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船舶推进动力演变史

作者:王老师 13053632025来源:海事服务网CNSS访问:时间:2021-6-4 8:45:34

自人类诞生之初,船舶就被认为是旅行和贸易运输不可或缺的手段。且自第一艘船舶出现以来,人们一直在努力使船舶更快、更高效。为了做到这一点,几个世纪以来船舶动力推进方法一直发生着变化。从风力到蒸汽,再到柴油发动机和自主船舶,船舶的动力推进一直在不断的创新,而最近对绿色运输的需求是新推进方法背后的驱动力。让我们来看看这些年来船舶是如何发展的,以及未来会怎样。
  风力推进
  直到 19 世纪初期燃煤蒸汽机应用于船舶之前,船舶的推进主要是桨或风。当时,商船使用帆和人力划船,这是首选,这些形式提供了机动性和速度。
  在此之前,随着发动机的引入,船帆已被航运业放弃作为推进手段。然而,最近正在发生越来越多的发展,利用风力为船舶提供推进力。
  “风力推进十年”是一项新运动,旨在加速采用混合替代推进方法,将风能、替代燃料和能源效率措施相结合。该运动的最终目标是在 2020 年代实现全球航运船队快速且可衡量的脱碳。
  蒸汽
  在 1700 年代,蒸汽是船舶推进的主要动力来源之一。事实上,在 1769 年,由于蒸汽机在此期间经历了巨大的进步,大量蒸汽船涌入。
  在那个时期,蒸汽为两种类型的发动机提供动力,往复式(蒸汽驱动活塞连接到曲轴)和涡轮机。
  往复式
  早期的轮船以木材为燃料,他们使用侧桨轮,后来让位于船尾的螺旋桨。随后一代轮船使用煤炭或燃料油,而第一个商业成功实例是 1807 年的美国罗伯特富尔顿的北河上运营的一艘汽船。
  汽轮机最初以煤为燃料,后来以燃油为燃料,船用汽轮机设法提高了功率重量比。这在 20 世纪上半叶启用了新的高速班轮,使往复式蒸汽机淡出视线。
  机械化推进
  进入 20 世纪下半叶,燃料成本的增加导致蒸汽轮机的消亡。事实上,自 1960 年以来,大多数新船都是使用柴油发动机,这是一场革命。事实上,大多数现代船舶使用往复式柴油发动机作为其原动机,因为与大多数其他原动机机构相比,它们的操作简单、坚固且燃油经济性。
  1892年,Rudolf Diesel 为经济可行且高效的二冲程内燃机申请了专利。 MS Selandia号是1912 年出现的第一艘大型远洋柴油动力船。
  替代燃料发动机
  如今,航运公司被要求遵守国际海事组织脱碳的相关规定。为了合规,许多运营商选择使用替代燃料作为推进手段。这些燃料之一是液化天然气。
  液化天然气
  第一艘液化天然气船的历史可以追溯到 1959 年,当时甲烷先锋号将货物从路易斯安那州运往英国。
  现今,船用 LNG 发动机可以有多种燃料选择,使船舶能够在不依赖一种燃料的情况下航行。
  事实上,研究表明液化天然气可以成为一种高效的过渡燃料。然而,对 LNG 加气站的限制可能会影响此类发动机的生产。
  此外,为LNG行业提供服务的船舶已改装双燃料发动机,取得积极成果。
  氨
  截至目前,还没有建造氨动力船舶,但这并没有阻止马士基、曼能源解决方案、NYK Line、三菱重工和法国能源公司道达尔等公司急于帮助将氨动力船舶推向市场。
  在 2020 SAFETY4SEA 利马索尔论坛期间,JohnKokarakis 博士提供了他对氨的看法,他说:
  今天的热点问题是氨能否成为无碳航运经济的可行解决方案。当然,众所周知,氨是解决问题的一部分,它不是唯一的解决方案,会有解决方案的组合。
  Kokarakis 博士还补充称,对 2050 年的预测是,无碳燃料和无碳基燃料之间的差距约为 50-50,这意味着其中一种碳燃料可能是氨。
  氢
  航运业正在考虑使用的另一种潜在燃料是氢。事实上,越来越多的公司正在创建促进氢使用的项目,例如现代重工集团,其目标是到 2030 年完成从燃料电池的生产到运输、储存和销售的氢价值链构建。
  氢气可以从各种来源生产,利用传统或可再生能源,这决定了最终用户的燃料成本及其生命周期碳足迹,ABS可持续发展、燃料和技术经理 Sotirios Mamalis 认为。
  无人船
  虽然自主船舶不能被视为常态,但有许多有趣的项目旨在推进这种推进模式。其中之一是 Svitzer Hermod号。在这个项目中,罗罗公司展示了许多远程遥控操作。
  YaraBirkeland 是另一艘自主的 120 TEU 集装箱船,已于2020 年交付给船东。该船原定于 2020 年开始运营,由于各种原因可能会在 2021 年首次亮相。
  电动船舶
  在 1880 年代左右首次使用,现已建造了几艘短程运输船,或已改装为电动船。这包括一些由从岸上充电的电池供电,而另一些则由岸电直接供电。
  2017年 11 月 12 日,广船国际(GSI) 推出了可能是世界上第一艘全电动、电池供电的内陆煤炭运输船。这艘 2,000 载重吨的船只每次充电最多可运载 40 海里的散装货物。这艘船额定功率为 2,400 千瓦时的锂离子电池,与30 辆特斯拉 Model S 电动轿车的电量相当。

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