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随着世界经济的迅速发展,能源危机与环境污染日益严重,为了降低船舶营运成本和满足国际公约对船舶废气排放的限制要求,风翼助航技术以其成本低廉,绿色环保等优点获得了航运界的关注。风翼在为船舶提供辅助推力的同时,也带来了能效评定方法和造船规范验证方面的难题。本文选取在建的30万吨VLCC风翼助航船舶为目标船,分析典型航线上风翼系统的助推特性,建立风翼助航船舶能效设计指数;同时,选用VLCC船队航行实践数据,分析现有营运能效指标的衡准水平,建立综合营运能效指数,为解决船舶验证规范和能效衡准问题提供思路和方法。 首先,提出航迹带的概念,明确航线的界限和范围,从欧洲中期天气预报中提取典型航线航迹带内的风场数据;根据航线行经海域的季风气候特征分析风力资源分布规律;研究风翼的空气动力学特性,分析不同相对风条件下船舶的定航速航向特性,获得航速的优化特征。 其次,分航区计量风翼助航船舶的设计能效水平,采用年平均推进贡献功率表征风翼的能效水平,从船舶节能技术方面着手,构建适用于风翼助航船舶的设计能效指数。 然后,基于VLCC船队航行实践数据,将现有船舶营运能效指标与船舶载重吨进行幂函数拟合,考察各指标的能效衡准水平,并提出采用综合营运能效指数表征船舶的营运能效。 最后,分析得到单一营运能效指标能效表征能力不足,单独使用误差较大。U型帆在相对风向角110°时助推力系数最大,Tmax=2.3075,最佳攻角18°,最佳操帆角92°;中东-宁波航线上选用定航向航速模式,设定航速12Knot时,风翼助推效果较佳。同等条件下,目标风翼助航船设计能效指数比传统船舶降低13.15%。