船型论证

基于EEDI的船型论证

随着全球经济的快速推进，船舶航运业迅猛发展，船舶运载量大幅提升，船舶因此所造成的温室气体排放问题也随之加剧。随着对环境保护科学研究的日益深入，减少温室气体排放、保护大气环境问题受到船舶界的强烈关注。在低碳经济已成为全球共识之际，为满足船舶行业节能减排的需要，国际海事组织(IMO)提出能效设计指数(EEDI)作为衡量船舶能效的指标，并已批准强制实施。

EEDI是一种新船设计标准，2013年1月1日以后开工的的400GT以上的船舶必须进行EEDI的汁算，并满足相应的能效要求(基线值)，标准将涉及七类主要船型，即散货船、气体运输船、油轮、集装箱船、多用途船、冷藏船及混装船.

集装箱船作为作为高效便捷的一种海上运输方式，自第一艘集装箱船诞生之日，历经几代发展，集装箱船不断朝着大型化、快速化、规范化发展，每次船型设计的改变，新型技术的引进都使得集装箱船更加完善，集装箱船表现出了广阔的发展空间，随着18000TEU马六甲型集装箱船的诞生，对于船型的选择与环境保护的要求更加凸显出来。

对于国内船舶设计者，在能效设计要求强制实施之际，对集装箱船设计技术的研究很有必要。通过船型优化与技术创新才能使我国集装箱船在世界船舶市场上更具竞争价值，跻身造船强国之列。

集装箱船与散货船、油船并称为世界上三大主要运输船，但是集装箱船的能效水平却低于散货船和油船。根据MEPC58次会议提供的EEDI验证计算公式与集装箱船基线计算得出，我国的集装箱船有超过57％能效设计不合要求。新建船舶的能效指数将不能通过船级社或IMO的审核，EEDI指数不合格的运营船舶可能被强制报废或者无法进入国际航运市场。现阶段集装箱船的统计回归的基线离散度较大，有必要展开对于基线与折减率的研究。根据集装箱船舱室布置的特殊性(较大的干舷，方形系数较小等)与船速较高的特性(船速可达25kn)，需要分析影响集装箱船能效指数的因素，确定影响因素较大的主要要素并提出改进措旋，降低集装箱船EEDI的研究亟待开展。

对于集装箱船舶，可通过增加船舶载重量和降低空船重量来提高载重量系数；在航速一定的基础上，通过提高推进效率减小船舶主机功率；在主机功率一定的基础上，通过合理的船型参数选择，减小集装箱船阻力以提高航速V。在船舶总体设计阶段，对于船舶主尺度和船型参数的选择将很大程度的影响船舶的快速性，与船舶空船重量，和船舶的推进效率。

对于统计的集装箱船分为海船与内河船分开研究。内河船舶按照内河船舶集装箱标准化船型来分析，海船按照国际海规规范的集装箱船型进行分析。主要分析的船舶主要要素包括L／B、B／T、Cb、Cp、△／(0．01L)3能效设计指数计算值需小于基线值，EEDI基线值与实际值的差值越大则可认为此船能效设计指数值越好对于集装箱船，载重量越大装箱数也越多，在港装卸效率一定时，装卸时间也越长，在当今集装箱船大型化发展趋势下，装卸时间较长则航行时间较短，需要具备足够的航速以完成航行

降低EEDI的主要通过以下三种途径实现：增大载重量，降低主机功率或降低航速与新型技术应用，较容易实现措施为增大载重量，降低航速，较难实现的为新型技术应用。在集装箱船设计阶段，增大载重量，降低主机功率或航速的实质为EEDI

主要技术要素的选取。

船东的选择为在航运需求萎靡时，通过降低主机功率的输出和主机转速来降低船舶航速，降低成本，在需求旺盛时则提高功率和转速谋取利益。随着EEDI的强制执行，对已经营运但能效较差的船舶采取主机选型及SMCR点选择，主机选择应在尽量小的主机功率下，获取较小的SFCme值，达到降低能效设计指数的目的。【主机】

出于保持一定航速，降低主机功率Pm。以降低EEDI值的考虑，集装箱船需配备提高推进效率的节能装置。包括预旋叶系统，舵鳍系统，带舵秋的扭曲舵Mewis导管等。每项均可提高推进效率。通过改善尾部流场和减少舵叶阻力来提高推进效率，达到节能减排的目的，节能效果可达4％。对螺旋桨设计优化包括使用各种高效螺旋桨，有对转螺旋桨，VLCC3叶螺旋桨，Kappel螺旋桨和NPT螺旋桨等。【推进效率】

对于载重量DWT和排水量△优化，主要为增加载重量。除采用抗疲劳钢，耐腐蚀等新材料，提高高强度钢使用的比例或钢级外，增加载重量的设计措施通过结构优化设计降低空船重量、管系和设备重量等。对于集装箱船布置地位是总体设计中重要的一项，重要为舱内集装箱数与甲板上的集装箱数的分配。其中舱内的集装箱数将直接关系主尺度大小，甲板上的集装箱船堆高不受限，在稳性满足的基础上可以增加，如果能增加舱内集装箱数则可以降低中心高度，增加载重量。如通过结构优化可降低空船重量，若降低约10％的空船重量。在EEDI计算

中相当于转化为增加8％的载重量，认为主机功率不变，从EEDI计算值看虽然改善了EEDI计算值但基线值也降低了，可以认为通过增加载重量降低能效设计指数效果不明显。通过结构优化降低空船重量，如对吃水等主尺度改变，则需综合考虑对航速的影响，综合浮性，稳性快速性综合确定主尺度及船型参数。【增加载重量】

降低集装箱船EEDI计算值最有效的方法即为降低航速，但集装箱船亦为高

航速船舶，且航速降低可以通过许多相关因素作用共同实现，

降低航速为降低EEDi计算值的核心，为达到降低航速的目的，需对影响航速的因子进行探讨。降低EEDI差值最明显改善途径为降低Cb，由于较小的Cb快速性亦好，所以在尽可能满足浮态、稳性的情况下取较小的Cb；L，B，T配合方面，取较大的L／B，取较大的船长，保持船宽以满足稳性，在满足EEDI的基础上增加经济性能指标与综合性能。根据L、B与Cb要求选择T，且型深需满足舱容布置的要求，根据集装箱船装箱量的要求，取较大的T可以增加集装箱船舱内集装箱数，改善稳性，增大装箱数。对于载重量一定的船舶，降低空船重量可达到降低EEDI 的效果。在主机功率和转速方面，选择尽量小的主机功率匹配较大的转速及降低燃油消耗率SFC也可降低能效设计指数EEDI。双燃料和吊舱推进器的设计实现在新技术层面的EEDI优化。

实际集装箱船船设计与改造过程中，可以参考优秀集装箱船技术要素，结合法规、浮态、稳性及快速性要求综合得到新造船技术要素范围，并通过集装箱船技术要素综合论证进行评价。