船舶最佳航速優(yōu)化選擇問題探討

在執(zhí)行客貨運(yùn)輸任務(wù)過程中，船舶航速選擇是非常重要的。它不僅僅是站在技術(shù)層面由船長(zhǎng)與輪機(jī)長(zhǎng)來確定，同時(shí)還需要結(jié)合市場(chǎng)情況，貨運(yùn)量、運(yùn)輸成本、貨主需求以及運(yùn)輸方式改變等因素，由航運(yùn)部門進(jìn)行判斷。一般來說船舶航速可以包括三種不同的選擇：更加注重速度的船舶設(shè)計(jì)航速，偏向于降低燃料消耗的經(jīng)濟(jì)航速以及能夠獲得最大效益的最佳航速。一、三種航速及適用條件1、設(shè)計(jì)航速船舶設(shè)計(jì)過程中，通過設(shè)計(jì)任務(wù)書來確定船舶主尺度以及航速,此時(shí)工程師需要充分考慮兩方面的問題:一方面為航速確定,需要螺旋槳基本參數(shù)能夠滿足任務(wù)書中對(duì)航速的規(guī)定,消耗主機(jī)功率最小,進(jìn)而確定主柴油機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速;另一方面是主機(jī)型號(hào)確定后，應(yīng)設(shè)計(jì)螺旋槳參數(shù),在主機(jī)功率耗盡和滿足主機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下讓船舶實(shí)現(xiàn)最大航速。船舶設(shè)計(jì)航速應(yīng)當(dāng)借助于航行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定，若在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)際航速滿足設(shè)計(jì)航速，主機(jī)達(dá)到額定功率和轉(zhuǎn)速，代表螺旋槳和主機(jī)匹配合理，主機(jī)能夠在額定工況下保持持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),如若不然則應(yīng)當(dāng)對(duì)螺旋槳參數(shù)以及主機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。通常需要將實(shí)驗(yàn)參數(shù)記錄于試航文件內(nèi)作為后期管理的重要參考,當(dāng)船舶需要快速性時(shí)通常選擇設(shè)計(jì)航速。2、經(jīng)濟(jì)航速經(jīng)濟(jì)航速即是每海里燃油消耗量最低的航速。從理論上來說,經(jīng)濟(jì)航速即是柴油機(jī)保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的航速,它并非是主機(jī)每馬力小時(shí)耗油率最低的航速。如果船舶裝載量保持一致,主機(jī)功率和航速三次方為正比關(guān)系,主機(jī)燃油消耗量和航速的關(guān)系也呈比例變化,航速的降低能夠在很大程度上減少主機(jī)功率和燃油消耗?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外造船界已經(jīng)逐漸開始轉(zhuǎn)變過去那種一味追求高航速的設(shè)計(jì),而慢慢開始合理的降低航速,讓船舶主機(jī)功率進(jìn)一步減小,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)油目標(biāo),這也是我們常說的經(jīng)濟(jì)航速。3、最佳航速以快速性為主要目的的設(shè)計(jì)航速即是主機(jī)每馬力小時(shí)燃油消耗率最低的航速,以節(jié)省燃油消耗為主的經(jīng)濟(jì)航速指的是每海里耗油量最少的航速,通常而言,它們都不屬于最佳航速。所謂最佳航速亦可稱為最大盈利航速,其中涉及到的因素較多,如成本價(jià)格、貨物價(jià)格、燃油消耗、船員薪酬、折舊費(fèi)用、維修保養(yǎng)費(fèi)用、港口裝卸能力、運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)變等。航速對(duì)船舶運(yùn)輸成本的影響表現(xiàn)在:①運(yùn)輸總成本;②動(dòng)力設(shè)備的燃料消耗、維修保養(yǎng)成本;③船員薪酬成本。船舶運(yùn)輸利潤(rùn)=船舶運(yùn)輸輸入-動(dòng)力設(shè)備成本-船員薪酬成本。所以,選擇最佳航速應(yīng)當(dāng)是有條件的,若符合客戶條件,運(yùn)輸價(jià)格可增加,加快交貨收益更大,那么最佳航速可適當(dāng)偏高;若客戶規(guī)定的交貨時(shí)間較長(zhǎng),減少運(yùn)輸時(shí)間反而會(huì)導(dǎo)致成本提高,那么最佳航速可適當(dāng)偏低。因此最佳航速選擇必須要以船舶運(yùn)輸最大效益為主。二、柴油機(jī)技術(shù)參數(shù)調(diào)整對(duì)船舶航速進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,柴油機(jī)最佳工況點(diǎn)為額定工況,柴油機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)以及管理參數(shù)都應(yīng)當(dāng)以此作為標(biāo)準(zhǔn)。選擇最佳航速通常會(huì)偏離額定工況點(diǎn),而偏離最佳工況點(diǎn)狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,很可能對(duì)柴油機(jī)帶來較大的影響。所以在選擇最佳航速時(shí)需要對(duì)柴油機(jī)技術(shù)參數(shù)予以合理調(diào)整,讓其處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。1、增加壓縮比因?yàn)椴裼蜋C(jī)處在低負(fù)荷狀態(tài)下時(shí)，汽缸內(nèi)空氣循環(huán)漏氣與冷卻時(shí)間增加，壓縮終點(diǎn)壓力、溫度下降,燃燒經(jīng)濟(jì)性降低。壓縮比增加之后可以很好的解決上述問題，最高爆炸壓力增加能夠有效優(yōu)化燃燒條件，促進(jìn)熱效率的提升，而壓縮比的增加必須要合理控制,爆炸壓力最大值要控制在額定工況數(shù)值之內(nèi)。2、增大噴油提前角對(duì)調(diào)節(jié)式高壓油泵來說，不管回油孔式或回油閥式，如果柴油機(jī)處在低負(fù)荷狀態(tài)下,噴油提前角都會(huì)逐漸減少，導(dǎo)致燃油滯燃期進(jìn)一步后延,燃燒始點(diǎn)偏后,燃燒過程后延,降低燃燒質(zhì)量,排溫增加,對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的影響。通過增大噴油提前角能夠有效解決這一問題,讓燃燒過程逐漸前移,優(yōu)化燃燒質(zhì)量。需要注意的是,在增大噴油提前角時(shí),應(yīng)當(dāng)保證調(diào)整之后的最高爆壓保持在額定值之內(nèi)凹。3、增加噴油壓力,進(jìn)一步優(yōu)化霧化質(zhì)量。4、確保正常排氣溫度由于排溫屬于對(duì)柴油機(jī)燃燒完善程度進(jìn)行評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性因素,所以柴油機(jī)各缸進(jìn)行平衡調(diào)試之后,需要各缸的溫度差值不會(huì)大于平均值的5%。三、結(jié)語總之,近年來船舶運(yùn)輸成本逐漸增加,尤其是隨著燃料價(jià)格的提高,航運(yùn)企業(yè)都想