據(jù)新華社報(bào)道，近日，在浩瀚的大海上，一艘30萬噸超大型原油船正在揚(yáng)帆遠(yuǎn)航。這是配備中國第二代自主研發(fā)風(fēng)帆裝置的“新伊敦”號，該船在營運(yùn)中預(yù)計(jì)可節(jié)約燃油消耗約9.8%。
上游新聞注意到，在現(xiàn)代化大型遠(yuǎn)洋船舶上安裝風(fēng)帆，如此復(fù)古的造型已經(jīng)成為全球船舶航運(yùn)界的新流派。日本、德國、荷蘭等國家都在進(jìn)行現(xiàn)代化帆船的研發(fā)。而在硬質(zhì)翼面帆船的研究方面，中國后發(fā)制人走到了世界前列。
新一代風(fēng)帆船可節(jié)約燃油9.8%
(相關(guān)資料圖)
據(jù)了解，“新伊敦號”是大船集團(tuán)為招商輪船精心打造的新一代節(jié)能環(huán)保型超大型原油船，配備第二代風(fēng)帆裝置，綜合性能指標(biāo)世界一流，是新一代節(jié)能降耗船型的典范。
“新伊敦號” 圖：國資委官網(wǎng)
據(jù)大船集團(tuán)超大型原油船項(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理李吉明介紹，“新伊敦號”安裝的兩對大型硬質(zhì)翼型風(fēng)帆，由中國科研團(tuán)隊(duì)自主研制，風(fēng)帆升起高度近40米，單翼總表面積達(dá)1200平方米，帆葉結(jié)構(gòu)采用了碳纖維復(fù)合材料，輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐海洋環(huán)境。
風(fēng)帆的智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)帆一鍵升降、自動旋轉(zhuǎn)等功能，能夠根據(jù)航行環(huán)境、運(yùn)動狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動調(diào)整控制策略，使風(fēng)帆自動尋找最優(yōu)角度，實(shí)現(xiàn)智能化精細(xì)控制，有效提升翼型風(fēng)帆助推效率。
以“新伊敦號”以經(jīng)濟(jì)航速營運(yùn)中東至遠(yuǎn)東航線為例，使用第二代風(fēng)帆裝置，預(yù)計(jì)節(jié)約燃油消耗約9.8%，減少碳排放約2900噸。
“新伊敦號”在海上航行 新華社視頻截圖
“二期風(fēng)帆船成功交付，是全球范圍內(nèi)第一艘大型VLCC船舶上首次采用碳纖維的硬翼風(fēng)帆，較上一代船型，“新伊敦號”更加注重船舶的運(yùn)營性能優(yōu)化，降低燃油消耗，增強(qiáng)船舶在風(fēng)浪中的航行性能。”李吉明說。
中國船級社大連分社副總岳孟強(qiáng)介紹說：“風(fēng)帆二期將在一期成功的基礎(chǔ)上，讓翼型風(fēng)帆助推系統(tǒng)進(jìn)行成熟的工程應(yīng)用，形成風(fēng)力助推技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、工程化解決方案。產(chǎn)業(yè)化以后，翼型風(fēng)帆助推系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)固定模具的批量生產(chǎn)與成本控制，將為國家節(jié)能減排作出更大貢獻(xiàn)。”
一期風(fēng)帆船設(shè)計(jì)借鑒鄭和船隊(duì)
李吉明口中的“上一代船型”，指的是大船集團(tuán)打造的一期風(fēng)帆船“凱力號”。
2008年，在工信部的支持下，我國成立了第一個(gè)風(fēng)帆研究設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，由中船重工702所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研發(fā)。2015年中國風(fēng)帆技術(shù)示范應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目正式啟動，對風(fēng)帆助力航船進(jìn)行大量的研究，屬于國家高技術(shù)船舶科研計(jì)劃項(xiàng)目。
2018年，由中船重工研制、大連船舶重工建造的世界第一艘以風(fēng)帆作為助推動力的“凱力號”大型油船成功交付，載重量達(dá)30.8萬噸，填補(bǔ)了國際上30萬噸級大型風(fēng)帆船舶的空白，成為當(dāng)時(shí)最大噸位的風(fēng)帆助力船舶。
“凱力號”有2個(gè)硬質(zhì)翼面風(fēng)帆，中船重工設(shè)計(jì)師借鑒了鄭和船隊(duì)的風(fēng)帆，在“凱力號”巨輪的兩舷位置各安裝了一部大型翼型風(fēng)帆，利用空氣流過前后表面的速度不同，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力差，通過不斷調(diào)整風(fēng)翼的迎風(fēng)角度來控制船只的行進(jìn)。“凱力號”用于加工回轉(zhuǎn)底座的數(shù)控重型臥式車床采用了國內(nèi)最大、加工能力最強(qiáng)的車床加工工件，最大長度為15米，最大直徑達(dá)到了5.6米。
“凱力號”依靠海上風(fēng)力，大大降低了船舶發(fā)動機(jī)的負(fù)載功率，平均每天可節(jié)省3%的燃油消耗。“凱力號”超大型原油船滿載排水量高達(dá)35萬噸，一天就要耗費(fèi)70到90噸燃油，風(fēng)帆助力一天可節(jié)油2-3萬噸，節(jié)能減排效果顯著，因此被稱為“水麒麟”。
新聞背景
風(fēng)帆船舶重回航海視野，中國后發(fā)制人
“長風(fēng)破浪會有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海。” 帆船一直伴隨著人類歷史發(fā)展。我國作為世界上最早利用帆船的國家之一，有著兩千多年利用風(fēng)能驅(qū)動帆船航行的歷史。
風(fēng)帆航行在19世紀(jì)達(dá)到全盛，卻在20世紀(jì)逐漸被蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)取代。近年來，由于全球航運(yùn)環(huán)保與節(jié)能的需求，傳統(tǒng)的風(fēng)帆動力船的研究又被推上了現(xiàn)代航運(yùn)的前臺，風(fēng)能作為一種可再生能源重新煥發(fā)了活力，以其高性價(jià)比再次成為各國對船舶推動力和節(jié)省能耗研究的新方向。
其中，中國、日本、歐洲在此方向的研究與運(yùn)用走在了世界的前沿，風(fēng)帆再次以嶄新的姿態(tài)回到了我們的視野。據(jù)中國船級社相關(guān)技術(shù)專家介紹，目前風(fēng)帆助推船主要是兩大的流派，一種叫硬質(zhì)翼面帆，另一種叫旋筒帆。
日本風(fēng)帆船舶研究起步較早
現(xiàn)代風(fēng)帆助力航行研究，日本起步較早，從20世紀(jì)80年代就開始致力于風(fēng)帆助航船研究，1980年建成全球第一艘用現(xiàn)代風(fēng)帆助航的“新愛德丸”號，載重1600 噸，用2塊卷折式纖維增強(qiáng)塑料風(fēng)帆，1臺低速柴油機(jī)作為輔助動力，兩者配合使用，與載重相同的普通機(jī)動船相比，這艘船可節(jié)省燃料50%，但運(yùn)輸時(shí)間增加20%，這種風(fēng)帆船由于噸位過小，還不是真正意義上的現(xiàn)代帆船。
2020年，日本商船三井與大島造船合作開發(fā)建造的風(fēng)帆動力巴拿馬型散貨船“風(fēng)挑戰(zhàn)者”（Wind Challenger），預(yù)計(jì)將在2022年投入運(yùn)營。這是一艘9.9萬載重噸煤炭運(yùn)輸船，全長235米，寬43米，通過可伸縮的硬翼帆可以變換利用風(fēng)能作為推進(jìn)力，與同類型傳統(tǒng)船舶相比，預(yù)計(jì)將能減少5-8%的溫室氣體排放，顯著降低了船舶燃油消耗，從而在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)減少了船舶作業(yè)對環(huán)境的影響。
歐洲風(fēng)帆船節(jié)能研究持續(xù)發(fā)力
歐洲也一直走在風(fēng)帆船舶研究的前沿。德國“天帆”公司一直致力于研發(fā)借助風(fēng)力推動的“天帆”系列船舶。
2007年，“天帆”公司研發(fā)制造了“白鯨天帆號”。“白鯨天帆號”其實(shí)并不是真正意義上的風(fēng)帆船，而應(yīng)該叫“風(fēng)箏船”，是用一張面積大概為160平方米的超輕合成纖維帆布，制成了一個(gè)外形類似于風(fēng)箏的雙層可充氣風(fēng)帆，利用電動桅桿放飛在貨輪外，把它像風(fēng)箏一樣“放飛”到100-300米的空中，靠風(fēng)力為船只提供輔助動力。“天帆系統(tǒng)”油耗節(jié)省率就可在10%到35%之間浮動，風(fēng)力最理想時(shí)甚至可以短期節(jié)油50%。
2016年，德國風(fēng)帆公司又研制出了Eship1船舶，該貨輪可以稱為真正意義上的現(xiàn)代旋筒帆船舶。Eship1船舶在船首和船尾位置裝置了四個(gè)旋轉(zhuǎn)式的鋁制轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆結(jié)構(gòu)。利用風(fēng)帆來借助風(fēng)力帶動船只前行，Eship1號的燃料節(jié)能效果可達(dá)30%。但德國目前風(fēng)帆船舶技術(shù)還未成熟，最大風(fēng)帆貨輪的噸位只能達(dá)到萬噸，只適用于量級較輕的船只。
Eship1船舶 圖：中國水運(yùn)報(bào)
除德國之外，其它的歐洲老牌造船國家如瑞典、法國、英國、荷蘭、挪威也進(jìn)行了現(xiàn)代化帆船的研發(fā)。專家介紹，在國際上，硬質(zhì)翼面帆船的研究主要以東亞為主，旋筒帆船的研究以歐洲為主。目前，高達(dá)幾十萬噸級的遠(yuǎn)洋貨輪才是節(jié)能減排的重點(diǎn)解決對象，在硬質(zhì)翼面帆船的研究方面，中國后發(fā)制人走到了世界前列。
上游新聞綜合新華社、國資委官網(wǎng)、半島晨報(bào)、中國水運(yùn)報(bào)
編輯 劉登
責(zé)編 王蓉
審核 馮飛