河南
来源：人民网－人民日报
中船七二五所旗下双瑞环境自主研发的全球最大船用风力旋筒助推系统。
陈晓光摄
近日，由中船集团第七二五研究所旗下双瑞环境自主研发的全球最大船用风力旋筒助推系统（WAPS）完成陆上全尺寸、全工况测试并正式发布。该系统直径5米、高35米，是目前全球已完成陆基试验的尺寸最大的船用风力旋筒助推系统。
旋筒帆通过旋筒旋转使流经两侧的气流形成压力差，从而产生推力辅助船舶前行。其具有占用甲板空间小、不影响货物装卸作业、自动化程度高等优势，已经成为目前较为主流的风力助推技术，可为大型远洋船舶节省5%—25%的燃油消耗。
“旋筒帆对材料、结构、控制、安全等性能要求较高，市场长期以来被少数国外公司主导。”中船七二五所副所长徐健说，该系统的发布标志着我国在该高端船舶环保装备领域实现了从跟跑到局部领跑的跨越。
从引进到自主研发，如何将一根“柱子”变成“世界之最”？
首先，如此巨大圆柱壳体的成型就不是易事。“材料外筒是一个‘薄壳’结构，想要在高速旋转下保持平稳，外壳的质量分布必须均匀，这对制造精度要求极高。”中船七二五所高级工程师赵超说，任何微小的圆度、直线度偏差都可能引发剧烈振动导致不平衡。
怎样确保筒体的质量均匀性和内在质量？在技术路线上，研发团队没有选择国外主流的三瓣式或缠绕工艺，而是自主研发出“两瓣式真空灌注”工艺，将模具切开拼合、各自灌注再精准对位，结合虚拟装配、虚拟成型等技术，最大能够抵抗17级风。
其次，35米高的柔性结构立在颠簸的船上，还要同时承受风、浪、自身旋转陀螺效应等多重复杂载荷，“巨人的舞蹈”如何驾驭？“我们运用多体系统动力学仿真和流固耦合分析，精确预测并避免了结构与风致振动、主机激励等有害共振。”赵超介绍，超大型系统的振动控制是一个结构性难题，研发团队还对下部限位轮这一核心承力部件进行了材料和结构的再设计，解决了高负载下的磨损与发热等行业痛点。
此外，研发团队还为“巨人”装上了“智慧大脑”。基于模型预测控制等先进算法的智能控制系统就像一个经验丰富的人工智能老船长，能综合风速、风向、船舶航速、主机功率等信息，实时计算出旋筒的最优转速，实现风能捕获效率的最大化。“以一艘18万吨散货船为例，安装3套该系统，预计年均节省燃油数百至上千吨。”赵超说。
“我们的系统不只是最大，还追求做到最强、最可靠。”徐健说，项目的成功研发与产业化应用，将直接为我国航运业降低碳排放提供关键技术装备，同时带动国内高性能复合材料、精密传动部件、智能传感与控制等产业链的发展，推动产业升级。
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