傘形太陽能帆板雙體船的製作方法

2023-04-27 17:10:06

專利名稱：傘形太陽能帆板雙體船的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙體船，特別是一種傘形太陽能帆板雙體船，屬於船舶海洋工程
設備技術領域。
背景技術：
全球經濟持續發展，世界物資運輸需要的船舶數量日益增多，船舶排放的廢棄物
對環境的汙染日趨嚴重。環保型動力裝置在保證燃料經濟性的同時，也注重環境的影響。太
陽能與風力推進可以抵抗世界石油危機的影響，也符合環境要求的潮流。 在已有技術中，申請號為200820057744.7的"氫騰太陽能風帆船"實用新型
專利，所述的風帆是一個由鈦合金做成的圓環，該圓環由氫氣充盈組件提攜而升空，接
收太陽能。由於圓環的面積有限，不能完全替代船舶需要的全部常規能源。申請號為
CN200810029639. 7的"一種以風能和太陽能為主要動力源的交通運輸船"發明專利，是藉助
船舶本身面積以粘貼太陽能電池板。也局限於船舶本身面積的尺度而不能獲得足夠的能量
以驅動船體。申請號為200610166372. 7的"太陽能熱驅動雙體船"發明專利，採用耐高壓
內膽的太陽能集熱器，將集熱器產生的高壓蒸汽推動小型燃氣輪機直接驅動雙體船，然後
將蒸汽及液化的水再次進入集熱器進行工作循環，這樣實現經濟環保的同時，可以將太陽
能利用率提高。可是，該發明是藉助船舶本身尺度內安裝集熱器，局限於船舶本身面積的尺
度，也不能獲得足夠的能量以驅動船體。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種傘形太陽能帆板的雙體船。本發明解
決其技術問題所採用的技術方案如下。本發明包括單船體、船體連接架、萬向接頭、主立 杆、傘型骨架、拉杆、套筒、牽引索、傘型太陽能帆板、太陽能光伏陣列、巻揚機、液壓油缸、太
陽能風帆、支承架、日光感受器、方向控制器。其中，兩個單船體之間由船體連接架相聯固結 組成雙體船。每個單船體長60米，寬約8米，兩單船體中軸線之間的距離16米，雙體船左右 舷的最大寬度為24米。在船體連接架的中心位置上安裝有萬向接頭，主立杆通過萬向接頭 與船體連接架相鉸接。主立杆高120米，由1. 5米直徑的鋼管制成，鋼管壁厚0. 05米。主 立杆的下部，在雙體船中心軸線方向和垂直於雙體船中心軸線方向，共設置四個液壓油缸。 液壓油缸的活塞杆與主立杆各成45。角鉸接，形成立體的支承，以便藉助四個液壓油缸的 協同動作，使主立杆按照控制的要求，以萬向接頭為中心變動主立杆軸向的傾斜角度。支承 架是一個鋼製方管型圓環體，固接在船體連接架兩旁的單船體的甲板上。支承架的中心與 雙體船的幾何中心重合。支承架上沿圓周均勻固接著8個平面鉸鏈，每個平面鉸鏈上都連 接著一根弧形的傘型骨架。傘型骨架弧形的曲率半徑為180米。傘型骨架由無縫鋼管制 成。每根傘型骨架的弦長為140米，8個傘型骨架共同組成一個球形面，球形面的中心在主 立杆的中軸線上。8根拉杆分別鉸接在相應傘型骨架距根部端點弦長60米處，每根拉杆的 末端與套在主立杆上的套筒7鉸接，以利用套筒達到張緊和牽引的作用。在每根拉杆上距離主立杆中心軸28米處，分別有牽引索與之鉸接。在主立杆的頂部，安裝有8臺巻揚機，分 別牽引著各自對應的8條牽引索，以便牽引和垂吊8根拉杆，得以控制8個傘型骨架的位置 角度。傘型太陽能帆板以傘型骨架為支承安裝在傘型骨架上，其投影面積為6萬平方米。該 面積遠大於雙體船本體的尺度，儘量擴大了接收太陽能的有效面積。傘型太陽能帆板由尼 龍纖維材料製成，質地輕盈，堅固牢靠。太陽能光伏陣列安置在傘型太陽能帆板的上面，以 便儘量吸收太陽光的能量。太陽能光伏陣列是採用威海藍星泰瑞光電有限公司生產的不透 明非晶矽太陽能電池模塊組裝而成。日光感受器和方向控制器置於雙體船內，日光感受器 的輸入端感受太陽光，日光感受器的輸出端通過方向控制器與液壓油缸的控制端電連接。
當雙體船在廣闊無垠的海洋上航行時，傘型太陽能帆板儘量擴大張開角，舒展擴 張，大量吸收太陽光能量而生成電能。日光感受器將接收的太陽光信號輸送到方向控制器， 由方向控制器通過運算輸出控制信號到4個液壓油缸，4個液壓油缸的協同動作使主立杆
的傾斜角度適當變動，達到傘型太陽能帆板的中軸線儘量朝向太陽的目標。當雙體船將進 入港口或航行在狹窄港灣時，8臺巻揚機同步運行，收緊牽引索，使拉杆受到向上的力而帶 動傘型骨架按減小張開角的方向轉動，收縮傘型太陽能帆板的平面，以便於減小佔用空間
或順利通過。 雙體船上還安裝有太陽能風帆。太陽能風帆是剛性的風帆，可以接受風力的驅動 而增加雙體船的動力。同時，太陽能風帆上也安裝了太陽能光伏陣列，達到接收太陽能和風 能的雙重目的。 本發明的有益效果與傳統的動力裝置相比，環保型動力裝置在注重提高經濟性 的同時，更注重對環境的影響，包括航行和停泊時的聲汙染、廢氣汙染和水體汙染。本發明 提供的是一種環保型船舶動力裝置技術，對當前主流動力裝置的性能又徹底的改進和大幅 度的完善，完全可以達到相關排放標準。風力推進是船舶推進的古老方式。在本發明的技 術中，風能和太陽能在船舶推進上協同利用，使雙體船完全以綠色能源驅動。它僅依賴風能 和太陽能驅動，完全不需要常規能源包括燃油和燃氣的消耗，是一種無排放汙染的綠色船 舶。本發明具有重大的科學研究價值，也具有重大的產業應用前景，具有巨大的經濟效益和
社會效益。


圖1是本發明傘形太陽能帆板的雙體船的俯視示意圖。
圖2是本發明傘形太陽能帆板的雙體船的正視示意圖。
圖3是主立杆方向調整的控制器件連接框圖。 圖中，1是單船體，2是船體連接架，3是萬向接頭，4是主立杆，5是傘型骨架，6是 拉杆，7是套筒，8是牽引索，9是傘型太陽能帆板，10是太陽能光伏陣列，11是巻揚機，12是 液壓油缸，13是太陽能風帆，14是支承架，15是日光感受器，16是方向控制器。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施作進一步描述。 如圖1、圖2、圖3所示，本發明包括單船體1、船體連接架2、萬向接頭3、主立杆 4、傘型骨架5、拉杆6、套筒7、牽引索8、傘型太陽能帆板9、太陽能光伏陣列10、巻揚機11、液壓油缸12、太陽能風帆13、支承架14、日光感受器15、方向控制器16。其中，兩個單船體 1之間由船體連接架2相聯固結組成雙體船。每個單船體1長60米，寬8米，兩單船體1中 軸線之間的距離16米，雙體船左右舷的最大寬度為24米。在船體連接架2的中心位置上 安裝有萬向接頭3，主立杆4通過萬向接頭3與船體連接架2相鉸接。主立杆4高120米， 由1. 5米直徑的鋼管制成，鋼管壁厚0. 05米。主立杆4的下部，四個液壓油缸12分別設置 在雙體船中心軸線方向和垂直於雙體船中心軸線方向。液壓油缸12的活塞杆與主立杆4 各成45°度鉸接，形成立體的支承，以便藉助四個液壓油缸12的協同動作，使主立杆4按 照控制的要求，以萬向接頭3為中心變動主立杆4軸向的傾斜角度。支承架14是一個鋼製 方管型圓環體，固接在船體連接架2兩旁的單船體1的甲板上。支承架14的中心與雙體船 的幾何中心重合。支承架14上沿圓周均勻固接著8個平面鉸鏈，每個平面鉸鏈上都連接著 一根弧形的傘型骨架5。傘型骨架5弧形的曲率半徑為180米。傘型骨架5由無縫鋼管制 成。每根傘型骨架5的弦長為140米，8個傘型骨架5共同組成一個球形面，球形面的中心 在主立杆4的中軸線上。8根拉杆6分別鉸接在相應傘型骨架5距根部端點弦長60米處， 每根拉杆6的末端與套在主立杆4上的套筒7鉸接，以利用套筒7達到張緊和牽引的作用。 在每根拉杆6上距離主立杆4中心軸28米處，分別有牽引索8與之鉸接。在主立杆4的頂 部，安裝有8臺巻揚機11，分別牽引著各自對應的8條牽引索8，以便牽引和垂吊8根拉杆 6，得以控制8個傘型骨架5的位置角度。傘型太陽能帆板9以傘型骨架5為支承安裝在傘 型骨架5上，其投影面積為6萬平方米。該面積遠大於雙體船本體的尺度，儘量擴大了接收 太陽能的有效面積。傘型太陽能帆板9由尼龍纖維材料製成，質地輕盈，堅固牢靠。太陽能 光伏陣列10安置在傘型太陽能帆板9的上面，以便儘量吸收太陽光的能量。太陽能光伏陣 列10是採用威海藍星泰瑞光電有限公司生產的不透明非晶矽太陽能電池模塊組裝而成。 日光感受器15和方向控制器16置於雙體船內，日光感受器15的輸入端感受太陽光，日光 感受器15的輸出端通過方向控制器16與液壓油缸12的控制端電連接。
威海藍星泰瑞光電有限公司生產的不透明非晶矽太陽能電池模塊，是一種雙結非 晶矽太陽能電池。每一塊不透明非晶矽太陽能電池模塊長1245毫米，寬635毫米，厚度為 7毫米。每塊面積l平方米。它的額定功率是40瓦，最佳工作電壓44.9伏，適用溫度範 圍-4(TC +851:，系統最大開路電壓《600VDC。按照80%有效面積計算，本發明提供的傘 型太陽能帆板，可安裝四萬八千塊該型不透明非晶矽太陽能電池模塊，有太陽光接收的光 能而轉變生成的電能，總功率為1920千瓦。足以驅動該雙體船的運行。再加上風力充足的 氣候下太陽能風帆接收的風能，本發明所提供的技術，足以達到完全不依賴常規能源而單 獨依靠綠色能源驅動的狀態。 當雙體船在廣闊無垠的海洋上航行時，傘型太陽能帆板9儘量擴大張開角，舒展 擴張，大量吸收太陽光能量而生成電能。日光感受器15將接收的太陽光信號輸送到方向控 制器16，由方向控制器16通過運算輸出控制信號到4個液壓油缸12，4個液壓油缸12的協 同動作使主立杆4的傾斜角度適當變動，達到傘型太陽能帆板9的中軸線儘量朝向太陽的 目標。當雙體船將進入港口或航行在狹窄港灣時，8臺巻揚機12同步運行，收緊牽引索8， 使拉杆6受到向上的力而帶動傘型骨架5按減小張開角的方向轉動，收縮傘型太陽能帆板 9的平面，以便於減小佔用空間或順利通過。 太陽能風帆13垂直安裝在雙體船中部。太陽能風帆13是剛性的風帆，可以接受風力的驅動而增加雙體船的動力。同時，太陽能風帆13上也安裝太陽能光伏陣列IO，達到 接收太陽能和風能的雙重目的。
權利要求
一種傘形太陽能帆板雙體船，包括兩個單船體(1)、船體連接架(2)、萬向接頭(3)、主立杆(4)、傘型骨架(5)、拉杆(6)、套筒(7)、牽引索(8)、傘型太陽能帆板(9)、太陽能光伏陣列(10)、卷揚機(11)、液壓油缸(12)、太陽能風帆(13)、支承架(14)、日光感受器(15)、方向控制器(16)；兩個單船體(1)由船體連接架(2)相聯固結成雙體船，萬向接頭(3)安裝在船體連接架(2)的中心位置，主立杆(4)通過萬向接頭(3)與船體連接架(2)鉸接；套筒(7)套在主立杆(4)上，四個液壓油缸(12)設置在主立杆(4)的下部，分別安裝在雙體船中心軸線方向和垂直於雙體船中心軸線方向，鋼製方管型圓環體支承架(14)固接在船體連接架(2)兩旁的單船體(1)的甲板上；支承架(14)的中心與雙體船的幾何中心重合；支承架(14)上沿圓周均勻固接著8個平面鉸鏈，8根傘型骨架(5)分別與相應的平面鉸鏈鉸接；8根拉杆(6)分別鉸接在相應傘型骨架(5)距根部端點弦長60米處，每根拉杆(6)的末端與套筒(7)鉸接，在每根拉杆(6)上距離主立杆(4)中心軸28米處，分別有牽引索(8)與之鉸接；8臺卷揚機(11)安裝在主立杆(4)的頂部；傘型太陽能帆板(9)安裝在傘型骨架(5)上，太陽能風帆(13)垂直安裝在雙體船中部，太陽能光伏陣列(10)分別安裝在傘型太陽能帆板(9)和太陽能風帆(13)的上面；日光感受器(15)和方向控制器(16)置於雙體船內，日光感受器(15)的輸入端感受太陽光，日光感受器(15)的輸出端通過方向控制器(16)與液壓油缸(12)的控制端電連接，液壓油缸(12)的活塞杆與主立杆(4)各成45°度鉸接。
2 根據權利要求l所述的傘形太陽能帆板雙體船，其特徵是所述的單船體(1)長60 米，寬約8米，兩單船體(1)中軸線之間的距離16米，雙體船左右舷的最大寬度為24米；主 立杆(4)由鋼管制成，高120米，直徑1.5米，壁厚0.05米。
3. 根據權利要求1所述的傘型太陽能帆板雙體船，其特徵是所述的8根傘型骨架(5) 均為弧形鋼管，其曲率半徑為180米；每根傘型骨架(5)的弦長為140米，8個傘型骨架(5) 共同組成一個球形面，球形面的中心在主立杆(4)的中軸線上。
4. 根據權利要求1所述的傘型太陽能帆板雙體船，其特徵是所述的傘型太陽能帆板(9) 由尼龍纖維材料製成，其投影面積為6萬平方米。
5. 根據權利要求1所述的傘型太陽能帆板雙體船，其特徵是所述的太陽能光伏陣列(10) 採用型號為CGS-40H/G1245*635的不透明非晶矽太陽能電池模塊組裝而成，電池模塊 長1245毫米，寬635毫米，厚7毫米，額定功率40瓦。
全文摘要
傘型太陽能帆板雙體船，屬於船舶海洋工程設備技術領域。包括單船體、船體連接架、萬向接頭、主立杆、傘型骨架、拉杆、套筒、牽引索、傘型太陽能帆板、太陽能光伏陣列、卷揚機、液壓油缸、太陽能風帆、支承架、日光感受器、方向控制器。本發明在雙體船上安裝傘型太陽能帆板和太陽能風帆，在傘型太陽能帆板和太陽能風帆上分別安裝太陽能光伏陣列。本發明將風能和太陽能在船舶推進上協同利用，使雙體船完全以綠色能源驅動，完全不需要常規能源消耗，是一種無排放汙染的綠色船舶。具有重大的科學研究價值，也具有重大的產業應用前景，具有巨大的經濟效益和社會效益。
文檔編號B63B1/00GK101723076SQ200910311768
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者任龍飛, 張桂臣, 毛歡, 馬捷 申請人:上海交通大學