我國自主研發(fā)制造的亞洲首套船用風力旋筒助推系統(tǒng)在萬噸級大型甲板運輸船“海洋石油226”上投用眷幢。中國海油供圖

近日艾烫，中國海油發(fā)布消息，我國自主研發(fā)制造的亞洲首套船用風力旋筒助推系統(tǒng)在萬噸級大型甲板運輸船“海洋石油226”上成功投用康逝。這標志著我國在商用船舶旋筒風帆系統(tǒng)技術領域實現(xiàn)了零的突破，對于推動船舶運輸行業(yè)綠色低碳發(fā)展具有重要示范意義赌置。

旋筒風帆長什么樣瑰氨，給船舶裝上旋筒風帆有多難，這種風帆有什么作用?記者就這些問題采訪了相關專家聋账。

可拆卸型底座減少空間占用

旋筒風帆最早出現(xiàn)于20世紀20年代瑟扁。由于旋筒的重量限制以及柴油機和蒸汽輪機的出現(xiàn)，該技術最終沒能被廣泛應用毕察。近兩年匹氯，隨著國內外研究與實船實踐的成熟，這項技術在歐洲等國際重點航運市場重新得到廣泛研究與應用库绩。旋筒風帆在船舶上的安裝與應用即將進入一個新的發(fā)展階段重抑。

2023年8月，歐盟研究報告顯示峡蓖，目前主流的風力輔助推進系統(tǒng)包含了旋筒風帆亿永、硬質翼帆、吸力翼帆换怖、天帆甩恼、軟質風帆。旋筒風帆是目前國際上應用最廣狰域、技術最為成熟媳拴、減排潛力最大的一種風力輔助推進系統(tǒng)。截至2023年兆览，共有將近60艘船舶安裝了風力輔助推進系統(tǒng)屈溉，其中40%以上的船舶選擇安裝了旋筒風帆塞关。

“項目團隊在設計前期深入開展了船舶應用環(huán)境與能耗仿真模擬分析。研究顯示子巾，加裝旋筒風帆系統(tǒng)后帆赢，這艘船平均每年可節(jié)約12%的燃料，減少二氧化碳排放量約412噸线梗，并可實現(xiàn)全生命周期受益椰于。”“海洋石油226”船船長吳力國說。

“總體思路上仪搔，‘海洋石油226’的改裝借鑒了德國愛納康(Enercon)公司旗下‘E-Ship 1’號旋筒風帆貨船的成功經(jīng)驗姻眼。”吳力國說，該船于2010年正式投入運營袄扛，與“海洋石油226”的船型以及總噸都十分近似娄缴。借助4臺高27米、直徑4米的旋筒風帆桂付，“E-Ship 1”號旋筒風帆貨船與同型號貨船相比燃料損耗減少了約25%摊梯，并且在2016年德國漢堡國際海事展上獲得國際帆船協(xié)會的風力推進創(chuàng)新獎。

但是巍嘶，“E-Ship 1”號旋筒風帆貨船雖然節(jié)能減排效果非常優(yōu)異杀乃，但其旋筒風帆的布置方式對甲板空間占用較大，會影響船舶日常的貨物裝卸原承。“我們采用了對船舶裝載面積影響最小的改造設計碳环。這種設計僅占用了原船上層建筑后方臨時集裝箱的位置，并用旋筒風帆固定底座的內部空間補償了原集裝箱工具間的功能驮觅。旋筒風帆固定底座可拆卸祝鞍，特殊情況下可以簡單快捷地將旋筒風帆整體吊裝下船，最大限度地保持了原船功能闯捎。”海油工程旋筒風帆系統(tǒng)項目負責人楊云展說椰弊。

首創(chuàng)一體化智能中控系統(tǒng)

雖然有成功經(jīng)驗可借鑒擦灸，但給“海洋石油226”裝上風筒并非簡單的“依樣畫葫蘆”修诈。

“我們制作并分析了多臺內筒的小尺寸樣機，不斷改進產(chǎn)品設計涤垫，并從中選取了最優(yōu)結構形式茬祷。”楊云展說清焕。

外筒的設計和制造也是項目主要難點之一。為了實現(xiàn)更高的推力祭犯，風筒既要足夠輕秸妥，以達到更高的轉速、更低的消耗功率，又要有足夠的強度和防腐性粥惧，能承受海上的各種工況键畴。“為此，我們論證了多種材質和結構形式的外筒突雪。論證材質包括小型旋筒的鋼結構材質起惕、鋁合金材質、非金屬復合材料與碳纖維材料掠北，通過對材質重量牌骚、強度、防腐性以及經(jīng)濟性的對比攘宝，我們最終選取了非金屬復合材料并對結構形式進行了優(yōu)化缘荧，從而減輕外筒的重量，提高強度欲华。”楊云展說兰险。

另一個要攻克的難題是旋筒風帆的自動化控制骇俏。為了實現(xiàn)讓旋筒風帆能夠根據(jù)不同風速風向自動判斷旋轉方向和旋轉速度天殉，項目團隊對旋筒風帆在不同風速風向條件下形成的推力、阻力以及電機消耗功率北郁，通過流體力學仿真計算進行了模擬靡鞭。

“僅僅通過數(shù)值模擬計算還不夠。我們還對旋筒風帆的模型進行了風洞試驗用劲，以測試旋筒風帆在不同風速不同轉速下的氣動力特性蜘辕。”楊云展說。

該項目首創(chuàng)了一體化智能中控系統(tǒng)炉奴。這個系統(tǒng)可以自動獲取航線風速和風向逼庞，并調整旋筒風帆工作姿態(tài)以獲取最大動能，為船舶行業(yè)綠色發(fā)展和智能化操控提供一種全新模式瞻赶。

平均節(jié)省燃料5%—25%

隨著國際航運向著脫碳方向發(fā)展以及日益嚴格的空氣排放和氣候立法赛糟，航運業(yè)面臨重大挑戰(zhàn)。

工業(yè)和信息化部等五部委近日發(fā)布的《船舶制造業(yè)綠色發(fā)展行動綱要(2024—2030年)》提出砸逊，要加快甲醇璧南、氨動力船型研發(fā)，探索開發(fā)燃料電池等新型動力船型;積極穩(wěn)妥推動具備條件的客船师逸、貨船司倚、工程船、漁船等LNG篓像、電池動力船型研發(fā)和示范應用动知，推動甲醇、氫等動力船型研發(fā)和試點;加快液氨、液氫盒粮、液態(tài)二氧化碳等新型運輸船研發(fā)等心傀。

吳力國說，大型工程船舶是航運行業(yè)綠色低碳轉型的重要部分柔朽。綠色低碳轉型對大型工程船舶的能耗管理等提出了更高要求垂暖。旋筒風帆具有輕巧靈活、改造簡單精杜、投資回報快等顯著優(yōu)點穗阐，可以在油輪、客輪澳缴、散貨船能莫、滾裝船等多種具有空曠甲板面的船型上安裝，平均節(jié)省燃料可達5%—25%烧晤。

這套船用風力旋筒助推系統(tǒng)是天津海洋裝備產(chǎn)業(yè)(人才)聯(lián)盟內合作的首臺套旋筒風帆項目妇愉。海洋石油工程股份有限公司相關負責人表示，海洋石油工程股份有限公司作為主席單位愈樱，很好地踐行了聯(lián)盟關于未來發(fā)展的倡議芳企，在聯(lián)盟內形成帶動作用。此次成功合作初之，將推動天津地區(qū)的海洋裝備產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展邁上新臺階造过。