风帆助航与天帆系统
航空概论(1)
第一章1.什么是航空？什么是航天?航空与航天有何联系？航空是飞行器在地球大气层的航行活动为航空。
航天是指人造地球卫星、宇宙飞船等在地球附近空间或太阳系空间飞行。
联系：1.航空宇航天是严密联系的；2.航空航天技术是高度综合的现代科学技术：力学、热力学和材料学是航空航天的科学根底。
电子技术、自动糊控制技术、计算机技术、喷气推进技术和制造工艺技术对航空航天的进步发挥了重要作用。
医学、真空技术和低温技术的开展促进了航天的开展。
2.飞行器是如何分类的？在大气层或大气层外空间〔太空〕飞行的器械。
飞行器分为3类：航空器、航天器、火箭和导弹。
在大气层飞行的飞行器称为航空器，如气球、滑翔机、飞艇、飞机、直升机等。
它们靠空气的静浮力或空相对运动产生的空气动力升空飞行。
在空间飞行的飞行器称为航天器，如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等。
它们在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然后在引力作用下完成轨道运动。
火箭是以火箭发动机为动力的飞行器，可以在大气层，也可以在大气层外飞行。
导弹是装有战斗部的可控制的火箭，有主要在大气层外飞行的弹道导弹和装有翼面在大气层飞行的地空导弹、巡航导弹等。
3.航空器是怎样分类的？各类航空又如何细入空中。
根据产生向上力的根本原理的不同，航空器可划分为两大类：轻于空气的航空器和重于空气的航空器，前者靠空气静浮力升空，又进一步分为以下几种类型：轻于空气的航空器：轻于空气的航空器的浮力使航空器升空，气球和飞艇都是轻于空气的航空器，二者的主要区别是前者没有动力装置，升空后只能随风飘动，或者被系留在某一固定位置上，不能行控制；后者装有发动机、安定面和操纵面，可以控制飞行方向和路线。
重于空气的航空器：重于空气的航空器的升力是由其自身与空气相对运动产生的。
固定翼航空器主要由固定的机翼产生升力。
旋翼航空器主要由旋转的产生升力。
4.航天器是怎样分类的？各类航空又如何细分？按技术分类和按法律分类。
高性能船舶要点
高性能船舶知识概要1绪论1.1什么是高性能船舶？基于不同的流体动力原理，高性能船有不同的类型和船型，可以是排水量船型，还可以是流体动力船型，还可以是不同原理的混合船型。
不管是哪一种船型，它们的共同点是具有高水平的综合航海性能，以及具有完善的满足其主要使用要求的船舶功能。
这样的船舶统称为高性能船舶。
1.2高性能船的特点有哪些？航速高，优良的耐波性能，载运能力较大，经济性好，优美的造型和舒适的舱室空间环境。
1.3什么是傅氏数和容积傅氏数，引入傅氏数的目的是什么？船傅氏数就是傅汝德数，傅氏数（L为船的设计水线长），容积傅氏数（▽为排水体积）。
引入傅氏数的目的：表达船舶相对速度。
1.4航速对船舶首尾吃水的影响规律？（1）当Fr▽<1时，此时航速较低，流体动力所占的比重极小，船体基本上由静浮力支持，船体的航态与静浮时变化不大。
（2）1.0<Fr▽<3.0时，此时随着航速的提高，航态较静浮状态有明显的变化，船首上抬较大，船尾下沉明显，整个船体呈现明显的尾倾现象。
（3）Fr▽<3.0时，此时航速很高，船体吃水变化很大，而且整个船体被托起并在水面上滑行，仅有一小部分船体表面与水接触。
1.5根据流体动支持力的大小船舶运动可分为哪几种运动航态？根据流体动支持力的大小船舶运动可分为排水航行状态，过渡（或半滑行）状态和滑行状态1.6高性能船舶有哪几种类型？高性能船舶主要包括：小水线面双体船，穿浪双体船，滑行船，水翼艇，气垫船，地效翼船，高性能排水式单体船。
1.7高性能船舶航行性能有哪几种研究方法，这些方法的特点是什么？高性能船舶航行性能有三种研究方法：理论计算研究，模型试验研究，实船试验研究，特点如下：理论计算研究特点，高性能船舶是现代高科技应用和发展的产物。
在每种高性能新船型开发研制工作一开始，以船舶水动力学为基础的各种分析计算方法即被引用于性能研究工作，而且收到了比单体船性能研究中使用理论计算方法更好的效果。
天车的种类及基本机构
第一章天车的概述天车又称桥式起重机、行车等，它是起重机械中使用最广泛的一种。
随着国民经济的飞速发展，天车在许多部门已成为必不可少的设备。
在现代化大生产的条件下，随着机械化和自动化程度的不断提高，天车在生产过程中已不单纯起辅助作用，而成为连续作业生产流程中的一种专用设备。
天车横架在车间、仓库及露天堆放场合固定跨间的上方，作为吊运物体，以及做某些特殊工艺操作的起重机。
它具有构造简单、易于操作，在起升机构极限高度与大、小车轨道所允许的空间范围内，能在任意位置吊运。
而且维修方便、起重量大、不占地面作业的面积，不仅减轻工人的体力劳动，还能提高生产效率，所以它广泛地使用于工业生产之中。
§1—1 天车的种类天车一般分为通用天车、冶金天车和龙门式天车三大类。
其中通用天车主要用于一般车间的物件装卸、吊运；冶金天车主要用于冶金生产中某些特殊的工艺操作；龙门式天车用于露天堆放物件的搬运。
各类天车由于取物装置、专用功能的不同，所以在构造特点及作用方面也有所不同。
天车分类如下：一、通用桥式天车通用天车又分梁式天车和桥式天车两种。
这里主要介绍几种常用的桥式天车。
1．吊钩桥式天车吊钩桥式天车如图1—1所示。
它在起重机械中占的数量较多，用途最广。
它是由桥架(大车)、小车、桥架运行机构、桥架金属结构和电气控制设备等几部分组成。
图1—1 吊钩桥式天车1一大车运行机构2一小车3一司机驾驶室4一桥架金属结构一般讲起重量在10吨(t)以下的天车，采用一套起升机构，也就是一个吊钩；15吨以上的天车采用主、副两套起升机构，即两个吊钩。
其中起重量较大的吊钩为主钩，起重量较小的吊钩为副钩。
主钩起重量大，但起升速度较慢。
副钩起重量小，但起升速度较快，可以提高轻载吊运的效率。
主副钩的起重量一般表示为主钩／副钩，通常用数字表示，例如20／5，即主钩起重量为20吨，副钩起重量为5吨。
主、副钩有时也称大、小钩，其起重量的比值一般为1／6～1／4。
第5章 船舶操纵设备2
它的偏舵角和偏航角的关系是：
式中：k1-比例系数； k2-微分系数； k3-积分系数。 特点：1）能加快给舵速度 2)能自动消除单侧偏航角 3)结构复杂，造价高 4)比较完善的自动舵 综上：比例系数k1根据船型、海况、装载情况调节。 微分系数k2根据船舶偏航惯性调节。 积分系数k3根据风流或螺旋桨不对称产生单侧干扰调节
第八节 操舵要领及注意事项
1.按舵角操舵 舵工在听到值班驾驶员下达舵角舵令后，应 立即复诵并迅速、准确地把舵轮转到所命令的舵 角上，及时报告。在值班驾驶员下达新的舵令前， 舵工不得任意更动舵的位置。 船舶在进出港、靠离泊及海上采取避让措施时通 常采用按舵角操舵的方法。
第八节 操舵要领及注意事项
第六节 自动舵
四、自动舵的使用操作程序 各种类型的自动舵都和罗经、舵机组合起来， 并且都具有自动、随动和手柄（应急）三种操舵方 式。下面以图5-34所示国产红旗-4型自动操舵仪为 例，说明自动舵的使用操作程序。
第六节 自动舵
图 5-34 红旗－4型操舵仪
1-选择开关（selector switch）； 2-分罗经调节孔（compass louver）； 3-灵敏度（sensitivity）； 4-压舵（meeting rudder）； 5-微分调节（differential coefficient controlling）； 6-分罗经（compass repeater）； 7-舵角指示器（helm indicator）； 8-灯光（lighting）； 9-航向改变（course changing）； 10-比例调节（proportional controlling）； 11-机组开关（unit switch）； 12-电源开关（power switch）； 13-应急舵控钮（jury rudder controlling）
技术问答题库(风电场部分)
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液压系统元器件损坏 11、偏航异常噪声原因？ 答案：润滑油或润滑脂严重缺失 偏航阻尼力矩过大 齿轮副轮齿损坏 偏航驱动装置中油位过低 12、偏航不对风原因？ 答案：风向标信号不准确 偏航系统的阻尼力矩过大或过小 偏航制动力矩达不到机组的设计值 偏航系统的偏航齿圈与偏航驱动装置的齿轮之间的齿侧间隙过大 14、偏航计数器故障原因？ 答案：连接螺栓松动 异物侵入 连接电缆损坏 磨损 15、如何降低齿轮箱噪声？ 答案：适当提高齿轮箱精度，进行齿形修缘，增加啮合重合度 提高轴和轴承的刚度 合理布置轴系和轮系传动，避免发生共振 16、控制系统的功能？ 答案：控制系统利用 DSP 微处理机或 PLC 或单片机，在正常运行状态
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2 接班人员酗酒精神状态明显不好。 3 在交接班过程中发生事故紧急操作任务，应暂停交接班，此时接班 人员应听从交班值长指挥， 并积极动协助处理。 4 公司领导风电场场长认为需暂缓交班的其它事项。 401 生产准备人员在移交生产工作中应重点检查以下项目？ 答案： 答案：1 图纸、资料、记录和试验报告； 2 设备、备品配件及专用工具清单； 3 设备质量情况和设备消缺情况及遗留问题； 4 运行监控系统及操作装置； 5 保护、联锁的试验及定值设定的正确性； 6 安全标示、安全设施、指示标志、设备标牌； 7 运行场地、场所。 402 风电机组控制系统应能检测的主要数据并设有要警报信号有 哪些？ 答案： 答案：1 发电机温度、有功与无功功率、电流、电压、频率、转速、 功率因数。 2 风轮转速、变桨距角度。 3 齿轮箱油位与油温。 4 液压装置油位与油压。
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答案：与风电场中各个风电机组建立通信连接 读取并显示风电机组的运行数据 风电机组的远程控制，包括远程开机、停机、左右偏航、复位等 历史运行数据的保存，查询及维护 风机故障报警，故障现场数据的保存与显示 风电机组运行数据的统计，包括日报表、月报表、年报表 绘制风速-功率曲线，风速分布曲线及风速趋势曲线 远程设置风电机组的运行参数 8、双馈变速恒频系统具有什么特点？ 答案：能实现与电网的简单连接，并可实现功率因数的调节 变频器的最大容量仅为发电机额定容量的 1/4-1/3 可以降低风力发电机运行时的噪声水平 由于风力机是变速运行，其运行速度能在一个较宽的范围内被调整到 风力机的最优化数值， 从而获得较高的风能利用率 9、偏航齿圈齿面磨损的原因？ 答案：齿轮的长期啮合运转 相互啮合的齿轮副齿侧间隙中渗入杂质 润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干摩擦状态 10、偏航压力不稳原因？ 答案：液压管路出现渗漏 液压系统的保压蓄能装置出现故障
帆板控制系统的鲁棒性分析及改进方法研究
帆板控制系统的鲁棒性分析及改进方法研究简介：帆板控制系统是指用于调整帆板角度以准确捕捉风能的控制系统。
在帆板能源利用领域，鲁棒性是一个重要的指标，旨在保证系统在各种外部扰动下的稳定性和可靠性。
本文将对帆板控制系统的鲁棒性进行分析，并研究改进方法，以提升系统的稳定性和可靠性。
一、鲁棒性分析1. 外部扰动的分析：首先，对帆板系统中可能遇到的外部扰动进行详细分析。
这些扰动可能包括：风速变化、风向变化、船体运动等。
2. 系统响应的分析：通过数学模型建立系统的状态空间方程，并分析系统对于不同外部扰动的响应情况，考虑到系统的跟踪误差和稳定性。
二、鲁棒性改进方法研究1. 鲁棒控制设计：基于鲁棒控制理论，设计出一种对外部扰动具有强鲁棒性的控制器。
具体包括：a. H∞控制方法：利用H∞控制方法将系统的鲁棒性分析转化为一个优化问题，设计出具有强稳定性和鲁棒性能的控制器。
b. μ合成控制方法：利用μ合成控制方法对帆板系统进行频域分析，并设计出一个具有强鲁棒性的控制器。
2. 鲁棒估计器设计：针对帆板系统中存在的不确定性，设计出一种鲁棒估计器来对系统进行状态估计和鲁棒性优化。
具体包括：a. 鲁棒滤波器设计：采用鲁棒滤波器对传感器测量信号进行滤波和融合，以提高测量的准确性和可靠性。
b. 鲁棒辨识算法：利用鲁棒辨识算法对系统的参数进行估计和辨识，以提升系统的鲁棒性和准确性。
3. 鲁棒策略优化：通过优化策略，对帆板系统的鲁棒性进行进一步改进。
具体包括：a. 高鲁棒性控制策略：通过改进控制策略，增强系统对外部扰动的抵抗能力，提升鲁棒性和稳定性。
b. 多模型控制策略：利用多模型控制策略，将帆板系统分成不同的模型区域，并分别设计控制器，以提高系统的稳定性和鲁棒性。
总结：帆板控制系统的鲁棒性分析及改进方法的研究对于提升系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
通过对外部扰动的分析，建立系统的数学模型，并设计合适的控制策略和估计器，可以提高系统对外部扰动的鲁棒性。
GMDSS设备课后问答题 整理版
本提纲为航海1417 白兴超整理，仅供航海1417-141C班适用。
以下所有简答题是老师划的重要简答题以及个人认为重要的题目。
仅供参考复习，如有异议，请指出，谢谢第1章1.原海上通信系统与GMDSS相比存在哪些局限性？1）可靠通信距离近2）需要经过专门训练的报务员才能适任海上遇险报警与通信3）报警设备的自动化和可靠性能差，受人为因素影响大4）远距离报警手段单一，全球覆盖能力差5）对遇险船舶的搜救缺乏有效的国际协调与合作6）常规通信手段落后，通信自动化程度低2.简述GMDSS的基本含义。
GMDSS是从何时开始全面实施的？GMDSS全称为global maritime distress and safety system，就是全球海上遇险与安全系统的缩写。
该系统主要由卫星通信系统—INMARSAT (海事卫星通信系统) 和COS-PAS/SARSAT（极轨道卫星搜救系统）、地面无线电通信系统(即海岸电台)以及海上安全信息播发系统三大部分构成。
1999年2月1日。
3.GMDSS主要有哪些功能？（1）遇险报警，三个方向；（2）搜救协调通信；（3）救助现场通信；（4）救助现场寻位；（5）海上安全信息（MSI）的播发与接收；（6）快捷高效的常规通信；（7）驾驶台对驾驶台通信；4.GMDSS现场寻位功能是怎样实现的？（1）Radar-SART：通过遇险目标携带的搜救雷达应答器SART和救助船或飞机上的X波段雷达所构成的寻位系统实现。
当遇险目标携带的Radar-SART被救助船或飞机上的X波段雷达信号触发时，救助船或飞机上的雷达屏幕就会显示出遇险目标的相对位置，从而迅速发现遇险目标，达到及时救助的目的。
（2）AIS-SART：当船舶遇险时，开启AIS-SART，会在AIS的专用信道上自动发射遇险报警信息，主要包括遇险船的位置和识别码等信息，周围船舶收到该特殊信息后，可以很快确定遇险船舶的位置，从而便于救援人员对遇险目标进行迅速准确的定位，并实现及时救助。
复习题及答案
Za 08 级电子专业《飞行治理与自动飞行把握系统》复习题第一章飞行力学1. 三种飞机运动参数各自描述的是哪两个坐标系之间的关系？8 个运动参数的准确定义和正负的规定？ 1） 姿势角：机体轴系与地轴系的关系。
俯仰角：机体纵轴与其在地平面投影线之间的夹角。
以抬头为正；偏航角：机体纵轴在地平面上的投影与地面坐标系OX 轴之间的夹角。
以机头右偏航为正滚转角：又称倾斜角，指机体竖轴〔飞机对称面〕与通过机体轴的铅垂面间的夹角。
飞机右倾斜时为正。
2） 飞机的轨迹角：速度坐标系与地理坐标系之间的关系。
航迹倾斜角：飞行地速矢量与地平面间的夹角，以飞机向上飞时为正；航迹偏转〔方位〕角：飞行地速矢量在地平面上的投影与地理坐标系 OX 轴之间的夹角，以速度在地面上投影在地轴之右时为正；航迹滚转角：飞行地速矢量的垂直重量与飞行地速矢量及其在水平面上的投影组成的平面之间的夹角，以垂直重量在平面之右为正。
3） 气流角：空速向量与机体轴系的关系迎角：空速向量在飞机对称面上的投影与机体轴的夹角，以速度向量的投影在机体轴之下为正〔飞机的上仰角大于轨迹角为正〕；侧滑角：速度向量与飞机对称面的夹角。
以速度向量处于飞机对称面右边时为正。
2. 飞机升力的定义？方向的规定？升力的产生与什么部件有关？飞机升力的组成局部？与空速的关系？ 机翼产生升力的原理？升力 L:飞机总的空气动力R 轴的重量,向上为正.产生升力的主要部件是飞机的机翼. 机翼的升力：机翼升力与机翼面积,动压成正比。
机身的升力： L = C (1 ρ V 2 )S 。
和速度平方成正比。
b Lb 2 ∞ ∞ b平尾的升力：与速度无关。
3. 舵面偏转及其引起的操纵力矩的方向的规定？驾驶员是如何操纵这些飞机舵面的？ 操纵舵面的铰链力矩定义：铰链力矩就是作用在舵面上的空气动力的合力对舵面铰链转轴所形成的力矩。
正负：定义迫使舵面正向偏转的铰链力矩He 为正。
升降舵：其正向的铰链力矩迫使其向下偏转；方向舵：其正向的铰链力矩迫使其向左偏转；副翼：其正向的铰链力矩迫使“左上右下”偏转；4. 横侧向气动力由哪些因素会引起侧力？如侧滑角。
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风帆助航与天帆系统
李斌
【摘要】介绍风帆助航的特点与应用,分析其在节能、安全和航行性能方面可能存在的问题,阐述一种新型的高科技风帆系统——天帆系统的原理、航线优化设计和
安全措施.
【期刊名称】《世界海运》
【年(卷),期】2011(034)008
【总页数】3页(P19-21)
【关键词】船舶推进;风帆助航;天帆系统;节能
【作者】李斌
【作者单位】大连海事大学轮机工程学院
【正文语种】中文
风帆作为船舶推进装置已有几千年的历史，历史上曾出现大型远洋帆船的极盛时期。
但由于风力和风向的不稳定，使得航行存在着很多不确定因素。
随着科学技术的发展，风帆船已逐渐被动力船所代替。
近年来由于能源危机、油价上涨和排放的控制等诸多方面的原因，风帆船被重新提上议事日程。
而现代水动力学、空气动力学、自动控制及计算机应用、材料与建造学、气候监测与预报等学科的迅速发展，也为现代风帆船的研制和应用提供了条件。
一、采用风帆助航的优点及应用
从初投资、所需空间、危险性、能源有效性、环境友好性、目前可行性、未来可行性、目前能源成本以及未来能源成本几个方面对各种能源的使用进行了综合评估，其结果如表1所示。
从表1中可以看到，风能很显然是民用船舶动力中最具有吸
引力的替代方式。
尽管风力可能让航行增加不确定因素，但是受石油危机、环境污染、全球气候变暖等问题的影响，越来越多的国家又开始考虑将风能作为辅助动力，发展风能助推船舶。
根据海上航行条件，许多国家很早就开始了风帆助航研究。
其研究领域主要包括新型风帆的研究和风帆助航规划、技术经济的论证工作。
如法国开发研制的吸气式涡轮帆、英国开发的Walker帆型、前苏联开发的转子-风帆组合体以及日本开发的
卷折式纤维增强塑料风帆等，并在此基础上成功研制了一批大型风帆助推运输船。
我国也在1 9 8 0年代成功开发出了圆弧形翼帆助航船。
这些船舶的共同特点是利用电子计算机自动操帆，并已证实采用风帆助航可以达到既节约能源，又降低污染的效果。
表1 不同能源的比较+ 好 - 差○中石油核能燃气初投资所需空间危险性能源有效性环境友好性目前可行性未来可行性目前能源成本未来能源成本++ ○--+-+-煤○-+--+-++-----++++氢○-○○+-+--○-○--+-++风+○○++○+++
二、风帆助航存在的问题
尽管利用风帆助航可以节能，但仍存在着许多问题需要认真研究和解决。
这里主要包括风帆助航的实际效果问题、节能与安全的相互关系问题、风帆对船舶航行性能的影响问题等。
1. 风帆助航的实际效果
风帆助航的实际节能效果与船舶的航线和航区有关，有时实际的节能效果可能并非我们想象的那样好。
首先是风力资源问题，如针对我国沿海典型航线采用风帆助航技术后的年均节能效果的计算（计算船型为800t沿海货船），结果表明在中国沿
海风帆船具有一定的推广应用前景。
其次是风向问题，为了获得风能增加航速，有时需要不断改变航向和倾侧航行，可能偏离预定航线多走一段距离而增加航行时间，柴油机也会运转更长时间而燃烧更多的燃油。
2. 节能与安全的相互关系
风帆助航与船舶安全是一对互相对立又可以互相优化的矛盾体。
从尽可能多地利用风能、节约能源的角度来看，希望有足够强的风力吹动风帆，产生足够强的力推进船舶。
然而，如果风力过大，则会对船舶安全造成威胁，也不利于船上人员对船舶的操纵和控制。
为了达到节能与安全的最优，风帆助航既要考虑空气流体动力，又要兼顾安全性（强度、稳性、自动化操纵等）。
船舶采用何种方式，需要针对航线的气候条件，因地制宜。
3. 风帆对船舶航行性能的影响
船舶安装风帆，风帆所增加的倾侧力矩会改变船舶的稳性、浮态等各种性能，并可能引起船舶的偏航及操纵性的改变。
由于风速和风向不稳定，风帆提供的辅助推力也不稳定，要保证风帆和螺旋桨获得最佳的综合推进效率，需分析机、帆、桨的配合特性，实现机、帆、桨三者的最佳匹配，以获得理想的节能效果。
三、新型风帆助航系统——天帆系统
天帆系统是德国工程师瑞格发明的新型高科技风帆，它是由一个巨大的、充满氦气的天帆，也叫风筝帆及相应的索具组成，利用上层最稳定而强劲的风力驱动船舶前进，天帆系统的组成及工作原理如图1所示。
1. 天帆系统
天帆，也称为风筝帆，其形状类似于滑翔机的机翼，由纺织品构成，面积可达2000m2，工作时充满氦气，由充气骨架支撑结构提供必要的机械强度。
由于它比
空气轻，即使一点风也没有，风筝帆也可以稳定上升。
风筝帆最高能够升至500m，根据不同高度风的方向和强度，帆的高度可在100～500m内调整，以最大限度地利用风能，确保可以获取足够的推进能量。
天帆向船上传递力是通过一根牵引缆。
控制缆位于牵引缆和帆之间，控制和平衡天帆。
风筝帆的所有缆绳采用强度高、重量低的现代尼龙纤维。
牵引缆与船体之间的连接装置采用滑车方式，它可以在轨道上移动，轨道固定在船的外板上，由一台缆车控制牵引索的长度。
它将牵引缆的力传递到船体并推动船前进，每条船的连接系统都不相同。
牵引缆作用点的位置是变化的。
因为牵引力需要同横向阻力在同一条线上，这取决于船体的形状和船速。
在天帆上使用了一个经改装后的飞机自动导航仪。
自动导航仪和船上的计算机相连。
控制系统根据风向、风速、船的航向和船速自动调整天帆的位置。
收放帆系统用于收回和放出天帆的牵引索，它由控制机构、索收放系统以及氦气的填充和放泄系统组成。
由于风筝完全是由纺织品构成的，这使得它易于存放，在船上只占很小的空间。
充放气机构控制将氦气充入天帆的气囊或将氦气放出。
氦气系统由高压氦气瓶和泵组成。
2. 航线优化设计
系统航线优化设计由四个模块组成：天气预报，性能计算，决策制定和航线建议。
即在现代天气预报的帮助下，获得一个恒定的、能量充沛的驱动力，充分利用风力优势，完成快速、准确的航次。
现代气象预测可以精确预测5 d内的天气状况，还可以预测更长时间的宏观天气
状况和气象形势，即使短期的气象情况，也可以在半天之前预测出来，这就为航线确定起到了关键作用，确保了船舶的安全。
输入天气预报的数据可进行天帆性能计算，预测通过天帆推进系统可获得的风力，并考虑到不同船舶的特性参数，然后计算出使用天帆系统的船速和预计到港时间。
船公司可以设定船的某些参数，诸如最大燃油消耗率和最迟到达时间等都可输入系统，然后计算优化航线。
3. 系统安全措施
为了确保船舶的安全，天帆系统由6级的安全措施来保证：（1）通过定期的天气预报避免不利的天气情况，并对下降风和阵风进行预警；（2）改变机翼的空气动力降低牵引力；（3）改变力的作用点和牵引角减少力对于船的作用；（4）主绞车对于极限阵风风力主动作出反应并通过船舶动力系统进行补偿；（5）收回牵引天帆；（6）在紧急情况下牵引风筝急速放气。
2007年12月15日，全球第一艘用巨大的风筝提供部分动力的货船“白鲸天帆”号（Beluga Sky Sails），在德国汉堡的一个港口下水，以风力辅助发动机运转。
德国Beluga公司确认每平方米风筝帆面积的平均功率是0.5kW，使用风力优化航线每平方米风筝面积的平均功率可达到1kW，采用该技术能减少10%～35%的耗油量，目前已获得多个订单。
参考文献：
[1]WRAGE S,PFEIFFER W.Skysails power-propulsion for merchant ships of the future[J].The Scandinavian Shipping Gazette,2003(10):62-65.
[2]孟维明,赵俊豪,黄连忠.风帆助航节能船的应用前景[J].船舶,2009(4):1-3.
[3]徐华.全球第1艘“风筝船”首航大西洋[J].中国船检,2008(3):77.。