摘 要

船舶在当今的经贸活动中扮演了重要角色，承担了国内外大部分运输任务，而且相对于其它运输方式，船舶运输具有成本低、单位能耗小、运输量大、输送距离远的优点。但船舶每年都要消耗大量的能源，而且随着化石燃料的日益枯竭，对船舶能效的提高逐渐引起了人们的重视，在2013 年7月1日,对船舶能效设计指数进行强制要求的法规已经开始实施,并且按照要求，船舶能效设计指数要在2025年进一步降低30%，因此提高船舶能效具有重要意义。

本文主要研究了提高船舶能效的各种方法，包括舷外、舷内、主机、新能源四个方面，在舷外方面主要研究了螺旋桨的设计优化、应用复合材料建造螺旋桨以及加装舵球、前置叶片等节能附体装置，舷内方面主要研究了如何减小轴系的磨损，通过减小能量在传递过程中的损失来提高船舶能效，主机方面主要研究了柴油机废气和气缸冷却水的能量回收利用，新能源方面主要探讨了太阳能光伏发电技术和风帆助航技术在船舶上的应用。除此之外，还提出了相关的技术问题以及可能的解决方案。

研究结果表明，通过螺旋桨优化、减小轴系磨损、余热回收和应用新能源能够有效的减少燃料消耗，提高船舶的经济性并在一定程度上减小对环境的污染，能够有效提高船舶能效。

关键词：船舶能效；节能装置；节能技术

Abstract

As an important water conveyance in transportation. Ship bears the business between national and international transport. In addition, compared to other modes of transport, shipping has the advantage of low cost、low energy consumption、transport capacity and transport distance. But ship consume large amounts of energy per year. Furthermore, in recent years, as the increasing depletion of fossil fuels, more and more people begin to learn the importance of improvement of the energy efficiency of the ship. Ship Energy Efficiency Design Index (EEDI) went into force since 1^st July 2013, the limitation of EEDI will further decrease by 30% on the basis of current reference line. Thus improving the energy efficiency of the ship is of great significance.

This paper mainly analyzes the methods of improving the energy efficiency of the ship, it includes outboard、inboard、diesel engine and new energy. In the part of outboard, this paper mainly analyzes the optimization of propeller design、application of new materials and appendages of energy-saving device, such as rudder ball、front blade and so on. In the part of inboard, this paper mainly analyzes the drag reduction of ship shaft. In the part of diesel engine, this paper mainly analyzes the energy recycling of diesel engine’s exhaust and cooling water. In the part of new energy, this paper mainly analyzes the application of solar photovoltaic technology and wind energy in the ship. In addition, this paper also put forward some relevant technical issues and possible solutions.

Studies have shown that by the means of optimizing propeller design、reducing the drag of ship shaft、recycling the energy of diesel engine’s exhaust and cooling water、using the solar and wind energy in the ship, we can reduce fuel consumption effectively and also reduce ship pollution on the environment, what’s more, we can enhance the economic reliability of the ship and improve the energy efficiency of the ship effectively.

Key Words：ship energy efficiency；energy-saving devices；energy-saving technology

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本文的研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文的研究内容 3

第2章 设备技术改进提高船舶能效的方法 5

2.1 主机能量回收利用 5

2.1.1 主机能量回收利用的原理 5

2.1.2 主机能量回收利用的方法 6

2.1.3 应用实例 7

2.1.4 面临的技术问题及解决方法 9

2.2 舷内提高船舶能效的方法 10

2.2.1 轴系磨损的原因 10

2.2.2 减小轴系磨损的方法 11

2.2.3 应用实例 12

2.2.4 面临的技术问题及解决方法 13

2.3 舷外提高船舶能效的方法 14

2.3.1 螺旋桨优化原理及方法 14

2.3.2 应用实例 14

2.3.3 面临的技术问题及解决方法 17

2.4 本章小结 18

第3章 科学管理提高船舶能效的方法 19

3.1 降速航行提高船舶能效 19

3.1.1 降速航行的原理和方法 19

3.1.2 应用实例 20

3.1.3 面临的技术问题及解决方法 20

3.2 本章小结 21

第4章 新能源在船舶上的应用 22

4.1 太阳能在船舶上的应用 22

4.2 风能在船舶上的应用 23

4.3 太阳能、风能应用实例 25

4.4 本章小结 27

第5章 总结及展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 28

致谢 30

参考文献 31

1. 绪论

1.1 本文的研究背景及意义

船舶在当今的经贸活动中扮演了重要角色，承担了大量的贸易运输任务，据统计，我国90%以上对外贸易运输量是由航运完成的。相比于陆路、空运等其他的运输方式，船舶运输成本低、运输量大、输送距离远。随着世界经济的不断发展，航运队伍也在不断壮大，尤其是在2008年之前，全球经济高速发展，强大的市场需求造就了一大批高速化、大型化的船舶，这些船舶在设计建造过程中并没有充分考虑对能效的要求，每年都消耗了大量的化石能源，但是在2010年之后，全球经济开始不断下滑，这对航运业产生了巨大的冲击，并产生了运力过剩的现象，激烈的业内竞争导致了航运企业的利润不断下滑，而在船舶运营的各项成本中，燃油费用无疑是最大的一项，为了减少船舶的燃油消耗，有效提高船舶的经济性，对提高船舶能效的研究已经成为了当今的研究热点。