第63章 一條夢想的船
悠閑的大學時代海釣社團生活 作者：漁歌海韻 投票推薦 加入書簽 留言反饋
一群人嘰了咕嚕的跑到教室，發現曹世成在那裏杵著腮幫子已經在衝盹兒了。
董博君上前輕輕的推了一下曹世成。
“嗯？！都來了？還記得來上課啊！你們幾個是真行啊！”睡眼惺忪的曹世成沒好氣兒的數落著幾人。
理虧的七個人趕緊給曹世成道歉。
“行了，今天的課也沒什麽太多的意思。還是按以前的流程。今天依據你們自己的想法，如果你們要擁有一條自己的釣魚艇或者漁船，你們都想實現什麽樣的功能。自由討論時間！討論之後，我們根據你們的初步設想，再講解一些實質性的內容。”
布置完了今天的題目，曹世成坐到了一邊。
“如果是我的話，最起碼這條艇得舒服，三四級風小浪，不能太晃，所以就必須得有一個陀螺穩定儀！”
“我的船，我要最舒服的床，要軟，要睡的好！”
“切！你是釣魚來的還是到海上睡覺來的！”
“要有大的冰艙，活水艙，能夠放足夠多的漁獲。”
“動力要強，急速開到釣場，在別人還沒發現的時候就釣滿船艙迴家了。”
“遊釣艇嘛，一定得選最好的裝備，雇一意大利riva的設計師，建就得建最高檔次的遊釣艇，三層帶飛橋的那種。船型最小也得要個90尺，船上什麽寬帶呀，衛星呀，能給他接的全給他接上。船頭能打波爬，船尾能放流。駕駛室裏站一個叼煙鬥的大胡子船長，
歪戴著個船長帽，隻要你一上船，甭管你是幹什麽的都得喊一嗓子：wele to caribbean!一口地道的海盜嗆兒，倍兒有感覺。停船就得停最豪華的遊艇碼頭，一年光泊位費就得幾萬美金，再安排一個檢修團隊，二十四小時候待命！就是一個字兒——貴！平常擦個甲板就得花個萬兒八千的。周圍那些船船艙裏出來的不是金槍就是旗魚的。你要是釣上來一船的小海鱸，你都不好意思跟人家打招唿！你說這樣的一條船，你得賣多少錢？我覺得怎麽著也得兩百萬吧。兩百萬？！那是成本，四百萬美金起，你別嫌貴，還不打折！你得研究釣魚佬的攀比心理，願意掏兩百萬美金買船的釣魚佬，根本不在乎再多掏兩百萬。什麽叫釣魚大師你知道嗎？釣魚大師就是，買什麽裝備都買最貴的，不買最好的，所以，我們的口號就是。不求最好，但求最貴。”
“但是我覺得如果是我的話，我希望這條船能夠最大化的節能能源，最好有新能源動力，畢竟出去一次太燒錢了！”
曹世成實在聽不下去了，這說的都是什麽跟什麽啊！也就最後有一句還像個人話。
“停停停！”出聲打斷幾人海闊天空般的討論，曹世成站起身來。
“讓你們構思一下遊釣艇的構想，看看你們自己說的都是什麽啊！舒服的床，寬帶衛星，還得來個大胡子船長，咋滴，你們要當大腕兒啊！”
“可是，這就是我們對於船的夢想啊！”
眼見這幾個貨拉不迴正路，曹世成隻能是正常的講課了。
“剛才有人提到了新能源動力，這其實也是目前船舶動力係統的研究方向之一。”
自從人類發明船舶（獨木舟—萬噸巨輪）以來，船舶動力曆經多次發展，從發展順序上來看，基本上經曆了:無動力漂流—人力—風力—蒸汽輪機動力—外燃機動力—內燃機動力—核動力（電力）—未來的混合動力。
動力係統現狀又分為傳統柴油和燃氣輪機兩大類。
而從燃料方麵來說，船舶動力係統目前又分為：柴油、重油、核能、新能源混合動力。
新能源又分為lng、燃料電池、純電和混合動力。
在船舶航行推進過程當中，動力係統作為整船推進的核心技術，當前多數研究圍繞動力係統性能開展。
船舶動力係統的主要構成涉及到推進器、主機以及軸係這三個部分。
從成本方麵來看，船舶動力係統的建造成本占船舶設備總成本的1\/3以上，其重要意義可見一斑。
當前，船舶動力係統主要以柴油機動力係統與燃氣輪機動力係統這兩類為主，其運行性能關係著全球貿易的運輸效率與安全，因此有關其應用現狀以及發展趨勢的研究也成為了造船行業技術研究的核心內容。
“動力係統對於船隻來說非常重要，但是如果船隻失去了動力，在海上是相當危險的，失去了動力的船隻處於一個自由漂泊的狀態。”
“當外力風浪流影響時，船隻是無法控製的，如果產生橫移，有可能觸礁，有可能擱淺，還有可能被風浪衝擊造成傾覆。”
“所以，單套的動力係統一旦發生故障，是非常危險的。所以，搭配兩種或兩種以上的混合動力係統就非常有必要了。”
“混合動力目前在汽車行業應用的很多，也比較先進比較全麵。”
“那麽在船舶上，混合動力係統是怎麽工作的？”
曹世成迴身在顯示屏上調出了一個講解視頻。
汽車混合動力係統是指由傳統燃油發動機、蓄電池和電動機組成的一種采用電動機與傳統燃油發動機的動力結合，達到節能環保的效果。
混合動力汽車內部包含了各種複雜的係統，包括能量轉換、電力控製等，其驅動原理也因此比傳統車輛更加複雜，但其能夠最終做到高效率、低排放、低噪音和低燃油耗。
而船舶“混合動力”係統是指配備兩種或兩種以上動力源作為推進動力的係統。
目前，船舶混合動力係統主要是指通過主柴油機和電動機來驅動螺旋槳的動力係統，且電動機一般由發電機組、燃料電池或儲能裝置等驅動，而儲能裝置由蓄電池或超級電容器等組成。
船舶“混合動力”係統一般包括主柴油機、軸帶發電機、齒輪箱、發電機組、配電板、變頻器及其控製係統等，其具體構架和工作模式視實船具體情況而定，有的混合動力船舶還在上述基礎上加入儲能係統。
船舶“混合動力”係統的運行工作模式一般情況有3種：動力輸出（power take-off，pto）、動力輸入（power take-in，pti）和動力返迴（power take home，pth）。
“先說說發電是怎麽發電的！”曹世成手中的鼠標在顯示屏上移動著。
動力輸出（power take-off，pto）是指通過軸帶發電機獲取動力向船舶電網供電的模式，即發電模式。這是軸發的基本工作模式。
主機通過一體化齒輪箱驅動集成的永磁電機，電機工作於發電模式，利用兩個永磁電機驅動器分別控製兩個發電轉矩，控製母線電壓，再通過；兩個逆變變流器把直流母線電壓逆變成供全船可使用的三相交流電，逆變電源的輸出頻率恆定、電壓恆定、諧波小於 5%，完全滿足船級社“規範”對於船舶電源的要求。
當船舶“下水航行”時，主機的剩餘功率大，因此使用這種轉矩控製型軸發可以使主機從怠速至額定轉速範圍內都能實現發電供電。此時，也可通過軸發向蓄電池組充電，待係統工作在 pti 模式下，蓄電池可放電提供能量，實現節能的目的。
動力輸入（power take-in，pti）是指軸發由船舶電網獲取動力向螺旋槳軸輸出動力的模式，即電動機模式。該模式下自船舶電網獲取的動力用於船舶推進，也就是“混合動力”模式。
有點兒像柴電潛艇的推進模式。
一體化齒輪箱所帶的永磁電機工作於電動模式，由主發電機和蓄電池供電，轉換軸發變流器為電動推進模式，通過獨立的遙控手柄控製輸出轉矩的大小，實現“加力”模式。這種模式可以根據船舶對於航速的需求，通過合理選擇主發與軸發的功率分配，有效提高船舶的機動性能。
例如內河船的主機選擇不用預留比較大的“上水航行”應急功率，可以有效提升主機的負荷率值，這樣既節約了造船成本，又使主機長期工作於高效模式，降低油耗，節能減排，延長主機壽命。
“混合動力還有一種特殊的模式，叫做動力返迴。”
動力返迴（power take home，pth）是 pti 的一種特殊形式。
該模式下主機處於故障狀態，軸發代替主機推進，由於軸發功率較小，因此該模式下推進動力不足以保證船舶按正常速度航行，為保證船舶“舵效”，一般要求航速能夠達到 7kn，隻能維持船舶緩慢迴港，也叫“帶你迴家”模式。
該模式下由推進電機單獨驅動螺旋槳，類似於電力推進係統。pth 模式除在上述主機故障情況下“帶你迴家”，也可在主機正常而為達到節能目的時使用該模式，例如內河船舶處於“下水航行”航段時水流較大，船舶僅需很小的推力即可正常航行，該模式可以避免主機運行在低效區間，提升船舶經濟性。
“混合動力係統推進工作模式與純柴油機推進相比，在經濟性、機動性、安全性、環保性等方麵極具優勢。”
“如果說我們的船首選功能的話，我主推這個混合動力係統！”曹世成做著最後總結。
“但是這種係統在小型船舶或者民用船隻上有沒有運用呢？”七兄妹中的最佳捧哏董博君同學適時的提出了自己的疑問。
給了一個鼓勵的眼神兒，曹世成又打開了一個ppt。
“國外，尤其是歐洲，他們的船舶技術相對先進一些，環保理念也更超前，基於儲能係統的混合動力船舶發展和應用較早，世界上第一艘混合動力拖輪‘carolyn dorothy 卡洛琳 多蘿西’號在2009年1月下水，這條船長23.77米，寬10.36米，在美國長灘和洛杉磯港服役，主力是兩台cummins qsk50柴油機，單台額定功率1342kw和2台cummins qsm11型柴油發電機組，每台額定功率300kw，配備了兩組0.5mkw的鉛酸電池。這條船擁有5000批馬力的強勁動力，綠色環保還低噪音。”
翻了一頁，曹世成指著另外一條船講解道。
“2013年，一條當時世界最大的混合動力渡輪在德國與丹麥之間交付，船長142米，寬25.4米，船速最高9.99節，主動力是4台mak的8m32主機和1台man 的6l32\/44cr主機，總功率能到kw，總共配置了2.6mwh的三元鋰電池。有了這套混合動力係統，德國與丹麥之間輪渡的成本大幅降低。”
“15年2月的時候，荷蘭交付了一條配備1mwh三元鋰電池的混合動力豪華遊艇‘savannah’薩凡納號，船長83.5米，寬12.5米，主動力是1台瓦錫蘭9l20柴油機，額定功率1800kw，另配1台卡特彼勒c32型柴油發電機組和2台卡特彼勒c18型柴油發電機組，整體能節省30%的燃料使用，而且操作更為靈活。”
“2017年的時候，挪威在首艘采用電池混合動力的近海平台補給船‘viking princess’號安裝完成了一種混合能源係統，船上本來裝了4台lng發動機，改裝之後，儲能係統取代了其中一台發動機，不僅能提供需要的功率，而且工作性能更穩定，每年還能實現co2減排13%—18%。”
“可以說，國外的混合動力船舶起步很早，也有了一些應用的實例。”
“反過來看我們國內，目前國內的混合動力船舶以基於變頻軸發的混合動力係統為主，比如中船重工七一一所提供動力係統集成的粵海鐵火車渡輪、5000噸級公務船（這個不能說太細）、載重噸mpv船、‘海港711’拖輪等。”
“以2016年的載重噸級多用途重吊船為例，該船首次裝載了混合軸帶係統，包括500kw周代變頻及軸帶發電機，是目前重吊領域最先進的環保節能型船舶。”
“而海港711拖輪，則采用雙機雙槳配置，配備兩套軸帶混動係統，可作用於pto、pti兩種模式，有效提升動力係統靈活性，降低船舶能耗。”
“而國內最先進的技術應用，要屬18年時候的成品展示了。”
“隨著國內電池技術的發展以及環保法規的日益嚴格，基於儲能係統的混合動力係統也在2018年7月投入了實戰應用。”
“首艘入s的電池混合動力遊船—‘寰島雲帆’號，在太湖順利通過試航。”
“這條船為滿足三亞海域抗台風時需要具有的自持力持續航行至避風港，以及在異地避風期間不能停靠碼頭充電的特殊需求，量身定製了純電池、油電及電池\/油電混合動力三種模式係統，能夠滿足全年所有情況的使用要求。”
“所以說，你們討論的那些大床啊、空間啊什麽的，都是浮雲，這才是王道！好好想想！”
話畢，白朋的思緒要比其他人深得多。
董博君上前輕輕的推了一下曹世成。
“嗯？！都來了？還記得來上課啊！你們幾個是真行啊！”睡眼惺忪的曹世成沒好氣兒的數落著幾人。
理虧的七個人趕緊給曹世成道歉。
“行了，今天的課也沒什麽太多的意思。還是按以前的流程。今天依據你們自己的想法，如果你們要擁有一條自己的釣魚艇或者漁船，你們都想實現什麽樣的功能。自由討論時間！討論之後，我們根據你們的初步設想，再講解一些實質性的內容。”
布置完了今天的題目，曹世成坐到了一邊。
“如果是我的話，最起碼這條艇得舒服，三四級風小浪，不能太晃，所以就必須得有一個陀螺穩定儀！”
“我的船，我要最舒服的床，要軟，要睡的好！”
“切！你是釣魚來的還是到海上睡覺來的！”
“要有大的冰艙，活水艙，能夠放足夠多的漁獲。”
“動力要強，急速開到釣場，在別人還沒發現的時候就釣滿船艙迴家了。”
“遊釣艇嘛，一定得選最好的裝備，雇一意大利riva的設計師，建就得建最高檔次的遊釣艇，三層帶飛橋的那種。船型最小也得要個90尺，船上什麽寬帶呀，衛星呀，能給他接的全給他接上。船頭能打波爬，船尾能放流。駕駛室裏站一個叼煙鬥的大胡子船長，
歪戴著個船長帽，隻要你一上船，甭管你是幹什麽的都得喊一嗓子：wele to caribbean!一口地道的海盜嗆兒，倍兒有感覺。停船就得停最豪華的遊艇碼頭，一年光泊位費就得幾萬美金，再安排一個檢修團隊，二十四小時候待命！就是一個字兒——貴！平常擦個甲板就得花個萬兒八千的。周圍那些船船艙裏出來的不是金槍就是旗魚的。你要是釣上來一船的小海鱸，你都不好意思跟人家打招唿！你說這樣的一條船，你得賣多少錢？我覺得怎麽著也得兩百萬吧。兩百萬？！那是成本，四百萬美金起，你別嫌貴，還不打折！你得研究釣魚佬的攀比心理，願意掏兩百萬美金買船的釣魚佬，根本不在乎再多掏兩百萬。什麽叫釣魚大師你知道嗎？釣魚大師就是，買什麽裝備都買最貴的，不買最好的，所以，我們的口號就是。不求最好，但求最貴。”
“但是我覺得如果是我的話，我希望這條船能夠最大化的節能能源，最好有新能源動力，畢竟出去一次太燒錢了！”
曹世成實在聽不下去了，這說的都是什麽跟什麽啊！也就最後有一句還像個人話。
“停停停！”出聲打斷幾人海闊天空般的討論，曹世成站起身來。
“讓你們構思一下遊釣艇的構想，看看你們自己說的都是什麽啊！舒服的床，寬帶衛星，還得來個大胡子船長，咋滴，你們要當大腕兒啊！”
“可是，這就是我們對於船的夢想啊！”
眼見這幾個貨拉不迴正路，曹世成隻能是正常的講課了。
“剛才有人提到了新能源動力，這其實也是目前船舶動力係統的研究方向之一。”
自從人類發明船舶（獨木舟—萬噸巨輪）以來，船舶動力曆經多次發展，從發展順序上來看，基本上經曆了:無動力漂流—人力—風力—蒸汽輪機動力—外燃機動力—內燃機動力—核動力（電力）—未來的混合動力。
動力係統現狀又分為傳統柴油和燃氣輪機兩大類。
而從燃料方麵來說，船舶動力係統目前又分為：柴油、重油、核能、新能源混合動力。
新能源又分為lng、燃料電池、純電和混合動力。
在船舶航行推進過程當中，動力係統作為整船推進的核心技術，當前多數研究圍繞動力係統性能開展。
船舶動力係統的主要構成涉及到推進器、主機以及軸係這三個部分。
從成本方麵來看，船舶動力係統的建造成本占船舶設備總成本的1\/3以上，其重要意義可見一斑。
當前，船舶動力係統主要以柴油機動力係統與燃氣輪機動力係統這兩類為主，其運行性能關係著全球貿易的運輸效率與安全，因此有關其應用現狀以及發展趨勢的研究也成為了造船行業技術研究的核心內容。
“動力係統對於船隻來說非常重要，但是如果船隻失去了動力，在海上是相當危險的，失去了動力的船隻處於一個自由漂泊的狀態。”
“當外力風浪流影響時，船隻是無法控製的，如果產生橫移，有可能觸礁，有可能擱淺，還有可能被風浪衝擊造成傾覆。”
“所以，單套的動力係統一旦發生故障，是非常危險的。所以，搭配兩種或兩種以上的混合動力係統就非常有必要了。”
“混合動力目前在汽車行業應用的很多，也比較先進比較全麵。”
“那麽在船舶上，混合動力係統是怎麽工作的？”
曹世成迴身在顯示屏上調出了一個講解視頻。
汽車混合動力係統是指由傳統燃油發動機、蓄電池和電動機組成的一種采用電動機與傳統燃油發動機的動力結合，達到節能環保的效果。
混合動力汽車內部包含了各種複雜的係統，包括能量轉換、電力控製等，其驅動原理也因此比傳統車輛更加複雜，但其能夠最終做到高效率、低排放、低噪音和低燃油耗。
而船舶“混合動力”係統是指配備兩種或兩種以上動力源作為推進動力的係統。
目前，船舶混合動力係統主要是指通過主柴油機和電動機來驅動螺旋槳的動力係統，且電動機一般由發電機組、燃料電池或儲能裝置等驅動，而儲能裝置由蓄電池或超級電容器等組成。
船舶“混合動力”係統一般包括主柴油機、軸帶發電機、齒輪箱、發電機組、配電板、變頻器及其控製係統等，其具體構架和工作模式視實船具體情況而定，有的混合動力船舶還在上述基礎上加入儲能係統。
船舶“混合動力”係統的運行工作模式一般情況有3種：動力輸出（power take-off，pto）、動力輸入（power take-in，pti）和動力返迴（power take home，pth）。
“先說說發電是怎麽發電的！”曹世成手中的鼠標在顯示屏上移動著。
動力輸出（power take-off，pto）是指通過軸帶發電機獲取動力向船舶電網供電的模式，即發電模式。這是軸發的基本工作模式。
主機通過一體化齒輪箱驅動集成的永磁電機，電機工作於發電模式，利用兩個永磁電機驅動器分別控製兩個發電轉矩，控製母線電壓，再通過；兩個逆變變流器把直流母線電壓逆變成供全船可使用的三相交流電，逆變電源的輸出頻率恆定、電壓恆定、諧波小於 5%，完全滿足船級社“規範”對於船舶電源的要求。
當船舶“下水航行”時，主機的剩餘功率大，因此使用這種轉矩控製型軸發可以使主機從怠速至額定轉速範圍內都能實現發電供電。此時，也可通過軸發向蓄電池組充電，待係統工作在 pti 模式下，蓄電池可放電提供能量，實現節能的目的。
動力輸入（power take-in，pti）是指軸發由船舶電網獲取動力向螺旋槳軸輸出動力的模式，即電動機模式。該模式下自船舶電網獲取的動力用於船舶推進，也就是“混合動力”模式。
有點兒像柴電潛艇的推進模式。
一體化齒輪箱所帶的永磁電機工作於電動模式，由主發電機和蓄電池供電，轉換軸發變流器為電動推進模式，通過獨立的遙控手柄控製輸出轉矩的大小，實現“加力”模式。這種模式可以根據船舶對於航速的需求，通過合理選擇主發與軸發的功率分配，有效提高船舶的機動性能。
例如內河船的主機選擇不用預留比較大的“上水航行”應急功率，可以有效提升主機的負荷率值，這樣既節約了造船成本，又使主機長期工作於高效模式，降低油耗，節能減排，延長主機壽命。
“混合動力還有一種特殊的模式，叫做動力返迴。”
動力返迴（power take home，pth）是 pti 的一種特殊形式。
該模式下主機處於故障狀態，軸發代替主機推進，由於軸發功率較小，因此該模式下推進動力不足以保證船舶按正常速度航行，為保證船舶“舵效”，一般要求航速能夠達到 7kn，隻能維持船舶緩慢迴港，也叫“帶你迴家”模式。
該模式下由推進電機單獨驅動螺旋槳，類似於電力推進係統。pth 模式除在上述主機故障情況下“帶你迴家”，也可在主機正常而為達到節能目的時使用該模式，例如內河船舶處於“下水航行”航段時水流較大，船舶僅需很小的推力即可正常航行，該模式可以避免主機運行在低效區間，提升船舶經濟性。
“混合動力係統推進工作模式與純柴油機推進相比，在經濟性、機動性、安全性、環保性等方麵極具優勢。”
“如果說我們的船首選功能的話，我主推這個混合動力係統！”曹世成做著最後總結。
“但是這種係統在小型船舶或者民用船隻上有沒有運用呢？”七兄妹中的最佳捧哏董博君同學適時的提出了自己的疑問。
給了一個鼓勵的眼神兒，曹世成又打開了一個ppt。
“國外，尤其是歐洲，他們的船舶技術相對先進一些，環保理念也更超前，基於儲能係統的混合動力船舶發展和應用較早，世界上第一艘混合動力拖輪‘carolyn dorothy 卡洛琳 多蘿西’號在2009年1月下水，這條船長23.77米，寬10.36米，在美國長灘和洛杉磯港服役，主力是兩台cummins qsk50柴油機，單台額定功率1342kw和2台cummins qsm11型柴油發電機組，每台額定功率300kw，配備了兩組0.5mkw的鉛酸電池。這條船擁有5000批馬力的強勁動力，綠色環保還低噪音。”
翻了一頁，曹世成指著另外一條船講解道。
“2013年，一條當時世界最大的混合動力渡輪在德國與丹麥之間交付，船長142米，寬25.4米，船速最高9.99節，主動力是4台mak的8m32主機和1台man 的6l32\/44cr主機，總功率能到kw，總共配置了2.6mwh的三元鋰電池。有了這套混合動力係統，德國與丹麥之間輪渡的成本大幅降低。”
“15年2月的時候，荷蘭交付了一條配備1mwh三元鋰電池的混合動力豪華遊艇‘savannah’薩凡納號，船長83.5米，寬12.5米，主動力是1台瓦錫蘭9l20柴油機，額定功率1800kw，另配1台卡特彼勒c32型柴油發電機組和2台卡特彼勒c18型柴油發電機組，整體能節省30%的燃料使用，而且操作更為靈活。”
“2017年的時候，挪威在首艘采用電池混合動力的近海平台補給船‘viking princess’號安裝完成了一種混合能源係統，船上本來裝了4台lng發動機，改裝之後，儲能係統取代了其中一台發動機，不僅能提供需要的功率，而且工作性能更穩定，每年還能實現co2減排13%—18%。”
“可以說，國外的混合動力船舶起步很早，也有了一些應用的實例。”
“反過來看我們國內，目前國內的混合動力船舶以基於變頻軸發的混合動力係統為主，比如中船重工七一一所提供動力係統集成的粵海鐵火車渡輪、5000噸級公務船（這個不能說太細）、載重噸mpv船、‘海港711’拖輪等。”
“以2016年的載重噸級多用途重吊船為例，該船首次裝載了混合軸帶係統，包括500kw周代變頻及軸帶發電機，是目前重吊領域最先進的環保節能型船舶。”
“而海港711拖輪，則采用雙機雙槳配置，配備兩套軸帶混動係統，可作用於pto、pti兩種模式，有效提升動力係統靈活性，降低船舶能耗。”
“而國內最先進的技術應用，要屬18年時候的成品展示了。”
“隨著國內電池技術的發展以及環保法規的日益嚴格，基於儲能係統的混合動力係統也在2018年7月投入了實戰應用。”
“首艘入s的電池混合動力遊船—‘寰島雲帆’號，在太湖順利通過試航。”
“這條船為滿足三亞海域抗台風時需要具有的自持力持續航行至避風港，以及在異地避風期間不能停靠碼頭充電的特殊需求，量身定製了純電池、油電及電池\/油電混合動力三種模式係統，能夠滿足全年所有情況的使用要求。”
“所以說，你們討論的那些大床啊、空間啊什麽的，都是浮雲，這才是王道！好好想想！”
話畢，白朋的思緒要比其他人深得多。