浅议船舶上的浮动式海上风力涡轮机

摘 要：船舶由主船体和上层建筑及其他配套设备所组成。主船体又称船舶主体，是指上甲板（或强力甲板）以下的船体，由甲板及船壳外板组成一个水密的船舶主体。其内部被甲板、纵横舱壁等分隔成许多舱室。 主船体有下列部分组成：外板是构成船体底部、舭部及舷侧外壳的板又称船壳板。 甲板，是指在船深方向把船体内部空间分隔成层的纵向连续的大型板架。按照甲板在船深方向位置的高低不同，自上而下分别将甲板称为：上甲板、二层甲板、三层甲板及双层底等。

关键词：船舶 浮动式 涡轮机

一、引言

海上运输的工具是船舶，在茫茫大海，靠船舶将货、客运送到大洋的彼崖、地球的另一半球。因此，要了解航海，首先必须了解什么叫船舶，船舶有哪些设备，应具备哪些性能等等。本节将介绍船舶和种类、船舶的构成及各部分的名称、船舶的主要尺度、船舶的主要性能和主设备等基础知识。

一艘营运的船舶必须安装有各种各样的设备。通过这些设备的应用来完成船舶的航行、靠离泊、装卸货物等生产作业，并保证船舶和人员的安全。船舶的主要设备有动力设备、操纵设备、装卸设备和安全设备。

二、浮动式海上风力涡轮机

为了能够从较低风速中获取能量，设备的螺旋桨必须要高效率运转：涡轮机需能够自起动，当螺旋桨在越过一个宽波段的角度时，要能够从遮断风的所有方向中提取能量，该设备要能处理不定向的风。获取少量能源有着很高的频率，在风力很低的条件下。风力涡轮机的自起动性是很有必要的。为了实现此要求，综合要素如下：扇叶的金属薄片必须要有正确的形状，必须要安装在适当的位置，轴承摩擦必须要非常低并且发电机直到系统处于工作状态时才可以存在阻力。在风力涡轮机的设计中，轴承系统被放置在装配线的中间位置，该位置使得装配线顶部的风力荷载和底部近似相等。这种安排与特定的轴承设计相结合，使得摩擦力在轻风条件下很小。当我们按比例增加大量的涡轮机设计时，轴承变的更加关键。轴承的使用寿命随着负荷量与速率的降低而减少。大型的涡轮机由于直径增大而变得更加沉重，轴承的表面速度也增加了。至于风力涡轮机，回转力起到了好的作用， 涡轮机像是调速轮一样工作，在超时输出功率的时候也可以从任何方向的风中获取能量。在风向改变时也没有降低任何工作效率。在分布式能量应用程序中，其中最主要的一个降低成本的方法就是将涡轮机安装在现存的建筑物上。尤其是商业建筑物上很可能放置这种涡轮机。能够保持无噪音。

在轻风条件下获得更多能量的方法就是将涡轮机做大些，这样做又不能明显增加成本。依据低成本大量生产螺旋桨，推出或拉挤成型都明显是备用的。因此要不断地用十字形的零件来设计螺旋桨，以便能够顺应低成本的制造过程。一旦机器安排完毕并运行良好，退出机器后，零件将被分解并且该叶片就能够进行长期的大量生产。这主要在于生产过程，也注重于技术设计，以不同长度的材料来制造涡轮机叶片大大降低了成本。风力涡轮机在轻风条件下提供的不仅是单位功率值，更是提高了竞争力。涡轮机可从任何一个水平方向获取风，相同条件下，涡轮机在轻度不定向风中要比水平轴风力机获取更多的能量。对于水平轴风力机，当风向改变时，该装置必须要逆风克服风的回转力。如果螺旋桨不是直接迎着风的， 效率就会根据风角度的余弦角而降低。偏离风向15度，螺桨效率就会降低20%，偏离风向30度，就会降低40%。回转力使得旋转的螺旋桨在应对风向改变时速度变慢，这种在轻度不定向风环境下使用的水平轴风力机很少用在峰值能源中。因此，许多被吹捧的高效优点都不能在多变向风环境中实现。

三、船舶行业现状

船舶工业是国民经济的重要组成部分，更是国防工业的支柱产业之一。一艘现代化的舰船就是水上的“现代化城市”，是现代大工业的缩影。伴随长江三角洲、珠江三角洲、环渤海湾世界级造船基地的崛起，信息化在中国船舶企业战略决策中的地位越来越突出，许多企业都为未来发展制定了详尽的信息化蓝图，许多大系统、大规划、大思路逐渐变得清晰起来。

不过自2009 年的造船业步履维艰，接单难、交船难和融资难的三难局面至今没有改变。从2010年1月份全球仅有9艘船订单开始，中国造船业就一直在运力过剩和产能过剩的环境中挣扎。而这也是全球性的问题，仅次于韩国和中国的世界第三大船舶生产国德国3月份也曾表示，由于世界造船工业面临产能过剩局面，德国船舶制造商2009年共有29个订单被撤销，总金额高达9.36 亿欧元，这种局面是融资困难所致。然而窘境才刚刚开始。目前，我国大部分新兴船厂手持船舶订单到2010 年底或2011年上半年。

总结中国船舶业快速发展的原因，大致有以下3项：一是中国对铁矿石等原料的巨大需求，导致散装货船供不应求；二是中国成为全球第二大原油进口国，政府要求原油进口50%要自己运输，导致对油轮需求增大；三是中国成为世界第三大贸易国，造成集装箱船紧张。

从目前的情况来说，船舶企业的情况可以说是不容乐观，但是随着一轮经济周期的复苏和轮回，在经过了08到12年的经济调整，摆脱了次贷危机、欧债危机两次危机可能带来的毁灭性打击，世界经济在逐步的回暖，往好的方向上发展。从现阶段逐步的渗透到船舶制造业中，到了船舶制造业兴盛时期，将会有一个更高更好的出发点。

参考文献

[1] 中国船级社. 钢质内河船舶建造规范. 人民交通出版社. 2009年

[2] 杨永祥，管义锋. 船体制图. 国防工业出版社. 2005年

[3] 王杰德. 船体强度与规范设计. 国防工业出版社. 2005年

[4] 吴仁元，谢祚水，李治彬. 船体结构. 国防工业出版社.

[5] 陈铁云，陈伯真. 船舶结构力学. 上海交通大学出版社.

[6] 谢祚水. 结构优化设计概论. 国防工业出版社. 2007年∶1-9

[7] 顾敏童. 船舶设计原理. 上海交通大学出版社. 2003年∶1-11

[8] 杨敏. 船舶制造基础. 国防工业出版社. 2005年7-35

[9] 黄浩. 船体建造工艺手册. 国防工业出版社. 2009年