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风动力船舶研发动向 绿色环保这一永恒的主题，在资源越来越紧缺、环境破坏越来越严重的今天，显得尤为重要。对于船舶的绿色环保，目前主要的手段就是优化动力系统和能效，控制排放，从而减少进入大气中的氮氧化物、硫氧化物和颗粒物等物质。在各种减排方法里，风能无疑是目前所能想到的最环保的措施之一。 传承几个世纪的风能源 风帆在船上的应用已有数千年之久，约160年前，高速帆船（Clipper）是当之无愧的“海洋之星”，它们通常采用三桅、方形横帆、三角前帆、斜桁后桅结构，最多可搭载750吨的人或物，以20节的航速日行450海里，航迹遍布全球，这些数据就算放到现在，也足以为人们所称道。 到了近代，随着人类科技的高速发展，机械动力慢慢取代了风帆，如苏伊士或巴拿马运河之类的运河也因不适合帆船而加速了风帆的落幕。不过，当时间之轮转过21世纪，当节能环保越来越为人们所提倡时，世界又一次将目光缓缓移向了风动力这一没有任何油耗和排放的绿色能源。 目前，世界各地出现了不少关于风动力船舶的项目研究，且亦已出现投入运营的实船，例如“Tres Hombres”号帆船。该船为一艘没有安装任何发动机的传统横帆帆船，自2009年春开始投入运营，主要用作杂货船在大西洋中进行朗姆酒、葡萄酒、可可豆和医药品的运输。从其4年的运营情况来看，还是值得肯定的。不过就现在已知的风动力船舶项目中，大部分采用的是结合了风能的混合动力概念，当其进行长距离航行时，可利用信风的风力降低最高80%～90%的油耗。 在设计时，由于风动力设备所占空间一般都较大，既要做到能提供理想的动力，又要保持船体稳定性和尽量不影响装载能力等，因此如何将其以最佳方式结合到船体是难点之一。此外，风动力设备的控制也是关键之一，通常包括风帆的收放、角度的调整，以及和其他动力设备之间如何保持平衡等。 风动力船舶项目 “Ecoliner”号概念图 由于看到了风动力船的曙光，众多北海区域的大学、研究机构等联合到一起，开始了针对风动力或混合动力船舶商业化运营的可行性研究和技术开发，项目取名为“NSR Sail”。项目组中的专家来自欧洲各国，如德国、丹麦、瑞典、英国、比利时、法国、荷兰等，他们将合作进行一系列研究，其中主要包括船型优化、帆装、动力设备布置等方面的技术研究和设计，以实现风动力和发动机推进的最理想配置。其他任务还有经济性研究和寻求政府支持等。 如今，“NSRSail”项目已产出了一些成果，如GDNP（GerardDijkstra’s Office）的船舶工程师就开发了一型名为“Ecoliner”的概念船型。该型船为一艘长138米，宽18米的杂货船，主要动力来源为一套革命性的DynaRig风帆系统。该新型风帆系统由Dykstra公司开发，包含4根独立的可旋转180°的桅杆，每根桅杆上配有5张安装于曲桁上的横帆。该型船的理论最大航速可达18节，不过实际上还是要取决于装载的货物、风速、风向等因素。设计航速为12节，当风动力不能满足该航速时，一台电动机将开始运作以补充动力，且该电动机单独运作时也能满足12节的航速要求。通过模拟计算，在同样的航线、装载以及航速的情况下，“Ecoliner”号不仅油耗和排放均显著减少，运营成本同样有所降低，且在较低航速时尤为明显。 相同环境下“Ecoliner”号与机动船运营成本对比 DynaRig系统的风帆为全自动化控制，操作非常简便，只需按下按钮，就可将桅杆旋转到最佳角度以承受最大的风力推进，从而达到最大航速。当遇到必须收帆的情况时，也只要按一下按钮就能实现，此时4根桅杆上的20张风帆将从顶部开始逐步收起。不过在使用时，这些风帆必须全部升起，而不是只张开一部分。 目前GDNP的工程师期望能得到“NSR Sail”项目的资金支持以完成“Ecoliner”帆船的风洞试验，进而对其进行进一步研发。另外，Fair Transport Trading Shipping公司正计划建造首艘该型帆船，建成后将投入跨大西洋贸易，同时也是作为一种宣传，但该公司并未公布确切的开工及下水时间。 “Ecoliner”号总长138米，型宽18.2米，最大吃水6.5米，最大载重量8210吨，设计航速为12节，其他动力装置柴电动力；装机功率3000kW；紧急/港口发电机；直径3.85米的螺旋桨；530kW船首推力器；铲形舵。船上分别设置了9个舱室，其中3个货舱，1个燃油舱、1个淡水舱、1个污水舱、1个滑油舱、1个液压舱、1个压载水舱。同时还能装载476TEU集装箱。 “马耳他猎鹰”号豪华游艇 “风之挑战者”号概念图 另外，DynaRig风帆系统还可用于其他多型船，如油船、散货船、重货运输船、游艇等。Perini Navi公司在2006年推出的被誉为世界最豪华游艇之一的“马耳他猎鹰”号采用的就是DynaRig风帆系统。当时该8