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航速优化化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程，但同时也污染了环境。因为大量燃烧化石燃料使大气中CO₂浓度增加，引起温室效应而导致全球变暖。人们意识到环境保护的重要性，开始从各个方面着手减少碳排放。
船舶航行大多使用柴油发动机，航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗。但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要发动机做功。航速减小后，一段航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分。航速优化就是要找到适合的航速，使发动机做的总功减少，达到节能减排的目的。
（1）在柴油发动机的工作循环中，排出CO₂气体的冲程是

排汽冲程

排汽冲程

。
（2）若船舶以速度v匀速直线航行，航行时受到的阻力为f=kv²（k为常量）。则理想情况下，推进功率和速度的关系为P_推=

kv³

kv³

。
（3）某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示，柴油发动机的效率为40%，柴油的热值为4.3×10⁷J/kg,以8m/s航速航行43公里需要消耗柴油

2×10³

2×10³

kg。

（4）第一次工业革命时期，蒸汽机登上了人类历史的舞台，由于燃料在气缸外燃烧，蒸汽机的效率只有5%，蒸汽机主要采用的焦炭（煤），焦炭的热值为3.2×10⁷J/kg,随着科技的发展核能走进了人类文明，lg铀裂变产生的能量约为2.5t的焦炭完全燃烧放出的热量。如果（3）中船舶以6m/s的航速，采用蒸汽机驱动，焦炭做为燃料航行40000km,消耗的焦炭完全燃烧放出的热量相当与

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kg的铀裂变产生的能量。