CN103963950A - 双向航行的太阳能风帆船 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双向航行的太阳能风帆船，其包括两个通过桥接部相连的船单体，以及安装在所述桥接部上的风帆和太阳能供电系统，所述船单体的两端为对称的尖形结构。本发明独创性地去掉了推进使用的螺旋桨以及船舵，使用了两头尖的船单体，使得它可以在风帆的推动下双向航行。

Description

双向航行的太阳能风帆船

技术领域

本发明涉及一种双体太阳能风帆船，特别是涉及一种双向航行的太阳能风帆船，属于船舶海洋工程技术领域。

背景技术

在已有技术中，有申请号为200820057744.7的“氢腾太阳能风帆船”实用新型专利，其具体结构包括：船；还包括一个风帆；所述的风帆是一个由钛合金做成的第一圆环；在第一圆环内安置一个由高密封性橡胶氢气管做成的第二圆环；在第二圆环二侧分别安置一个与其相通的十字形高密封性橡胶氢气管；一个液氢罐安置在第一圆环下、并与第二圆环相通；在橡胶气管气充足后形成的半球形外，胶合上韧性强，既轻又薄的化纤布形成半球形伞状风帆；在化纤布外胶合上太阳能接收膜；还包括：一个一端与太阳能接收膜相接、另一端连接船的线缆；钛合金圆环；钛合金圆环的一侧通过绳索与第一圆环相接，钛合金圆环的另一侧与船的船头相接。以及申请号为CN200810029639.7的“一种以风能和太阳能为主要动力源的交通运输船”发明专利；申请号为200910312047.0的“小水线面三体太阳能风帆船”发明专利等等。而在所有现有关于太阳能风帆船的技术中，有一个共同点：船只本身仅有单一的航行方向。由于转向半径等约束，这些船只在一些狭窄的区域势必无法高效作业。

如今随着科学技术的发展，人们对于一些特殊地域的探索欲望已经越发强烈；在日常的航运活动中，对高效率的要求也愈来愈大；甚至在现代战争中，能否突入恶劣条件海域进行高效而非常规的作战已经成为决定成败的关键因素。显然，现有的船只很难满足上述要求。我们亟需一种能够打破常规航行模式的新型高性能船舶。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双向航行的太阳能风帆船，用于解决现有技术中船只只能单一方向航行的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双向航行的太阳能风帆船，其包括两个通过桥接部相连的船单体，以及安装在所述桥接部上的风帆和太阳能供电系统，所述船单体的两端为对称的尖形结构。

优选的，所述桥接部为中空结构，内部设有控制所述太阳能风帆船的控制系统。

优选的，所述控制系统包括船舶遥控系统、智能导航系统和智能航行控制系统，所述太阳能供电系统为所述控制系统内的各系统供电。

优选的，所述船舶遥控系统包括遥控单元和遥测单元，遥控单元内设有控制信号产生模块、传输模块以及执行模块，遥测单元内设有输入模块、数据传输模块以及数据处理模块。

优选的，所述风帆的顶部设有与所述控制系统相连的风向标和摄像头。

优选的，所述桥接部为弧形结构。

优选的，还包括连接在所述桥接部上的平衡中体，所述平衡中体为小水线面结构。

优选的，所述船单体的两端均设有横向螺旋桨。

优选的，所述风帆为矩形硬帆。

如上所述，本发明的双向航行的太阳能风帆船，具有以下有益效果：本发明独创性地去掉了推进使用的螺旋桨以及船舵，使用了两头尖的船单体，使得它可以在风帆的推动下双向航行；以及采用横向螺旋桨使其可以灵活转向，船上的太阳能供电系统可以为风帆的控制系统提供能量，使之可以灵活地控制风帆，让船可以根据我们的需要双向航行；这样一来，在一些狭窄的水域，其机动性相比一般船只大幅增加；在分秒必争的战场，这样双向航行的性能使之可进可退，作战性能明显提高。

附图说明

图1显示为本发明的双向航行的太阳能风帆船的结构示意图。

图2显示为本发明的所述船单体的结构示意图。

图3显示为本发明的控制系统的结构框图。

元件标号说明

1船单体

2平衡中体

3桥接部

4桅杆

5风帆

6摄像头

7风向标

8横向螺旋桨

9控制者

10船舶遥控系统

11智能导航系统

12智能航行控制系统

13太阳能供电系统

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种双向航行的太阳能风帆船，其包括两个通过桥接部3相连的船单体1，以及安装在桥接部3上的风帆5和太阳能供电系统，船单体1的两端为对称的尖形结构（见图2所示）。本发明采用两头尖的船单体，使得它可以在风帆的推动下双向航行。同时去掉了传统船只的螺旋桨，也摒弃了化石燃料或是电能的推进方式，选用了纯风力推动。此船通过风帆的调整来改变航向，双向航行性能使得其改变航线时以及在狭窄水域以及特殊情况下的机动性更佳。

如图2所示，船单体1的两端均设有横向螺旋桨8。在本发明中，船上没有装舵，而是改为每个船单体1上头尾各安装一个横向螺旋桨8，安装横向螺旋桨处将船体贯穿，在贯穿处的中间安装横向螺旋桨。当船只需要转向时，通过开启横向螺旋桨的正转与反转得以实现。头尾横向螺旋桨8在转向时相互配合可以使得转向速度大为提高。此横向螺旋桨由太阳能供电系统供电，智能航行控制系统加以控制。采用螺旋浆而非舵的好处是使得太阳能风帆船在低速下也具有良好地操纵性。

上述桥接部3为中空结构，内部设有控制本太阳能风帆船的控制系统。该桥接部分将两个船单体1连接起来，桥接部分采用中空式空腔设计，便于在里面放置控制电路等等。在外形上，桥接部分采用弧形设计，最大程度上地保证了其强度与美观，同时它的上表面有足够的面积来竖立风帆，以及安装太阳能电池板。

还包括连接在桥接部3上的平衡中体2，平衡中体2为小水线面结构。两个船单体1间的平衡中体2可以进一步加强船舶的稳性，同时它对于船舶的抗侧漂性能有显著的提高。平衡中体采用小水线面设计，使得航行时阻力并没有太多的增加。

本发明的风帆5采用矩形硬帆。风帆5被固定在桅杆4上，并且安装有三条水平帆梁使之加固。这种风帆利用其两侧表面空气流动速度差异所产生的伯努利效应推进船只，可在多角度的风下前进，甚至包括小角度的逆风。此风帆由智能航行控制系统控制。本风帆采用平衡帆设计，平衡帆的设计使得转动风帆所需的能量减至最小，有效减小太阳能面板的面积。

风帆5的顶部设有与上述控制系统相连的风向标7和摄像头6，风向标7和摄像头6均安装在桅杆的顶端。上述桅杆4实际上是一根轻质复合材料制成的空心管。在使用时可以保证足够的强度同时，也不会给船只增加太多的重量以造成负担。另外，控制线缆可以方便地从其中穿过以连接控制系统和风向标。

如图3所示，上述控制系统包括船舶遥控系统10、智能导航系统11和智能航行控制系统12，太阳能供电系统13为控制系统内的各系统供电。桅杆可以和风帆一起，在智能航行控制系统12的控制下转动。在船只航行过程中如果遇到可能造成船舶失稳的大风，桅杆（帆）将会自动倒下平放于甲板之上，减小高度及受风面积，以此保证船只安全；在风力减小到安全值以内后，桅杆（帆）将自动竖起，继续航行。与上述控制系统相连的风向标可以实时地测定风向和风速并进行反馈，便于智能航行控制系统自动调整帆的转向（以及在危险时放下桅杆）以利于航行。船舶遥控系统10是连接船只与控制者的“桥梁”，它的任务是向控制者9传递智能导航系统11和摄像头6传来的数据以及向智能航行控制系统12传送下一步的航行计划。智能导航系统11可以通过GPS导航卫星测定船只的方位，并将数据通过智能导航系统11传回控制者手中以及得知下一步的航行计划，从而控制智能航行控制系统12对风帆5以及横向螺旋桨8下达指令。

上述太阳能供电系统13提供除船只航行以外的所有电力。该系统包括如下三个部分：

太阳能电池板，太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作；其铺设在桥接部3的上表面，在太阳光的照射下，可以持续发电，产生的电能承担除船舶航行外的所有用电；

太阳能控制器，太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用，在温差较大的地方，控制器还应具备温度补偿的功能，其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；

蓄电池，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

上述船舶遥控系统10是一种基于船舶研发的辅助系统，包括遥控单元和遥测单元，遥测单元内设有输入模块、数据传输模块以及数据处理模块，它能对相隔一定距离的被测对象进行测量、分析处理和显示记录的系统。遥控单元内设有控制信号产生模块、传输模块以及执行模块，能对相隔一定距离的被测对象进行控制，并使其产生相应的控制效果的系统。本发明中的船舶遥控系统由太阳能供电系统13供电，是连接船只与控制者9的“桥梁”。它的任务是向操作者传递定位系统和上述摄像头传来的数据以及向智能导航系统11传送下一步的航行计划。

上述智能导航系统11是基于船舶航行原理及信息传导技术开发出的应用于新型船体新兴技术，其作用主要体现在船舶航行时的微调使船舶在航行时就水况进行及时调整，在不影响航行路程的情况下，调整船舶状态，优化航行路线等方面。广泛适用于科学探测和新型船舶开发。本发明中的智能导航系统11由太阳能供电系统13供电，可以通过GPS导航卫星测定船只的方位，并将数据通过船舶遥控系统10传回控制者9手中以及得知下一步的航行计划，从而控制智能航行控制系统12对风帆以及横向螺旋桨下达指令。

智能航行控制系统12由太阳能供电系统13供电，通过接收智能导航系统11的指令和数据，从而控制上述风帆5和横向螺旋桨8的工作。

综上所述，本发明的双向航行的太阳能风帆船，其能双向航行以及灵活转向，使其能在进港或者进行狭窄水域的科学考察，甚至能进行特种作战，具有良好的机动性。另外由于其使用纯清洁能源，故对高性能新型无人船舶的发展、绿色能源在船舶上的应用、绿色海洋建设以及绿色船舶建设有重要意义，具有巨大的经济效益和社会效益，以及广阔的实用前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种双向航行的太阳能风帆船，其特征在于，包括两个通过桥接部（3）相连的船单体（1），以及安装在所述桥接部（3）上的风帆（5）和太阳能供电系统（13），所述船单体（1）的两端为对称的尖形结构。

2.根据权利要求1所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述桥接部（3）为中空结构，内部设有控制所述太阳能风帆船的控制系统。

3.根据权利要求2所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述控制系统包括船舶遥控系统（10）、智能导航系统（11）和智能航行控制系统（12），所述太阳能供电系统（13）为所述控制系统内的各系统供电。

4.根据权利要求3所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述船舶遥控系统（10）包括遥控单元和遥测单元，遥控单元内设有控制信号产生模块、传输模块以及执行模块，遥测单元内设有输入模块、数据传输模块以及数据处理模块。

5.根据权利要求3所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述风帆（5）的顶部设有与所述控制系统相连的风向标（7）和摄像头（6）。

6.根据权利要求1所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述桥接部（3）为弧形结构。

7.根据权利要求1所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：还包括连接在所述桥接部（3）上的平衡中体（2），所述平衡中体（2）为小水线面结构。

8.根据权利要求1所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述船单体（1）的两端均设有横向螺旋桨（8）。

9.根据权利要求1所述的双向航行的太阳能风帆船，其特征在于：所述风帆（5）为矩形硬帆。