风帆助推船国内外研究现状综述

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风帆助推船国外研究现状风帆助推船在国外的研究[5]开始得比较早，如今也取得了许多成果。德国：上世纪中期，德国就开始研究比较大型的风帆助推船。比较著名的成果有：设计了六桅风帆助推船“DYNA”号；2007年，全球第一艘用矩形风筝拉动的货轮“白鲸天帆”号（Beluga Sky Sails）在德国汉堡一个港口下水，以风力辅助推动船舶航行，这艘船的优点是能减少耗油量，但存在缺点是当风速超过一定值或逆风时，风帆就不能达到设计预期的效果。在2010年8月，德国的“E-Ship 1”号船进行了首次试航。这艘船上装有4个由Enercon公司开发的Flettner型转筒帆,该转筒帆直径为4m,帆高约27m。58908

美国：20世纪70年，成立了专门的委员会，制定了风帆助航规划。在货船“大西洋”号上装了一面独桅三角帆，该帆的面积为120m2。

法国：1980年，建造了一批风帆助推客船，其后，又建造了“La Fayette”号客轮，在加勒比海域航行。

日本：虽然欧美在现代帆具的开发上先于日本，但日本在实用化上却捷足先登。二十世纪八十年代致力于风帆助推船的研究。1980年，建成了“新爱德丸”号[3]，全球第一艘用现代帆具助航的船舶。该船配置的风帆是钢骨架和聚酯纤维制造的硬质风帆。日本在本世纪初进行了伸子帆的性能试验和次世代型风帆助航研究[6]。2009年4月，日本邮船(NYK)公布了一艘环保型集装箱概念船“NYK2030”船。 2011年，日本Eco船用动力有限公司宣布，该公司已经完成被称为Energy Sail的创新刚性帆的设计，这是一种有助于船舶利用风能和太阳能，减少燃油成本、降低有害气体排放的革命性、高水平装置设计论文网。日本东京大学主导的“风之挑战者项目”（Wind Challenger Project）为设计一艘名为“UT Wind Challenge ”号的好望角型散货船做了大量的研究工作，该船在船舶甲板的舱口盖之间设置了9根桅杆及配套的刚性风帆。

2 风帆助推船国内研究现状

风帆助推船在我国的研究[4]开始得比较晚，在20世纪80年代开始了自主研究。我国的科研人员为风帆助航技术做出了艰辛地努力，当时研制了几条小型风帆助航船在长江试运，获得了可喜的成果。在千余艘渔船上广泛应用了中小型渔船帆翼助推装置，但这些渔船都是小吨位船舶，其风帆装置也比较简单。1985年，由武汉水运学院和南京航运公司联合研制的200t圆弧翼型帆助推船下水，节能达50%以上。当时的突出成果是1986年研制成功的我国第一艘实用型120吨风帆助航机动船，首创了“轴带风帆”的操作装置。1990年5月，我国建成了第一艘电子控制的全自动3000吨风帆货轮。上世纪九十年代，708所和709所设计了2500吨级的“明州22号”风帆助推综合节能多用途集装箱船，在1996年2月成功试航。“明州22号”风帆助推船采用了钢制圆弧帆翼，帆面积约为120平方米，采用计算机控制油压操纵风帆设备，可以在3-20m/s的风速下安全航行。

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。