中船七二五所旗下雙瑞環境自主研發的全球最大船用風力旋筒助推系統。

陳曉光攝

　　近日，由中船集團第七二五研究所旗下雙瑞環境自主研發的全球最大船用風力旋筒助推系統（WAPS）完成陸上全尺寸、全工況測試並正式發佈。該系統直徑5米、高35米，是目前全球已完成陸基試驗的尺寸最大的船用風力旋筒助推系統。

　　旋筒帆通過旋筒旋轉使流經兩側的氣流形成壓力差，從而産生推力輔助船舶前行。其具有佔用甲板空間小、不影響貨物裝卸作業、自動化程度高等優勢，已經成為目前較為主流的風力助推技術，可為大型遠洋船舶節省5%—25%的燃油消耗。

　　“旋筒帆對材料、結構、控制、安全等性能要求較高，市場長期以來被少數國外公司主導。”中船七二五所副所長徐健説，該系統的發佈標誌著我國在該高端船舶環保裝備領域實現了從跟跑到局部領跑的跨越。

　　從引進到自主研發，如何將一根“柱子”變成“世界之最”？

　　首先，如此巨大圓柱殼體的成型就不是易事。“材料外筒是一個‘薄殼’結構，想要在高速旋轉下保持平穩，外殼的品質分佈必須均勻，這對製造精度要求極高。”中船七二五所高級工程師趙超説，任何微小的圓度、直線度偏差都可能引發劇烈振動導致不平衡。

　　怎樣確保筒體的品質均勻性和內在品質？在技術路線上，研發團隊沒有選擇國外主流的三瓣式或纏繞工藝，而是自主研發出“兩瓣式真空灌注”工藝，將模具切開拼合、各自灌注再精準對位，結合虛擬裝配、虛擬成型等技術，最大能夠抵抗17級風。

　　其次，35米高的柔性結構立在顛簸的船上，還要同時承受風、浪、自身旋轉陀螺效應等多重復雜載荷，“巨人的舞蹈”如何駕馭？“我們運用多體系統動力學倣真和流固耦合分析，精確預測並避免了結構與風致振動、主機激勵等有害共振。”趙超介紹，超大型系統的振動控制是一個結構性難題，研發團隊還對下部限位輪這一核心承力部件進行了材料和結構的再設計，解決了高負載下的磨損與發熱等行業痛點。

　　此外，研發團隊還為“巨人”裝上了“智慧大腦”。基於模型預測控制等先進演算法的智慧控制系統就像一個經驗豐富的人工智能老船長，能綜合風速、風向、船舶航速、主機功率等信息，實時計算出旋筒的最優轉速，實現風能捕獲效率的最大化。“以一艘18萬噸散貨船為例，安裝3套該系統，預計年均節省燃油數百至上千噸。”趙超説。

　　“我們的系統不只是最大，還追求做到最強、最可靠。”徐健説，項目的成功研發與産業化應用，將直接為我國航運業降低碳排放提供關鍵技術裝備，同時帶動國內高性能複合材料、精密傳動部件、智慧傳感與控制等産業鏈的發展，推動産業升級。