CN202686735U

CN202686735U - 太阳能双气囊无舵船

Info

Publication number: CN202686735U
Application number: CN2012203020906U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-16
Filing date: 2012-06-16
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-06-16

Abstract

一种太阳能双气囊无舵船，采取增能降重提速的技术方案解决太阳能船电源不足、航速慢和有效载荷低的技术难题，其要点是：驾驶舱、头等舱设在长方形船舱前端以便于观察操作和观赏风景，腾出的空间可增加光伏发电面积；宽敞的长方形船舱可更多安装蓄电池，增加电容量和输出功率；采用空气螺旋桨取代水下螺旋桨和船舵，改变传统的推进和操纵方式，可提高航行速度和便于智能控制；双气囊船体自重轻浮力大，气动导流阻力小；采用橡胶气胎取代水密舱壁和内底，抗沉性更强，且造价低，使用效能高。本实用新型由船体系统、电源系统、驱动系统、控制系统、乘客舱构成，适用于水上观光旅游、交通运输和远洋渔业等。在船舶科技方面具备5项创造世界纪录的潜力。

Description

太阳能双气囊无舵船

技术领域

本实用新型涉及一种水上新能源船，尤其是无燃料、无舵船。

背景技术

地球表面70％是水，宽阔的水域光照充足，适合太阳能船最大限度利用太阳能航行，泊岸时太阳能船也能将转化的电能储存，供续航和夜晚使用。由于太阳能取之不尽用之不竭且无污染，世界许多国家已研制出不同类型的太阳能船，其中著名的是新西兰设计、德国建造的“图兰星球太阳号”全太阳能动力船。这艘被称为全球最大最先进的太阳能船重达60吨，在搭载数人的情况下最高时速26公里，环球一圈包括沿途停留访问历时584天。尽管其已创造4项世界吉尼斯纪录，但仍在诸多方面存在不足，主要问题是光伏电池覆盖面积和携带动力电池数量不够，发电量储能量少，电源系统不能提供足够电能，造成驱动系统功率小，加之自身过重，限制了“图兰星球太阳号”的航行速度。

发明内容

为了克服现有太阳能船普遍存在的发电、储能、功率、速度和载荷方面的技术难题，本实用新型提供一种太阳能双气囊无舵船，该船不仅结构简单、性价比高，而且自重轻、速度快、航程远、载荷大，并可实现自动化操纵。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：将驾驶舱、头等舱设在长方形船舱前端，滕出空间增加长方形檐顶光伏发电面积；长方形船舱内设置1个储能电源舱和4个动力电池舱，大幅增加储能量和输出功率；采用双气囊船体结构降低自重，减少阻力，提高有效载荷和抗沉性；4台电动螺旋桨对称安装在船体甲板前后两侧，去掉水下螺旋桨和船舵，改变传统的推进和操纵方式，提高航行速度和实现智能控制。

本实用新型由船体系统、电源系统、驱动系统、控制系统和乘客舱构成：

船体系统包括双气囊船体、U型骨架、橡胶气胎、微型气门芯、微型气压传感器、船体甲板、气动导流槽、长方形船舱及长方形檐顶。船体流线外形由U形骨架保持，其材料采用轻合金或碳纤维。U型骨架与船体甲板对接固定，内设防胀横壁，每2排气胎为1个单元，外面用不锈钢丝绳纵横拉紧加固。外壳采用高性能橡胶帘子布材料或高韧性复合材料，按先进工艺制作、安装、加固。圆柱形橡胶气胎的直径和高度根据气囊空间大小确定，气胎上层加厚，外套下小上大的防胀纤维布袋。微型气门芯和微型气压传感器安装在上层柱面中间，以便于检测和更换。气胎从船体甲板众多预留口置入，每单元6个，填装后紧固盖板。气胎充气调压可通过船体甲板预留凹孔，用高压空气泵或氦气装置充至标准气压。船体上层建筑为长方形船舱，其舱顶与左右、后端舱檐融为一体，形成长方形檐顶。长方形船舱和长方形檐顶用轻合金和复合材料构建，要求能抗9级风力。整个船体外表除有机玻璃、光伏电池外均涂白色或水晶蓝色。

电源系统包括薄膜电池、光伏电池板、飞轮电池组(待定)、高能镍碳超级电容器(待定)、电源管理系统、逆变器、储能电源舱、动力电池舱、外接电源插座及电缆连接线。低速船其长方形檐顶四周和前端挡风有机玻璃下方粘贴转换率20％以上的薄膜电池，中间位置安装转换率30％以上的光伏电池板；中高速船其长方形檐顶全部粘贴转换率20％以上的薄膜电池。长方形船舱正中间设有1个15平方米的储能电源舱，可容纳5吨以上高能镍碳超级电容器组，4个电动螺旋桨固定支架旁各设有1个6平方米、可容纳2吨以上飞轮电池组的动力电池舱。在使用过程中，光伏电池将阳光转化为电能储存到高能镍碳超级电容器组，当驱动系统需要电能时，电源管理系统通过逆变器向其输电。航行中的动力供电以飞轮电池组为主，高能镍碳超级电容器组在向飞轮电池组补充电源的同时，还承担其他电器、仪表、灯具的供电。右前舷门旁设有外接电源插座，用于泊岸时充电，正常天气状况下，自身携带的蓄电池充满电可航行300公里以上。

驱动系统包括变频调速控制器、电动螺旋桨及固定支架。中高速船采用的4台电动螺旋桨对称安装在船体甲板前后两侧，低速船采用的2台电动螺旋桨对称安装在船体甲板后端两侧，用固定支架与船体甲板连接。变频调速控制器既可控制每台电动螺旋桨正旋、反旋和旋速，亦可利用不同位置的推力或反推力改变船体的运动方向。智能控制系统通过变频调速可实现对船舶前进、后退、转向、移位、调头和速度控制。

控制系统包括驾驶舱、一体化船电系统、障碍探测预警系统、智能控制系统、高清触摸屏、气胎压力显示器、空调控制器、音响视频控制器及人工操作系统。一体化船电系统涵盖目前国内外先进的卫星导航、通讯信号、仪器仪表、气象监测、安全监控等船舶电子装备。障碍探测预警系统可显示航线内移动目标和静止障碍物图像，对危及航行安全的情况进行预警。智能控制系统的计算机软硬件及操作系统按国际航运标准配置，终端为高清触摸屏。舱内的变频调速控制器、电源管理系统、空调控制器、音响视频控制器、障碍探测预警系统及一体化船电系统与智能控制系统链接，通过程序控制实现整个运行过程的自动化和触摸化操作。驾驶以自动化为主，人工操作为辅。驾驶舱设在长方形船舱前端，与头等舱左右相邻。

乘客舱包括头等舱、观光舱、商务舱、轻质防火沙发椅、空调器、服务台、通道、卫生间、蓄水舱、舷门、舷台、音响视频头及救生消防器材。头等舱、观光舱分别设在船舱前端和左右两侧，商务舱设在中间段。舷门外设有长1.2米宽1米的舷台，便于乘客上下船和在登船梯的支撑下保持船体横向平衡。空调器在过冷过热季节使用，常温下舱内空气用自然风调节。音响视频头设在每个舱室便于观察的位置，供驾驶员掌握情况。救生消防器材存放在4个动力电池舱上层的储柜里，可应急时使用。储能电源舱前面设有1个8平方米的服务台，其后面设有2个各6平方米的卫生间，其上层为蓄水舱。船体甲板四周设有8个不锈钢锚钩，供泊岸时用纤绳固定。服务台备有2个应急使用的便携式纤绳船锚。

本实用新型的有益效果是解决了制约太阳能船实用化的技术难题，其优点是：驾驶舱、头等舱设在长方形船舱前端以便于观察操作和观赏风景，腾出的空间可增加光伏发电面积；宽敞的长方形船舱可更多安装蓄电池，增加电容量和输出功率；采用空气螺旋桨取代水下螺旋桨和船舵，改变传统的推进和操纵方式，可提高航行速度和便于智能控制；双气囊船体自重轻浮力大、气动导流阻力小；采用橡胶气胎取代水密舱壁和内底，抗沉性更强，且造价低，使用效能高。主要缺点是：抗风浪能力弱于钢质船，6级以上风力不宜出港；能量密度和功率低于燃料动力，不适合重载运输；控制系统和电源系统购置成本高，不适合低收益项目使用。

本实用新型适用于水上观光旅游、交通运输和远洋渔业等。与现有太阳能船相比，速度更快、载荷更大、日航程更远、性价比更高。根据本实用新型的技术方案和系统结构，去掉载客设置，可改装成不同外形、不同用途、不同吨位、不同速度的船舶。在商业化应用方面，最具前景的项目是名胜景区水上旅游观光船、海湾海峡城际间高速客运船和远洋高速渔业船。远洋渔业资源无偿，利润丰厚，关键在成本和速度。太阳能高速渔业船集机械捕捞、速冻冷藏、渔获运输于一体，具有得天独厚的优势：无燃料支出，成本领先；高速追踪渔群，抢占先机；航行中下网、收网、冷藏，流水作业；往返高速，赢得时间和高效。在船舶科技方面，本实用新型具备5项创造世界纪录的潜力：一是水上航行，可创造太阳能船速度最快的世界纪录；二是水上航行，可创造太阳能船日航程最远的世界纪录；三是水上航行，可创造太阳能船载荷最大的世界纪录；四是环球航行，可创造太阳能船航时最短的世界纪录；五是载人载货航运，可创造太阳能船运输成本最低的世界纪录。

附图说明

下面结合附图和模拟实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型模拟实施例太阳能双气囊无舵船三视图

图中1、驾驶舱2、头等舱3、观光舱4、舷门5、舷台6、长方形船舱7、长方形檐顶8、薄膜电池9、电动螺旋桨10、双气囊船体11、气动导流槽

图2是本实用新型太阳能双气囊无舵船乘客舱示意图

图中1、驾驶舱2、头等舱3、观光舱4、商务舱5、服务台6、储能电源舱7、卫生间8、通道9、动力电池舱

具体实施方式

在图1中，客船停泊在福建平潭某港口客运码头。此次是第三次载客试验航行，目的地台湾新竹。蓄电池已完成充电，港务人员将输电电缆收回。8点10分，1名驾驶员和2名乘务员从右前舷门(4)登船，进入各自岗位例行检查、准备。8点20分，126名乘客经安检后从右前后舷门(4)登船，进入头等舱(2)、观光舱(3)、商务舱各自座位。港务人员关好舷门(4)，将登船梯撤离舷台(5)。8点35分，气象条件良好，海风3-4级，港务调度中心下达启航指令，驾驶员启动既定任务程序，客船进入自动化驾驶状态：船上启航笛、指示灯鸣闪，港务人员迅速解脱右甲板前后锚钩上的纤绳，1分钟后4台电动螺旋桨(9)旋转，右侧的2台旋速逐渐加快，客船向左航行，驶离码头后，左侧的2台旋速加快，客船驶入既定航道，4台电动螺旋桨(9)旋速同步。航行中驾驶舱(1)里的智能控制系统根据障碍探测预警系统的提示调整航向和速度，躲避风险，高清触摸屏显示客船各系统运行状态和长方形客舱(6)里乘客情况。8点50分，4台电动螺旋桨(9)高速旋转，双气囊船体(10)浮出水面在浪尖上疾驶，时速达到150公里。长方形檐顶(7)在风浪中经受了考验，未出现弯曲变形现象，气动导流槽(11)减少了空气和流体阻力，智能控制系统通过控制每台电动螺旋桨(9)旋速，保持了船体在高速状态下的平稳。9点20分，客船进入新竹海域，时速降至100公里。到达港口附近时降至30公里。前2台电动螺旋桨(9)利用不同旋速控制航向，后2台电动螺旋桨(9)已停旋，客船以惯性滑向码头。9点35分，客船抵达新竹客运码头，4台电动螺旋桨(9)反旋制动，使客船准确停在锚泊位置。港务人员用纤绳将客船锚定后，4台电动螺旋桨(9)停旋，登船梯靠上舷台(5)，乘务员打开舷门(4)，供乘客下船。此次试航历时1小时整，平均时速125公里，获取或验证了薄膜电池(8)发电量、蓄电池携带量、电动机功率、螺旋桨直径、气胎标准压力等12项匹配参数的最佳值。

Claims

1.一种太阳能双气囊无舵船，水下无驱动装置和船舵，其特征是：4台电动螺旋桨对称安装在船体甲板前后两侧或2台电动螺旋桨对称安装在船体甲板后端两侧。

2.根据权利要求1所述的太阳能双气囊无舵船，其特征是：驾驶舱、头等舱设在长方形船舱前端，驾驶舱位于正中间。

3.根据权利要求1所述的太阳能双气囊无舵船，其特征是：双气囊船体中间为气动导流槽，双气囊内填充众多圆柱形橡胶气胎，气胎内充入高压空气或氦气。

4.根据权利要求1所述的太阳能双气囊无舵船，其特征是：长方形船舱舱顶与左右、后端舱檐融为一体，形成长方形檐顶。

5.根据权利要求1所述的太阳能双气囊无舵船，其特征是：长方形檐顶表面粘贴薄膜电池或四周粘贴薄膜电池，中间安装光伏电池板。

6.根据权利要求1所述的太阳能双气囊无舵船，其特征是：长方形船舱正中间设有1个储能电源舱，4台电动螺旋桨固定支架旁各设有1个动力电池舱，右前舱门旁设有外接电源插座。

7.根据权利要求1所述的太阳能双气囊无舵船，其特征是：去掉载客设置，可改装成不同外形、不同用途、不同吨位、不同速度的船舶。