200kw的直流电机。风帆面积为300平方米,太阳能电池板125平方米。航速可达10节,载货量3个标准集装箱。这里还要提一提该船的船型资料是公开的。因为是公益性质的项目,参与船舶设计的每一位设计者,无论是专业设计师还是业余爱好者,都是自愿无偿参与的。而且任何人都可以得到该船的船型资料。世界上其他条件像波西尼亚群岛的地方都可以借鉴这一方法。

德国的天帆公司创造性地提出了“风筝拉船”的概念,“风筝拉船”里的风筝并不是正真意义上的风筝,而是风帆在船外,就像风筝一样。天帆的设计理念使用了风筝在天上飞的原理,再加上飞艇平稳性安全性和可靠性,用现代技术加以结合和改造,能够为船舶提供30%的动力。30%只是一个预估值,在天气情况允许的条件下,“风筝”最大能为船舶提供50%的动力。据该公司宣称,天帆布置在船首位置,帆面可自由旋转,能在8个不同的角度间自由转变。帆面距离水面至少100米,为了不影响船舶稳性,不得高于300米。帆面160平方米,在特定的风速下,能够获得最大的风力。2007年,该概念被实际运用在一艘600吨的货船上,该货船横渡大西洋。实验结果表明,该船节约了20%的燃料。很显然该公司对于这一结果不是很满意,他们又设计将帆面由原来的160平方米改为320平方米。据报道,世界范围内已有4艘船舶安装了天帆,另外还有4个项目正在进行中。另外,美国KiteShip公司也有相类似产品。

2、国内研究现状

80年代以来我国开始风帆助航技术的研究并取得了可喜的成绩,相继自主研发了一些风帆助航船。1985年,武汉水运工程学院(现武汉理工大学)和南京航运公司联合研制开发了200T圆弧型翼帆助推船,并取得了节能50%以上的效果。上世纪90年代,武汉理工大学与湖南的一家水运公司展开合作,一起研发一种300吨的风帆助航船。该船的风帆采用翼型帆,同时,操纵系统也十分先进,桅杆也不是固定在甲板而是可以旋转的。操纵系统有手动也有自动,还有应急装置,该系统通过液压来控制风帆。上世纪90年代,708研究所、711研究所和宁波海运公司一起合作建造了一艘名为“明州22号”的风帆助航船舶。该船满载排水量为2500吨,是一种远洋风帆助航船,首次航行就驶向日本。这是我国第一艘远洋的风帆助推船舶,帆面是翼型帆,采用钢来制作帆面。帆高12米,宽10米,总面积为120平方米,能够满足最大风速为20m/s时的稳性。操纵系统还是采用液压来控制帆的转动。同期作为我国还对交通部“七五规划”中交通重点科技项目,风帆助推5000t级江海直达油船进行设计和研究中远集团为推行海运环保概念,最近与澳洲环保航海科技公司SolarSailor合作,计划在旗下船队选出散货与油轮各一艘船,安装由澳洲研制的太阳能风帆,希望能够借此有效降低航运业界燃料成本和污染物排放。这是到现在为止全世界第一家计划安装这种绿色能源装置的船运企业。为两种新型绿色能源的结合使用打开了大门。近期,在2008年7月由中远集团组织成立了WDS(Wing-Diesel-Ship)翼型-柴油机混合动力船舶专项项目组,有中国船级社、武汉理工大学、大连海事大学、中国船舶科学研究中心(702所)等单位参加研究,对帆-船-桨-舵进行一体化设计研究,并在“文竹海”号76000DWT散货船进行了实船实验,为风帆船的设计建造及航行控制提供了技术支撑[3]。目前,国内外主要致力于风帆的空气动力性能和机帆配合研究,对帆船自动控制系统研究的较少。武汉理工大学对于母子风帆的研究得出结论,此船中一年提供的推力相当于前船舶消耗一年燃油总量所能获得的平均推力。母子风帆船型是一种新型的绿色船舶,该船采用风能为主要推进动力,大大降低了船舶对传统化石燃料的需求。这种新型船型利用风能所能够产生的推力是传统单体风帆船舶的4-10倍;这一技术的第二大优势就是安装桅杆和风帆不会影响舱容和装货卸货;第三大优势是采用这项技术后船舶有较好的操纵性,便于码头停靠;第四大优势就是大幅节约运输成本,1年即可回收投资。由于风帆面积较大,安装的高度较高,且船侧还有子船,这就对船舶的稳性提出了较高的要求。这项技术使用门槛低,新建,改建的船舶都可以采用这一技术[5]。

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Maxsurf风帆助推散货船稳性计算方法研究

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