船舶技术的发展趋势与展望
摘要
关键词
船舶工业;船舶技术;展望
正文
引言
船舶是海洋运输的重要工具,它的发展与人类的文明进步密切相关,每一次的科技革命,都会使船舶技术产生巨大变化,伴随着船舶技术发展的是船舶制造技术也在不断进步。随着社会经济的发展,对能源的需求日益增加,煤炭、石油、天然气等化石能源逐渐减少,因此船舶运输在能源运输中占主导地位。随着造船工业的不断发展,船舶技术也在不断进步。
一、船舶技术的发展历程
1.1 船舶工业的起源和发展
公元前3世纪中叶,希腊的一个叫恩培多克勒(EnteDoeceus)的人发明了独木舟和小船,并在希腊各地广泛使用。公元前1世纪,希腊人开始建造大型木船。从古至今,人类对海洋的探索和开发从未停止,但是每一次重大的发现都推动了人类历史上一个又一个里程碑。其中,最重要的里程碑当属人类利用船只运载货物和人员从陆地向海洋运输。从古至今,世界上最早的航海家是腓尼基人(公元前3100年-前200年),他们建造了第一艘独木舟和小船,用来运输货物和人员。后来,随着时间的推移,船只技术不断发展和进步。
1.2 船舶技术的演进过程
最早的船舶,古希腊和古罗马时期的船只,古希腊和古罗马时期的船只,在结构上和现在的船舶没有什么区别,外形大多是方形,船体也是由木材制成。船只在行驶时,通常会放进船舱里。现代船舶技术的发展历程:19世纪初到20世纪初:蒸汽动力时代,18世纪初,随着蒸汽机和内燃机的发明,欧洲出现了蒸汽机动力船舶。到20世纪初,蒸汽动力船舶在西方国家已广泛使用,并逐渐取代了传统的人力或畜力动力船舶。蒸汽机动力船舶体积小、速度快,可连续航行,因此受到人们普遍欢迎。
1.3 船舶技术的重要里程碑
英国的“克拉克”号蒸汽机船,1758年,英国造船家詹姆斯·克拉克(James Clerk)在制造一艘木壳船的过程中,为了解海水的温度和压力变化对船体变形的影响,设计了一套自动控制系统。这是世界上第一台自动控制船舶。由于当时人们对船舶航行规律的认识不清,所以并没有对船舶进行大量的实验和研究,而是把大量精力集中在如何减少船体变形方面,这是不成功的。1731年英国海军部要求克拉克将蒸汽机应用于设计,制造了一艘“克拉克”号蒸汽机船,这是世界上第一艘采用蒸汽机的船舶,也是世界上第一艘用蒸汽机推进的船只。
二、船舶技术的现状分析
2.1 当前船舶技术的发展状况
船体结构方面:主尺度的设计更趋合理,并趋向于大型化。船体结构的强度有很大提高,有的已接近或达到最大强度。各种船体的焊接工艺有了较大发展,保证了船舶结构的完整性。动力系统方面:采用大功率的主机和柴油机,动力装置大型化,功率增大,性能改善。柴油机的技术得到了进一步的发展,使柴油机在功率、排放、噪声、振动等方面均有较大改善。
2.2 船舶技术存在的问题和挑战
船舶设计能耗很高,目前平均节能水平20%以上,与世界先进水平相比,我国船舶节能技术水平仍有一定差距。我国自动化程度较低,船用设备控制系统、推进系统、管理系统等仍然是手工操作,智能化程度较低。随着船舶的大型化发展,船舶结构也日益复杂,智能化程度需要进一步提高。同时,我国对智能技术的研发投入不足,关键技术研究不够深入。我国传感器产业起步较晚,与国外相比还存在较大差距。主要原因是国内传感器市场基本上被国外产品垄断,如在汽车领域的汽车自动驾驶系统中普遍使用的传感器等。
三、船舶技术的发展趋势
3.1 船舶技术的发展方向
从船型上看,由于船舶技术的发展,船型向大型化、专业化发展,并且大型化、专业化已成为当前船舶技术发展的重要方向。大型化船舶是指尺度大于3000吨的船舶。目前世界最大船已达12万吨,而我国最大船也仅为13万吨。随着船型大型化发展,世界上最大船将达到22万吨。我国30万吨级超大型油轮已经出现,正在向40万吨级超大型油轮发展。
3.2 船舶技术的关键技术领域
推进系统是船舶的核心和关键,其中主要包括轴带式螺旋桨推进系统、电推进系统和复合推进系统等。由于采用了各种先进的技术,轴带式螺旋桨推进系统已达到了世界先进水平,目前我国正在研发的新型轴带式螺旋桨推进系统是今后发展的重点。电推进技术也得到了快速发展,我国已经成功研制出了大功率电力电子装置、高效率、大容量的电力电子器件、永磁和电励磁同步发电机等,并且在海上风机和海上电站上得到了应用。复合推进系统是由多个不同功能的装置组合而成,它能够综合各种不同的动力装置,从而提高船舶的性能和经济性。
3.3 船舶技术的未来发展趋势
船型的大型化、智能化,大型船舶,尤其是超大型油船、超大型集装箱船和超大型邮轮等的出现,要求船舶大型化,并已成为当前世界航运发展的一种趋势。目前世界上最大的集装箱船约为4万 TEU,最大的油船约为6万立方米,最大的邮轮约为1000立方米。大型船舶对节能、环保以及安全性能等方面提出了更高的要求,为了应对新船型和新技术的出现,需要加强船舶设计和建造中的节能减排、智能和数字化等技术研究。新型材料和新型工艺的应用,为进一步提高船舶质量和性能,应大力发展高性能材料及新工艺应用技术,并加强船舶关键技术研究。
四、船舶技术的展望
4.1 对船舶技术发展的展望
船体设计与材料的优化,大吨位、低能耗、高效率。采用优质钢材,提高船体结构强度和耐撞能力;优化船体线型,降低船舶能耗。推进系统:节能环保的推进装置,推进系统的开发、应用、维修和管理都将有一个新的发展。机舱采用新型燃油及其他高效能源,减少废气排放;采用先进的环保技术和设备,降低噪声。动力装置:采用新技术、新结构和新材料,提高船舶动力装置的效率和可靠性。
4.2 对船舶工业的发展的展望
未来,船舶工业在中国经济中的地位将进一步提高,新的造船技术将在船舶工业中得到广泛应用。随着国际船舶市场的扩大,中国船舶工业也将不断提高市场竞争力,走向国际市场,走向世界。中国船舶工业的发展将面临新的机遇和挑战。总体需求下降,竞争加剧,从当前国际金融危机导致船舶需求下降的情况看,今后几年中国造船业的发展前景是乐观的。目前国际金融危机已得到基本控制,我国经济保持平稳较快增长,我国造船业将保持平稳较快发展。2010年前,随着国家重大基础设施建设投资规模和力度的加大,我国造船工程任务量将保持快速增长态势。
六、结语
船舶工业是国民经济的支柱产业,为国民经济建设和国防建设作出了重要贡献。船舶工业的发展是一个国家经济实力、科技实力和综合国力的重要标志,也是衡量一个国家经济社会发展水平的重要标志之一。未来我国船舶工业要继续努力,不断提高自主创新能力和产品竞争力,要加快推进“两个转变”,实现船舶工业由大到强的战略转变;要加快推进“两化融合”,实现船舶工业由大到强的战略转变;要积极推进“两个服务”,实现船舶工业由大到强的战略转变。
参考文献
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