雙向航行的太陽能風帆船的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙向航行的太陽能風帆船，其包括兩個通過橋接部相連的船單體，以及安裝在所述橋接部上的風帆和太陽能供電系統(tǒng)，所述船單體的兩端為對稱的尖形結構。本發(fā)明獨創(chuàng)性地去掉了推進使用的螺旋槳以及船舵，使用了兩頭尖的船單體，使得它可以在風帆的推動下雙向航行。
【專利說明】雙向航行的太陽能風帆船
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙體太陽能風帆船，特別是涉及一種雙向航行的太陽能風帆船，屬于船舶海洋工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在已有技術中，有申請?zhí)枮?00820057744.7的“氫騰太陽能風帆船”實用新型專利，其具體結構包括:船；還包括一個風帆；所述的風帆是一個由鈦合金做成的第一圓環(huán)；在第一圓環(huán)內安置一個由高密封性橡膠氫氣管做成的第二圓環(huán)；在第二圓環(huán)二側分別安置一個與其相通的十字形高密封性橡膠氫氣管；一個液氫罐安置在第一圓環(huán)下、并與第二圓環(huán)相通；在橡膠氣管氣充足后形成的半球形外，膠合上韌性強，既輕又薄的化纖布形成半球形傘狀風帆；在化纖布外膠合上太陽能接收膜；還包括:一個一端與太陽能接收膜相接、另一端連接船的線纜；鈦合金圓環(huán)；鈦合金圓環(huán)的一側通過繩索與第一圓環(huán)相接，鈦合金圓環(huán)的另一側與船的船頭相接。以及申請?zhí)枮镃N200810029639.7的“一種以風能和太陽能為主要動力源的交通運輸船”發(fā)明專利；申請?zhí)枮?00910312047.0的“小水線面三體太陽能風帆船”發(fā)明專利等等。而在所有現有關于太陽能風帆船的技術中，有一個共同點:船只本身僅有單一的航行方向。由于轉向半徑等約束，這些船只在一些狹窄的區(qū)域勢必無法高效作業(yè)。
[0003]如今隨著科學技術的發(fā)展，人們對于一些特殊地域的探索欲望已經越發(fā)強烈；在日常的航運活動中，對高效率的要求也愈來愈大；甚至在現代戰(zhàn)爭中，能否突入惡劣條件海域進行高效而非常規(guī)的作戰(zhàn)已經成為決定成敗的關鍵因素。顯然，現有的船只很難滿足上述要求。我們亟需一種能夠打破常規(guī)航行模式的新型高性能船舶。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種雙向航行的太陽能風帆船，用于解決現有技術中船只只能單一方向航行的問題。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種雙向航行的太陽能風帆船，其包括兩個通過橋接部相連的船單體，以及安裝在所述橋接部上的風帆和太陽能供電系統(tǒng)，所述船單體的兩端為對稱的尖形結構。
[0006]優(yōu)選的，所述橋接部為中空結構，內部設有控制所述太陽能風帆船的控制系統(tǒng)。
[0007]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括船舶遙控系統(tǒng)、智能導航系統(tǒng)和智能航行控制系統(tǒng)，所述太陽能供電系統(tǒng)為所述控制系統(tǒng)內的各系統(tǒng)供電。
[0008]優(yōu)選的，所述船舶遙控系統(tǒng)包括遙控單元和遙測單元，遙控單元內設有控制信號產生模塊、傳輸模塊以及執(zhí)行模塊，遙測單元內設有輸入模塊、數據傳輸模塊以及數據處理模塊。
[0009]優(yōu)選的，所述風帆的頂部設有與所述控制系統(tǒng)相連的風向標和攝像頭。
[0010]優(yōu)選的，所述橋接部為弧形結構。[0011]優(yōu)選的，還包括連接在所述橋接部上的平衡中體，所述平衡中體為小水線面結構。
[0012]優(yōu)選的，所述船單體的兩端均設有橫向螺旋槳。
[0013]優(yōu)選的，所述風帆為矩形硬帆。
[0014]如上所述，本發(fā)明的雙向航行的太陽能風帆船，具有以下有益效果:本發(fā)明獨創(chuàng)性地去掉了推進使用的螺旋槳以及船舵，使用了兩頭尖的船單體，使得它可以在風帆的推動下雙向航行；以及采用橫向螺旋槳使其可以靈活轉向，船上的太陽能供電系統(tǒng)可以為風帆的控制系統(tǒng)提供能量，使之可以靈活地控制風帆，讓船可以根據我們的需要雙向航行；這樣一來，在一些狹窄的水域，其機動性相比一般船只大幅增加；在分秒必爭的戰(zhàn)場，這樣雙向航行的性能使之可進可退，作戰(zhàn)性能明顯提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1顯示為本發(fā)明的雙向航行的太陽能風帆船的結構示意圖。
[0016]圖2顯示為本發(fā)明的所述船單體的結構示意圖。
[0017]圖3顯示為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0018]元件標號說明
[0019]I船單體
[0020]2平衡中體
[0021]3橋接部
[0022]4 桅桿
[0023]5 風帆
[0024]6攝像頭
[0025]7風向標
[0026]8橫向螺旋槳
[0027]9控制者
[0028]10船舶遙控系統(tǒng)
[0029]11智能導航系統(tǒng)
[0030]12智能航行控制系統(tǒng)
[0031]13太陽能供電系統(tǒng)
【具體實施方式】
[0032]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0033]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發(fā)明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。[0034]如圖1所示，本發(fā)明提供一種雙向航行的太陽能風帆船，其包括兩個通過橋接部3相連的船單體1，以及安裝在橋接部3上的風帆5和太陽能供電系統(tǒng)，船單體I的兩端為對稱的尖形結構(見圖2所示)。本發(fā)明采用兩頭尖的船單體，使得它可以在風帆的推動下雙向航行。同時去掉了傳統(tǒng)船只的螺旋槳，也摒棄了化石燃料或是電能的推進方式，選用了純風力推動。此船通過風帆的調整來改變航向，雙向航行性能使得其改變航線時以及在狹窄水域以及特殊情況下的機動性更佳。
[0035]如圖2所示，船單體I的兩端均設有橫向螺旋槳8。在本發(fā)明中，船上沒有裝舵，而是改為每個船單體I上頭尾各安裝一個橫向螺旋槳8，安裝橫向螺旋槳處將船體貫穿，在貫穿處的中間安裝橫向螺旋槳。當船只需要轉向時，通過開啟橫向螺旋槳的正轉與反轉得以實現。頭尾橫向螺旋槳8在轉向時相互配合可以使得轉向速度大為提高。此橫向螺旋槳由太陽能供電系統(tǒng)供電，智能航行控制系統(tǒng)加以控制。采用螺旋漿而非舵的好處是使得太陽能風帆船在低速下也具有良好地操縱性。
[0036]上述橋接部3為中空結構，內部設有控制本太陽能風帆船的控制系統(tǒng)。該橋接部分將兩個船單體I連接起來，橋接部分采用中空式空腔設計，便于在里面放置控制電路等等。在外形上，橋接部分采用弧形設計，最大程度上地保證了其強度與美觀，同時它的上表面有足夠的面積來豎立風帆，以及安裝太陽能電池板。
[0037]還包括連接在橋接部3上的平衡中體2，平衡中體2為小水線面結構。兩個船單體I間的平衡中體2可以進一步加強船舶的穩(wěn)性，同時它對于船舶的抗側漂性能有顯著的提高。平衡中體采用小水線面設計，使得航行時阻力并沒有太多的增加。
[0038]本發(fā)明的風帆5采用矩形硬帆。風帆5被固定在桅桿4上，并且安裝有三條水平帆梁使之加固。這種風帆利用其兩側表面空氣流動速度差異所產生的伯努利效應推進船只，可在多角度的風下前進，甚至包括小角度的逆風。此風帆由智能航行控制系統(tǒng)控制。本風帆采用平衡帆設計，平衡帆的設計使得轉動風帆所需的能量減至最小，有效減小太陽能面板的面積。
[0039]風帆5的頂部設有與上述控制系統(tǒng)相連的風向標7和攝像頭6，風向標7和攝像頭6均安裝在桅桿的頂端。上述桅桿4實際上是一根輕質復合材料制成的空心管。在使用時可以保證足夠的強度同時，也不會給船只增加太多的重量以造成負擔。另外，控制線纜可以方便地從其中穿過以連接控制系統(tǒng)和風向標。
[0040]如圖3所示，上述控制系統(tǒng)包括船舶遙控系統(tǒng)10、智能導航系統(tǒng)11和智能航行控制系統(tǒng)12，太陽能供電系統(tǒng)13為控制系統(tǒng)內的各系統(tǒng)供電。梳桿可以和風帆一起，在智能航行控制系統(tǒng)12的控制下轉動。在船只航行過程中如果遇到可能造成船舶失穩(wěn)的大風，桅桿(帆)將會自動倒下平放于甲板之上，減小高度及受風面積，以此保證船只安全；在風力減小到安全值以內后，桅桿(帆)將自動豎起，繼續(xù)航行。與上述控制系統(tǒng)相連的風向標可以實時地測定風向和風速并進行反饋，便于智能航行控制系統(tǒng)自動調整帆的轉向(以及在危險時放下桅桿)以利于航行。船舶遙控系統(tǒng)10是連接船只與控制者的“橋梁”，它的任務是向控制者9傳遞智能導航系統(tǒng)11和攝像頭6傳來的數據以及向智能航行控制系統(tǒng)12傳送下一步的航行計劃。智能導航系統(tǒng)11可以通過GPS導航衛(wèi)星測定船只的方位，并將數據通過智能導航系統(tǒng)11傳回控制者手中以及得知下一步的航行計劃，從而控制智能航行控制系統(tǒng)12對風帆5以及橫向螺旋槳8下達指令。[0041]上述太陽能供電系統(tǒng)13提供除船只航行以外的所有電力。該系統(tǒng)包括如下三個部分:
[0042]太陽能電池板，太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分，其作用是將太陽能轉化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作；其鋪設在橋接部3的上表面，在太陽光的照射下，可以持續(xù)發(fā)電，產生的電能承擔除船舶航行外的所有用電；
[0043]太陽能控制器，太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用，在溫差較大的地方，控制器還應具備溫度補償的功能，其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；
[0044]蓄電池，其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。
[0045]上述船舶遙控系統(tǒng)10是一種基于船舶研發(fā)的輔助系統(tǒng)，包括遙控單元和遙測單元，遙測單元內設有輸入模塊、數據傳輸模塊以及數據處理模塊，它能對相隔一定距離的被測對象進行測量、分析處理和顯示記錄的系統(tǒng)。遙控單元內設有控制信號產生模塊、傳輸模塊以及執(zhí)行模塊，能對相隔一定距離的被測對象進行控制，并使其產生相應的控制效果的系統(tǒng)。本發(fā)明中的船舶遙控系統(tǒng)由太陽能供電系統(tǒng)13供電，是連接船只與控制者9的“橋梁”。它的任務是向操作者傳遞定位系統(tǒng)和上述攝像頭傳來的數據以及向智能導航系統(tǒng)11傳送下一步的航行計劃。
[0046]上述智能導航系統(tǒng)11是基于船舶航行原理及信息傳導技術開發(fā)出的應用于新型船體新興技術，其作用主要體現在船舶航行時的微調使船舶在航行時就水況進行及時調整，在不影響航行路程的情況下，調整船舶狀態(tài)，優(yōu)化航行路線等方面。廣泛適用于科學探測和新型船舶開發(fā)。本發(fā)明中的智能導航系統(tǒng)11由太陽能供電系統(tǒng)13供電，可以通過GPS導航衛(wèi)星測定船只的方位，并將數據通過船舶遙控系統(tǒng)10傳回控制者9手中以及得知下一步的航行計劃，從而控制智能航行控制系統(tǒng)12對風帆以及橫向螺旋槳下達指令。
[0047]智能航行控制系統(tǒng)12由太陽能供電系統(tǒng)13供電，通過接收智能導航系統(tǒng)11的指令和數據，從而控制上述風帆5和橫向螺旋槳8的工作。
[0048]綜上所述，本發(fā)明的雙向航行的太陽能風帆船，其能雙向航行以及靈活轉向，使其能在進港或者進行狹窄水域的科學考察，甚至能進行特種作戰(zhàn)，具有良好的機動性。另外由于其使用純清潔能源，故對高性能新型無人船舶的發(fā)展、綠色能源在船舶上的應用、綠色海洋建設以及綠色船舶建設有重要意義，具有巨大的經濟效益和社會效益，以及廣闊的實用前景。所以，本發(fā)明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。
[0049]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于，包括兩個通過橋接部(3)相連的船單體(1)，以及安裝在所述橋接部(3)上的風帆(5)和太陽能供電系統(tǒng)(13)，所述船單體(I)的兩端為對稱的尖形結構。
2.根據權利要求1所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述橋接部(3)為中空結構，內部設有控制所述太陽能風帆船的控制系統(tǒng)。
3.根據權利要求2所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括船舶遙控系統(tǒng)(10)、智能導航系統(tǒng)(11)和智能航行控制系統(tǒng)(12)，所述太陽能供電系統(tǒng)(13)為所述控制系統(tǒng)內的各系統(tǒng)供電。
4.根據權利要求3所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述船舶遙控系統(tǒng)(10)包括遙控單元和遙測單元，遙控單元內設有控制信號產生模塊、傳輸模塊以及執(zhí)行模塊，遙測單元內設有輸入模塊、數據傳輸模塊以及數據處理模塊。
5.根據權利要求3所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述風帆(5)的頂部設有與所述控制系統(tǒng)相連的風向標(7)和攝像頭(6)。
6.根據權利要求1所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述橋接部(3)為弧形結構。
7.根據權利要求1所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:還包括連接在所述橋接部(3)上的平衡中體(2)，所述平衡中體(2)為小水線面結構。
8.根據權利要求1所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述船單體(I)的兩端均設有橫向螺旋槳(8)。
9.根據權利要求1所述的雙向航行的太陽能風帆船，其特征在于:所述風帆(5)為矩形硬帆。
【文檔編號】B63B1/12GK103963950SQ201310048258
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月6日 優(yōu)先權日:2013年2月6日
【發(fā)明者】易宏, 張裕芳, 李英輝, 陳爐云, 劉旌揚, 張?zhí)旖? 申請人:上海交通大學