選用熱效率高的熱油鍋爐代替蒸汽鍋爐。熱油鍋爐的 重量相對(duì)于蒸汽鍋爐較輕。重量相對(duì)于蒸汽鍋爐較輕。 熱交換器采用板式替代管殼式。通過系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，可以在熱交換器采用板式替代管殼式。通過系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，可以在 滿足規(guī)范以及船東使用要求的前提下適當(dāng)縮減設(shè)備的冗余度和滿足規(guī)范以及船東使用要求的前

45、提下適當(dāng)縮減設(shè)備的冗余度和 設(shè)計(jì)裕度，也可以起到輕量化的效果。設(shè)計(jì)裕度，也可以起到輕量化的效果。 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 其他機(jī)電設(shè)備的其他機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化優(yōu)化 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 序號(hào)項(xiàng)目某國內(nèi)設(shè)計(jì)某國內(nèi)設(shè)計(jì)5800058000噸散貨船噸散貨船日本設(shè)計(jì)日本設(shè)計(jì)5800058000噸散貨船噸散貨船后者輕(T) 1主發(fā)電機(jī) 680kW*3-Wartsila 193g/kWh 10.5噸 550KW*3（柴油機(jī)功率） 9.5噸 3 2鍋爐 1.2T廢氣/1.5T燃油-格林 重量18.5噸 116kg/h 1t/h(廢氣) 1t/h(燃油)-Aalborg 重量17噸 1.5 3焚燒爐35

46、0000 kcal/h1300MJ/h 大約310000kcal/h0.5 4空氣壓縮系統(tǒng) 200*2+40*1 30bar 139*1 7bar 主空壓機(jī)（2臺(tái)，135m3/h*2.9MPa）,沒有應(yīng)急空壓機(jī)和輔空 氣瓶。死船起動(dòng)采用應(yīng)急發(fā)電機(jī)主空壓機(jī)主空氣瓶 的方式 2 5燃油系統(tǒng) DN200/100,30*23.5 2300L*2 DN125/DN80，15m3/h3bar(燃油輸送泵)，5m3/h3bar(柴油 輸送泵) 3200L*2 3.5 6滑油系統(tǒng) DN80/50,220*2 1250L*2 DN65/40，205*2 1950L*1+1050L*1 1 7海水系統(tǒng)620*2+

47、250*12.5bar500*2+180*12.5/2.2bar0.5 8淡水冷卻水系統(tǒng)560*2+230*13bar無，采用海水開式冷卻系統(tǒng)1 9壓載系統(tǒng)1000*22.5bar DN350環(huán)狀700*22.4bar DN450單根16.5 10通風(fēng)系統(tǒng)42000*4600Pa54000*2400Pa0.5 11固定滅火系統(tǒng)CO2，197瓶，重25.6T 機(jī)艙高倍泡沫滅火系統(tǒng)：泡沫柜（1000L），供水泵： 130m3/h*8.5bar 20 12軸系 艉軸直徑500mm/9700kg 中間軸直徑 450mm/7255kg 艉軸直徑490mm/10514kg 中間軸直徑410mm/7850k

48、g-1 13中央冷卻器4900kW *2無，采用海水開式冷卻系統(tǒng)0.5 49.5 輕量化技術(shù)輕量化技術(shù) 結(jié)論：由上述比較，可以看出后者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型上做了一定的優(yōu)化，從而有效減輕了設(shè)備的重量。結(jié)論：由上述比較，可以看出后者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型上做了一定的優(yōu)化，從而有效減輕了設(shè)備的重量。 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 45 一級(jí)渦輪增壓技術(shù)一級(jí)渦輪增壓技術(shù) 兩級(jí)渦輪增壓技術(shù)兩級(jí)渦輪增壓技術(shù) VTA 渦輪增壓技術(shù)渦輪增壓技術(shù) 高效柴油機(jī)高效柴油機(jī) 渦輪增壓技術(shù)渦輪增壓技術(shù) 降低油耗降低油耗23%。 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 46 智能型柴油機(jī)的典型代表智能型柴油機(jī)的典型代表 高效

49、柴油機(jī)高效柴油機(jī) 智能型柴油機(jī)智能型柴油機(jī) 電子控制單元電子控制單元( ECU) 比例電子噴射控制閥比例電子噴射控制閥( ELFI) 降低降低2%油耗油耗 智能監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng) 機(jī)械式凸輪結(jié)構(gòu)機(jī)械式凸輪結(jié)構(gòu) Wartsila公司的公司的RT-flex系列系列 MAN B ; 在低負(fù)荷在低負(fù)荷 范圍內(nèi)，噴嘴環(huán)面積為最小值。范圍內(nèi)，噴嘴環(huán)面積為最小值。 VTVT可變噴嘴環(huán)調(diào)可變噴嘴環(huán)調(diào) 高效柴油機(jī)高效柴油機(jī) 低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 59 如圖所示，無論采用以上哪種優(yōu)如圖所示，無論采用以上哪種優(yōu) 化方式，與部分負(fù)荷相比，所有負(fù)荷化方式，與部分負(fù)荷相比，

50、所有負(fù)荷 在約在約70%70%以下時(shí)以下時(shí)SFOC SFOC 進(jìn)一步下降，進(jìn)一步下降， 而付出的代價(jià)是高負(fù)荷時(shí)而付出的代價(jià)是高負(fù)荷時(shí)SFOC SFOC 上升。上升。 因此，對(duì)于具體的項(xiàng)目，柴油機(jī)因此，對(duì)于具體的項(xiàng)目，柴油機(jī) 的優(yōu)化方法取決于船東的運(yùn)行模式。的優(yōu)化方法取決于船東的運(yùn)行模式。 高效柴油機(jī)高效柴油機(jī) 低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 60 假設(shè)：每日節(jié)油假設(shè)：每日節(jié)油1 1噸、每年運(yùn)行噸、每年運(yùn)行225225天、天、 基本利率基本利率5%5%，可得出如下不同油價(jià)，可得出如下不同油價(jià) 對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的“現(xiàn)值曲線現(xiàn)值曲線”。 以以1515年作為回收期的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，可以年作

51、為回收期的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，可以 投入資金作出如下初步判斷：投入資金作出如下初步判斷： 投資回收期投資回收期 高效柴油機(jī)高效柴油機(jī) 經(jīng)濟(jì)性分析經(jīng)濟(jì)性分析 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 61 假設(shè)：每日節(jié)油假設(shè)：每日節(jié)油1 1噸、每年運(yùn)行噸、每年運(yùn)行225225天、天、 基本利率基本利率5%5%、貸款利率或者內(nèi)部收益、貸款利率或者內(nèi)部收益 率為率為7%7%，可得出如下投資和收益的，可得出如下投資和收益的 “未來值曲線未來值曲線”。 以以120120萬的初始投資來做評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，萬的初始投資來做評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)， 可以對(duì)回收周期作出如下初步判斷：可以對(duì)回收周期作出如下初步判斷： 貸款和收益未來值貸款和收益未來值

52、備注：如果考慮節(jié)能設(shè)備的殘值，則按備注：如果考慮節(jié)能設(shè)備的殘值，則按 雙倍折舊率對(duì)設(shè)備進(jìn)行折舊，最終殘值雙倍折舊率對(duì)設(shè)備進(jìn)行折舊，最終殘值 按按5%5%算。算。 高效柴油機(jī)高效柴油機(jī) 經(jīng)濟(jì)性分析經(jīng)濟(jì)性分析 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 62 船舶柴油機(jī)摩擦功耗占整個(gè)能耗的船舶柴油機(jī)摩擦功耗占整個(gè)能耗的5% 5% 左右左右( ( 不含滑油泵耗功和增不含滑油泵耗功和增 加的耗油加的耗油) ) ，主要消耗在活塞環(huán)與缸套、曲軸與機(jī)體、連桿與主軸頸之，主要消耗在活塞環(huán)與缸套、曲軸與機(jī)體、連桿與主軸頸之 間的摩擦耗功。之前，船舶柴油機(jī)減磨技術(shù)一直不被重視，隨著間的摩擦耗功。之前，船舶柴油機(jī)減磨技術(shù)一直

53、不被重視，隨著EEDI EEDI 的推行，將迎來發(fā)展的春天，各種應(yīng)用研究成果也將會(huì)在船舶柴油機(jī)的推行，將迎來發(fā)展的春天，各種應(yīng)用研究成果也將會(huì)在船舶柴油機(jī) 上得到應(yīng)用。上得到應(yīng)用。 高效柴油機(jī)高效柴油機(jī) 降低摩擦功耗降低摩擦功耗 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 63 一般燃油總能量中約有50% 未得到有效利用。 這部分能量回收，用于驅(qū)動(dòng) 蒸汽透平發(fā)電、加熱冷卻水 以供燃油柜加熱和艙室取暖 ，可降低燃油消耗，提高船 隊(duì)的競(jìng)爭(zhēng)力。 減少二氧化碳、氮氧化物、 硫氧化物等有害物的排放。 案例：在功率為11025kW柴 油機(jī)船上采用廢氣利用節(jié)能 技術(shù)后，可達(dá)到1臺(tái)柴油機(jī) 發(fā)電機(jī)組的效果。 廢熱回收的價(jià)

54、值廢熱回收的價(jià)值 廢熱回收廢熱回收 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 64 廢氣繞過增壓器直接進(jìn)入廢氣鍋爐。 現(xiàn)代高效增壓器的效率已經(jīng)高過發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷區(qū)域的 運(yùn)行需要，這就使部分廢氣不經(jīng)過增壓器而直接進(jìn)入廢 氣鍋爐成為可能。 利用廢氣中的能量產(chǎn)生蒸汽，再用蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)。 利用缸套冷卻水和增壓空氣中的能量加熱鍋爐進(jìn)水。 廢氣繞過增壓器直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)力透平。 廢熱回收系統(tǒng)廢熱回收系統(tǒng) 廢熱回收廢熱回收 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 65 能量轉(zhuǎn)換過程能量轉(zhuǎn)換過程 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定：發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定： 機(jī)艙進(jìn)氣機(jī)艙進(jìn)氣 艙外直接進(jìn)氣艙外直接進(jìn)氣 廢氣旁通廢氣旁通 廢熱回收廢熱回收 CCSCCS社審圖中心社

55、審圖中心 66 廢熱回收方案廢熱回收方案1 僅配備蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組僅配備蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組 廢熱回收廢熱回收 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 67 配備動(dòng)力透平及蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組配備動(dòng)力透平及蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組 廢熱回收廢熱回收 廢熱回收方案廢熱回收方案2 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 68 運(yùn)行模式: A. 高電力需求模式 動(dòng)力透平和蒸汽輪機(jī)同時(shí)工作。通過控制蒸汽流量來控制蒸 汽輪機(jī)的輸出功率。 B. 低電力需求模式 動(dòng)力透平脫開，僅蒸汽輪機(jī)運(yùn)行，通過控制蒸汽流量來控制 蒸汽輪機(jī)的輸出功率。 廢熱回收廢熱回收 廢熱回收方案廢熱回收方案2 配備動(dòng)力透平及蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組配備動(dòng)力透平及蒸汽輪機(jī)

56、發(fā)電機(jī)組 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 69 配備動(dòng)力透平、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及軸帶電動(dòng)配備動(dòng)力透平、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及軸帶電動(dòng)/發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 廢熱回收廢熱回收 廢熱回收方案廢熱回收方案3 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 70 運(yùn)行模式: A. 軸帶電動(dòng)機(jī)模式 廢熱回收系統(tǒng)的發(fā)電量大于船舶需要，多余的電力驅(qū)動(dòng)軸帶 電機(jī)用于推進(jìn)。 B. 軸帶發(fā)電機(jī)模式 廢熱回收系統(tǒng)的發(fā)電量不能滿足船舶需要，不足部分由軸帶 發(fā)電機(jī)提供。 C. 加力推進(jìn)模式 當(dāng)需要的推進(jìn)功率大于主機(jī)功率時(shí)，軸帶電機(jī)以電動(dòng)機(jī)模式 工作，所需電力來自于廢熱回收系統(tǒng)和/或柴油發(fā)電機(jī)組。 D. 應(yīng)急推進(jìn)模式 主機(jī)與螺旋槳軸脫開，船舶由

57、軸帶電機(jī)推進(jìn)，由柴油發(fā)電機(jī) 組供電。 廢熱回收廢熱回收 廢熱回收方案廢熱回收方案3 配備動(dòng)力透平、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及軸帶電動(dòng)配備動(dòng)力透平、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及軸帶電動(dòng)/發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) CCSCCS社審圖中心社審圖中心 71 熱泵技術(shù)原理熱泵技術(shù)原理 熱泵技術(shù)熱泵技術(shù) 熱泵是熱泵是一種將熱量由低溫?zé)嵩摧斔偷礁邷責(zé)嵩?，從一種將熱量由低溫?zé)嵩摧斔偷礁邷責(zé)嵩?，?而實(shí)現(xiàn)對(duì)指定空間制冷和供熱功能的能量綜合利用而實(shí)現(xiàn)對(duì)指定空間制冷和供熱功能的能量綜合利用 系統(tǒng)，是一項(xiàng)節(jié)能的技術(shù)。系統(tǒng)，是一項(xiàng)節(jié)能的技術(shù)。 熱泵不是熱能的轉(zhuǎn)換設(shè)備而是熱量的搬運(yùn)設(shè)備，它熱泵不是熱能的轉(zhuǎn)換設(shè)備而是熱量的搬運(yùn)設(shè)備，它 是一臺(tái)是一臺(tái)“泵

58、泵”。 夏季（制冷）：低溫?zé)嵩礊榉块g，夏季（制冷）：低溫?zé)嵩礊榉块g， 通過消耗能量通過消耗能量E（電能、機(jī)械能（電能、機(jī)械能 或熱能，家用空調(diào)為電能），將或熱能，家用空調(diào)為電能），將 熱量熱量Q1搬運(yùn)到室外；搬運(yùn)到室外； 冬季（供熱）：高溫?zé)嵩礊榉块g，冬季（供熱）：高溫?zé)嵩礊榉块g， 通過消耗能量通過消耗能量E把低溫?zé)嵩矗ㄊ野训蜏責(zé)嵩矗ㄊ?外）的熱量外）的熱量Q1搬運(yùn)到室內(nèi)。搬運(yùn)到室內(nèi)。 Q1 Q2 E 熱 泵 高 溫 熱 源 低 溫 熱 源 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 72 功能 空調(diào)所需的冷量 采暖所需的熱量 衛(wèi)生熱水 工藝生產(chǎn)的冷熱量 特點(diǎn) 節(jié)能（花很小的代價(jià)，搬運(yùn)幾倍 的能量） 環(huán)

59、保（無燃燒過程、無其他污染 過程、零排放） 效果 使用穩(wěn)定可靠 運(yùn)行費(fèi)用低 熱泵技術(shù)熱泵技術(shù) 熱泵技術(shù)原理熱泵技術(shù)原理 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 73 船舶空調(diào)原理圖（以內(nèi)河船為例）船舶空調(diào)原理圖（以內(nèi)河船為例） 現(xiàn)有船用空調(diào)（熱泵）狀況現(xiàn)有船用空調(diào)（熱泵）狀況 熱泵技術(shù)熱泵技術(shù) 目前船上廣泛采用 水冷式冷水機(jī)組為 船舶提供冷量，熱 量則通過鍋爐提供 的蒸汽來實(shí)現(xiàn)，冷 熱量供應(yīng)為兩套系 統(tǒng)； 水冷式冷水機(jī)組即為水源熱泵技術(shù)的一種特殊應(yīng)用形式， 只是現(xiàn)有船用水源熱泵系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)制冷功能。 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 74 船用冷熱全效熱泵系統(tǒng)原理圖船用冷熱全效熱泵系統(tǒng)原理圖 冷熱全

60、效熱泵技術(shù)原理冷熱全效熱泵技術(shù)原理 熱泵技術(shù)熱泵技術(shù) 夏天，在提供 空調(diào)制冷的同 時(shí)，免費(fèi)獲取 衛(wèi)生熱水。綜 合能效比大于7； 冬季，從江水 中取熱，通過 熱泵做功，獲 取采暖熱水和 生活熱水，輸 入1份電能，獲 取4份以上熱能； 夏季，較傳統(tǒng)的冷水機(jī)組+蒸汽鍋爐供熱水系統(tǒng)相比，節(jié)能30%左 右； 冬季，熱泵采暖+生活熱水與燃油鍋爐采暖+生活熱水相比，節(jié)能 50%以上。 CCSCCS社審圖中心社審圖中心 75 以某郵輪為例，采用高效船用冷熱全效熱泵機(jī)組后，每年將：以某郵輪為例，采用高效船用冷熱全效熱泵機(jī)組后，每年將： 節(jié)約燃油節(jié)約燃油247.88247.88噸，折合為噸，折合為357357噸標(biāo)