39 000 DWT散貨船的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

官長(zhǎng)琪，韓永興

（1.舟山長(zhǎng)宏國(guó)際船舶修造有限公司，浙江舟山 316052；2.上海佳豪船舶工程設(shè)計(jì)股份有限公司，上海 201612）

39 000 DWT散貨船的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

官長(zhǎng)琪1，韓永興2

（1.舟山長(zhǎng)宏國(guó)際船舶修造有限公司，浙江舟山 316052；2.上海佳豪船舶工程設(shè)計(jì)股份有限公司，上海 201612）

39 000 DWT散貨船在實(shí)際營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到了航運(yùn)公司的認(rèn)可，本文闡述了從前期開(kāi)發(fā)及總體設(shè)計(jì)中為滿(mǎn)足該船的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行的各項(xiàng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，從安全、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的角度對(duì)各優(yōu)化方案的過(guò)程進(jìn)行了分析論證。

設(shè)計(jì)優(yōu)化；安全環(huán)保；可持續(xù)發(fā)展

0 引言

船舶運(yùn)輸是最有效能、最為環(huán)保的運(yùn)輸方式之一。它承擔(dān)了90%國(guó)際貿(mào)易貨物運(yùn)輸，無(wú)可替代。但是擁有20 000艘船舶共12億載重噸的全球航運(yùn)業(yè)每年排放10.46億噸CO2，占全球CO2總排放量的3.3%，僅次于電力工業(yè)、公路交通、建筑業(yè)和制造業(yè)，居世界第四位。因此船舶的節(jié)能減排成效對(duì)全球節(jié)能減排達(dá)標(biāo)的影響不可小覷。

在這種形勢(shì)下，有關(guān)海上環(huán)保和海上安全的國(guó)際或地區(qū)性的新法規(guī)頻繁出臺(tái)，諸如IACS船舶結(jié)構(gòu)共同規(guī)范（CSR）、MARPOL73/78附錄修正案、IMO船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）等。與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)和法規(guī)因素推動(dòng)船舶設(shè)計(jì)者考慮設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境的影響，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)環(huán)境方面的考慮將大大影響船舶的設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)方式以及最終的拆解處理。本船為了滿(mǎn)足以上安全、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求，在合同前設(shè)計(jì)中采用了多種優(yōu)化方案，滿(mǎn)足了船東提出的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，終于在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，一舉成為舟山長(zhǎng)宏國(guó)際船舶修造有限公司和上海佳豪船舶股份有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)合作的典范。本船見(jiàn)圖1。

圖1 已經(jīng)交付的39 000 DWT散貨船

1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1）船型

該船是一艘遠(yuǎn)洋航行單槳柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的散貨船，適于裝載谷物、煤炭、化肥、卷鋼、木材以及符合BC規(guī)則要求的危險(xiǎn)貨物，屬于一款船舶節(jié)能減排技術(shù)的基本船型，是一種深受市場(chǎng)青睞的小靈便型散貨船。

2）船級(jí)

BV: I HULL，MACH，Bulk Carrier，CSR，BC-A，｛Holds 2，4 maybe empty｝，ESP，CPS （WBT），Unrestricted navigation，GRAB ［25］，BWE，AUT-UMS，IN WATER SURVEY，MON-SHAFT，VERISTAR-HULL，GREEN PASSPORT。

3）船旗

MARSHALL ISLANDS。

4）主要參數(shù)

總長(zhǎng)：約179.90 m；

垂線間長(zhǎng)：176.85 m；

型寬：30.00 m；

型深：14.80 m；

設(shè)計(jì)吃水：9.50 m；

結(jié)構(gòu)吃水：10.60 m。

5）載重噸及噸位

設(shè)計(jì)吃水時(shí)載重量：33 400 t；

結(jié)構(gòu)吃水時(shí)載重量：39 000 t；

總噸（I.C.T.M.，1969）：約24 262 t。

6）航速及燃油消耗

在設(shè)計(jì)吃水（9.50 m），主機(jī)常用功率（CSR），含15%海上裕度時(shí)的服務(wù)航速（約14.0 kn）。

7）主機(jī)

機(jī)型及數(shù)量：MAN B&W 5S50ME-B9.3×1套；

最大持續(xù)功率（SMCR）：6 050 kW/99 rpm；

常用功率（CSR，0.8SMCR）：4 810 kW/91.7 rpm。

2 主要優(yōu)化方案分析

2.1 船體線型優(yōu)化

2.1.1 多線型方案設(shè)計(jì)

船體線型是影響船舶快速性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，為此，本船在船舶最新設(shè)計(jì)理念及有關(guān)理論指導(dǎo)下，結(jié)合以往線型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用模型試驗(yàn)研究與數(shù)值計(jì)算分析結(jié)合的方法，優(yōu)化船體線型以獲得性能較佳的線型［1］，見(jiàn)圖2。

圖2 線型橫剖面圖

2.1.2 船體周?chē)鲌?chǎng)特性的計(jì)算與分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證線型改型優(yōu)化后能否取得預(yù)期的效果，分別采用了勢(shì)流計(jì)算原理及粘性流計(jì)算原理，對(duì)三種線型方案1（船模編號(hào)A）、方案2（船模編號(hào)B）及方案3（船模編號(hào)C）進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，包括流場(chǎng)、波高等值線圖、舷側(cè)波型圖、船體表面壓力分布圖、伴流場(chǎng)分布及阻力數(shù)值計(jì)算等，通過(guò)對(duì)不同線型方案的分析比較，可對(duì)其性能優(yōu)劣作出一個(gè)定性的判斷，從而為選取較為優(yōu)良的線型提供較為可靠的理論依據(jù)［3］。

2.1.3 模型試驗(yàn)研究及線型優(yōu)化分析

在開(kāi)發(fā)研究之初，以基本船的線型作為試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)，并將該線型重新加工船模進(jìn)行水池快速性試驗(yàn)。在對(duì)基本船線型進(jìn)行艏部改型優(yōu)化并進(jìn)行了水池模型快速性試驗(yàn)后，又將船首、尾部進(jìn)行第二次改型優(yōu)化后也進(jìn)行了水池模型快速性試驗(yàn)。

基本船線型經(jīng)兩次優(yōu)化后，在阻力性能改善上取得了較明顯的效果，其興波阻力及總阻力均有顯著下降，方案2較方案1的總阻力系數(shù)Ct可下降4%以上，而方案3較方案1，總阻力系數(shù)Ct可下降 8%左右。由于艏部線型優(yōu)化后改善了船首部的興波及舭部的渦流，致使流經(jīng)船尾部的水流狀態(tài)有所改善，也即改善了艉部流場(chǎng)，因此即使具有相同的艉部線型，方案2的推進(jìn)效率也要較方案1的高出約4%以上，而方案3的阻力性能雖較方案1及方案2為優(yōu)，且阻力下降的幅度甚大，但由于其艉部改型后的伴流較大，且分布不夠均勻，致使其推進(jìn)效率下降，反映在采用相同的主機(jī)功率下其航速較方案1雖有所提高但卻不及方案2，該試驗(yàn)結(jié)果同用粘性流原理計(jì)算的結(jié)果是相一致的。各方案的模型試驗(yàn)結(jié)果綜合比較如表1所示。

表1 各方案模型試驗(yàn)結(jié)果綜合比較

由上述表中的綜合比較可見(jiàn)，線型優(yōu)化后的船舶快速性能均較基本船線型有較大改善，特別是方案2不僅降低了船體阻力（即有效功率）也有效地提高了推進(jìn)效率，使得收到功率有較大幅度的下降，其收到功率在VS=14.00 kn左右下降可達(dá)9%以上，取得了較理想的成效。

2.2 艉部節(jié)能裝置的試驗(yàn)研究

在綜合分析比較各線型方案的基礎(chǔ)上，選擇方案2作為綠色39 000 DWT散貨船的基本線型，在此基礎(chǔ)上選擇了下述兩種艉部節(jié)能裝置開(kāi)展了試驗(yàn)研究。

2.2.1 舵球節(jié)能裝置

舵球是一種比較簡(jiǎn)單而有效的節(jié)能裝置，在以往舵球設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上選擇了一種形式，其外形如圖3所示。

圖3 舵球外形圖

從試驗(yàn)結(jié)果看，加裝舵球節(jié)能裝置后航速略有提高，但效果不明顯，有待今后更好地開(kāi)展舵球外形設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，以便進(jìn)一步提高其節(jié)能效果。

2.2.2 舵、舵球及轂帽組合體的節(jié)能裝置

舵、舵球及轂帽組合體節(jié)能裝置是一種較為新型的節(jié)能裝置，在進(jìn)行本項(xiàng)目研究時(shí)設(shè)計(jì)采用了一種簡(jiǎn)化的舵球及轂帽組合體，即舵仍采用常規(guī)的葉剖面舵，其外形如圖4所示。

圖4 舵球、轂帽組合體外形圖

由模型試驗(yàn)可見(jiàn)，加裝舵球、轂帽組合體節(jié)能裝置后能效可達(dá) 2%左右，航速有所提高，達(dá)到了預(yù)先的期望［2］。

2.3 螺旋槳節(jié)能設(shè)計(jì)研究

推進(jìn)器是影響全船能耗的關(guān)鍵因素。為了實(shí)現(xiàn)綠色39 000 DWT散貨船的節(jié)能減排目標(biāo)，理所當(dāng)然要對(duì)它的螺旋槳設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的研究。

通過(guò)選擇新機(jī)型，設(shè)計(jì)大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳，不失為一個(gè)可較大幅度提高螺旋槳本身推進(jìn)效率的有效措施，而采用現(xiàn)代螺旋槳設(shè)計(jì)理論方法進(jìn)一步優(yōu)化大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳設(shè)計(jì)，可以最大限度提高螺旋槳效率，為整船節(jié)能做出貢獻(xiàn)。

以本船螺旋槳作為比較基礎(chǔ)，MAU圖譜設(shè)計(jì)槳的直徑為5.23 m，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為137.9 r/min，設(shè)計(jì)工況下的效率為0.547；MAU圖譜設(shè)計(jì)的大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳直徑為5.83 m，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為110.0 r/min，設(shè)計(jì)工況下的效率可達(dá)0.610。兩者相比較，大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳的效率比原螺旋槳提高約10%以上。盡管采用大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳后，船身效率和相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率有所下降，但推進(jìn)效率仍可達(dá)到4%。

本船為了進(jìn)一步提高圖譜設(shè)計(jì)的大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳的效率，采用現(xiàn)代螺旋槳設(shè)計(jì)理論方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。該方法的理論基礎(chǔ)是美國(guó)麻省理工學(xué)院Kerwin教授建立的螺旋槳數(shù)值升力面理論，應(yīng)用自行研制并經(jīng)多年實(shí)踐考驗(yàn)的螺旋槳設(shè)計(jì)程序包設(shè)計(jì)的適伴流螺旋槳，可對(duì)包括槳葉效率、空泡和強(qiáng)度等作全面的設(shè)計(jì)質(zhì)量考慮。

理論設(shè)計(jì)的適伴流螺旋槳是一個(gè)直徑為5.8 m的徑向變螺距螺旋槳，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速109.2 r/min，25.57°側(cè)斜，為提高效率采用曲線前傾，空泡裕度取值0.52，采用NACA66mod a=0.8型切面，強(qiáng)度符合BV規(guī)范。

設(shè)計(jì)工況下，理論設(shè)計(jì)的適伴流螺旋槳的效率可達(dá)0.622。相比MAU圖譜設(shè)計(jì)的大直徑低轉(zhuǎn)速螺旋槳，效率再提高2%，即在相同功率下，航速可再提高1%左右。從而對(duì)綠色39 000 DWT散貨船螺旋槳設(shè)計(jì)的節(jié)能研究達(dá)到了最佳結(jié)果。

2.4 船體結(jié)構(gòu)全面優(yōu)化研究

本船在對(duì)基本船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，組織有關(guān)船級(jí)社進(jìn)行深入研討，對(duì)綠色39 000 t散貨船的船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面優(yōu)化，使得結(jié)構(gòu)布置更加合理，材料利用率進(jìn)一步提高，較大幅度地減輕了船體結(jié)構(gòu)重量（約377 t）。

主要要點(diǎn)如下：

1）合理調(diào)整總縱強(qiáng)度裕度

原39 000 t散貨船的總縱強(qiáng)度設(shè)計(jì)裕度過(guò)大，造成船體剖面模數(shù)過(guò)大，從而增加了不必要的縱向構(gòu)件尺寸。根據(jù)共同規(guī)范要求計(jì)算的進(jìn)水狀態(tài)下最大中拱和中垂靜水彎矩已經(jīng)包含了相當(dāng)大的裕度，而原船設(shè)計(jì)在此基礎(chǔ)上又加了10%～18%的裕度，可見(jiàn)，原船的總縱強(qiáng)度是過(guò)于安全而不合理的。為此，將綠色散貨船的最大允許中拱和中垂靜水彎矩分別確定為1 339 000 kN·m和1 280 000 kN·m，此時(shí)的總縱強(qiáng)度略有余量，可以認(rèn)為這樣的總縱強(qiáng)度余量應(yīng)該是足夠而且合理的。根據(jù)此彎矩進(jìn)行船體中橫剖面的設(shè)計(jì)，將使得整個(gè)船體外殼板的厚度及縱向構(gòu)件的尺寸更趨于合理，從而有效地降低了結(jié)構(gòu)重量約200 t。

2）適當(dāng)增加高強(qiáng)度鋼的使用比例

原39 000 t散貨船中高強(qiáng)度鋼的使用比例僅為30%，這在同類(lèi)型的散貨船中是較低的，隨著高強(qiáng)度鋼與普通鋼在價(jià)格上的差距越來(lái)越小以及高強(qiáng)度鋼施工技術(shù)日趨成熟，加上CSR的凈厚度設(shè)計(jì)原理更多地采用高強(qiáng)度鋼也越來(lái)越被船東所接受。因此該船確定把高強(qiáng)度鋼的使用比例提高到60%左右，使該船的結(jié)構(gòu)重量可減輕約30 t。

3）改進(jìn)結(jié)構(gòu)布置和細(xì)節(jié)

原39 000 t散貨船的某些結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)仍有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。優(yōu)化管弄布置，將管弄寬度減少至3.0 m，可以取消原有的中心桁材，相應(yīng)地對(duì)內(nèi)、外底縱骨布置作必要的調(diào)整，盡可能選取均勻的縱骨間距，以充分提高材料的利用率?？蓽p少重量約40 t。此外，重新均勻布置甲板縱骨，間距均為792 mm，不僅可減少一根甲板縱骨，也提高了縱骨材料的利用率，可減少重量約8 t。

原39 000 t散貨船的貨艙槽型橫艙壁為矩形槽條和部分平面艙壁相結(jié)合的形式，造成材料不能得到充分利用，從而導(dǎo)致艙壁重量偏重，決定改變?cè)摫诮Y(jié)構(gòu)形式為梯形槽條形式，可使每道橫艙壁重量減少約22 t，全船貨艙段共有四道槽型橫艙壁，總計(jì)可減少重量約88 t。

原39 000 t散貨船No.1貨艙雙層底是每2檔肋位設(shè)置一道實(shí)肋板，以考慮船底砰擊強(qiáng)度，但這樣卻造成材料的浪費(fèi)，所以決定將實(shí)肋板改為每3檔肋位設(shè)置，使實(shí)肋板數(shù)量減少5道，從而減少重量約10 t。

通過(guò)對(duì)原39 000 t散貨船結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究，使得結(jié)構(gòu)布置更加合理，材料利用率進(jìn)一步提高，較大地減輕了船體結(jié)構(gòu)重量（約370 t），增加船舶載重量370 t，并降低了綠色39 000 t散貨船的能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI），如圖5所示。

圖5 中橫剖面圖

2.5 主機(jī)選型優(yōu)化研究

從節(jié)能和減排觀點(diǎn)，重點(diǎn)研究主機(jī)選型，將具有最低燃油耗FOC，最低排放以及最大凈現(xiàn)值NPV的主機(jī)選為綠色39 000 DWT散貨船的主機(jī)。

對(duì)原39 000 DWT散貨船的線型進(jìn)行優(yōu)化，并經(jīng)船模試驗(yàn)驗(yàn)證及實(shí)船試航結(jié)果如下：

CSR為4 810 kW/91.7 r/min，約定最大連續(xù)輸出功率SMCR為6 050 kW/99 r/min。在設(shè)計(jì)吃水9.5 m和CSR（含15%海況儲(chǔ)備）時(shí)，服務(wù)航速為13.9 kn。主機(jī)功率輸出的節(jié)減表示著燃油的節(jié)減，也表示溫室氣體排放的減少。為進(jìn)一步降低燃油耗量，采用主機(jī)與螺旋槳間優(yōu)化匹配以達(dá)到主機(jī)的優(yōu)化選擇，優(yōu)化選擇有以下四方面：

1）采用低轉(zhuǎn)速螺旋槳，進(jìn)一步降低連續(xù)使用輸出功率CSR（保持Vs不變）；

2）采用低燃油耗率SFOC的主機(jī)；

3）采用降低功率（de-rating）輸出方法，所謂降低功率輸出是指所選用的SMCR在被選主機(jī)的功率輸出范圍（layout）內(nèi)處于功率較低的位置；

4）選用主機(jī)的排放要滿(mǎn)足IMO及MARPLO 73/78的要求。

2.5.1 最能節(jié)約燃油的機(jī)型

主機(jī)日耗油量FOC以5S50ME為最低，耗油量可節(jié)省21%。

2.5.2 最大的凈現(xiàn)值（NPV）

經(jīng)濟(jì)性分析中，采用凈現(xiàn)值NPV作為評(píng)價(jià)總經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)，凈現(xiàn)值考慮了主機(jī)初投資和主機(jī)運(yùn)行費(fèi)用。在本分析中，海上航行時(shí)間按225天/年計(jì)，主、輔機(jī)燃油（380cSt）均按每噸500美元計(jì)。計(jì)算表明，所有預(yù)選主機(jī)比基礎(chǔ)機(jī)型增加投資的回收年限均在2.5年以下，其中5S50ME-B9為1.3年。

2.5.3 主機(jī)優(yōu)化結(jié)果

通過(guò)機(jī)槳的優(yōu)化匹配，5S50ME-B9擬選作為綠色39 000 DWT散貨船的主機(jī)。

5S50ME-B9的參數(shù)如下：

MCR：8 900 kW/129 r/min；

SMCR：6 050 kW/99 r/min；

CSR：4 810 kW/91.7 r/min。

2.5.4 小結(jié)

5S50ME-B9的耗油量最低，溫室氣體排放最低，而凈現(xiàn)值NPV最高，可作為綠色39 000 DWT散貨船的首選主機(jī)，其主機(jī)日耗油量根據(jù)試航結(jié)果僅17.1 t，與基本船的主機(jī)相比節(jié)省達(dá)21%，報(bào)告如圖6所示。

2.6 船舶排放控制和壓載水處理系統(tǒng)研究

根據(jù)防污公約的最新要求，對(duì)基本船的防污系統(tǒng)進(jìn)行了分析。并結(jié)合當(dāng)前最新的科技成果，探討該船進(jìn)一步減少污染排放切實(shí)可行的措施，以完善新一代綠色39 000 t散貨船的設(shè)計(jì)。

2.6.1 動(dòng)力裝置的溫室氣體CO2排放控制

在MEPC 59會(huì)議上提出溫室氣體（CO2）減排法規(guī)發(fā)展大綱，重申法規(guī)發(fā)展步驟有先后次序：“同意”、“審批”和最終“通過(guò)”。專(zhuān)注于技術(shù)和操作措施，總稱(chēng)“節(jié)能措施”。提出船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）計(jì)算公式的初稿和自愿性驗(yàn)證。目前仍處于自愿性驗(yàn)證階段。船舶節(jié)能關(guān)系到全船的各個(gè)部分。該船在主機(jī)優(yōu)化選型中，選用了燃油耗油率較低的型號(hào)，比基本船主機(jī)的油耗有較大改善，使綠色39 000 t散貨的溫室氣體（CO2）排放有較大的減少。

圖6 油耗報(bào)告

2.6.2 壓載水處理

水生生物因船舶壓載水的更換而遷移，這些海洋植物群和動(dòng)物群發(fā)生改變，已給水產(chǎn)業(yè)帶來(lái)愈來(lái)愈嚴(yán)重的危害。近年來(lái)有關(guān)船舶壓載水處理方法的研究不斷深入，已達(dá)到實(shí)用水平的壓載水處理方法不斷問(wèn)世。目前經(jīng)國(guó)際海事組織（IMO）認(rèn)可的壓載水處理方法主要有兩種：紫外線殺菌和化學(xué)品處理方法，兩者相比之下，化學(xué)品處理方法僅需在主機(jī)中添加一些藥粉即可，而且占用空間小。因此本船在綠色39 000 t散貨船的優(yōu)化設(shè)計(jì)中采用這種方法。

該處理系統(tǒng)在壓載艙注水時(shí)，首先由設(shè)置在壓載泵后的海水過(guò)濾器對(duì)海水中50 μm的浮游生物進(jìn)行過(guò)濾，再在壓載管路中注入次氯酸鈉殺菌劑。在壓載艙排水時(shí)，在壓載管路中注入亞硫酸鈉對(duì)壓載水中的殘余氯氣進(jìn)行還原，排入海水中主要為氯化鈉，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境的二次污染。

2.7 EEDI指數(shù)

正如本船研究開(kāi)始時(shí)所計(jì)劃的那樣，采用國(guó)際海事組織（IMO）近年來(lái)正在推行的船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）評(píng)判本研究所涉及的各種節(jié)能減排技術(shù)的綜合效果。根據(jù)定義EEDI的值表示船舶滿(mǎn)載航行狀態(tài)下，單位載重量噸—海里的溫室氣體（CO2）排放數(shù)量。若是除去燃料消耗與CO2排放之間的轉(zhuǎn)換因數(shù)（CF），則它就表征船舶滿(mǎn)載時(shí)單位載重量噸—海里的燃料消耗量。因此，EEDI是一個(gè)比較理想的綜合評(píng)價(jià)船舶節(jié)能減排效能的指標(biāo)值。2015年IMO的EEDI開(kāi)始強(qiáng)制施行，用于促進(jìn)船舶的節(jié)能減排。

而本船由于采用了前述的各種節(jié)能減排措施，綠色39 000 t散貨船的EEDI值為4.72，比基本船下降了16%，并低于IMO的基本線23.2%，節(jié)能減排效果顯著，如圖7所示。

在本研究涉及的各項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)中，以線型優(yōu)化對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)為最大，一系列的船模試驗(yàn)及計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的理論計(jì)算結(jié)果表明，因線型優(yōu)化導(dǎo)致的船舶推進(jìn)所需功率減少達(dá)11%。船舶推進(jìn)所需功率的減少，也得益于因主機(jī)優(yōu)選轉(zhuǎn)速下降及螺旋槳設(shè)計(jì)方法改進(jìn)而使螺旋槳推進(jìn)效率提高2%～3%。

全面優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減輕船舶自重，提高載重量，看似對(duì)EEDI的貢獻(xiàn)不大（約1%）。但實(shí)際上，船舶自重減輕370余噸，相當(dāng)于3.7%的船體自重，即可增加載重量370 t。這意味著船東貨運(yùn)收入增加 1%，效益顯著。是一種船廠和船東雙贏的好辦法，值得提倡。優(yōu)選主機(jī)實(shí)質(zhì)上就是提升船舶的主要?jiǎng)恿υ础鳈C(jī)能效的過(guò)程，其主要體現(xiàn)在單位油耗（SFOC）的降低。

3 結(jié)論

綜上所述，本船設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，良好的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)得到了實(shí)船認(rèn)可，滿(mǎn)足相關(guān)法規(guī)及船東的要求，將會(huì)得到很好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

圖7 EEDI計(jì)算

［1］楊佑宗，楊奕，陳文煒，等.船舶線型設(shè)計(jì)與研究［J］.上海造船，2001（2）: 18-23，2.

［2］Huang Guofu，Yang Youzong.Model Test for Green 39 000 t bulk carrier［R］.CSS，R.C.Report.2013.

［3］盛慶武，李彤宇，尋正來(lái)，等.大靈便型散貨船的線型設(shè)計(jì)與優(yōu)化［J］.中國(guó)造船，2010（1）: 37-45.

日本將建世界首艘LNG燃料動(dòng)力汽車(chē)滾裝船

日本郵船株式會(huì)社網(wǎng)站7月11日消息，日本郵船株式會(huì)社在其中期管理計(jì)劃中，將完成一些創(chuàng)新計(jì)劃，包括建造世界首艘LNG燃料汽車(chē)滾裝船和LNG加注船。該公司建造的首艘LNG燃料拖船“魁”號(hào)在2015年8月交付使用，該船使用柴油和LNG雙燃料。因“魁”號(hào)拖船對(duì)環(huán)境減排貢獻(xiàn)，該公司獲得日本物流團(tuán)體聯(lián)合會(huì)（JFFI）頒發(fā)的環(huán)境獎(jiǎng)?wù)?。這也是該公司自2009年以來(lái)，第三次獲此榮譽(yù)。

來(lái)源：日本郵船株式會(huì)社

Optimization Design Analysis for 39 000 DWT Bulk Carrier

Guan Chang-qi1，Han Yong-xing2
（1.Zhoushan Changhong International Shipyard Co.Ltd.，Zhejiang Zhoushan 316052，China； 2.Shanghai Bestway Marine Engineering Design Co.Ltd.，Shanghai 201612，China）

In the actual operation of the 39 000 DWT bulk carrier，its good economic and technical indicators have been approved by the shipping company.The article elaborates the various design optimizations in the early development stage and the general design of the ship，which is to meet the targets of the ship.It also analyzes and demonstrates each optimization process from the aspects of safety，environmental protection and sustainable development.

design optimization； safety； environmental protection； sustainable development

U662.2

A

10.14141/j.31-1981.2016.04.009

官長(zhǎng)琪（1982—），男，工程師，研究方向：項(xiàng)目管理及總體設(shè)計(jì)。