最小推进功率评估方法研究.pdf

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1、55卷第1期(总第208期)中国造船Vo1．55No．1(SefialNo．208)2014年3月SHIPBU【LDⅡGOFCHINAMar．2014文章编号：1000—4882(2014)O1．0104．09最小推进功率评估方法研究李传庆，董国祥(上海船舶运输科学研究所，上海200135)摘要在国际海事组织(IMO)海洋环境保护委员会(MEPC)提出EEDI规范背景下，继2012年3月第64届MEPC会议之后，2013年5月MEPC65又一次发布了修改的“2013船舶在恶劣海况下维持操纵性的最小

2、推进功率确定临时导则”，目的是保证应用EEDI规范的船舶具有维持操纵性的足够推进功率。论文根据导则进行最小推进功率评估方法研究，其中还重点研究了波浪增阻的计算方法。研究表明，恶劣海况下船舶波浪增阻占总阻力的比重较大，其计算对最小推进功率的评估具有重要意义。关键词：船舶能效设计指数(EEDI)；最小推进功率；波浪增阻；切片法中图分类号：U661．31，U692．1文献标识码：A0前言国际海事组织(IM0)海洋环境保护委员会(MEPC)提出了船舶能效设计指数(EEDI)计算公式，旨在提高船舶能效水平，

3、减少船舶业的温室气体排放L1】。国内学者对EEDI给予了高度关注[3]，主要从EEDI计算公式中分式的分子项考虑。李百齐等【4J对EEDI的计算公式进行了简化，考虑了航速对EEDI基准面的影响。此外，魏锦芳等【5】基于切片法和辐射能法计算了船舶在波浪中的运动增阻，采用经验公式计算了绕射增阻，进而计算EEDI公式中风浪失速因子厂w的值。对于如何设计满足EEDI规范要求的船舶，设计者可能会选择降低主机功率和航速的方法。田长伟和赵翠【6]对一艘矿砂船进行EEDI计算，通过降低主机功率、减小设计航速可以满

4、足EEDI基线要求。但有时也会带来航行安全等方面的负面影响，例如产生船舶因装机功率过小而导致难以保证船舶在恶劣海况下具有良好的操纵性能的情况。针对此问题，2012年3月MEPC第64届会议发布了“船舶在恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率确定临时导则”【7】，目的是评判船舶是否具有维持操纵性的足够推进功率，并通过MARPOLAnnexVI公约形式予以强制实施。2013年5月，MEPC65届会议又对其进行了完善，例如完善了恶劣海况的参数描述【8】。可以说，EEDI能效设计指数的提出，衍生出了最小推进功

5、率临时导则，而对最小推进功率的研究目前很少，所以亟需深入研究。本文结合螺旋桨敞水试验和白航试验结果，根据临时导则进行最小推进功率评估研究。其中，采用风阻经验公式进行风阻力计算，采用辐射能方法计算船舶波浪增阻以及按Faltinsen等提出的渐近公式计算短波绕射增阻。研究表明，在恶劣海况下，船舶波浪增阻在总阻力中占很大成分，对最小推进功率评估影响显著。收稿日期：2013-05—2O；修改稿收稿日期：2014．02—2455卷第1期(总第208期)李传庆，等：最小推进功率评估方法研究lO51方法为了确保

6、船舶在恶劣海况下具有一定的操纵性，以保证安全航行，主机功率不得小于某个值，该值可称作最小推进功率。最小推进功率临时导则中给出两种评估方法：最小功率线评估法(等级1)、简化评估法(等级2)。据此可以得到两种评估值一等级1评估值和等级2评估值。当等级1评估值>等级2评估值时，若船舶主机功率大于等级1评估值或大于等级2评估值，则认为船舶满足导则要求；若船舶主机功率既小于等级1评估值也小于等级2评估值，则认为船舶不满足临时导则要求或者需要进一步研究来评估。对于某些船舶，存在相反的情况】，即等级l评估值<等

7、级2评估值，对于此种情况本文不做讨论。1．1最小功率线评估法不同船型的最小功率线值、，(单位kW)，应按下式计算：、，=a×D+b(1)式中，DWT为船舶载重吨；a、b为系数，见表l。表1系数a、b1．2简化评估法简化评估法所依据的原理是，如果船舶具有足够的装机功率，能在迎风迎浪条件下以最小前进速度航行，则该船也能在其他任何风向、浪向下保持航向，满足最小前进速度要求也就是满足航向保持要求。例如，舵面积较大的船舶，即使发动机功率较小，也能保持航向；同样的，侧面受风面积较大的船舶与侧面受风面积较小的船

8、舶相比，需要更大的功率以保持航向。所以最小前进速度与舵面积系数、受风面积等有关，可以定义为Vs：max{4kn，Vref一10．0x(％一0．9o／o)}(2)％=／s水100⋯s=Tm[1．o+25．o(／)]～式中f由表2线性插值得到。R％为舵面积占考虑宽度影响修正的船体侧面浸水面积Ls的百分比，又称为舵面积系数，pp为垂线间长，为平均吃水，l为水线宽，R为舵面积。表2最小基准航向保持速度grof()的定义表中F指船体纵向受风面积(迎风面积)；AL指船体横向受风面积。为了得到最