380teu风帆助推集装箱船风帆设计及稳性研究(附件)
摘 要摘 要 随着世界燃油储备大量消耗,燃油价格急剧上涨,船舶行业又是能源大户,这就需要我们更加努力来适应现状。几乎世界所有的航运公司都在寻找一种能够降低燃料消耗量进而控制运输成本的方法。然而,船舶技术经过多年的发展,常规方法的节能减排潜力有限。因而加大对可再生清洁能源的利用成为全球化的趋势。各国争先恐后,想要走在这一技术的前沿。 风能与其他能源相比拥有分布广,可再生的特点。而且,人们对于风帆助推的使用有着悠久的历史,技术相对来说比较成熟。但是如何确定风帆安装在船上的位置,风帆的面积和尺寸以及对船舶浮态和稳性的影响,这也成了我们现在研究的重点之一。本文主要从加装风帆后船的浮态和稳性两个方面来论述380TEU集装箱船加装风帆的可行性。先通过相关资料和文献确定风帆的相关参数,进而定出合适的风帆尺寸。为了适应收放帆的需要还需调整集装箱的布置,及加装风帆都势必会对浮态造成影响。因而需要调整压载舱的压载水来使船处于正浮状态,保证船有良好的推进性能和航行性能。进而还需要根据MaxsurfPro来进行船体建模,配合HydromaxPro模块确定出船的基本载况,绘制静稳性曲线。最后根据相关规范求出稳性衡准数,以校核稳性。关键词:风帆助航技术;浮态和稳性;Maxsurf
目 录
第一章 绪论 1
1.1本文的研究背景 1
1.2本文的研究意义 1
1.3国内外研究现状 2
1.3.1国内研究现状 2
1.3.2国外研究现状 3
1.4 集装箱船的发展历程及特点 5
1.5 本文的研究内容 7
第二章 风帆设计 8
2.1 设计船主要技术参数 8
2.2 风帆面积确定 12
2.3 翼型参数介绍 12
2.4 风帆尺寸及重量重心 13
2.5 风帆安装位置及布置 15
第三章 浮态 17
3.1.加装风帆对浮态的影响 18
3.2 调整集装箱布置对浮态的影响 21
3.3 浮态调整 24
第四章 稳性计算 25
4.1 稳性计算前述 25
4.1.1 Maxsurf介绍 26 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1本文的研究背景 1
1.2本文的研究意义 1
1.3国内外研究现状 2
1.3.1国内研究现状 2
1.3.2国外研究现状 3
1.4 集装箱船的发展历程及特点 5
1.5 本文的研究内容 7
第二章 风帆设计 8
2.1 设计船主要技术参数 8
2.2 风帆面积确定 12
2.3 翼型参数介绍 12
2.4 风帆尺寸及重量重心 13
2.5 风帆安装位置及布置 15
第三章 浮态 17
3.1.加装风帆对浮态的影响 18
3.2 调整集装箱布置对浮态的影响 21
3.3 浮态调整 24
第四章 稳性计算 25
4.1 稳性计算前述 25
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4.1.2 Maxsurf平行中体建模 26
4.1.3 Maxsurf船体首尾建模 27
4.2 Maxsurf加载 29
4.3 动稳性曲线 33
4.4 稳性校核 34
4.4.1 初稳性 34
4.4.2 横摇角 35
4.4.3 最小倾覆力臂 36
4.4.4 风倾力臂计算 36
4.4.5 稳性衡准数 37
结语 39
致谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1本文的研究背景
从世界权威部门的一份资料我们可以看出:20年内,世界能源的年消耗量将会比以往超出66%,假使以现在的燃耗来算,全球的石油储备也仅供再使用半个世纪。船舶运输业在过去和将来很长的一段时间内仍将采用燃油作为其主要驱动能源,也正因为其极其依赖于石油的特点,航运业一直霸占着全国的能源消耗大户头衔。
我国航运部门出台了有关政策,全国的各个运输单位,要从根本上处理好油耗的问题。船用设备要尽可能满足低油耗,高效率,船只也应满足对环境友好,尽可能保护环境。同时,也要对那些高能耗的设备进行改造升级,甚至进行淘汰。对运输结构优化升级的工作永远也不要停歇,使我国迈入高端船舶制造业的新台阶。
当下能源消耗量巨大,与越来越少的能源储备产生鲜明对比。世界各国相继颁布有关的节能减排措施。在油价持续上涨的当下,各国早已围绕“绿色能源的开发利用”等主题展开了相关研究。在这一非常时期,风能,这一可再生的清洁能源再一次受到了设计者们的广泛关注。因为风能与其他能源相比有诸多优势,例如:可再生性,绿色环保等特点,许多国家相继对于如何利用风能这一技术进行研究,甚至不惜花大手笔利用风帆助推船舶。
尽管风能新兴能源有着诸多优势,但其自身的区域分布不均匀的特点也对研发带来了困难。更不用说将风能运用到大型运输船和风帆助推技术了。但也正因为世界各国科研工作者们不畏艰难,勇于正视困难,迎难而上的精神,风帆助航技术才得以被攻破,并成功运用到大型运输船舶之上。[1]不得不说这是人类运输史上的一个里程碑。
让风帆来作为船舶的辅推装置,使用风力推进来替换燃油以提供动力,是在现在这一研发水平和世界形势下用来减少船舶航行时的燃油耗量,降低运输成本,减少CO2、氮硫化物等有毒有害气体排放的有效措施之一[2]。对于缓解世界能源危机及其带来的各种社会性,世界性问题,风帆助航技术扮演了十分重要的角色。
1.2本文的研究意义
目前世界的主要能源依然是蕴藏量不多的化石能源,,许多行业的生死就命悬在化石能源的储备量这一线上,随着化石能源逐渐枯竭,众多行业会萎缩消亡。因而在当今环保的世界主题下,各行各业逐渐在寻找可以替代化石能源的新兴能源,这其实也是在寻找自保的救命稻草。然而因为人类过去几百年间对于化石能源的过度滥用,比如说海平面升高,雾霾,冰川融化等现象,不好的影响也随之显现。当前各国的一大任务就是研发各种新型环保易获得的能源。世界众多国家联起手来,就拿世界航运业来说,随着化石能源的减少,燃料价格日益高涨,使得成本上升,而船价基本维持不变,导致利润缩水,船市低迷,航运业步入低谷。不得不说,航运业的衰落与能源有着密不可分分的关系。
在现在这种困难下,世界各大航运公司都着力对新船型进行开发,力求优化其流体动力性能以降低成本,抑或是采用其他的推进方式,例如风帆助推。这一系列举措都力求能够降低成本维持生存。在短时间内,风帆助推船能得到各国的研究开发,其成功不仅仅因为风能是清洁无污染的能源,亦有风能它随处可得,可无限再生的特性,对于生态环境不会产生任何的危害,拥有这些特性的能源少之又少,因而风能的开发利用也在情理之中。但我们总是看到事物的优点而忽略事物的缺点,风能也是一样,它不可控,如脱缰的野马,地区分布不均匀,有些地方风能资源丰厚,而有些地方则常年无风。知己知彼方能百战不殆,知道了这些缺点,才可以更好的利用风。相信广大科研人员可以在不久的将来可以掌控风能,将化石能源驱动的船舶淘汰出市场。
1.3国内外研究现状
1.3.1国内研究现状
近年来随着地球资源的日渐枯竭,各项法律的日益完善,风帆助航技术的研发也进入了一个新的阶段,众多先进的研发已经成功运用于船上,以科技主导的航海时代即将来临。下面就介绍一下国内风帆船的发展历程及现状。
上世纪八十年代时期,风帆助航船由于其良好的航行性能,及其优异的经济性获得了众多关注。我国的科研人员为了风帆助航技术的应用付出了艰辛的努力,也正因为这些科研工作者的努力,使得沿海渔港成千上万艘渔船装上了风帆,获得了优异的经济效益。但是因为年代和实际复杂情况的限制,使得渔船上加装的风帆都不是非常的合理,安全性也不甚佳。在二十世纪九十年代成功试航的"明州22号”,是由上海708研究所和709所共同研发的2500吨多用途集装箱船。这艘船的助推风帆采用了钢制圆弧翼帆,具有非常好的强度性能,其120m2的帆翼,保证了它在20m/s的风速下依然能够安全航行。
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