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实践证明导管桨可节约燃料
时间:2012-04-28 10:59 来源:网络 点击:

 
    MEWIS DUCT贝克尔船舶系统有限公司在两年前以Mewis Duct 商标推出的用于改善推进力的新发明,继诸多流体动力学分析计算和模型试验取得的令人信服的成果之后,也在实践中证明了自己的成功。本文将为您介绍模型试验的成果,以及在样机试验中所获得测试值和观测结果。
    位于汉堡的贝克尔船舶系统有限公司从2008年开始销售Mewis Duct(MD),它是一种用来节约慢速肥型船传动功率的装置。现在已经安装的MD数量为12台,其中三个系统已经成为使用了超过一个,另外已有70台订货。
    在位于罗斯托克的IBMV,目前有几百项留言学推理计算正在进行,它们构成了实现质量的优化工作的基础。到现在为止,15个项目的模型试验已经有了结果。经过总共30次试验,所实现的平均功率节省率达到可观的6.5%(图5)。功率的节省意味着同等比例的二氧化碳减排量。在样机试验中也进行了详尽的测试和观测。
    在2010年汉堡海事展上展示的MD装置,向人们清晰地展示了该装置的大小。所展示的管嘴当时正在从西班牙到中国的运输途中,现在已经安装在船上。

Mewis Duct的作用方式
     Mewis Duct是一个具有流体力学的作用、节省能源的装置,也被称为动力提升的方法(用英语说:Energy Saving Device (ESD))。
    它将我们所熟知的两种方法联系起来:
    在螺旋桨之前安置一组导流板,以产生前漩涡,这样可以降低螺旋桨尾流中漩涡损耗(100多年前就已知道,参见瓦格纳(1929))。
    在螺旋桨之前安置一个导流管,通过它可以回收轮船尾流中所包含的损耗能量(40多年前就知道,参见施内克卢特(1986))。
    通过将这两个部件的相互连接,可进一步降低轮毂中的损耗。
    由于前两种损耗类型相互独立,可以达到的效益将通过成功的设计获得加成。
    除了可将所需的传动功率最多降低8%,通过Mewis Duct 还能达到气压有利的效应:
    由螺旋桨翼尖的空泡现象得以减弱。
    航向不稳定的船只,其航向明显变稳定。
    在这里我们还得提到另一个重要因素:由Mewis Duct造成的转速下降只有1%因此Mewis Duct也很适合改造的用户,这是它跟很多其它同类装置的区别。

 样机试验中的性能测试
    2010年10月,在理想条件下利用“AS Vincentia”号进行了为期五天的试航测试,带Mewis Duct和不带Mewis Duct。“AS Vincentia”号新造船时为57000tdw的Supramax散货船经过没有MD的常规试航以后,该穿从新回到船坞,安装MD,五天后在同一海域重复进行 了一次试航。两次试航的天气条件都很好,吃水及平衡误差分别为5cm。
    性能测试工作由荷兰MARIN水池进行,最终评估由德国汉堡HSVA水水池完成,模型试验也是在那里进行的。
    此次样机实践在合同条款规定的航速,即14.4节时得出了效率提升6.5%(换算为航速增大0.25节)的结果。在模型试验中,在这个航速上的功率节约为7.1%(换算为航速增大0.27节)
通过模型和样机试验的比较,我们可以得出结论,在绝大多数情形下,带MD与不带MD的模型试验结果,可以转换到样机试验中去。

样机试验中对空泡现象及振动的观察
    第一艘装有Mewis Duct的船只“Star Istind”号,从一开始就在螺旋桨上方设有一个观察口,以便观察螺旋桨和MD的空泡现象。至今为止尚未在MD上观察到空泡的现象;螺旋桨的反应无法陈述,因为观察过程是在安装了MD以后才开始的。
    至于振动的情况,至今为止只有主动观察的结果,而且一直都是很 正面,油漆是在压载航行中,报告说船内的摇晃程度显著减轻了。

模型上的性能测试
    为了检验安装Mewis Duct后的功率节省率,迄今为止已经在六个试验中心针对15种不同船型进行了推进力试验。船型大小从12000载重吨的散装货轮一直到320000载重吨的超级油轮。仿真 项目功率节省率的平均值在设计吃水时为6.4%,在压载吃水时7.1%(也请参见图5)。

模型上的空泡试验
    针对158000tdw的散装货轮,在HSVA的HYKAT按照设计吃说进行了带Mewis Duct和不带Mewis Duct的空泡试验及颤动测试。结果比预想的还要好。
    图6和图7给出了再螺旋桨上方的外壳上测得的颤振。仅从图片视觉上的对比就已经显示出MD极其正面的影响。接下来的数字进一步证实:通过MD,第一个谐振都减弱超过80%,因此可以近似认为消除了谐振。
    对空泡现象进行的观测活动,也显示了使用Mewis Duct以后,翼尖出现空泡的现象得到了显著改善(图8和图9)。在两种情形下,翼根附近都没有出现空泡的现象。

模型上的机动性试验
    2010年在瑞典SSPA水池首次针对一艘43000tdw的散装货轮进行了带Mewis Duct和不带Mewis Duct的机动性试验。MD带来了6%的功率节省。表1列出了最重要的试验结果。不带Mewis Duct的船只没有通过国际海事组织规范。第一个摆动角度减少了15%,第二个减少23%。舵在35度位置时的转弯直径仅仅增大了3%。
    这些试验结果与我们的语气基本吻合—在航线稳定性方面的改善不是很大,但是能够感觉到这种改善的存在。在这个(偶然的)例子中,甚至通过MD满足了国际海事组织准侧。

小结
    根据现有的带Mewis Duct和不带Mewis Duct的推进力试验结果的数量,已经可以从统计学上得出一个可靠的结论:依靠MD可节省最多8%的功率,到目前为止的平均值在6.5%。这些数据同时代表了所有装备Mewis Duct的船只的温室气体排放量减少了6.5%。
    在模型上测得的功率节省率,现在已经能够在样机试验中得以证实。
    从流体力学上对导管和导流板进行进一步游湖也是可以的,但是在技术上和经济上有一个极限。对于剩下的大约2%的功率节约潜力,要付出双倍的代价,从目前来讲还不经济。
    尤其要强调的是Mewis Duct带来的出色的空泡效果。
    我们已经证实了三个最基本的结论:
    功率节约最对8%;
    显著降低了螺旋桨的震动强度;
    改善了航线的稳定性。

来源:网络

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