CN108313250A - 一种太阳能船舶触水表面磁流推进系统 - Google Patents

一种太阳能船舶触水表面磁流推进系统 Download PDF

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CN108313250A CN201810154321.5A CN201810154321A CN108313250A CN 108313250 A CN108313250 A CN 108313250A CN 201810154321 A CN201810154321 A CN 201810154321A CN 108313250 A CN108313250 A CN 108313250A
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Abstract

本发明涉及一种太阳能船舶触水表面磁流推进系统，属于船体动力技术领域。包括磁条、推水沟槽、电极线、对偶电极线、磁钉固定基座条、电磁钉、供电线构成。船体左右表面磁流推进区之间的水流差异可实现船体的转向；船体的整个外表面铺设有嵌入电磁钉的磁钉固定基座条，该基座条相互平行排列；海水构成负载，电极线与对偶电极线之间推水沟槽里的海水，推水沟槽的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水运动，推水沟槽密集布满了整个船体表面，将船体表面水的阻力转变为船体表面水的推动力，推动船体运动，彻底改变了船体的推进方式，更为节能，从原理上彻底改变了船体阻力的模式，极具发展潜力。

Description

一种太阳能船舶触水表面磁流推进系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能船舶触水表面磁流推进系统，属于船舶动力技术领域。
背景技术
船舶节能最关键的是减小阻力，影响船舶阻力的因素很多，其中主要的是航速、船型和船舶航行时的外界条件。对于大量使用的中、低速船舶而言，粘性阻力比兴波阻力要大得多；对于高速船舶，则主要应减少兴波阻力。在减少阻力方面的主要措施有：(1) 优化船舶的主要尺度和线型。目前采用较多的船型与线型有：① 球鼻艏船型(国外已发展可变球鼻艏, 其鼻可上下移动，或自由摆动，或按吃水与航速变化改变球体形状) ；② 艉端球船型；③ 球艉及双艉鳍船型；④ 纵流船型；⑤ 双体船及小水线面双体船；⑥ 不对称艉部线型；⑦ 浅吃水肥大船型；⑧ 双艉船和平头涡艉。现在目前已有可变球鼻艏, 其鼻可上下移动, 或者是自由摆动, 并且，可以按照吃水与航速变化来改变球体形状，这样便可以起到节能的作用。提到船型问题，采用船艉附体，比如加鳍、导流管等等。如果说采用船艉附体,这种方法不仅能改善艉部流场, 从而降低粘压阻力,而且还可以使螺旋桨的推进效率提高。目前采用的附体有:反作用力鳍;前置导管;附加推力鳍;艉端球及整流舵加鳍;桨后固定叶轮等等。很多情况下应研究油耗率可以降低的程度以及是否有必要重新确定螺旋桨设计点。不应忽略通过提高转速改变设计点对螺旋桨的影响,否则由改变设计点得到的改进与对螺旋桨本身产生的影响可能会相互抵消。 (2) 减少船体的粗糙度。船舶使用一段时间后,船壳由于被腐蚀等, 其粗糙度就会增加。同时, 海生物对船壳的污底与附着也日益严重。这些都是节能的大敌。据粗略统计, 由于粗糙度的增加, 每年要多耗燃袖30% 左右。防止污底的对策有: ① 采用先进的防污涂料系统, 用以防止海生物的附长, 如采用自抛光船壳漆; ② 电解海水防污, 通过电解装置将海水分解出氯气, 杀灭海生物; ③ 定期进坞清底; ④ 水下清洗(刮船底) ; ⑤ 水面刮刷和补涂技术。 防止粗糙化的对策有: ①正确选择合理的涂料系统; ② 提高油漆施工的质量; ③ 对船壳水下部分实行阴极保护等; ④ 对船壳板进行打砂。 (3) 采用船艉附体(如加鳍、导流管等)。采用船艉附体, 不仅能改善艉部流场, 从而降低粘压阻力,而且可使螺旋桨的推进效率提高。目前采用的附体有: ① 反作用力鳍; ② 前置导管; ③ 附加推力鳍; ④ 艉端球及整流舵加鳍; ⑤ 桨后固定叶轮。
从目前的情况来看，由于螺旋桨动力装置在尾部，对船体的推进时，螺旋桨搅动产生乱流，必然会消耗能量，另一方面，尾部推进方式必然会导致船体表面产生阻力，采用常规技术手段来消减船体阻力从原理上就无法实现，因此有必要采用全新的船体表面推进方式来提高船体的能源利用率以及降低阻力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船体表面磁流体进系统，用于低能耗无噪音船体的推进。
本发明的技术方案是：由太阳能电池板（2）、磁条（3）、推水沟槽（4）、电极线（6）、对偶电极线（7）、船体外壳层（9）、电磁钉固定基座（10）、磁钉固定基座条（11）、电磁钉（12）、电磁钉嵌入槽（13）、供电线（14）构成；
船体（1）截面以中线为准进行划分，如图7所示，将船体（1）的表面划分为左右两边，船体左边表面磁流推进面构成左动力区，船体右边表面磁流推进面构成右动力区；每个动力区域分别独立安装电动驱动系统，两个电动驱动系统结构完全相同；对动力区域进行划分之后，船体转向的时候，船体左边表面磁流推进面左动力区与船体右边表面磁流推进面右动力区之间的水流存在差异，就可以实现船体的转向。
船体上方甲板阳光照射的地方安装太阳能电池板（2），太阳能电池板（2）通过太阳能电池板充电控制器为船舶蓄电池进行充电，并提供辅助电能；船体下方的整个外表面沿着运动方向平行铺设有磁钉固定基座条（11），在该磁钉固定基座条（11）上嵌入电磁钉（12）构成磁条（3），磁钉固定基座条（11）为非电金属绝缘材料，电磁钉（12）外壳为方形陶瓷体，陶瓷器外壳内部嵌入电磁线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对电磁线圈（5）进行封装，陶瓷器外壳上端嵌入电极线（6），下端嵌入对偶电极线（7），电磁钉（12）的陶瓷器外壳左右两侧设有电磁钉电极输出耳（17），电极线（6）连接左两边电极输出环形端片（15），对偶电极线（7）连接右两边电极输出环形端片（15），电磁线圈（5）两端连接左右两侧的电磁线圈输出端片（16），电磁线圈输出端片（16）位于磁钉固定螺栓孔（19）位置，电极输出环形端片（15）半封闭环绕电磁线圈输出端片（16），所有输出端片之间相互绝缘；
磁钉固定基座条（11）设有电极输出基座层（8），该电极输出基座层（8）位于磁钉固定基座条（11）上边电磁钉嵌入槽（13）两侧凹坑底部，设有与电磁钉电极输出耳（17），电磁钉电极输出耳（17）设有磁钉固定螺栓孔（19），电磁钉（12）嵌入电磁钉嵌入槽（13）内构成平滑的磁条（3）；
电磁钉电极输出耳（17）下端面位置相对应的电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16），电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16）连接埋设在磁钉固定基座条（11）内上下两侧的供电线（14），磁钉固定基座条（11）设有基座条固定螺栓孔（18），用于将磁钉固定基座条（11）固定在船体表面上；
电极线（6）与对偶电极线（7）之间的垂直距离等于电磁钉（12）的高度80%；两电极线相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为 S-N-S-N-S-N-……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。
驱动控制方案：该电动系统由交流发电机提供电能，经过整流和稳压之后对两组蓄电池进行充电，两组蓄电池串联，串联节点为E点，中间的E设置为地线，两组串接的蓄电池正极输出端为A，负极输出端为B，蓄电池同时为左动力区和右动力区供电（如图8所示），共有四种工作状态电路，分别是右动力输出控制电路，左动力输出控制电路，右控制区后行控制电路，左控制区后行控制电路；右动力输出控制电路和左动力输出控制电路通过速度控制推杆（20）来调节RⅠ和RⅡ实现。
驱动力控制：对于动力区供电电路而言，A端和地E端之间串接1只可变电阻RⅠ，同样在A端和地E端之间同样又串接1个可变电阻RⅡ，这两个电阻的阻值相等，电阻值分别由两个推杆来进行控制（参见图5），阻值范围1K~100K，A端并接电阻R2之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅠ的可调端，该P沟道MOS场效应管的源极S接地，将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为R，该端电压表征了右边速度控制推杆（20）用于控制右边速度的电压；A端并接电阻R3之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅡ的可调端，该P沟道MOS场效应管源极S接地端，同样将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为L，该端电压表征了左边速度控制推杆（20）用于控制左边速度的电压，如图10所示；
可变电阻RⅠ构成船体（1）右控制区电路的速度控制端，扳动右推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅠ电阻值改变导致上方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，电流通过R2流经P沟道MOS场效应管的漏极D至源极S后到地线E端，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为R端；扳动左推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅡ电阻值改变导致下方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，下面的P沟道MOS场效应管与P沟道MOS场效应管工作原理相同，A为高电平，电源接地E为低电平；当栅极电压为低电平时，下方P沟道MOS场效应管导通，原地线电压输出端为高电平，负电压端B地线为低电压端，电流通过R3流经下方P沟道MOS场效应管的漏极D后至源极S后到地端E，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为L端；本发明通过R端和L端电压作为大功率场效应管的栅极电压来控制执行大功率场效应管的电流强弱来实现驱动力的改变。
驱动力输出：当PMOS nA的栅极G电压输入端高于某一电压时，PMOS A场效应管导通，电源输出端正极A为高电平，与电极线（6）连接，电流通过负载（n）流入对偶电极线（7），对偶电极线（7）为地线，即电流从电极线（6）通过负载至对偶电极线（7），这里的负载是电极线A（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向后运动，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）向前运动；这里左右两端的电路工作原理完全相同，如图4和图11所示。
倒档电控：如图10所示，接地端E与负极B之间并接电阻RV和一个P沟道MOS场效应管，P沟道MOS场效应管的栅极G连接开关K1，K1为倒挡旋钮，K1有两个开关位，分别对应前进和后退，处于前进挡位是在RV上端，联通时，将RV上端电压传输给场效应管的栅极G，倒退档位是联通负极B，将负极电压传输给场效应管的栅极G，开关处于高位时，栅极电压为高电平时，P沟道MOS场效应管导通，继电器线圈L通电，常开触点K2打开，常闭触点K3导通，对于电源而言，对地端E的电压为高电压，负极B端为低电压，电流方向是由对地的E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端；开关处于低位时，栅极电压为低电压，P沟道MOS场效应管截止，继电器线圈L不通电，常开触点K2导通，常闭触点K3断开，对于电源而言，A的电压为高电压，地E端为低电压，电流方向是由A端流经电磁线圈Ln之后至地E端；两种情况磁场的电流正好相反，电磁线圈Ln产生的磁极相反，规定电流A端流经电磁线圈Ln之后至地E端船体正向运动，E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端时船体倒向运动；
磁场电流的改变与电极线（6）和对偶电极线（7）之间的电流方向无关，输入端A为高电压，对地端E为低电压，这里的负载是电极线（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向前运动，磁场改变，水流的方向也发生改变，实现倒车，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）运动，如图1所示。
本发明动力操作控制部分采用左右两个推杆来实现，左右推杆的底座盘均设有刻度，推杆连接可变电阻RⅠ和RⅡ的电阻调节端，改变推杆的位置可以实现电阻值的改变，参见图9和图10所示。
本发明的工作原理是：船体（1）截面以中线为准进行划分，如图7所示，将船体（1）的表面划分为左右两边，船体左边表面磁流推进面构成左动力区，船体右边表面磁流推进面构成右动力区；每个动力区域分别独立安装电动驱动系统，两个电动驱动系统结构完全相同；对动力区域进行划分之后，船体转向的时候，船体左边表面磁流推进面左动力区与船体右边表面磁流推进面右动力区之间的水流存在差异，就可以实现船体的转向。
船体的整个外表面沿着运动方向平行铺设有磁钉固定基座条（11），在该磁钉固定基座条（11）上嵌入电磁钉（12）构成磁条（3），磁钉固定基座条（11）为非电金属绝缘材料，电磁钉（12）外壳为方形陶瓷体，陶瓷器外壳内部嵌入电磁线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对电磁线圈（5）进行封装，陶瓷器外壳上端嵌入电极线（6），下端嵌入对偶电极线（7）（如图5所示），电磁钉（12）的陶瓷器外壳左右两侧设有电磁钉电极输出耳（17），电极线（6）连接左两边电极输出环形端片（15），对偶电极线（7）连接右两边电极输出环形端片（15），电磁线圈（5）两端连接左右两侧的电磁线圈输出端片（16），电磁线圈输出端片（16）位于磁钉固定螺栓孔（19）位置，电极输出环形端片（15）半封闭环绕电磁线圈输出端片（16），所有输出端片之间相互绝缘；
磁钉固定基座条（11）设有电极输出基座层（8），该电极输出基座层（8）位于磁钉固定基座条（11）上边电磁钉嵌入槽（13）两侧凹坑底部，设有与电磁钉电极输出耳（17），电磁钉电极输出耳（17）设有磁钉固定螺栓孔（19），电磁钉（12）嵌入电磁钉嵌入槽（13）内构成平滑的磁条（3）；
电磁钉电极输出耳（17）下端面位置相对应的电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16），电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16）连接埋设在磁钉固定基座条（11）内上下两侧的供电线（14），磁钉固定基座条（11）设有基座条固定螺栓孔（18），用于将磁钉固定基座条（11）固定在船体表面上；
电极线（6）与对偶电极线（7）之间的垂直距离等于电磁钉（12）的高度80%；两电极线相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为 S-N-S-N-S-N-……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。
驱动控制方案：该电动系统由交流发电机提供电能，经过整流和稳压之后对两组蓄电池进行充电，两组蓄电池串联，串联节点为E点，中间的E设置为地线，两组串接的蓄电池正极输出端为A，负极输出端为B，蓄电池同时为左动力区和右动力区供电（如图8所示），共有四种工作状态电路，分别是右动力输出控制电路，左动力输出控制电路，右控制区后行控制电路，左控制区后行控制电路；右动力输出控制电路和左动力输出控制电路通过速度控制推杆（20）来调节RⅠ和RⅡ实现。
驱动力控制：对于动力区供电电路而言，A端和地E端之间串接1只可变电阻RⅠ，同样在A端和地E端之间同样又串接1个可变电阻RⅡ，这两个电阻的阻值相等，电阻值分别由两个推杆来进行控制（参见图5），阻值范围1K~100K，A端并接电阻R2之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅠ的可调端，该P沟道MOS场效应管的源极S接地，将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为R，该端电压表征了右边速度控制推杆（20）用于控制右边速度的电压；A端并接电阻R3之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅡ的可调端，该P沟道MOS场效应管源极S接地端，同样将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为L，该端电压表征了左边速度控制推杆（20）用于控制左边速度的电压，如图10所示；
可变电阻RⅠ构成船体（1）右控制区电路的速度控制端，扳动右推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅠ电阻值改变导致上方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，电流通过R2流经P沟道MOS场效应管的漏极D至源极S后到地线E端，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为R端；扳动左推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅡ电阻值改变导致下方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，下面的P沟道MOS场效应管与P沟道MOS场效应管工作原理相同，A为高电平，电源接地E为低电平；当栅极电压为低电平时，下方P沟道MOS场效应管导通，原地线电压输出端为高电平，负电压端B地线为低电压端，电流通过R3流经下方P沟道MOS场效应管的漏极D后至源极S后到地端E，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为L端；本发明通过R端和L端电压作为大功率场效应管的栅极电压来控制执行大功率场效应管的电流强弱来实现驱动力的改变。
驱动力输出：当PMOS nA的栅极G电压输入端高于某一电压时，PMOS A场效应管导通，电源输出端正极A为高电平，与电极线（6）连接，电流通过负载（n）流入对偶电极线（7），对偶电极线（7）为地线，即电流从电极线（6）通过负载至对偶电极线（7），这里的负载是电极线A（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向后运动，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）向前运动；这里左右两端的电路工作原理完全相同，如图4和图11所示。
倒档电控：如图10所示，接地端E与负极B之间并接电阻RV和一个P沟道MOS场效应管，P沟道MOS场效应管的栅极G连接开关K1，K1为倒挡旋钮，K1有两个开关位，分别对应前进和后退，处于前进挡位是在RV上端，联通时，将RV上端电压传输给场效应管的栅极G，倒退档位是联通负极B，将负极电压传输给场效应管的栅极G，开关处于高位时，栅极电压为高电平时，P沟道MOS场效应管导通，继电器线圈L通电，常开触点K2打开，常闭触点K3导通，对于电源而言，对地端E的电压为高电压，负极B端为低电压，电流方向是由对地的E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端；开关处于低位时，栅极电压为低电压，P沟道MOS场效应管截止，继电器线圈L不通电，常开触点K2导通，常闭触点K3断开，对于电源而言，A的电压为高电压，地E端为低电压，电流方向是由A端流经电磁线圈Ln之后至地E端；两种情况磁场的电流正好相反，电磁线圈Ln产生的磁极相反，规定电流A端流经电磁线圈Ln之后至地E端船体正向运动，E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端时船体倒向运动；
磁场电流的改变与电极线（6）和对偶电极线（7）之间的电流方向无关，输入端A为高电压，对地端E为低电压，这里的负载是电极线（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向前运动，磁场改变，水流的方向也发生改变，实现倒车，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）运动，如图1所示。
本发明动力操作控制部分采用左右两个推杆来实现，左右推杆的底座盘均设有刻度，推杆连接可变电阻RⅠ和RⅡ的电阻调节端，改变推杆的位置可以实现电阻值的改变，参见图9和图10所示。
本发明的有益效果是：船体表面的海水直接构成负载，电极线与对偶电极线之间推水沟槽里的海水，推水沟槽的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向前运动，推水沟槽密集布满了整个船体表面，推动船体运动，把船体表面水的阻力转变为船体表面水的推动力，驱动船体的运动，使得能耗大为降低。船体左边表面磁流推进面左动力区与船体右边表面磁流推进面右动力区之间的水流存在差异，就可以实现船体的转向；通过改变磁场线圈电流实现倒档。本发明彻底改变了船体的推进方式，节能环保，从原理上彻底改变了船体阻力的来源以及船体表面海水的阻力模式，存在的缺陷是无法在淡水中运动，由于绝大多数船体是在海水中运动，因此，对于在海洋中运动的船体而言，具有良好的发展潜力。
附图说明
图1为船体主视剖面示意图；
图2为船体俯视剖面示意图；
图3磁条剖面示意图；
图4磁条组合主视图；
图5电磁钉结构示意图；
图6磁条结构图；
图7船体磁条铺设结构示意图；
图8船体操控结构示意图；
图9 船体操控推杆及倒档外观示意图；
图10供电及控制电路图；
图11负载供电示意图。
图中各标号为：1、船体，2、太阳能电池板，3、磁条，4、推水沟槽；5、电磁线圈，6、电极线、7、对偶电极线、8、电极输出端基座层，9、船体外壳层，10、电磁钉固定基座，11、磁钉固定基座条，12、电磁钉，13、电磁钉嵌入槽，14、供电线，15、电极输出环形端片，16、电磁线圈输出端片，17、电磁钉电极输出耳、18、基座条固定螺栓孔，19、磁钉固定螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：船体（1）截面以中线为准进行划分，如图7所示，将船体（1）的表面划分为左右两边，船体左边表面磁流推进面构成左动力区，船体右边表面磁流推进面构成右动力区；每个动力区域分别独立安装电动驱动系统，两个电动驱动系统结构完全相同；对动力区域进行划分之后，船体转向的时候，船体左边表面磁流推进面左动力区与船体右边表面磁流推进面右动力区之间的水流存在差异，就可以实现船体的转向。
船体的整个外表面沿着运动方向平行铺设有磁钉固定基座条（11），在该磁钉固定基座条（11）上嵌入电磁钉（12）构成磁条（3），磁钉固定基座条（11）为非电金属绝缘材料，电磁钉（12）外壳为方形陶瓷体，陶瓷器外壳内部嵌入电磁线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对电磁线圈（5）进行封装，陶瓷器外壳上端嵌入电极线（6），下端嵌入对偶电极线（7）（如图5所示），电磁钉（12）的陶瓷器外壳左右两侧设有电磁钉电极输出耳（17），电极线（6）连接左两边电极输出环形端片（15），对偶电极线（7）连接右两边电极输出环形端片（15），电磁线圈（5）两端连接左右两侧的电磁线圈输出端片（16），电磁线圈输出端片（16）位于磁钉固定螺栓孔（19）位置，电极输出环形端片（15）半封闭环绕电磁线圈输出端片（16），所有输出端片之间相互绝缘；
磁钉固定基座条（11）设有电极输出基座层（8），该电极输出基座层（8）位于磁钉固定基座条（11）上边电磁钉嵌入槽（13）两侧凹坑底部，设有与电磁钉电极输出耳（17），电磁钉电极输出耳（17）设有磁钉固定螺栓孔（19），电磁钉（12）嵌入电磁钉嵌入槽（13）内构成平滑的磁条（3）；
电磁钉电极输出耳（17）下端面位置相对应的电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16），电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16）连接埋设在磁钉固定基座条（11）内上下两侧的供电线（14），磁钉固定基座条（11）设有基座条固定螺栓孔（18），用于将磁钉固定基座条（11）固定在船体表面上；
电极线（6）与对偶电极线（7）之间的垂直距离等于电磁钉（12）的高度80%；两电极线相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为 S-N-S-N-S-N-……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。
电磁线圈构成的电磁铁也可以用永磁体来替换，采用这一方案的话无法实现倒档，相对而言，采用永磁体比比电磁线圈更为节能。
驱动控制方案：该电动系统由交流发电机提供电能，经过整流和稳压之后对两组蓄电池进行充电，两组蓄电池串联，串联节点为E点，中间的E设置为地线，两组串接的蓄电池正极输出端为A，负极输出端为B，蓄电池同时为左动力区和右动力区供电（如图8所示），共有四种工作状态电路，分别是右动力输出控制电路，左动力输出控制电路，右控制区后行控制电路，左控制区后行控制电路；右动力输出控制电路和左动力输出控制电路通过速度控制推杆（20）来调节RⅠ和RⅡ实现。
驱动力控制：对于动力区供电电路而言，A端和地E端之间串接1只可变电阻RⅠ，同样在A端和地E端之间同样又串接1个可变电阻RⅡ，这两个电阻的阻值相等，电阻值分别由两个推杆来进行控制（参见图5），阻值范围1K~100K，A端并接电阻R2之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅠ的可调端，该P沟道MOS场效应管的源极S接地，将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为R，该端电压表征了右边速度控制推杆（20）用于控制右边速度的电压；A端并接电阻R3之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅡ的可调端，该P沟道MOS场效应管源极S接地端，同样将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为L，该端电压表征了左边速度控制推杆（20）用于控制左边速度的电压，如图10所示；
可变电阻RⅠ构成船体（1）右控制区电路的速度控制端，扳动右推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅠ电阻值改变导致上方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，电流通过R2流经P沟道MOS场效应管的漏极D至源极S后到地线E端，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为R端；扳动左推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅡ电阻值改变导致下方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，下面的P沟道MOS场效应管与P沟道MOS场效应管工作原理相同，A为高电平，电源接地E为低电平；当栅极电压为低电平时，下方P沟道MOS场效应管导通，原地线电压输出端为高电平，负电压端B地线为低电压端，电流通过R3流经下方P沟道MOS场效应管的漏极D后至源极S后到地端E，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为L端；本发明通过R端和L端电压作为大功率场效应管的栅极电压来控制执行大功率场效应管的电流强弱来实现驱动力的改变。
驱动力输出：当PMOS nA的栅极G电压输入端高于某一电压时，PMOS A场效应管导通，电源输出端正极A为高电平，与电极线（6）连接，电流通过负载（n）流入对偶电极线（7），对偶电极线（7）为地线，即电流从电极线（6）通过负载至对偶电极线（7），这里的负载是电极线A（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向后运动，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）向前运动；这里左右两端的电路工作原理完全相同，如图4和图11所示。
倒档电控：如图10所示，接地端E与负极B之间并接电阻RV和一个P沟道MOS场效应管，P沟道MOS场效应管的栅极G连接开关K1，K1为倒挡旋钮，K1有两个开关位，分别对应前进和后退，处于前进挡位是在RV上端，联通时，将RV上端电压传输给场效应管的栅极G，倒退档位是联通负极B，将负极电压传输给场效应管的栅极G，开关处于高位时，栅极电压为高电平时，P沟道MOS场效应管导通，继电器线圈L通电，常开触点K2打开，常闭触点K3导通，对于电源而言，对地端E的电压为高电压，负极B端为低电压，电流方向是由对地的E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端；开关处于低位时，栅极电压为低电压，P沟道MOS场效应管截止，继电器线圈L不通电，常开触点K2导通，常闭触点K3断开，对于电源而言，A的电压为高电压，地E端为低电压，电流方向是由A端流经电磁线圈Ln之后至地E端；两种情况磁场的电流正好相反，电磁线圈Ln产生的磁极相反，规定电流A端流经电磁线圈Ln之后至地E端船体正向运动，E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端时船体倒向运动；
磁场电流的改变与电极线（6）和对偶电极线（7）之间的电流方向无关，输入端A为高电压，对地端E为低电压，这里的负载是电极线（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向前运动，磁场改变，水流的方向也发生改变，实现倒车，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）运动，如图1所示。
本发明动力操作控制部分采用左右两个推杆来实现，左右推杆的底座盘均设有刻度，推杆连接可变电阻RⅠ和RⅡ的电阻调节端，改变推杆的位置可以实现电阻值的改变，参见图9和图10所示。

Claims (4)

1.一种太阳能船舶触水表面磁流推进系统，其特征在于：本发明的技术方案是：一种船体表面磁流体进系统由太阳能电池板（2）、磁条（3）、推水沟槽（4）、电极线（6）、对偶电极线（7）、船体外壳层（9）、电磁钉固定基座（10）、磁钉固定基座条（11）、电磁钉（12）、电磁钉嵌入槽（13）、供电线（14）构成；
船体（1）截面以中线为准进行划分，将船体（1）的表面划分为左右两边，船体左边表面磁流推进面构成左动力区，船体右边表面磁流推进面构成右动力区；每个动力区域分别独立安装电动驱动系统，两个电动驱动系统结构完全相同；对动力区域进行划分之后，船体转向的时候，船体左边表面磁流推进面左动力区与船体右边表面磁流推进面右动力区之间的水流存在差异，就可以实现船体的转向；
船体上方甲板阳光照射的地方安装太阳能电池板（2），太阳能电池板（2）通过太阳能电池板充电控制器为船舶蓄电池进行充电，并提供辅助电能；船体下方的整个外表面沿着运动方向平行铺设有磁钉固定基座条（11），在该磁钉固定基座条（11）上嵌入电磁钉（12）构成磁条（3），磁钉固定基座条（11）为非电金属绝缘材料，电磁钉（12）外壳为方形陶瓷体，陶瓷器外壳内部嵌入电磁线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对电磁线圈（5）进行封装，陶瓷器外壳上端嵌入电极线（6），下端嵌入对偶电极线（7），电磁钉（12）的陶瓷器外壳左右两侧设有电磁钉电极输出耳（17），电极线（6）连接左两边电极输出环形端片（15），对偶电极线（7）连接右两边电极输出环形端片（15），电磁线圈（5）两端连接左右两侧的电磁线圈输出端片（16），电磁线圈输出端片（16）位于磁钉固定螺栓孔（19）位置，电极输出环形端片（15）半封闭环绕电磁线圈输出端片（16），所有输出端片之间相互绝缘；
磁钉固定基座条（11）设有电极输出基座层（8），该电极输出基座层（8）位于磁钉固定基座条（11）上边电磁钉嵌入槽（13）两侧凹坑底部，设有与电磁钉电极输出耳（17），电磁钉电极输出耳（17）设有磁钉固定螺栓孔（19），电磁钉（12）嵌入电磁钉嵌入槽（13）内构成平滑的磁条（3）；
电磁钉电极输出耳（17）下端面位置相对应的电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16），电极输出环形端片（15）和电磁线圈输出端片（16）连接埋设在磁钉固定基座条（11）内上下两侧的供电线（14），磁钉固定基座条（11）设有基座条固定螺栓孔（18），用于将磁钉固定基座条（11）固定在船体表面上；
电极线（6）与对偶电极线（7）之间的垂直距离等于电磁钉（12）的高度80%；两电极线相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为 S-N-S-N-S-N-……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。
2.根据权利要求1所述的太阳能船舶触水表面磁流推进系统，其特征在于：所述驱动控制方案：该电动系统由交流发电机提供电能，经过整流和稳压之后对两组蓄电池进行充电，两组蓄电池串联，串联节点为E点，中间的E设置为地线，两组串接的蓄电池正极输出端为A，负极输出端为B，蓄电池同时为左动力区和右动力区供电（如图8所示），共有四种工作状态电路，分别是右动力输出控制电路，左动力输出控制电路，右控制区后行控制电路，左控制区后行控制电路；右动力输出控制电路和左动力输出控制电路通过速度控制推杆（20）来调节RⅠ和RⅡ实现；
驱动力控制：对于动力区供电电路而言，A端和地E端之间串接1只可变电阻RⅠ，同样在A端和地E端之间同样又串接1个可变电阻RⅡ，这两个电阻的阻值相等，电阻值分别由两个推杆来进行控制（参见图5），阻值范围1K~100K，A端并接电阻R2之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅠ的可调端，该P沟道MOS场效应管的源极S接地，将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为R，该端电压表征了右边速度控制推杆（20）用于控制右边速度的电压；A端并接电阻R3之后再串接P沟道MOS场效应管的漏极D，该P沟道MOS场效应管的栅极G连接可变电阻RⅡ的可调端，该P沟道MOS场效应管源极S接地端，同样将漏极D端电压输入到电流电压转换电路中的运放LM324的正极输入端，运放的输出端为L，该端电压表征了左边速度控制推杆（20）用于控制左边速度的电压；
可变电阻RⅠ构成船体（1）右控制区电路的速度控制端，扳动右推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅠ电阻值改变导致上方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，电流通过R2流经P沟道MOS场效应管的漏极D至源极S后到地线E端，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为R端；扳动左推杆这时候，电阻阻值发生变化，RⅡ电阻值改变导致下方P沟道MOS场效应管的栅极电压发生改变，当栅极电压输入端为低电平时，下面的P沟道MOS场效应管与P沟道MOS场效应管工作原理相同，A为高电平，电源接地E为低电平；当栅极电压为低电平时，下方P沟道MOS场效应管导通，原地线电压输出端为高电平，负电压端B地线为低电压端，电流通过R3流经下方P沟道MOS场效应管的漏极D后至源极S后到地端E，电流大小由栅极电压确定，电流的大小表征了控制电流的强弱，采用LM324运算放大器将电流信号转变为电压信号，该电压信号的输出端为L端；本发明通过R端和L端电压作为大功率场效应管的栅极电压来控制执行大功率场效应管的电流强弱来实现驱动力的改变；
驱动力输出：当PMOS nA的栅极G电压输入端高于某一电压时，PMOS A场效应管导通，电源输出端正极A为高电平，与电极线（6）连接，电流通过负载（n）流入对偶电极线（7），对偶电极线（7）为地线，即电流从电极线（6）通过负载至对偶电极线（7），这里的负载是电极线A（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向后运动，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）向前运动；这里左右两端的电路工作原理完全相同；
倒档电控：接地端E与负极B之间并接电阻RV和一个P沟道MOS场效应管，P沟道MOS场效应管的栅极G连接开关K1，K1为倒挡旋钮，K1有两个开关位，分别对应前进和后退，处于前进挡位是在RV上端，联通时，将RV上端电压传输给场效应管的栅极G，倒退档位是联通负极B，将负极电压传输给场效应管的栅极G，开关处于高位时，栅极电压为高电平时，P沟道MOS场效应管导通，继电器线圈L通电，常开触点K2打开，常闭触点K3导通，对于电源而言，对地端E的电压为高电压，负极B端为低电压，电流方向是由对地的E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端；开关处于低位时，栅极电压为低电压，P沟道MOS场效应管截止，继电器线圈L不通电，常开触点K2导通，常闭触点K3断开，对于电源而言，A的电压为高电压，地E端为低电压，电流方向是由A端流经电磁线圈Ln之后至地E端；两种情况磁场的电流正好相反，电磁线圈Ln产生的磁极相反，规定电流A端流经电磁线圈Ln之后至地E端船体正向运动，E端流经电磁线圈Ln之后至负极B端时船体倒向运动。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能船舶触水表面磁流推进系统，其特征在于：所述磁场电流的改变与电极线（6）和对偶电极线（7）之间的电流方向无关，输入端A为高电压，对地端E为低电压，这里的负载是电极线（6）与对偶电极线（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向前运动，磁场改变，水流的方向也发生改变，实现倒车，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）运动。
4.根据权利要求3所述的太阳能船舶触水表面磁流推进系统，其特征在于：所述动力操作控制部分采用左右两个推杆来实现，左右推杆的底座盘均设有刻度，推杆连接可变电阻RⅠ和RⅡ的电阻调节端，改变推杆的位置可以实现电阻值的改变。
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