一种基于纵倾优化的船舶节能方法
【专利摘要】本发明揭示了一种基于纵倾优化的船舶节能方法，步骤为：建立船舶在不同吃水，航速，纵倾下的功耗，建立数据统计表；根据数据统计表建立数据库，同时形成三维网格状曲面；将数据库及三维网格状曲面录入待航行的船舶控制终端内，并通过显示器进行显示；船舶航行时通过输入计划航速及吃水深度从而得到功耗最小的纵倾值；驾驶人员调节船舶纵倾值。本发明所揭示的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，通过预先建立船舶不同参数下的功耗值，可以在实际航行时供驾驶人员进行选择，从而实现船舶的节能。
【专利说明】一种基于纵倾优化的船舶节能方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种船舶节能方法，尤其涉及一种通过选择最优纵倾值实现船舶的节 能方法。
【背景技术】
[0002] 船舶节能是我国建设资源节约型和环境友好型社会的迫切需要。当前世界上石油 资源日益紧缺，2009年全球石油剩余探明储量为1855. 23亿吨，仅可开采50年，天然气、煤 炭也仅可开采100余年，而新能源的利用要落后52年。同时近年来国际油价节节攀升， 而全年我国的原油消耗量为3. 79亿吨，其中一半以上依赖进口，我国石油资源形势紧张。 2005年，我国交通运输业的石油消耗总量约占全社会石油消耗量的29. 8%，营业性运输船 舶的燃油消耗总量为1356. 4万吨，2012年预计达到2220万吨左右。而我国的船舶燃油利 用得并不经济，平均油耗比发达国家高出10%左右。2008年6月18日，交通运输部提出的 运输行业能耗指标中指出：与2005年相比，到2010年和2020年，营运船舶单位运输量能 耗分别下降10%和20%，而实际上至2010年底，营运船舶单位运输量能耗仅下降了 7%，船舶 节能是我国建设资源节约型社会的迫切需要。
[0003] 此外，目前世界上船舶所排放的C02已达到11. 2亿吨，约占全球主要温室气体排 放量的4. 5%。有预测认为，到2020年全球航运业将消耗4亿吨燃油，温室气体的排放量 将在目前基础上增加75%，同时船舶排放的NO和SO也将造成臭氧层的破坏和大气污染造 成更严重的影响。我国交通运输业的C02排放量预计到2015年和2030年将分别达到 5. 22亿吨和11.08亿吨，其中将有1/4会由船舶产生，2009年，哥本哈根全球环境会议 中指出，中国政府承诺：到2020年实现单位⑶P的C02排放比2005年下降40%至45% 目标。为此，中国将把控制温室排放纳入经济可持续发展总体规划中，交通运输业是全社会 仅次于制造业的燃油消耗大户，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要领域之一，水运 行业作为交通运输业的重要组成部分，大力推进节能减排，发展绿色航运，是时代赋予我们 的使命。
[0004] 在海运行业，国际海事组织（頂0)于2011年7月召开的第62次海洋环境保护委 员会（MEPC62)上，通过了为强制实施EEDI(船舶能效设计指数）及SEEMP(船舶能效管 理计划）的MARP0L公约（国际防止船舶造成污染公约）附属文件VI的修正案，生效日为 2013年1月。要求每艘船舶须在船上保存一份具体的船舶能效管理计划。頂0在2012年 3月发布的MEPC. 213 (63)文件上对SEEMP(船舶能效管理计划）提出了建立实船监测制度 的要求，船舶能效营运指标（EE0I)可被视作主要的监测手段。
[0005] 针对这种情况，国内外都对船舶节能进行研宄，一般都是采用技术改进，管理改善 或操作改变，然而在一些国际航行的船舶中，船首和船尾会设计成在一定浮力下阻力较小 的形状，这就使得船舶在实际航行时，船舶的浮态和理论浮态不一致，导致船舶型线不能发 挥应有的效果，而如何能将船舶在不同浮态下实现节能，只能靠驾驶人员的经验进行调节。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，落实国际海事组织（頂0)颁布的 SEEMP(船舶能效管理计划）的有效途径，提供一种基于纵倾优化的船舶节能方法，通过预 先建立船舶不同参数下的功耗值，可以在实际航行时供驾驶人员进行选择，而不仅仅是靠 经验进行调节，可以对船舶航行能耗进行管理，进而实现节能。
[0007] 为实现上述目的，本发明提出如下技术方案： 一种基于纵倾优化的船舶节能方法，具体包括如下步骤： a. 通过流体动力学计算或水池模拟试验获得船舶在不同吃水深度，航速，纵倾条件下 船舶所受的阻力及需要消耗的主机功率，并形成数据统计表； b. 将步骤a中生成的数据统计表录入服务器中建立数据库，并以样条曲线方式按序编 织成三维网格状曲面； c. 船舶航行前，将步骤b中的数据库及三维网格状曲面图录入船舶控制终端的存储器 内，并通过船舶显示器进行显示具体表格信息或三维网格状曲面； d. 在船舶航行时，通过控制终端上的输入设备输入船舶的航速及吃水深度，控制终端 根据输入的参数信息读取数据库内的信息，将当前航速及吃水深度下船舶不同纵倾所消耗 的主机功率提取出来，并通过船舶显示器进行显示，以供驾驶人员参考； e. 驾驶人员根据显示器上的数据，选择功耗最小的纵倾； f. 驾驶人员通过调整压载水、燃油或货物使船舶纵倾达到上述值，调整方法包括两 种： 方法一：驾驶人员控制有关设备进行调整，由驾驶人员判断调整结束点； 方法二：由控制终端指示相关设备进行调整，并通过探测装置判断调整结束点； g. -旦船舶航速或吃水深度发生改变，就重复上述步骤d~f?以选择合适的纵倾值； h. 在实际航行中，随着船龄的增加，由于船体外表污损、机器老化原因，上述纵倾下实 际功耗与预报值有偏差，通过积累的航行数据对数据库进行修正，以使数据库随着船龄增 加而更新。
[0008] 所述步骤a中数据统计表包括的数据参数为航速，吃水深度，纵倾值及船舶功耗。
[0009] 所述步骤d中，驾驶人员还可通过三维网格状曲面自行查找当前航速及吃水深度 下，功耗最小的纵倾值。
[0010] 所述步骤a中水池模拟试验，具体步骤为：建立模拟水池，将船舶模型放入模拟水 池内，通过调节不同吃水深度，航速及纵倾，得到各个参数下船舶消耗的主机功率。
[0011] 所述步骤a中的流体动力学计算，具体步骤为：利用本行业的流体动力学计算软 件，建立船舶数学计算模型，通过调节不同吃水深度，航速及纵倾，得到各个参数下船舶消 耗的主机功率。
[0012] 与现有技术相比，本发明揭示的基于纵倾优化的船舶节能方法，通过预先计算或 试验船舶在不同吃水深度，航速及纵倾下的功耗，并建立数据库，使得船舶在航行时驾驶人 员只需查阅数据库即可确定功耗最小的纵倾，从而实现了船舶在不同浮态下的节能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的三维网格状曲面示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0015] 本发明所揭示的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，主要适用于船舶在航行中调 整船舶浮态以实现低功率到达目的地，从而实现节能，具体包括如下步骤： a.通过流体动力学计算获得船舶在不同吃水深度，航速，纵倾条件下船舶所受的阻力 及需要消耗的主机功率，具体步骤为：利用本行业的流体动力学计算软件，建立船舶数学计 算模型，通过调节不同吃水深度，航速及纵倾，进而得到各个参数下船舶消耗的主机功率， 并形成数据统计表(如表1); b. 将步骤a中生成的数据统计表录入到服务器中建立数据库，并以样条曲线方式按序 编织成三维网格状曲面(如图1所示）； c.船舶航行前，将步骤b中的数据库及三维网格状曲面图录入船舶控制终端的存储器 内，并通过船舶显示器进行显示具体表格信息或三维网格状曲面； d. 在船舶航行前或航行中，通过控制终端上的输入设备输入船舶计划的航速及吃水深 度，控制终端根据输入的参数信息读取数据库内的信息，将当前航速及吃水深度下船舶不 同纵倾所消耗的主机功率提取出来，并通过船舶显示器进行显示，以供驾驶人员参考； e.驾驶人员根据显示器上的数据，选择功耗最小的纵倾值； f. 驾驶人员通过调整压载水、燃油或货物使船舶纵倾达到上述值，调整方法包括两 种： 方法一：驾驶人员控制有关设备进行调整，由驾驶人员判断调整结束点； 方法二：由控制终端指示相关设备进行调整，并通过探测装置判断调整结束点； g. -旦船舶航速或吃水深度发生改变，就重复上述步骤d~f?以选择合适的纵倾值； h. 在实际航行中，随着船龄的增加，由于船体外表污损、机器老化等原因，可能会出现 在上述纵倾下实际功耗与预报值有偏差，可以通过积累的航行数据对数据库进行修正，以 使数据库随着船龄增加而更新。
[0016] 在上述步骤a中，还可以通过水池模拟试验检测出船舶在不同吃水，航速，纵倾条 件下所受的阻力或消耗的主机功率，具体步骤为：建立模拟水池，将船舶模型放入模拟水池 内，通过调节不同吃水深度，航速及纵倾，得到各个参数下船舶消耗的主机功率。
[0017] 在上述步骤d中，驾驶人员还可通过三维网格状曲面自行查找当前航速及吃水深 度下，功耗最小的纵倾值。
[0018] 表 1
【权利要求】
1. 一种基于纵倾优化的船舶节能方法，其特征在于：具体包括如下步骤： a. 通过流体动力学计算或水池模拟试验获得船舶在不同吃水深度，航速，纵倾条件下 船舶所受的阻力及需要消耗的主机功率，并形成数据统计表； b. 将步骤a中生成的数据统计表录入服务器中建立数据库，并以样条曲线方式按序编 织成三维网格状曲面； c. 船舶航行前，将步骤b中的数据库及三维网格状曲面图录入船舶控制终端的存储器 内，并通过船舶显示器进行显示具体表格信息或三维网格状曲面； d. 在船舶航行时，通过控制终端上的输入设备输入船舶计划的航速及吃水深度，控制 终端根据输入的参数信息读取数据库内的信息，将当前航速及吃水深度下船舶不同纵倾所 消耗的主机功率提取出来，并通过船舶显示器进行显示，以供驾驶人员参考； e. 驾驶人员根据显示器上的数据，选择功耗最小的纵倾，并调节船舶达到该纵倾； f. 一旦船舶航速或吃水深度发生改变，就重复上述步骤d~e以选择合适的纵倾值并实 施； g. 在实际航行中，随着船龄的增加，由于船体外表污损、机器老化原因，上述纵倾下实 际功耗与预报值有偏差，通过积累的航行数据对数据库进行修正，以使数据库随着船龄增 加而更新。
2. 根据权利要求1所述的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，其特征在于：所述步骤 a中数据统计表包括的数据参数为航速，吃水深度，纵倾值及船舶功耗。
3. 根据权利要求1所述的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，其特征在于：所述步骤 d中，驾驶人员还可通过三维网格状曲面自行查找当前航速及吃水深度下，功耗最小的纵倾 值。
4. 根据权利要求1所述的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，其特征在于：所述步骤e 中，可以通过调整船舶压载舱内压载水，燃油或通过调节货舱内货物装载进行纵倾值调节。
5. 根据权利要求1所述的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，其特征在于：所述步骤 a中的水池模拟试验，具体步骤为：建立模拟水池，将船舶模型放入模拟水池内，通过调节 不同吃水深度，航速及纵倾，得到各个参数下船舶消耗的主机功率。
6. 根据权利要求1所述的一种基于纵倾优化的船舶节能方法，其特征在于：所述步骤 a中的流体动力学计算，具体步骤为：利用本行业的流体动力学计算软件，建立船舶数学计 算模型，通过调节不同吃水深度，航速及纵倾，得到各个参数下船舶消耗的主机功率。
【文档编号】B63B9/00GK104443257SQ201410632374
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】潘志远, 刘灿波, 徐宏伟, 王同山 申请人:南通中远川崎船舶工程有限公司