Maxsurf13000DWT风帆助推散货船风帆设计及稳性研究+CAD图纸(2)

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第四章稳性计算 21

4.1 Maxsurf建模 21

4.2 完整稳性计算 22

结论 53

致谢 54

参考文献 55

第一章

第一章绪论

1.1 选题背景

1.1.1 选题意义

目前，随着人类自身的发展，能源日益短缺，发展可再生能源逐渐成为主流趋势，节约燃油、提高经济性已经成为一个重要课题。随着航运业的快速发展，船舶排放的CO2也不可小觑，开发绿色船舶迫在眉睫。目前，新能源主要有太阳能、核能、地热能、风能、生物质能等，而根据海洋特有的条件，发展利用风能助推的船舶越来越受青睐[1]。人类最初的帆船以风能为动力推动船舶前行，但是单纯以风力驱动的船舶可靠性差，危险性高。因此许多国家开始研究制造以风能作为辅助动力的船舶，既风帆助推船[1]。

作为三大主流船型之一的散货船，其发展历史悠久。20世纪50年代中期，散货船这一船型诞生，随着人们对商品交换的需求，散货船这一船型发展迅猛，逐渐成为船舶运输的主力军。在国际航运业，用散货船运输的商品占货物运输总量的30%以上。近年来，散货船朝着大型化、快速、多用途化以及环保等方面发展，技术日趋成熟，而在环保化这一方面还有很大的上升空间[2]。将普通的主机推进型散货船变为风帆助推散货船可以获得多方面的利润，一方面，可以节省燃油的消耗降低运输成本获得更大的经济利益，另一方面，还可以减少CO2的排放保护环境实现绿色船舶的发展。由此可见，发展风帆助推散货船前景广阔，散货船成熟的技术也是发展风帆助推散货船的依据。

风帆助推船节能原理是利用风能使风帆产生推力而减少主机输出功率，或是增加航速来提高节能收益。它可以降低一定比例的耗油量达到一定的节能减排效果，而且能减少营运时间产生经济效益[3]。风帆助航船的推进效率以及节能效果受到风帆类型的影响，不同翼型的风帆的空气动力特性不一样，达到的推进效果也自然不同，因此对不同类型的船舶以及不同的航区我们需要选择合适的风帆。

加装了风帆系统的船舶各项性能都有所改变，例如船舶总重量的增加以及风帆所引起的侧倾力矩对稳性有较大影响[4]，因此必须对船舶加装风帆后的性能变化进行分析计算，为风帆助航船的经济性论证提供可靠论证。源:自;751'-论.文,网·www.751com.cn/

1.1.2 风帆助推船的前景

风力作为一种不确定因素给船舶的稳定航行添加了许多困难，当下风帆助推技术还不是那么成熟并且存在一定风险，因此许多人不愿冒险采用风帆助推船。但是在能源日益萎缩、环境污染越趋严重的情况下，研制开发绿色船舶必然是大势所趋。许多国内外研究表明，风帆助推船不仅可以节约能源创造经济利益，还能减少污染保护环境，风帆助推船的优势也越发明显[4]，我们相信科技帆船新时代即将来临。

1.2 风帆助推船的发展

1.2.1 风帆助推船国外研究现状

1.2.2 风帆助推船国内研究现状

1.3 风帆助推船存在的问题

虽然风帆助推船的节能效果很好，但还存在一些问题亟需解决。风帆在船舶上的应用既要考虑空气动力特性与流体动力特性，又要兼顾船舶经济、船型、操纵、稳性、强度及自动化等各个方面。当代风帆采用的助航方式需满足节能与安全的要求，并且要实现帆-机-桨的最佳匹配控制，这样才能取得最佳的节能效果。目前风帆种类也很多，关键是采用何种形状的风帆能产生较大的推力并适用于现代船舶。但是安装风帆后船舶的稳性、偏航及主机输出功率等各种性能都会发生改变，必须对这些性能进行研究计算以保证船舶航行安全性。船舶上安装的风帆为了达到节能效果往往面积都比较大，因此风帆应用于大型船舶作辅助推进时，风帆的收放也是我们需要考虑的问题。并且安装风帆后船舶的各项性能都会发生变化，因此需要对船舶的各项性能进行重新计算考虑。