據(jù)新華社報道，近日，在浩瀚的大海上，一艘30萬噸超大型原油船正在揚帆遠航。這是配備中國第二代自主研發(fā)風帆裝置的“新伊敦”號，該船在營運中預(yù)計可節(jié)約燃油消耗約9.8%。

上游新聞注意到，在現(xiàn)代化大型遠洋船舶上安裝風帆，如此復(fù)古的造型已經(jīng)成為全球船舶航運界的新流派。日本、德國、荷蘭等國家都在進行現(xiàn)代化帆船的研發(fā)。而在硬質(zhì)翼面帆船的研究方面，中國后發(fā)制人走到了世界前列。

新一代風帆船可節(jié)約燃油9.8%

(相關(guān)資料圖)

據(jù)了解，“新伊敦號”是大船集團為招商輪船精心打造的新一代節(jié)能環(huán)保型超大型原油船，配備第二代風帆裝置，綜合性能指標世界一流，是新一代節(jié)能降耗船型的典范。

“新伊敦號” 圖：國資委官網(wǎng)

據(jù)大船集團超大型原油船項目組項目經(jīng)理李吉明介紹，“新伊敦號”安裝的兩對大型硬質(zhì)翼型風帆，由中國科研團隊自主研制，風帆升起高度近40米，單翼總表面積達1200平方米，帆葉結(jié)構(gòu)采用了碳纖維復(fù)合材料，輕質(zhì)、高強、高耐海洋環(huán)境。

風帆的智能控制系統(tǒng)可實現(xiàn)風帆一鍵升降、自動旋轉(zhuǎn)等功能，能夠根據(jù)航行環(huán)境、運動狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)，自動調(diào)整控制策略，使風帆自動尋找最優(yōu)角度，實現(xiàn)智能化精細控制，有效提升翼型風帆助推效率。

以“新伊敦號”以經(jīng)濟航速營運中東至遠東航線為例，使用第二代風帆裝置，預(yù)計節(jié)約燃油消耗約9.8%，減少碳排放約2900噸。

“新伊敦號”在海上航行 新華社視頻截圖

“二期風帆船成功交付，是全球范圍內(nèi)第一艘大型VLCC船舶上首次采用碳纖維的硬翼風帆，較上一代船型，“新伊敦號”更加注重船舶的運營性能優(yōu)化，降低燃油消耗，增強船舶在風浪中的航行性能?！崩罴髡f。

中國船級社大連分社副總岳孟強介紹說：“風帆二期將在一期成功的基礎(chǔ)上，讓翼型風帆助推系統(tǒng)進行成熟的工程應(yīng)用，形成風力助推技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、工程化解決方案。產(chǎn)業(yè)化以后，翼型風帆助推系統(tǒng)可實現(xiàn)固定模具的批量生產(chǎn)與成本控制，將為國家節(jié)能減排作出更大貢獻?！?/p>

一期風帆船設(shè)計借鑒鄭和船隊

李吉明口中的“上一代船型”，指的是大船集團打造的一期風帆船“凱力號”。

2008年，在工信部的支持下，我國成立了第一個風帆研究設(shè)計團隊，由中船重工702所負責設(shè)計研發(fā)。2015年中國風帆技術(shù)示范應(yīng)用開發(fā)項目正式啟動，對風帆助力航船進行大量的研究，屬于國家高技術(shù)船舶科研計劃項目。

2018年，由中船重工研制、大連船舶重工建造的世界第一艘以風帆作為助推動力的“凱力號”大型油船成功交付，載重量達30.8萬噸，填補了國際上30萬噸級大型風帆船舶的空白，成為當時最大噸位的風帆助力船舶。

“凱力號”有2個硬質(zhì)翼面風帆，中船重工設(shè)計師借鑒了鄭和船隊的風帆，在“凱力號”巨輪的兩舷位置各安裝了一部大型翼型風帆，利用空氣流過前后表面的速度不同，從而產(chǎn)生強大的壓力差，通過不斷調(diào)整風翼的迎風角度來控制船只的行進?！皠P力號”用于加工回轉(zhuǎn)底座的數(shù)控重型臥式車床采用了國內(nèi)最大、加工能力最強的車床加工工件，最大長度為15米，最大直徑達到了5.6米。

“凱力號”依靠海上風力，大大降低了船舶發(fā)動機的負載功率，平均每天可節(jié)省3%的燃油消耗。“凱力號”超大型原油船滿載排水量高達35萬噸，一天就要耗費70到90噸燃油，風帆助力一天可節(jié)油2-3萬噸，節(jié)能減排效果顯著，因此被稱為“水麒麟”。

新聞背景

風帆船舶重回航海視野，中國后發(fā)制人

“長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海?！?帆船一直伴隨著人類歷史發(fā)展。我國作為世界上最早利用帆船的國家之一，有著兩千多年利用風能驅(qū)動帆船航行的歷史。

風帆航行在19世紀達到全盛，卻在20世紀逐漸被蒸汽機和內(nèi)燃機取代。近年來，由于全球航運環(huán)保與節(jié)能的需求，傳統(tǒng)的風帆動力船的研究又被推上了現(xiàn)代航運的前臺，風能作為一種可再生能源重新煥發(fā)了活力，以其高性價比再次成為各國對船舶推動力和節(jié)省能耗研究的新方向。

其中，中國、日本、歐洲在此方向的研究與運用走在了世界的前沿，風帆再次以嶄新的姿態(tài)回到了我們的視野。據(jù)中國船級社相關(guān)技術(shù)專家介紹，目前風帆助推船主要是兩大的流派，一種叫硬質(zhì)翼面帆，另一種叫旋筒帆。

日本風帆船舶研究起步較早

現(xiàn)代風帆助力航行研究，日本起步較早，從20世紀80年代就開始致力于風帆助航船研究，1980年建成全球第一艘用現(xiàn)代風帆助航的“新愛德丸”號，載重1600 噸，用2塊卷折式纖維增強塑料風帆，1臺低速柴油機作為輔助動力，兩者配合使用，與載重相同的普通機動船相比，這艘船可節(jié)省燃料50%，但運輸時間增加20%，這種風帆船由于噸位過小，還不是真正意義上的現(xiàn)代帆船。

2020年，日本商船三井與大島造船合作開發(fā)建造的風帆動力巴拿馬型散貨船“風挑戰(zhàn)者”（Wind Challenger），預(yù)計將在2022年投入運營。這是一艘9.9萬載重噸煤炭運輸船，全長235米，寬43米，通過可伸縮的硬翼帆可以變換利用風能作為推進力，與同類型傳統(tǒng)船舶相比，預(yù)計將能減少5-8%的溫室氣體排放，顯著降低了船舶燃油消耗，從而在提高經(jīng)濟效益的同時減少了船舶作業(yè)對環(huán)境的影響。

歐洲風帆船節(jié)能研究持續(xù)發(fā)力

歐洲也一直走在風帆船舶研究的前沿。德國“天帆”公司一直致力于研發(fā)借助風力推動的“天帆”系列船舶。

2007年，“天帆”公司研發(fā)制造了“白鯨天帆號”?！鞍做L天帆號”其實并不是真正意義上的風帆船，而應(yīng)該叫“風箏船”，是用一張面積大概為160平方米的超輕合成纖維帆布，制成了一個外形類似于風箏的雙層可充氣風帆，利用電動桅桿放飛在貨輪外，把它像風箏一樣“放飛”到100-300米的空中，靠風力為船只提供輔助動力?！疤旆到y(tǒng)”油耗節(jié)省率就可在10%到35%之間浮動，風力最理想時甚至可以短期節(jié)油50%。

2016年，德國風帆公司又研制出了Eship1船舶，該貨輪可以稱為真正意義上的現(xiàn)代旋筒帆船舶。Eship1船舶在船首和船尾位置裝置了四個旋轉(zhuǎn)式的鋁制轉(zhuǎn)筒風帆結(jié)構(gòu)。利用風帆來借助風力帶動船只前行，Eship1號的燃料節(jié)能效果可達30%。但德國目前風帆船舶技術(shù)還未成熟，最大風帆貨輪的噸位只能達到萬噸，只適用于量級較輕的船只。

Eship1船舶 圖：中國水運報

除德國之外，其它的歐洲老牌造船國家如瑞典、法國、英國、荷蘭、挪威也進行了現(xiàn)代化帆船的研發(fā)。專家介紹，在國際上，硬質(zhì)翼面帆船的研究主要以東亞為主，旋筒帆船的研究以歐洲為主。目前，高達幾十萬噸級的遠洋貨輪才是節(jié)能減排的重點解決對象，在硬質(zhì)翼面帆船的研究方面，中國后發(fā)制人走到了世界前列。

上游新聞綜合新華社、國資委官網(wǎng)、半島晨報、中國水運報

編輯 劉登

責編 王蓉

審核 馮飛