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采用混合推进系统的创新型特种运输船
时间:2012-04-20 17:06 来源:网络 点击:

    凭借最近刚刚投入使用的特种船舶“E-Ship 1”,位于Aurich的风力发电设备制造商Enercon GmbH开始了漫长而高效的运输航程,将其生产的风电机运往国际目标市场的风力发电基地。采用依靠叶轮生产的动能,对柴油发电机电力推进其他进行补充,展示了一种卓越的革新技术。这种技术以及其它提升效率的措施,使得一种高度经济和环保的船舶传动成为可能。
    特种船舶“E-Ship 1”2006年由风力发电设备商Enercon委托给位于基尔的Lindenau造船厂,最后由位于埃姆登的Cassens造船厂完工。新船舶设计理念的基础是采用高度现代化的技术,特别是由柴油机和叶轮所组成的混合传动系统。由此实现的高达50%的燃料节省效果,使得Enercon向其欧洲及海外客户运送风力涡轮机的航程变得既经济又环保。“E-Ship 1”这个名称一开始是作为造船项目的课题来使用的,从2010年8月开始,这艘叶轮-柴油机混合推进船正式以该名称航行。

结构细节
    这艘经由德国劳氏船级社认证的新船(等级指数:100 A5 E3带2010 m干舷,多用途干燥货物船只IW NAVOC BWM SOLAS II-2,Reg.19C2P49,满足环境认证,可装载集装箱,可装载滚装货物,针对重构件货物加强MC E3 AUT RCP 46/100RP 1-40%)长130m,宽22.5m,装载能力为10200t。
    “E-Ship 1”的船体为流线型设计,这是为了确保水下阻力尽可能小,以及给叶轮一个理想的空气动力学入流。此外Enercon的工程师在了螺旋桨和舵的设计方面也特别注意,因为在流体力学和螺旋桨/舵组合之间的相互作用最理想的时候会进一步挖掘节省燃料的潜力。
    为了达到最佳的可操作性,这艘货船使用三个总面积约60㎡的舵。四台涡轮机分别位于主甲板的角上。两个后叶轮之间是自行下水的救生艇,两个前叶轮之间是用按照空气动力学设计的外壳包覆的九道主机的排气管以及机舱通风设备。
    这艘特殊的船舶还采用了专门为其研发的新型废水处理系统,根据Enercon公司所提供的数据,它排放的有害物质大大低于现行的船只废水中有害物质的极限值标准。为了避免在遭遇海难时对环境造成严重破坏,所有与燃料和润滑剂相关的油箱全部位于一块双层盖板后面。
    “E-Ship 1”可容纳最多22名船员。

灵活多变的装载能力
    特种船舶“E-Ship 1”是一艘两用船舶,既可以用来装载滚装货物,又可以用来装载常规货物。它针对Enercon生产的风力发电设备组件的运输进行了优化。这艘多层甲板船拥有了三个舱口,最多可以接受20台功率为2MW的风力涡轮机。货舱约有22000m3大。甲板上的堆垛能力为每平方米18 t 。两层甲板的高度可以调节,以确保装载时最大的灵活性。
    滚装货物可以通过一个尾滑道来装载,其它货物的装载可以借助船舶左舷上甲板起重机来完成,每台起重机的起重能力为90t。根据需要的不同,这艘货船最多可以接收相当于853标准集装箱的货物,并且为冷藏集装箱提供超过92个舱位。所有甲板机械设备,包括起货机和系泊绞车,经过与造船厂和航运公司共同商定,由位于埃尔斯霍恩的Steen有限公司提供。
    深绿色船体的型深是使用一种特殊的箱体系统来决定,通过它可以简化组件的装载和填充。风力发电设备组件的大部分都是在甲板以下运输的,这样可以在最大程度上降低运输损坏的风险。

混合传动系统
    新造的“E-Ship 1”拥有七台三菱/利莱森玛柴油发电机组,分别为两种不同的型号,总共可产生10000kw的功率。
    两台由Enercon制造的电机也是由它们驱动的,每台功率为3500kw,用于操控传动轴和四叶调距桨。此外“E-Ship 1”还拥有两台型号为三菱S6RMPTA的辅机,用于码头及应急工作。
    叶轮 作为柴油-电力标准传动的补充,还有四个圆柱形叶轮,借助进风产生一个推进力。这种所谓的叶机的起源 要追溯到工程师Anton Flettner在上世纪二十年代的一项发明,首次在两艘货船“Buckau”和“Barbara”上实现了叶轮传动。
    新船“E-Ship 1”所使用的叶轮高27m,直径为4m。通过它产生的马格纳期效应,是在19世纪中页由物理学家海因里希·G·马格纳斯发现的。根据这一规律,一个在气流中转动着的导流体会在自身两侧产生压力差,并由此产生动力。
    当风吹向转动着的导流体时,它会在转动方向与风向一致的地方获得加速。导流体相对侧的气流则变慢,通过所出现的低压和高压,产生一个与气流方向垂直的力,可用于推进船只。
    当风的方向与船舶航向路线呈100至130度时,吹到叶轮上所产生的动力效果是最佳的。当风向着船艉吹来时,还能产生一个可用的动力;然而当风从前方吹来时,船只必须像传统的帆船那样迎着风走之字形。
    为了在全自动工作的叶轮传动提供任何可用动力的情况下,都能够更加灵活地降低电机功率,在设计阶段就决定,使用多台小发电机,而不是一台大型发电机。
    只用电机传动或风力条件理想时用叶轮传动,船的最大航速为18.5节。
    废热回收  位于奥尔堡的丹麦企业奥尔堡工业公司为“E-Ship 1”提供了一个带水管冷却和表面膨张器的、通过强制循环来驱动的废热回收装置,型号为Mission TM WHR-GT
    废热回收装置利用七台Fahrund 主发电机组的排出气流,由此生成热蒸汽,用于驱动一台涡流发电机产生能源。利用热能驱动蒸汽涡轮机,体现了又一项高性能的技术解决方案。此外,吸收式制冷机也从这里获得所需的热量,用于常规空调设备。
    冷却水和废气系统的控制盒监控单元是整个装置安全可靠地运行的关键所在。

Mission TM WHR-GT主要性能特点
 电机数量: 5
电机负载: 85% MCR
废气量:在520℃时为每小时39吨
废气温度:103℃
热蒸汽量:“在354℃、15bar(g)时为每小时4.72t
吸收式制冷机获取的热量:200 kw

电气技术/自动化技术
    这艘特种船舶的整套电气设备都由位于 Aurich的 Rolf Janssen公司提供。它主要包括五台航行电站动力装置,每台功率1750kVA;两台主电源动力装置,功率1300 kVA;以及一台码头动力装置和一台应急动力装置,每台功率580 kVA。此外,还提供了分配器、码头及应急控制盘,操作台以及警报和监控设备。
    从叶轮无故障地切换到传统传动,以及用少量的人员配置使船舶的操控达到最高的可用性和可靠性,这一切都是通过先进的自动化技术来保障的。“E-Ship 1”构造复杂的整合系统,由位于纽伦堡的西门子工业自动化公司提供,并由Enercon公司编程。

风力涡轮机的运输
    从2010年8月起,Enercon公司“E-Ship 1”已经正常运行,迄今为止它已到过爱尔兰、法国、葡萄牙、土耳其和希腊等国的众多港口,向那里的海岸风力电站运送涡轮机,这些航行的另外一个目的是在普通货运条件下测试船上装备和海上运输的性能。此外还收集了测量数据,用于评估这艘特种船舶上各种不同系统和组件的功效。

数据&信息
“E-Ship 1”
长度:     130m
宽度:      22.5m
吃水:     9.3m
运载能力: 10200tdw

传动系统
五台四冲程柴油机,型号为三菱 S16R-MPTK
两台四冲程柴油机,型号为三菱S12R-MRTK
两台Enercon电机,3500kw
劳斯莱斯卡米瓦调距桨装置和Enercon四叶螺旋桨叶
辅助柴油机发电机,两台四冲程柴油机,型号为三菱S6R-MPTA,580kVA

来源:网络

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