船用風(fēng)力旋筒助推系統(tǒng)檢驗(yàn)指南 2023

指導(dǎo)性文件 1 2 2 2 5 5 5 7 7 8 9 9 17 4.4控制和監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng) 17 19 20 22第6章EEDI/EEXI計(jì)算和驗(yàn)證 23 23 23 26 29 351.1.2船用風(fēng)力旋筒助推系統(tǒng)是一種利用風(fēng)力Magnus效應(yīng)產(chǎn)生推力輔助船舶推進(jìn)的系1.1.5本指南適用于本章第1.1.2條描述的風(fēng)力旋筒助推系統(tǒng)，考慮到風(fēng)力旋筒助推技(1)Magnus效應(yīng)：系指當(dāng)流體(氣體或液體)流經(jīng)旋轉(zhuǎn)物體表面時(shí)會(huì)改變流體的流線(2)風(fēng)力旋筒助推技術(shù)：系指應(yīng)用Magnus效應(yīng)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)船上露天安裝的圓柱體旋轉(zhuǎn)，并將Magnus力傳遞給船體產(chǎn)生推力輔助船舶推進(jìn)，降低推進(jìn)系統(tǒng)能耗的一種風(fēng)能利(3)旋筒：系指旋筒助推系統(tǒng)中的外部圓筒型結(jié)構(gòu)物，布置在船舶露天甲板(4)內(nèi)塔及基座：系指旋筒助推系統(tǒng)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.4.1應(yīng)提交下列圖紙資料批準(zhǔn)，如已包含在該船舶要求提交的圖紙資料中，則可不(4)傾斜試驗(yàn)大綱(如適用)；(5)傾斜試驗(yàn)報(bào)告(如適用)；(6)裝載手冊、破損穩(wěn)性計(jì)算書、裝載儀(如適用)；(9)天線布置圖(如適用)；(10)噪聲控制圖(如適用)；(11)危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)備布置圖(如適用)；(14)受船舶噸位變化影響的其他法定圖紙資料(如適用)；(1)旋筒助推系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書，應(yīng)至少包2.1.1.1安裝旋筒助推系統(tǒng)船舶的布置與設(shè)計(jì)、總縱強(qiáng)度、局部強(qiáng)度、穩(wěn)性、噪聲和電2.2.1.1旋筒助推系統(tǒng)的大小及安裝位置應(yīng)滿足駕駛室視線要求，在所有操作情況下應(yīng)2.2.2.1旋筒助推系統(tǒng)的大小及安裝位置應(yīng)不影響航行安全，航行燈的布置應(yīng)符合最新2.2.4.2內(nèi)塔內(nèi)部應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)耐L(fēng)裝置，當(dāng)人員進(jìn)入該處所之前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)通風(fēng)。當(dāng)旋筒助推系統(tǒng)位于危險(xiǎn)區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)從2.2.4.3內(nèi)塔內(nèi)電機(jī)部位應(yīng)安裝和布置固定式探火和失火報(bào)警系統(tǒng)。在旋常工作狀態(tài)和可能的環(huán)境溫度范圍內(nèi)所要求的通地點(diǎn)啟動(dòng)聽覺和視覺報(bào)警。不允許安裝僅使用感2.2.5.1如旋筒助推系統(tǒng)的布置對船員安全通道產(chǎn)生影響，應(yīng)按照ICLL第25-1條應(yīng)要求采取任一措施布置。如欄桿扶手需要更改布置，則應(yīng)滿足ICLL第25條對船員的保2.2.6.1雷達(dá)系統(tǒng)的布置應(yīng)考慮旋筒助推系統(tǒng)的影響，符合公約和船旗國2.2.7.2在試航中應(yīng)補(bǔ)充演示船舶的操舵設(shè)備和主推進(jìn)系統(tǒng)能夠消除船舶營運(yùn)范圍內(nèi)因2.2.7.3操作手冊應(yīng)記錄船舶在各種典型工況下是否使用旋筒助推系統(tǒng)及船舶操縱性節(jié)以及CCS《液貨船危險(xiǎn)區(qū)域劃分和電氣配備指南》第2章規(guī)定的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，原則上不2.2.9.1旋筒助推系統(tǒng)的安裝應(yīng)能減小雷擊所引起的對電氣系統(tǒng)的間接損壞效應(yīng)，設(shè)備2.3.1.1對于新造船舶，應(yīng)按照《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》第2篇第22.3.1.2對于改裝船舶，應(yīng)評估安裝旋筒助推系統(tǒng)后，對空船重量重心和裝載工況的影2.4.1.1模型范圍一般采用局部立體結(jié)構(gòu)模型(以下簡稱局部模型)，以基座有效作用平面矩形(a×b)形心為中心，向四周分別擴(kuò)展至少一倍的該矩形相對應(yīng)的長、寬距離(3a×3b)。垂向從基座面擴(kuò)展至甲板之下的第一個(gè)平臺(tái)甲板或至少D/4處(D為型深)。如按上述方法框取的模型邊界上未設(shè)置結(jié)構(gòu)的主要支入級規(guī)范》第2篇第1章1.5.6。為了較好地觀察高應(yīng)力部位的開孔影響，建議將開孔處邊2.4.1.2邊界條件的假定應(yīng)以不影響模型中心所考察單元的計(jì)算結(jié)果為原則。一般可考2.4.2.2設(shè)計(jì)工況應(yīng)包含旋筒船體支撐結(jié)構(gòu)最不利的受力情況，也可按經(jīng)驗(yàn)及作業(yè)實(shí)際正應(yīng)力：[σ]=0.67ReH剪應(yīng)力：[τ]=0.39ReH相當(dāng)應(yīng)力：[σ]=0.80ReH注：ReH——材料屈服應(yīng)力，N/mm2。2.4.3.2對于船中0.4L(L為規(guī)范船長)內(nèi)參與船體梁總縱強(qiáng)度的縱向支撐構(gòu)件，除滿足2.4.3.1規(guī)定的局部強(qiáng)度要求外，還應(yīng)校核在局部載荷和船體梁總縱彎矩共同作用下的強(qiáng)2.5e性2.5.1.1安裝旋筒助推系統(tǒng)的船舶，應(yīng)考慮旋筒助推系統(tǒng)在非工作狀態(tài)和正常工作狀態(tài)2.5.2.1受風(fēng)面積應(yīng)考慮旋筒助推系統(tǒng)的影響。旋筒助推系統(tǒng)的受風(fēng)面積應(yīng)為其側(cè)投影面積乘以高度修正系數(shù)CH。由表2.5.2.1中側(cè)投影面積中心至水線的垂向距離ZH來查得高CH12.5.3.1對于具有冰級標(biāo)志或在可能發(fā)生積冰的區(qū)域航行的船舶，穩(wěn)性應(yīng)考慮旋筒助推2.5.4.1完整穩(wěn)性計(jì)算中應(yīng)根據(jù)旋筒助推系統(tǒng)特性考慮其在最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速下因氣動(dòng)力效(1)靜傾角應(yīng)不大于2°,或；(2)如靜傾角大于2°,在復(fù)原力臂曲線特性衡準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮靜傾角的影響。2.5.5.2對于改裝船，應(yīng)評估旋筒助推系統(tǒng)安裝后對空船重量重心和穩(wěn)性資料的影響。2.6.1.1對適用MSC.337(91)的船舶，應(yīng)考慮旋筒運(yùn)行對2.7.2.1旋筒助推系統(tǒng)相關(guān)電氣設(shè)備的外殼防護(hù)型式的選擇，2.7.3.1旋筒助推系統(tǒng)的饋電線路應(yīng)以同時(shí)分?jǐn)嗨薪^緣極的多極斷路器或多極開關(guān)加2.7.5.1除上述2.7.1~2.7.4規(guī)定外，旋筒助推系3.1.1.1旋筒的構(gòu)造應(yīng)能確保設(shè)計(jì)環(huán)境條件下的安全，并確保作業(yè)條件下的持續(xù)正常工空氣溫度：-25℃到+70℃。空氣溫度：-25℃到+45℃。(4)冰雪引起的冰雪載荷(如適用)；環(huán)境條件已超過作業(yè)允許范圍，旋筒助推系統(tǒng)停止運(yùn)行。制造商應(yīng)確定自存工況，并提交詳細(xì)計(jì)算資料供CCS審核。提交的計(jì)算資料包括但不限于風(fēng)條件和相應(yīng)的海況數(shù)據(jù)。同時(shí)(4)冰雪引起的冰雪載荷(如適用)；3.4.1.1本節(jié)包括作用于旋筒助推系統(tǒng)和基座結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)載荷。所有載荷的計(jì)算資料3.4.2.2正常作業(yè)工況的風(fēng)載荷應(yīng)根據(jù)旋筒助推系統(tǒng)的推力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)來定義，包括升力和阻力。計(jì)算方法應(yīng)提交CCS審核。在進(jìn)行風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮Magnus力、陣風(fēng)3.4.2.4自存工況的風(fēng)載荷應(yīng)同時(shí)考慮旋筒助推系統(tǒng)在最不利的風(fēng)向角和投影面積等條件下的阻力。計(jì)算方法應(yīng)提交CCS審核。在沒有具體計(jì)算方法的情況下，應(yīng)至少開展以下不同設(shè)計(jì)工況的風(fēng)載荷應(yīng)基于實(shí)測數(shù)據(jù)獲得，由業(yè)主/設(shè)計(jì)者提供。通P=0.613?VS2?10-3式中：VS——自存工況下的設(shè)計(jì)風(fēng)速，m/s。計(jì)算定常風(fēng)力時(shí)，取平均海平面以上10m處S——旋筒結(jié)構(gòu)在正浮或傾斜狀態(tài)時(shí)，受風(fēng)構(gòu)件的正投影面積，m2；ZH0≤ZH<1545≤ZH<60CH13.4.2.5由公認(rèn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的具有代表性的模型風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，3.4.3.1由船舶運(yùn)動(dòng)引起的慣性力載荷是指由船舶運(yùn)動(dòng)和旋筒助推系統(tǒng)的自重引起的載(1)對于散貨船和油船，加速度應(yīng)不小于CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》第9篇第4章3.3(4)此外，也可以考慮由直接計(jì)算得到的船舶加速度值或模型試驗(yàn)獲況下，對于無限航行船舶，確定加速度時(shí)，使用的船舶設(shè)計(jì)壽命應(yīng)不小于20年，并應(yīng)采用xyzax-env0az-envax-env0z-env0ay-envaz-env0ay-envz-envx-envy-envaz-envx-envy-envz-env3.4.4.1如船舶航行于結(jié)冰海域，應(yīng)考慮冰雪載荷。如需考慮冰(1)對于散貨船和油船，甲板上浪載荷應(yīng)不小于CCS《鋼質(zhì)海船入(3)對于上述(1)和(2)規(guī)定外的其他船型，甲板上浪載荷應(yīng)不小于CCS《鋼質(zhì)海船入β3.6.2.1內(nèi)塔結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要激勵(lì)源包括主機(jī)、螺旋槳，以及由船舶總振動(dòng)、船舶運(yùn)動(dòng)3.6.3.1應(yīng)在旋筒支撐結(jié)構(gòu)/基座的設(shè)計(jì)階段考慮循環(huán)載荷引起的疲勞損壞的可能性，3.6.4.4旋筒和基座連接的螺栓、螺母、墊片和其他緊固件需要采取防腐措施，避免縫3.7.1.1內(nèi)塔內(nèi)設(shè)置的梯子上應(yīng)安裝安全欄桿，用于從塔基安全攀爬至維護(hù)平臺(tái)。對于4.2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制設(shè)備應(yīng)滿足CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》第4篇第3章第2節(jié)4.2.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如包含電力半導(dǎo)體變換器，則應(yīng)滿足CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》第44.3.2應(yīng)在就地位置設(shè)有鎖定裝置以防止旋筒助推系統(tǒng)未經(jīng)授權(quán)的啟動(dòng)和阻止旋筒轉(zhuǎn)4.3.3旋筒助推系統(tǒng)中的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能抑制或消耗4.4.1旋筒助推系統(tǒng)應(yīng)具有監(jiān)測和自動(dòng)及手動(dòng)控制功能4.4.2控制系統(tǒng)和監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)能使運(yùn)行過4.4.4每個(gè)旋筒助推系統(tǒng)均應(yīng)設(shè)有單獨(dú)的控制裝置和保4.4.5如設(shè)有多個(gè)控制位置，則在各控制位置間應(yīng)能在4.4.6旋筒助推系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)(例如電機(jī)超速、系統(tǒng)失控等)，應(yīng)能發(fā)出報(bào)警，在駕駛室和其它遙控位置(如設(shè)有)以及就地應(yīng)設(shè)有獨(dú)(9)泵升電壓高(如適用)。4.4.10除上述要求外，旋筒助推系統(tǒng)的控制和監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)還應(yīng)滿足CCS《鋼質(zhì)海船5.1.1.1本章對于旋筒助推系統(tǒng)5.1.1.2CCS驗(yàn)船師應(yīng)參與和見證該系統(tǒng)車間試驗(yàn)W1(50kW及以上)X--XO-X2-X-X--X3X-----X4線X----XX5X--XO-X6X--XO-X7-X-X--XW8X--XO-X置9X-----X于220KW的主推進(jìn)機(jī)械和小于的齒輪傳動(dòng)裝置X-----NDT范圍及方法板厚大于等于8mm，全焊透區(qū)域100%UT(RT)，同時(shí)板厚大于等于8mm，所有全焊透區(qū)域20%UT(RT)，同(5)測試火災(zāi)探測系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)(如適用)。5.2.2.1根據(jù)認(rèn)可的試航和調(diào)試程序，對旋筒助推系統(tǒng)進(jìn)行海上試驗(yàn)，風(fēng)況應(yīng)能換算到(1)旋筒助推系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)實(shí)際風(fēng)況做出響應(yīng)，包括應(yīng)急狀況③對于多螺旋槳船舶，在一個(gè)或幾個(gè)螺旋槳失效時(shí)的航行和操縱能力所做試驗(yàn)的(2)應(yīng)考慮旋筒助推系統(tǒng)對船舶的正常操作產(chǎn)生的不利影響，包括操縱需要記錄的信息可參考船舶配備和顯示操縱資(3)根據(jù)廠家提交的試驗(yàn)程序，并經(jīng)CCS批準(zhǔn)，確認(rèn)旋筒助推系統(tǒng)與主推進(jìn)系統(tǒng)、操(1)目視檢查旋筒助推系統(tǒng)的基座和支撐構(gòu)件，(2)對旋筒助推系統(tǒng)的安全系統(tǒng)進(jìn)行測試，包括緊急停、報(bào)警(4)如有回轉(zhuǎn)支承，船員應(yīng)根據(jù)廠家推薦檢驗(yàn)項(xiàng)目及其周期進(jìn)行(1)驗(yàn)船師應(yīng)仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)環(huán)裝置，包括螺栓、基座、軸承面等，確認(rèn)沒有(3)所有回轉(zhuǎn)支承螺栓都要進(jìn)行測試(如錘擊測試或扭矩驗(yàn)證)以確定它們的堅(jiān)固性和(5)驗(yàn)船師對回轉(zhuǎn)支承螺栓的狀態(tài)有(6)驗(yàn)船師應(yīng)見證根據(jù)廠家程序而進(jìn)行的搖擺測試。如測試結(jié)果和/或油脂樣品顯示有6.1.1.1本章旨在為申請將旋筒助推系統(tǒng)產(chǎn)生的節(jié)能效果計(jì)入Attained6.1.1.2本指南忽略了應(yīng)用旋筒助推系統(tǒng)時(shí)由于船舶發(fā)生偏航6.1.1.4本章僅對安裝旋筒助推系統(tǒng)的國際航行海船的EEPPP6.2.2AttainedEEDI6.2.2.1安裝了旋筒助推系統(tǒng)的船舶，除該系統(tǒng)對EEDI貢獻(xiàn)度計(jì)算以外，其它計(jì)算應(yīng)6.2.2.3航速(Vref)是指在假定無風(fēng)無浪的氣象條件下，在6.2.2.2所選取的主機(jī)推進(jìn)功ME(i))和載運(yùn)能力(Capacity)下旋筒助推系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)的深水中的航速，單位為knot。6.2.2.4旋筒助推系統(tǒng)的節(jié)能效果以Peff表示，乘以創(chuàng)新型能效技術(shù)可用系數(shù)feff，再乘6.2.2.5其中，旋筒助推系統(tǒng)的可用有效功率(即，feff?Peff)計(jì)算可轉(zhuǎn)換成以下公式進(jìn)(1)(feff?Peff)表示旋筒助推系統(tǒng)輸出的可用有效及不同風(fēng)場下旋筒助推系統(tǒng)發(fā)出的推力均不同，因此將feff和Peff組合進(jìn)行計(jì)算，風(fēng)場的概率矩陣和推力矩陣的運(yùn)算結(jié)果扣除旋筒助推系統(tǒng)操作所需要的功率作為可用性和功率的乘(3)ηD表示主機(jī)75%額定裝機(jī)功率(MCR)下(各)主推進(jìn)系統(tǒng)的總效率。如無經(jīng)驗(yàn)證(5)風(fēng)場概率矩陣Wk，矩陣中各元素代表相對于船舶艏向的風(fēng)速和風(fēng)向角的概率，矩6.2.3.1每個(gè)旋筒助推系統(tǒng)隨航速、風(fēng)速及相對于艏向的風(fēng)向角不同，都產(chǎn)生不同的推力，用兩維矩陣F(Vref)k表示，該矩陣包含了參考航速Vref下的風(fēng)速和相對于首向的風(fēng)向角6.2.3.2矩陣的每個(gè)元素均表示各自風(fēng)速和風(fēng)向角的推力，單位為kN。風(fēng)向角以相對旋筒助推系統(tǒng)推力矩陣(kN)05…f1,1f1,2f1,3…f1,72f2,1f2,2f2,3…f2,72f3,1f3,2f3,3…f3,72………………f24,1f24,2f24,3…f24,72f25,1f25,2f25,3…f25,72f26,1f26,2f26,3…f26,72…w1,1w1,2w1,3…w1,72w2,1w2,2w2,3…w2,72w3,1w3,2w3,3…w3,72………………w24,1w24,2w24,3…w24,72w25,1w25,2w25,3…w25,72w26,1w26,2w26,3…w26,726.2.4.3風(fēng)場概率矩陣應(yīng)從全球主要航運(yùn)路線上的風(fēng)6.3.1.3用于最終確定旋筒助推系統(tǒng)對EEDI貢獻(xiàn)度的推力矩陣6.3.2.3設(shè)計(jì)階段，為獲得表6.2.3.2所示旋筒助推系統(tǒng)推力矩陣F(Vref)k，必須首先測6.3.2.6船上安裝多個(gè)風(fēng)力旋筒的情況下，如送審方能提供有效的方法計(jì)算旋筒與旋筒6.3.2.7風(fēng)洞模型試驗(yàn)是測量旋筒助推系統(tǒng)在典型狀態(tài)下氣動(dòng)力的主要方法。如通過風(fēng)CFD計(jì)算)來估算風(fēng)推力系數(shù)，但數(shù)值計(jì)算的條件和模型應(yīng)參考風(fēng)洞模型試驗(yàn)，并按照最6.3.2.9確定風(fēng)推力系數(shù)的試驗(yàn)程序應(yīng)在進(jìn)行試驗(yàn)之前提交給CCS，試驗(yàn)過程由CCS驗(yàn)船師進(jìn)行見證，試驗(yàn)結(jié)束后，向CCS提交試驗(yàn)和計(jì)算程序的詳細(xì)報(bào)告。CCS可要求提交6.3.2.10對于多個(gè)相同的旋筒助推系統(tǒng)和相同的船舶，如送審方提供可接受的證明文6.3.3.2旋筒助推系統(tǒng)功率消耗采用直接測量法測量出不同風(fēng)速風(fēng)向角下的旋筒助推系051.1.1風(fēng)洞試驗(yàn)組織的試驗(yàn)程序和質(zhì)量控制體系應(yīng)獲得驗(yàn)證。如表明以往的經(jīng)驗(yàn)不充(1)風(fēng)洞試驗(yàn)室的設(shè)施與設(shè)備的描述，這包括設(shè)施名稱、設(shè)備的細(xì)節(jié)(2)風(fēng)洞試驗(yàn)的主要設(shè)施與設(shè)備包括大型低速風(fēng)洞、用于船舶氣動(dòng)力測量的天平、用于應(yīng)變天平信號采集與處理的動(dòng)態(tài)應(yīng)(3)動(dòng)力相似：試驗(yàn)風(fēng)速應(yīng)高于臨界風(fēng)速，滿足動(dòng)力相似準(zhǔn)則2.2.1在同時(shí)滿足上述相似準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量設(shè)定合理的試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s尺比，試驗(yàn)3.2.1.1旋筒助推系統(tǒng)的模型和船體模型應(yīng)與實(shí)際形狀相似，但可從模型中省略不影響3.2.2.2旋筒助推船舶的風(fēng)洞模型試驗(yàn)應(yīng)滿足動(dòng)力相似準(zhǔn)則。即，只有當(dāng)試驗(yàn)風(fēng)速高于某一臨界風(fēng)速時(shí)，無量綱風(fēng)系數(shù)趨于穩(wěn)定，模型R=ρ.U.LPPeμ3.2.2.4堵塞比不應(yīng)超過5%，該比率由模型的橫向投影面積除以風(fēng)洞的橫截面積計(jì)算(1)在0°至360°的一系列風(fēng)向角范圍內(nèi)，測量不運(yùn)行力特性，間隔為5°,最多不超過10°。(3)如以10°間隔進(jìn)行測量，則應(yīng)使用測量結(jié)果對=Fx/(0.5ρV2A)注：下標(biāo)“withWPS”是指船模運(yùn)行旋筒助推系統(tǒng)的狀態(tài)，“withoutWPS”是指船模不運(yùn)行旋筒助推系3.3.1.1考慮到船體和上層建筑結(jié)構(gòu)對旋筒助推系統(tǒng)的影響，應(yīng)采取措施修正遮蔽區(qū)域和距離的影響