太阳能风帆在现代船舶中的应用
清洁能源在船舶动力系统中的应用研究
清洁能源在船舶动力系统中的应用研究随着环保意识的普及和环保政策的不断加强，船舶行业在寻求更加环保的船舶动力方式。
清洁能源在船舶动力系统中的应用日益广泛，包括太阳能、风能、流能、氢能等多种清洁能源。
本文将探讨这些清洁能源在船舶动力系统中的应用研究及其优缺点。
一、太阳能在船舶动力系统中的应用太阳能光伏技术是将太阳辐射能转换成电能的技术，其具有清洁、安全、可靠、长寿命等特点。
太阳能在船舶领域的应用主要是利用光伏技术将太阳辐射能转换为电能，再通过电动机驱动船舶运行。
太阳能在船舶动力系统中的应用主要有以下几种形式：1、太阳能电池充电：太阳能电池板收集太阳能辐射，将其转换为电能，再通过船舶电池储存，最终通过电动机驱动船舶运行。
2、太阳能和蓄电池混合使用：将太阳能电池板与蓄电池进行组合使用，通过自动切换控制系统实现太阳能和蓄电池的自动切换，以保证船舶动力系统的平稳运行。
3、太阳能飞轮混合使用：太阳能飞轮是一种将阳能转换为机械能的装置，采用飞轮的交替转动来控制船舶的电动机转速，以保证船舶的动力稳定。
太阳能在船舶动力系统中的应用具有以下优点：1、具有清洁环保的特点，不会产生任何污染物，对环境的保护功效显著。
2、相对于传统燃油动力系统而言，太阳能船舶的燃料成本大大降低，经济效益明显。
3、太阳能是一种易获取的能源，太阳能的累积与利用并不受天气、地理位置等限制。
但太阳能在船舶动力系统中的应用也存在一定的局限性，主要表现在太阳能的发电效率低、天气不稳定等方面。
二、风能在船舶动力系统中的应用风能是指利用风力转换成的动力，其具有易获取、环保、无需燃料等特点。
风能在船舶动力系统中的应用主要是通过风帆、风轮等装置将风能转换成动力。
风能在船舶动力系统中的应用具体有：1、传统船行方式：这种方式是通过悬挂风帆、舵轮转动、绳索等引力来推动船体前进，已经脱离了基本的人力、畜力驱动船舶的历史阶段。
2、风力辅助系统：风力辅助系统是一种设置于船舶上部位置的风轮装置。
太阳能和风能在船舶上的应用分析
太阳能和风能在船舶上的应用分析一、本文概述Overview of this article随着全球能源结构的转型和环境保护意识的日益增强，可再生能源在各个领域的应用逐渐成为研究的热点。
太阳能和风能作为两种重要的可再生能源，其在船舶上的应用逐渐显现出其独特的优势和潜力。
本文旨在全面分析太阳能和风能在船舶上的应用现状、技术挑战以及未来发展前景，以期为船舶行业的绿色转型提供有益参考。
With the transformation of the global energy structure and the increasing awareness of environmental protection, the application of renewable energy in various fields has gradually become a research hotspot. Solar and wind energy, as two important renewable energy sources, have gradually shown their unique advantages and potential in their application on ships. This article aims to comprehensively analyze the current application status, technological challenges, and future development prospects of solar and wind energy in ships, in order to provide useful references for the green transformationof the shipbuilding industry.文章首先将对太阳能和风能在船舶上的应用背景进行介绍，阐述其在节能减排、降低运营成本以及提高船舶自主性等方面的重要作用。
太阳能在船舶动力领域的应用及前景
太阳能在船舶动力领域的应用及前景太阳能作为清洁可再生能源，逐渐在船舶动力领域得到应用。
随着全球对环境保护和碳排放的关注度不断提高，船舶行业也在积极探索并应用太阳能技术。
本文将探讨太阳能在船舶动力领域的应用现状以及未来的发展前景。
太阳能在船舶动力领域的应用主要包括两种形式：一是利用太阳能充电设备为船舶提供电能，二是直接利用太阳能驱动船舶。
目前，太阳能充电设备已经广泛应用于一些小型船舶，例如游艇、小渔船等。
通过安装太阳能充电板，船舶可以在太阳充足的时候自行充电，减少对传统燃油的依赖，降低运营成本，同时也对环境产生更小的影响。
直接利用太阳能驱动船舶的技术也在不断发展壮大。
目前，世界各地都有一些航行中的太阳能动力船舶，它们大多采用太阳能发电装置为电动机供电，实现船舶的推进。
虽然受到太阳能资源和存储技术的限制，这类船舶通常属于小型或特定用途的船只，但是随着太阳能技术的不断进步，这一形式的太阳能船舶有望在未来扩大规模。
太阳能在船舶动力领域的应用前景十分广阔。
太阳能船舶具有零排放、低噪音、低维护成本的特点，符合未来船舶发展的环保导向。
随着太阳能技术的不断成熟和成本的不断降低，太阳能船舶将会越来越具有竞争力。
未来随着对能源的需求不断增长，太阳能船舶有望成为船舶动力的一种重要选择。
船舶行业也将逐渐受益于太阳能技术的发展，减少对传统燃油的依赖，降低运营成本，实现更加可持续的发展。
随着太阳能技术的不断进步和船舶行业的需求不断增长，太阳能在船舶动力领域的应用也将会不断拓展和深化。
研究人员正在努力开发更高效的太阳能充电装置和存储技术，提高太阳能在船舶上的利用效率，延长船舶的自持能力。
还有一些创新性的太阳能船舶设计被提出，例如带有可伸缩太阳能帆的船舶、搭载太阳能光伏板的巡航船等，这些新技术将为太阳能船舶的发展带来新的机遇。
太阳能在船舶动力领域的应用及前景
太阳能在船舶动力领域的应用及前景【摘要】太阳能作为清洁、可再生能源在船舶动力领域的应用逐渐受到关注。
本文首先介绍了太阳能光伏系统在船舶上的安装与优势，然后列举了太阳能在船舶动力系统中的应用案例，以及其在船舶航行中的可持续性。
随后探讨了太阳能在船舶动力领域的技术发展趋势和未来发展方向。
结论部分强调了太阳能在船舶动力领域的重要性，以及为船舶带来的环保和节能效益。
最后展望了太阳能在船舶动力领域的前景和潜力，指出太阳能将在未来成为船舶主流动力源之一，为船舶运营带来巨大的经济和环境效益。
【关键词】太阳能，船舶，动力，光伏系统，安装，优势，可持续性，应用案例，技术发展，趋势，未来发展方向，重要性，环保，节能效益，前景，潜力。
1. 引言1.1 太阳能在船舶动力领域的应用及前景太阳能光伏系统在船舶上的安装与优势通过安装太阳能光伏系统，船舶可以利用太阳能来为船舶提供动力，减少对传统燃油的依赖，降低航行成本，同时减少对环境的污染。
太阳能光伏系统的安装成本较低，维护成本也相对较少，可以为船舶节约大量能源支出。
目前已经有越来越多的船舶开始采用太阳能动力系统，如游艇、渡轮等。
这些船舶在航行过程中利用太阳能光伏板产生的电能来驱动船只，实现零排放、环保和高效的航行。
太阳能在船舶航行中的可持续性随着太阳能技术的不断进步，太阳能在船舶动力领域的应用将越来越广泛。
未来随着太阳能电池技术的进步和成本的降低，太阳能船舶将成为航行业的发展趋势之一。
2. 正文2.1 太阳能光伏系统在船舶上的安装与优势太阳能光伏系统在船舶上的安装是一种创新的动力解决方案，其优势在于能够为船舶提供清洁、可再生的能源，降低对传统燃油的依赖，减少碳排放，实现环保和节能的目标。
太阳能光伏系统的安装相对简单，只需要将太阳能电池板安装在船舶的甲板或船体上，通过光电转换可以将阳光转化为电能，供给船舶的动力系统使用。
这种安装方式不仅可以减少船舶动力系统的维护成本，还可以减轻船舶的整体重量，提高航行效率。
太阳能在船舶上的应用
太阳能在船舶上的应用一、太阳能在船舶上应用的可能性你知道吗？船舶在水上航行的时候，需要很多能源。
传统的能源虽然能让船舶动起来，可是有时候也会带来一些小麻烦，比如说污染环境啦，成本比较高之类的。
但是太阳能就不一样啦，到处都是阳光，这可是个超级免费又环保的能源。
船舶的甲板啊、船身啊，有好多地方都能装上太阳能板，就像给船舶穿上了一件能发电的衣服。
二、太阳能在船舶上的实际用途1. 提供动力想象一下，太阳能转化成电能，然后电能推动船舶在水面上航行，那多酷啊！虽然现在可能还不能完全靠太阳能让大船跑得飞快，但是对于一些小船来说，太阳能已经可以成为主要的动力来源啦。
比如说那种在湖泊里慢悠悠行驶的观光小船，就像一个小太阳能精灵在水上滑行。
2. 满足船上生活用电船舶上的人也要用电呀，就像我们在家里一样。
灯光要亮起来，冰箱要制冷保存食物，还有各种通讯设备也要用电。
太阳能发的电就可以满足这些需求。
船员们就不用总是担心传统能源不够用，只要有太阳，就像有个贴心的小太阳在身边照顾着大家。
三、太阳能在船舶上应用的好处1. 环保方面这可是对地球妈妈超级友好的哦。
传统能源燃烧的时候会排放很多污染物，但是太阳能不会。
船舶在水上航行，要是都用太阳能，那海洋就会变得更清澈，那些可爱的海洋生物也能生活得更好。
就好像我们在为海洋生物们创造一个更美好的家园一样，是不是很有成就感呢？2. 经济实惠从长远来看，太阳能虽然一开始安装太阳能板需要花费一些钱，但是之后就相当于有了一个免费的能源来源。
不用总是花钱去买油或者其他传统能源，这就像是在省钱的道路上找到了一个小秘诀。
对于那些靠船舶运营的人来说，这可真的是个好消息。
四、面临的挑战不过呢，太阳能在船舶上的应用也不是一帆风顺的。
比如说，天气不好的时候，没有太阳，那太阳能板就不能很好地发电了。
这就像一个小调皮在捣乱。
还有，太阳能板的安装也需要一些技术，要考虑船舶的结构啦，重量分布啦。
要是没安装好，可能会影响船舶的稳定性，这可就不好玩了。
太阳能技术在船舶工程中的应用案例
太阳能技术在船舶工程中的应用案例随着全球对环境保护的关注日益增强，太阳能技术在各个领域的应用也越来越广泛。
船舶工程作为一个重要的行业，也开始逐渐采用太阳能技术来提供动力和解决能源问题。
本文将介绍几个太阳能技术在船舶工程中的应用案例，展示太阳能技术在该领域的潜力和优势。
首先，太阳能技术在船舶工程中的一个重要应用是太阳能光伏发电系统。
这种系统利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，为船舶提供电力。
以游艇为例，游艇通常需要大量的电力来支持各种设备的运行，如照明、空调、电器设备等。
传统的发电方式往往依赖于燃油，不仅造成环境污染，还存在噪音和震动等问题。
而太阳能光伏发电系统可以在船舶上安装太阳能电池板，通过吸收阳光转化为电能，为游艇提供清洁、可再生的能源。
这种系统不仅减少了对燃油的依赖，还降低了船舶的运营成本，并且对环境友好。
其次，太阳能技术在船舶工程中的另一个应用是太阳能热水系统。
在船舶上，热水是必不可少的，用于洗浴、清洗、加热等多个方面。
传统的热水供应方式通常需要使用燃油或电力来加热水，而太阳能热水系统则可以利用太阳能来进行加热。
这种系统通过太阳能热水器将太阳能转化为热能，为船舶提供热水。
太阳能热水系统不仅能够减少对传统能源的依赖，还能够降低船舶的运营成本。
此外，太阳能技术还可以应用于船舶的导航和通信系统。
在航海中，导航和通信设备是船舶的重要组成部分。
传统的导航和通信设备通常需要使用电力或者燃油来供给能源，而太阳能技术可以通过太阳能电池板为这些设备提供电力。
这种应用方式不仅能够减少对传统能源的依赖，还能够提高船舶的自给自足能力，增强其在海上的安全性和可靠性。
最后，太阳能技术在船舶工程中还可以应用于船舶的照明系统。
船舶的照明系统需要长时间运行，对电力的需求较大。
传统的照明设备通常使用燃油或电力来供给能源，而太阳能技术可以通过太阳能电池板为船舶的照明系统提供电力。
这种应用方式不仅能够减少对传统能源的依赖，还能够提高船舶的能源利用效率，减少能源浪费。
太阳能在船舶动力领域的应用及前景
太阳能在船舶动力领域的应用及前景1. 引言1.1 太阳能在船舶动力领域的重要性太阳能在船舶动力领域的重要性体现在多个方面。
太阳能光伏技术的应用可以帮助船舶减少燃料消耗，降低运营成本，提高经济效益。
太阳能系统可以增加船舶的独立性和可靠性，提高航行安全性。
太阳能系统还可以减少对传统能源的依赖，降低能源价格波动的风险。
太阳能在船舶动力领域的重要性不仅体现在环保方面，更体现在经济和安全方面，必将推动船舶行业向着更加可持续的方向发展。
1.2 太阳能技术在船舶上的应用在船舶领域，太阳能技术的应用正逐渐引起人们的关注和重视。
太阳能技术在船舶上的应用主要体现在以下几个方面：1. 太阳能光伏板：通过安装太阳能光伏板，船舶可以将太阳能转化为电能，供给船舶的动力系统或其他设备使用。
光伏板的面积和安装位置需要根据船舶的需求和结构进行合理规划，以最大程度地利用太阳能资源。
2. 太阳能热水器：太阳能热水器可以利用太阳能将水加热，为船舶提供热水使用，节约能源消耗同时也减少对环境的影响。
在船舶停靠时，太阳能热水器可以成为一个便捷且环保的选项。
3. 太阳能光伏船帆：一些先进的船舶设计已经开始将太阳能光伏板整合到船帆中，通过收集太阳能来辅助船舶的动力系统，减少对传统能源的依赖，实现船舶的绿色化航行。
太阳能技术在船舶上的应用不仅可以提高船舶的能源利用效率，减少船舶运行过程中的能源消耗，同时也有助于减少对环境的污染，推动船舶行业向着更加环保和可持续的方向发展。
随着技术的不断进步和成本的降低，相信太阳能技术在船舶领域的应用将会得到更广泛的推广和应用。
2. 正文2.1 太阳能光伏技术在船舶动力系统中的应用太阳能光伏技术在船舶动力系统中的应用，是指利用光伏板将太阳能转化为电能，用于船舶的动力驱动。
这种技术的应用已经在一些船舶上得到了广泛的应用。
太阳能光伏技术的应用可以分为两种方式，一种是直接利用光伏板供电，另一种是将光伏板产生的电能存储在电池中再供电。
船舶新能源新技术在船舶上的应用
毕业设计新能源新技术在船舶上的应用新能源新技术在船舶上的应用——风能技术在船舶上的应用摘要世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。
因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。
然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。
化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，同样对于航运业也是个致命的冲击。
因此节能减排成为热门的世界议题。
各大航运企业纷纷加大对新能源的研究，考虑如何开发出新型能源以解决面临的化石能源危机问题。
风能以其自身各种优势成为很多研究机构都在探讨风能在船舶上的应用问题。
关键词：风能、船舶、节能、效益目录一、课题研究的背景和意义··4二、风能在船舶上应用的发展历史与国内外风能在船舶上应用的现状 (5)三、风能在船舶上应用的方式与方法··8四、风能在船舶上应用的技术路线··9五、风能在船舶上应用所存在的难点和关键技术··13六、风能在船舶上应用的创新之处··13七、风能在船舶上应用预期的效益··14八、参考文献·16一、课题研究的背景和意义地球上可供人类使用的化石燃料资源是有限和不可再生的。
据联合国能源署报告,按可开采储量预计,煤炭资源可供人类用200年、天然气资源可用50年、石油资源可用30年。
特别是近几年世界燃油价格不断飙升,能源危急日趋严重。
在此情况下,风能的利用将可能改变人类长期依赖化石燃料和核燃料的局面。
风能是一种无污染的可再生资源,它取之不尽、用之不竭,分布广泛。
随着人类对生态环境的要求和能源的需要,风能的开发日益受到重视,风力发电将成为21世纪大规模开发的一种再生清洁能源。
在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源，可以再生，永不枯竭，分布广泛，遍布世界各地，清洁能源，没有污染。
太阳能和风能在船舶上的应用分析
太阳能和风能在船舶上的应用分析太阳能和风能在船舶上的应用分析近年来，环保意识和可再生能源的重要性逐渐被人们认识到，太阳能和风能作为两种主要的可再生能源，逐渐在船舶领域得到了应用。
本文将对太阳能和风能在船舶上的应用进行深入分析，探讨其优势、技术难点以及未来的发展前景。
一、太阳能在船舶上的应用太阳能作为一种可再生能源，具有免费、无污染、可再生等诸多优势，因此在船舶上得到了广泛应用。
太阳能主要用于供电和热水供应两方面。
1. 太阳能供电船舶上的各种电力设备，如灯光、导航、通讯、雷达等都需要电能支持，传统上需要通过内燃机或者蓄电池提供电能。
而利用太阳能电池板可以直接将阳光转化为电能，以满足船舶上的电力需求。
太阳能电池板具有无噪声、低维护成本等优点，可以有效减少船舶的运营成本和环境污染。
2. 太阳能热水供应船舶上的居住和生活用水需求巨大，传统上需要通过燃料或者发动机余热供应。
而利用太阳能热水器可以将阳光转化为热能，提供供暖和热水等功能。
太阳能热水器具有节能、环保等特点，可以有效减少船舶的能源消耗和排放。
二、风能在船舶上的应用风能作为另一种可再生能源，同样具有免费、无污染、可再生等特点，因此在船舶上也得到了广泛应用。
风能主要用于船舶推进和辅助动力两方面。
1. 风能推进传统上，船舶主要依靠内燃机或者蒸汽机进行推进。
而利用风能进行推进的风帆船则可以利用风能的竖直推力来推进船只。
风能推进具有低排放、低能耗等特点，尤其适用于长途航行、航速较慢的船只。
2. 风能辅助动力船舶在巡航过程中，需要进行转向、缓速、停泊等操作，这些操作通常依靠发动机的动力。
而利用风能辅助动力，则可以通过装置风帆或者风轮来获取风能，辅助发动机进行操作。
风能辅助动力可以有效减少船舶的能源消耗和排放，降低运营成本和环境污染。
三、太阳能和风能的技术难点虽然太阳能和风能在船舶上的应用有许多优势，但也存在一些技术难点：1. 能源利用效率太阳能和风能的利用效率受到天气、航向、航速等因素的影响，尤其是在阴雨天气或风力较弱的情况下，能源的获取将受到限制，影响船舶的正常运行。
太阳能风能在船舶中应用的研究进展
太阳能风能在船舶中应用的研究进展太阳能和风能被广泛应用于船舶中，以减少对传统燃油的依赖，提高能源效率，并降低对环境的影响。
在过去的几十年中，对太阳能和风能在船舶中的应用进行了广泛的研究和发展。
以下是太阳能和风能在船舶中应用的研究进展的主要方面。
首先，太阳能在船舶中的应用已经取得了显著进展。
太阳能电池板可以安装在船舶的甲板或其他适合的位置上，通过转化太阳能为电能，为船舶提供动力。
太阳能电池板可以将阳光直接转化为电能，可以用于充电电池，供船舶使用。
太阳能发电系统可以为船舶提供一定的驱动力，减少燃油消耗。
其次，风能在船舶中的应用也取得了进展。
通过利用船舶前进时的风能，可以使用风能发电机或风力涡轮机将风能转化为电能。
这些发电系统可以为船舶提供动力，并减少对燃油的依赖。
此外，也有研究人员利用帆布、旋翼等装置，利用风能来提供船舶的驱动力，减少燃油的使用。
此外，还有一些研究致力于提高太阳能和风能在船舶中的利用效率。
通过优化太阳能电池板的设计和材料，可以提高太阳能电池板的转化效率，从而提高太阳能在船舶中的利用效率。
同样，也有研究人员致力于改进风能转化设备的设计和材料，以提高风能在船舶中的利用效率。
此外，还有研究人员通过改进船舶结构和船舶航行策略，提高太阳能和风能在船舶中的整体利用效率。
此外，还有一些相关领域的研究对太阳能风能在船舶中的应用进行了进一步的研究。
例如，有人研究如何将太阳能和风能与其他能源技术结合使用，如储能技术和燃料电池技术，以提高船舶的能源利用效率。
另外，也有研究人员对太阳能风能在船舶中的潜力进行了经济和环境评估，以评估其可行性和可持续性。
综上所述，太阳能和风能在船舶中的应用已经取得了显著进展。
通过太阳能和风能的利用，可以减少对传统燃油的依赖，提高船舶的能源效率，并降低对环境的影响。
未来的研究工作应进一步改进相关技术，提高能源利用效率，并加强经济和环境评估，为太阳能和风能在船舶中的应用提供更好的支持。
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太阳能风帆在现代船舶中的应用
王力
武汉理工大学能动学院仿真中心，武汉（430063）
E-mail：109909055@
摘要：随着国际原油价格飞速上涨，以及全球环境日益恶化，“节能减排”成了航运业中人们关注的首要问题。
本文对近年来国内外太阳能动力船舶及风帆助航的发展现状和趋势进行了综述，并对太阳能动力船舶及风帆助航的若干关键技术及其可能的解决方案进行了阐述，并对国内发展太阳能风帆进行了初步构想。
关键词：太阳能；风帆助航；节能
1．太阳能及风帆的发展现状与趋势
太阳能取之不尽、用之不绝，是重要的可再生能源，在后化石燃料时代太阳能将成为最主要的自然能源之一。
而且，除核能以外，可以说地球上一切能源都直接或间接地来自太阳能。
尽管太阳能技术在日常生活中已得到广泛应用，但将其作为交通运输工具的动力能源研究起步较晚，太阳能作为船舶航行的动力能源研究还较薄弱，其实际应用还不广泛，可谓是刚起步，尤其是作为大型远洋航行船舶的动力能源研究更是薄弱。
太阳能作为船舶动力能源的研究属高科技，有不少关键性的技术有待研发或改进。
风帆作为船舶的推进装置有其悠久的历史，19世纪后半期可说是帆船的鼎盛时期，大型高速帆船已达到相当完善的程度，其后由于蒸汽船的出现，才被逐渐淘汰。
自从1973年石油危机以来，燃油价格急剧上涨，燃料费用在船舶营运开支中从原来的百分之十几增加到百分之四、五十。
为了节能的需要，在现代船舶上采用风帆推进装置的方案又被重新提出。
在国外已成功地发展了机主帆副的船舶，据统计，由于利用风帆而得到的节能效果约15%左右，每平方米帆面积平均获得的功率约0.3-0.4hp。
为了克服传统帆船的缺点和保证船舶运输的定时性，现在船舶以机主帆副为宜，这便是通常所称的风帆助航节能船舶。
2．太阳能船舶的关键技术
发展太阳能动力船舶，尤其是大型太阳能动力船舶，有多项关键技术有待于研究、解决、改进与完善。
太阳能动力船舶的关键技术初步归纳如下：
1）太阳能动力船舶船体平台的研究：该项技术属于舰船总体技术，包括适用的船舶类型分析论证、船型方案论证设计及其水动力性能研究，太阳能动力系统的布置等。
2）高效率的太阳能光伏装置的研制：太阳能的能量密度不高，太阳能光伏装置的能量转换效率对发展太阳能船舶至关重要。
3）大容量高输出功率的储能装置：要实现大型船舶全天候太阳能动力航行仅提高太阳能光伏装置的效率还不够，储能装置的应用也是非常关键的技术。
储能装置的应用似乎起到了“以时间换取能量空间和密度”的功效，该装置可储蓄太阳能转换而来的电能，作为船舶主动力电动机的能源，以实现全天候、高功率船舶动力供应。
4）燃料电池的研制：燃料电池是太阳能动力船舶最有前途的储能装置。
将燃料电池技术与太阳能技术相结合用于太阳能动力船舶的研究十分薄弱。
在全天候大型太阳能动力船舶的实现中，燃料电池储能技术似乎是不可或缺的关键技术环节。
[1]
3.风帆助航研究
3.1帆翼气动特性 研究帆翼的主要内容包括升力、阻力、推力、侧向力和横倾力矩特性等气动特性。
影响帆翼气动特性的因素主要有帆翼形状、展弦比、拱度、前缘半径、桅杆、船体上层建筑及大气梯度等。
帆翼的气动特性可通过试验或理论计算确定。
风帆的空气动力性能在许多方面与机翼相仿，当风帆以某一攻角对风时，帆上作用有升力和阻力，如图1所示，它们随攻角而变，其关系通常可用攻角为参数的C L -C D 图表示。
升力与帆面拱度密切相关，阻力则与帆面质量、帆后流动分离等因素有关。
由图2可见，小攻角时，升力随攻角增加而增加，在某一攻角时达到最大值；此后，攻角的增加使得升力下降、阻力激增。
风帆的推力是升力和阻力在船前进方向分力的合力，在某些情况下，如顺风航行，帆的阻力表现为帆的推力。
因此，不仅要使帆在中等攻角（200-400）下有较大的升力，还要使帆在大攻角（700以上）时有较大的阻力，才能使船舶获得较大的推力。
[2]
图1 风帆受力图
置于来流中的帆具，其受到垂直于来流方向的升力L F 和与来流方向一致的阻力D F 的作用，通常用升力系数L C 和阻力系数D C 表示：
212
L L F C S ρυ=
212
D D F C S ρυ= 其中，ρ为三维驻点密度，S 为风帆投影面积，υ为风速。
通常，帆的空气动力性能通过风洞试验得出，然后绘成风帆空气动力特性图，如图2所示，以函数的形式表示为： ()L C f αλν=，，
()D C g αλν=，，
其中，ν为帆的拱度比，λ为帆的展弦比，α为帆的攻角。
图2 风帆空气动力特性图
3.2最佳操帆曲线
在图2所示的风帆气动性图下，升力系数L C 和阻力系数D C 与推力系数X C 之间的关系为：
()()sin cos sin cos X L D C C C f g θθαλνθαλνθ=−=−，，，，
由上式可知，在某一迎风角θ下，改变攻角α的大小，可得到推力系数X C 与攻角α的关系曲线。
一般来说，在某一攻角α下，X C 可达到最大值，此时的帆位角Φ即为最佳帆位角，对应的攻角为最佳攻角。
可根据下式求得在迎风角θ下的最佳攻角。
sin cos 0f f θθαα
∂∂−=∂∂ 有了最佳攻角也就可以算出最佳帆位角，因此就可以作出针对不同迎风角下的最佳操帆曲线。
3.3风帆助航系统总体控制模型
风帆控制系统是利用风向风速传感器采集到风向、风力信号，经过模数转换后送入最佳帆角控制器，最佳帆角控制器的根据最佳操帆曲线计算出当前迎风角下的最佳帆位角，并把它送入比较机构与利用角度传感器采集回来的帆位信号进行比较，得出偏差信号后送入功率驱动装置驱动执行机构转动硬帆，使船舶获得最大推进力。
其控制框图如图3所示。
图3风帆控制系统框图
4．太阳能风帆的实现
最近，英国国内最先进的绿色游艇在伦敦的海德公园湖下水。
这艘游艇名为“太阳能水手”它的特色是安装有太阳能风帆，主要依靠太阳能来推动，同时也利用风能，不会排放任何污染物质，非常环保。
“太阳能水手”上的太阳能电池板只有小部分固定在船身上，大部分安装在风帆上，而且可以转动。
这是一种创新性的设计，研究人员称之为“太阳风帆”。
它们的强度足以轻松应对64千米/时风速下的压力。
但是，在风速超过50千米/时后，驾驶员一般会转动太阳能风帆，让它们平置于后甲板上方。
这样既能保障游艇的安全，又不会影响它继续吸收太阳能量。
即使在阴天，这艘游艇上的太阳能电池也能产生超过木身需要的能量，并且把多出的能量储存下来。
等到完全黑暗的时候，游艇可利用储存的那部分能量继续航行30千米以上。
这些电池板发电能力很强，晴天时可在4小时内储集足够一个普通家庭使用6天的电量。
驾驶舱内的电脑还会合理安排电池的电量，最大限度地提升游艇的续航能力。
在停航期间，这艘船可以把多余的能源卖回给英国的电力公司。
[3]
5．结束语
综上所述，对太阳能风帆的发展提出如下结论性看法：
1）太阳能风帆的发展己初见端倪，其研究具有重大的理论和实际意义。
这种可再生能源船舶的研发既是有前瞻性的远景课题，也是需要逐步研究实现的迫切课题。
我国开展该项研究具有可行性。
2）在交通工具中，船舶以太阳能风帆为航行动力有其独特的优势，有望实现大型化、远洋航行；也可用于多种日标船型，民船、军船均适用。
3）发展太阳能风帆，尤其是大型船舶，还有多项关键技术需研究解决、改进与完善。
参考文献
[1] 卢晓平，魏光普，张文毓．太阳能动力船舶发展综述．海军工程大学学报，2008年8月．
[2] 黄朝明．船舶风帆助航的实验研究．大连海事大学，2008年6月．
[3] 巧云．英国发明太阳能风帆游艇．万象奥秘，2009年，58-59．
The application of solar sail in modern ships
Wang Li
Lab. of system simulation and control, Wuhan University of Technology, Wuhan (430063)
Abstract
With the rapidly rising of oil prices and the deterioration of global environment, energy-saving and emission reduction have become the first issues in shipping industry. The paper made a general description of the development of domestic and foreign solar energy ships and sail-assisted, explained the key technologies and their possible solution plans. Besides, some ideas were put forward for the development of solar sail in China.
Keywords: solar battery; sail-assisted; energy-saving。