风帆助航简介
辅助船舶航行的圆弧型风帆流体动力性能分析
第３４卷第ｌ期 ２０１１年３月 中 国 航海 ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＨＩＮＡ Ｖｏ１．３４ ＮＯ．１ Ｍａｒ．２０１１
文章编号：１０００—４６５３（２０１１）０１—００３０—０６
辅助船舶航行的圆弧型风帆流体动力性能分析
陈 威， 高泽世， 胡以怀， 王海燕
（上海海事大学商船学院，上海２００１３５）
摘 要：以风能作为动力辅助船舶航行的风帆助航，是新能源应用于船舶航运中的重要途径。采用ｋ—ｅ紊流模型 方程描述圆弧型风帆流体动力学特性，并利用计算流体动力软件ｆｌｕｅｎｔ，对圆弧型风帆迎风面上的压力分布、风帆 产生的升力和阻力、拱度比等圆弧型风帆流体动力特性，以及并排组合风帆的动力特性进行了数值分析。圆筒风 帆迎风面上的压力沿着圆筒面，顺风力方向逐渐减小。适当提高圆筒型风帆拱度，有利于风帆驱动船舶迎风航行。 应调整风帆受的风力攻角，使风帆产生较大的船舶驱动力。并排风帆组合的各帆之间存在相互影响。针对圆筒型 风帆流体动力特性的数值分析和风洞试验的结果一致。分析所得出的结果，可为开发商用风帆助航节能船舶提供
一定的指导。 关键词：船舶、舰船工程；圆弧型风帆；流体动力；迎风航行；数值模拟 中图分类号：ＴＫ８９；Ｕ６６４．３１ 文献标志码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ａｒｃ
Ｓａｉｌ ｆｏｒ Ｗｉｎｄ Ａｓｓｉｓｔ Ｓｈｉｐ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ
ＣＨＥＮ Ｗｅｉ， ＧＡ０Ｚｅ—ｓｈｉ，ＨＵＹｉ ｈｕａｉ．Ｗ ＮＧ Ｈ口 —Ｙ ”
（Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｏｆ Ｍｅｒｃｈａｎｔ Ｍａｒｉｎｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１３５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｎｄ ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｓｈｉｐ ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄｗａｒｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ａ ｃｉｒｃｕｌａｒ ａｒｃ ｓａｉｌ，ｌｉｆｔ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓａｉｌ．ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｍｂｅｒ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｓａｉｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｂｒｅａｓｔ ｃｏｍｂｉ— ｎａｔｉｏｎ ｓａｉｌｓ ｕｓｉｎｇ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ￡ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｆｌｏｗ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＣＦＤ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ Ｆｌｕｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄｗａｒｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｒ ａｒｅ ｓａｉｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｌｏｎｇ ｗｉｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａ ｐｒｏｐｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｃａｍｂｅｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ
成品油船风帆助航结构强度有限元分析
造船技术 ２０１３年第３期（总第３１３期）
成品油船风帆助航结构强度有限元分析
张宝吉 ，胡以怀 ，缪爱琴
（１．上海海事大学海洋环境与工程学院，上海２０１３０６；２．上海海事大学商船学院，上海２０１３０６）
提要加装风帆后船体的结构强度会发生明显变化，为更加准确地评估、枝核加装风帆后船体的强度问
题，选取某成品油船的货油舱段为研究对象，采用大型有限元软件ＡＮＳＹＳ进行分析计算，参照《油船结构强度
直接计算分析指南》规范进行校核，分析加帆后船体的受力特点并提出加强措施，为结构优化设计及有效控制
结构重量提供可靠依据，也可为修订加装风帆船的结构强度规范提供有益的借鉴。
关键词 成品油船风帆助航 结构强度 有限元法 中图分类号Ｕ６６１ 文献标识码Ａ
Ｔｈｅ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎ
Ｓａｉｌ—ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｏｉｌ Ｔａｎｋｅｒｓ
ＺＨＡＮＧ Ｂａｏ－ｊｉ ，ＨＵ Ｙｉ—ｈｕａｉ。，ＭＩＡＯ Ａｉ—ｑｉｎ。
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｏｃｅａｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１ ３０６，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｍｅｒｃｈａｎｔ Ｍａｒｉｎｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）
ｌ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｈｕｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ａ ｓａｉｌ ｒｅｆｉｔｔｅｄ．Ｉｎ
ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ ｏｉｌ ｃａｒｇｏ ｔａｎｋ ｏｆ ａ ｐｒｏｄｕｃｔ ｔａｎｋｅｒ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊ ｅｃｔ．Ｔｈｅ ｅｖａｌ—
基于现场总线的风帆助航控制系统设计
基于现场总线的风帆助航控制系统设计——王立明 赵江滨 严新平 １１３
基于现场总线的风帆助航控制系统设计
王立明 ， 赵江滨 严新平 。
（武汉理工大学能源与动力工程学院可靠性工程研究所 武汉４３００６３）
（武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室 武汉４３００６３）
摘 要 针对风帆助航系统的主要控制要求和功能，提出了一种基于ＰＲ０ＦＩＢＵＳ—ＤＰ现场总线的分
布式风帆助航系统控制方案。系统为三级控制：驾驶台控制、机舱控制、帆旁现场控制，以ＳＩＭＡＴＩＣ ｓ７系列ＰＬＣ为核心，分布式Ｉ／Ｏ设备作为从站，组成两级控制网络，以保障系统的冗余程度和安全
性。在此基础上针对ＰＬＣ的开发和上位机的组态提出解决方案。 关键词 现场总线；风帆助航；ＰＬＣ 中图分类号：Ｕ６７６．３ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：ｔ０．３９６３／ｊ．ＩＳＳＮ １６７４—４８６１．２０１０．０６．０３１
自世界上第一艘以蒸汽机为动力的船舶问世
以来，以热机（如柴油机、汽轮机以及燃气轮机等）
为动力直接驱动螺旋桨的机械推进系统成为船舶
推进的主要方式，在船舶动力装置中占据了主导
地位。然而，一方面船舶内燃机机械推进系统仍
存在噪声大、调速范围小和灵活性差等难以解决
的问题；另一方面随着全球石油资源的耗尽，人们
必须在石油没有用完的约６０ ａ时间内找到新的
能源及其动力装置。这是人类在进入２１世纪所
面临的巨大问题和挑战之一，因此，人们一直在努
力寻找能源利用效率高、不污染环境并可以再生
的新能源及其利用方式。近ｌＯ ａ来，随着能源需
求压力过大，油价逐年攀涨的严峻形势下，世界航
运业的课题也主要集中在节能、寻找新能源以及
探索能源新的利用方法等诸方面，风帆助航控制
系统也应运而生。
１ 风帆助航控制系统的控制对象和
控制要求
本文中选择层流型圆弧矩形硬质翼帆作为研
究对象。翼帆的基本结构见图１。帆的剖面基本
是层流形，边带圆角，主要由帆面（包括可折叠帆
基于SIMULINK的船-机-桨建模与仿真
第２８卷第３期 ２０１２年５月 齐齐哈尔大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｉｑｉｈａｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖ０１．２８．Ｎｏ．３ Ｍａｙ，２０１ ２
基于ＳＩＭＵ ＬＩＮＫ的船一机一桨建模与仿真
孙建辉，王海燕
（上海海事大学商船学院，上海２０００００）
摘要：从加快风帆助航的研制周期、降低成本、提高效率出发，提出了一种基于ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ的船机桨仿
真系统平台。介绍了该系统的组成、结构和各模块的功能及特点。试验表明，所建立的船机桨仿真系统满足了设 计性能指标。达到了预期的目的。
关键词：风帆助航；ＭＡＴＬＡＢ／ＳＴＭＵＬＩＮＫ；船机桨
中图分类号：Ｕ６６４．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—９８４Ｘ（２０１２）０３—００３５—０５
在风帆助航的开发研制过程中，一般需要在各种海况和航行条件下进行反复多次的实船试验，验证其 可靠性和可行性，给出性能的综合评价。但是，实船试验需要花费大量的人力、物力、财力和时间。为此，
本文开发研制了船机桨仿真系统，用来作为研制风帆助推的一个仿真平台，构成了船舶风帆助推的通用开
发环境。在此环境下为减少海上试验次数，降低试验成本，缩短开发周期。因此，具有很强的理论研究意 义和实际应用价值。本文通过ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ建立主机、螺旋桨和ＭＭＧ操纵运动非线性数学模型，
参考相关经验公式，求解螺旋桨的推力、桨轴转矩和船舶航行状态等。
１建模
１．１船体模型 船舶运动模型的建立主要有２种方式，一种是由Ａｂｋｏｗｉｔｚ模型等人提出的整体型模型结构方式，它把
船、桨、舵视为一个不可分割的整体，研究船舶的整体受力情况，称为Ａｂｋｏｗｉｍ模型；另一种是由日本操 纵运动数学模型小组提出的分离型模型结构方式，其主要特点是将作用在船舶上的流体动力和力矩按照物
理意义，分解为作用于裸船体、螺旋桨和舵上的流体动力和力矩，以及它们之间的相互干扰流体动力和力
矩，称为ＭＭＧ模型。两种模型各有优点，但ＭＭＧ模型更具有明确的物理意义，便于进行设计上的局部修 改，实用性较强。下面以ＭＭＧ模型为基础，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下建立船舶运动模型：
面向风帆助航的海洋风力资源分析方法
第３６卷第３期 ２０１３年９月 中 国航海 ＮＡＶＩＧＡＴ１０Ｎ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＶｏＬ ３６ ＮＯ．３ Ｓｅｐ．２Ｏ１３ 文章编号：１０００—４６５３（２０１３）０３—００９０—０５ 面向风帆助航的海洋风力资源分析方法 李元奎， 张英俊， 岳兴旺， 高宗江 （大连海事大学航海学院，辽宁大连１１６０２６） 摘 要：为分析风帆助航条件下海洋风力资源对远洋船舶的辅助推力，将风场与航线数据在电子海图上叠加显示。 通过设计算法，建立任意航线上风向变化与色彩变化的映射关系，以色彩的变化直观显示航迹带内的风向分布特 征，利用矩阵实验室（ＭＡＴＬＡＢ）对海洋风场数据进行读取和可视化，并对风速进行统计分析。研究结果表明，海上 风速、风向在一定海域内保持稳定，为航行船舶风帆助航的可行性以及最优航线设计提供了理论依据和数据支持 关键词：水路运输；风帆助航；海运船舶；海洋风场；风力推进 中图分类号：Ｕ６７５．１２ 文献标志码：Ａ Ｏｃｅａｎ Ｗｉｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｗｉｎｄ。ａｓｓｉｓｔ Ｓａｉｌｉｎｇ Ｌｉ Ｙｕａｎｋｕｉ， Ｚｈａｎｇ ＹｉｎｇＪ ， Ｙｕｅ Ｘｉｎｇｗａｎｇ， Ｇａｏ Ｚｏｎｇｊｉａｎｇ （Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｐｒｏｐｕｌｓｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｒｏｍ ｗｉｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｏｃｅａｎ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｄａｔａ ｉｓ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｈａｒｔｓ ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｒｏｕｔｅ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｍａｐｐｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｉｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｌｏｒｓ ｉｓ ｓｅｔ ｕｐ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｌｇｏ— ｒｉｔｈｍｓ ｔｏ ｖｉｓｕａｌｌｙ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｃｉｎｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｃｏｕｒｓｅ．Ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｄａｔａ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ．Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｏｆ ｏｃｅａｎ ｗｉｎｄ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ａｒｅａ ｋｅｅｐ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｗｉｎｄ—ａｓｓｉｓｔ ｓａｉｌｉｎｇ ａｎｄ ｄａｔａ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍａｌ ｒｏｕｔｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｗａｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｗｉｎｄ—ａｓｓｉｓｔａｎｔ ｓａｉｌ；ｏｃｅａｎ ｓｈｉｐ；ｏｃｅａｎ ｗｉｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ；ｗｉｎｄ ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ 根据国际原子能机构发布的相关数据，船舶运 输业作为大能源消耗产业之一，其排放的ＳＯ ＮＯ 和ＣＯ 分别占全球排放总量的１Ｏ 、２５ 和２．７ ， 所耗能源约占世界总能耗的２．５ 。如何节能减 排，提高船舶营运的经济性已成为航运业越来越关 注的问题【１］。对于航行船舶而言，风能是最容易开 发的新能源，它在全球范围内分布广泛，周而复始， 是一种可再生的清洁能源。同时，海洋风场随季节 和海域变化特别明显，这给船舶利用风力资源航行 带来了一定的困难。因此，研究全球范围内海洋风 力资源的分布特征，是评估其对风帆助航船舶的可 用性以及推进效率的基础。 １ 海洋风场数据 所采用的海洋风场数据来源于ＳＣＯＷ（Ｓｃａｔｔｅｒ— ｍｅｔｅｒ Ｃｌｉｍａｔｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｏｃｅａｎ Ｗｉｎｄｓ）数据集，它是基 于美国航空航天局（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｐａｃｅ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ＮＡＳＡ）搭载于ＱｕｉｋＳＣＡＴ 卫星上的Ｓｅａｗｉｎｄ散射计获取的洋面上１０ ｍ的风 场数据，通过建立回归模型分析处理，最终得到的月 平均风力数据。其数据格式为ＮｅｔＣＤＦ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｍｍｏｎ Ｄａｔａ Ｆｏｒｍ），数据时间区间为１９９９—０９／ ２００７—０８，分辨率为０．２５。×０．２５。。 所用的均是三维数据，高度固定为海平面以上 １０ ｍ，随区域（经度和纬度）和时间（每年１２个月） 变化，经度范围为０．１２５。～３５９．８７５。，纬度范围为一 ６９．８７５。～６９．８７５。，仅在海洋区域有数据，陆地区域 无数据。但为了保证地理格点的完整性，用格点数 据在文件中的存储位置决定其实际地理位置，在数 据文件中将陆地区域的格点数值统一设定为一 收稿日期：２０１３－０５—２０ 基金项目：国家自然科学基金项目（６１０７３１３４，５１１７９０２０）；国家８６３计划项目（２０１１ＡＡＩ１０２０１）；交通运输部应用基础研究项目 （２Ｏ１３３２９２５２９０）；中央高校基本科研业务费资助项目（２０１２ＱＮ００３） 作者简介：李元奎（１９８７一），男，甘肃白银人，博士生，从事航行安全研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｙｕａｎｋｕｉ０１１６＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｒｎ．
船舶动力装置节能减排技术
浅谈船舶动力装置节能减排技术
摘要：2007年以来，全球性能源紧张、高涨的燃油成本、持续增长的燃油需求以及imo等国际组织对船舶排放问题的关注，使得船舶节能减排工作重要而突出，节能减排成为近年来世界各大航运公司的一个主要任务。船舶是高能耗的运输工具，研究和应用节能技术降低船舶能耗，加强船舶管理和设备维护保养及节能减排的基础性管理，不仅可以为航运企业节省燃油费用，还可以减少船舶造成的环境污染，获得经济和环保双重效益。本文主要介绍船舶动力装置方面节能减排方面的技术，以及这些技术在船舶动力装置的应用现状。
关键词： 船舶；动力装置；节能；减排
中图分类号：u674.4
海上运输的主要工具——船舶，随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义。
1.船舶节能的内涵
船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。
燃料费用营运指标=运输量（吨·千米或海里）/（燃油消耗量（千克）·燃料的价格（元/千克））
上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量，从式中可以看出，船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料消耗量和采用廉价的燃料。
2.国内外节能减排技术的发展
从20世纪70年代发生两次能源危机以来，油价飞涨，航运企业的经营成本剧增。特别是近几年来，油价上涨迅速，造成船舶营运成本的构成因素发生显著的变化，燃料费所占的比重急剧增大，现已超过50%。船舶节能、降低燃料消耗量和燃油费用、提高装置经济性已成为一个重要课题，使得船舶节能工作倍受重视。故从柴油机制造厂到造船厂和船公司，一直都在降低船舶燃料费用支出上下功夫，以提高其经济效益。
船舶节能一靠技术进步，二靠加强基础管理。技术进步即是利用船舶节能技术来促进船舶开展节能工作，比如，在新造船舶设计时对船、机、桨进行节能方面的优化设计、合理配置推进柴油机和动力装置、设法减小船舶阻力和提高推进效率；推进柴油机方面采用长行程、少缸数、小型化的柴油机，对增压系统进行优化改进、提高扫气压力，优化燃烧室和采用新的燃烧系统，改进燃油喷射系统、提高最高燃烧压力等，以期直接降低柴油机的油耗；推进柴油机动力装置方面包括主机轴带发电机、采用串联螺旋桨、余热回收等节能技术来提高船舶的整体热效率。加强基础管理包括：船舶合理调度；走经济航道和利用气象导航；采取减速航行与节能航速；使用劣质燃料油；加强机务管理、对设备进行合理的维护保养、保持柴油机及其动力设备良好的工作状态等。
圆弧型风帆
圆弧型风帆设计的流体动旗凳舞聋
廖铭声高级工程师
第七四研究所
摘要本文利用湍流边界层基本定理,〕
导出了圆弧型风帆的升力阻力计算公式计算结果与
实验相符。
主题词风帆推力流体不变论
前言
圆弧型风帆是硬帆的一种。
圆弧型是指风帆的剖面形状是一段圆弧。
这种风帆装于现代船上,
与其控制系统一起,
称为风帆助航节能装置。
它利用了风力这一取之不尽,
且无环境污染的能源。
这
种船的推进系统是“
机主帆从”
的方式。
这种形式的风帆在日本应用较多,
我国则刚使用不久。
风帆的升力阻力对船的推进作用
圆弧型风帆的剖面可以看作为圆弧型薄翼。
当表观风速,,
以风向角甲
流向风帆时,
设此时
的帆转角为甲,
风速一
与风帆弦线间的夹角为几何攻角,
则风帆受到的空气动力有升力,
阻
力及对桅杆的力矩,
如图所示。
、少、、
』占、‘、将及分解为船舶前进方向和横向的分力,
则得风帆的推力
甲一甲
风帆的横向力
尹甲
如以无因次数来表示则有
、,,、门月比一了、了、了‘、
万乞一全・‘甲一
艺・尹
‘‘乙尹州卜‘刀尹
式中一
推力系数
横向力系数
冬
乙升力系数’
飞
二
图
,,、
石一
,二不万
—阻刀杀数
了二
乙
—三维驻点密度
—风帆投影面积
收稿日期一一。
《舰船科学技术》・
一
二
—不可压缩假设下的无穷远处流速。
在甲。
范围内,
帆的最佳攻角一“
一印,
此时,
帆的推力主要由升力提供。
在
。甲
范围内,
帆的推力主要由阻力提供。
‘、月卫土乙口
了、了了厄、了、、了、了、
‘圆弧型风帆的升力阻力计算
根据湍流基本定理特定平均剪切应力几与二维平均密度舀成正比例关系〔‘〕,
即
几一
式中认一、
票零
一特定平均剪应力
入
护二
雳
一了百亏二维平均密度
—二维平均流速
—比例常数
—二维驻点密度
石,石
—速度分量平均值件
—动力学粘性系数
对于二维圆弧型风帆绕流问题见图,
式。
—二维总波速〔,〕。
应改写成柱坐标的形式,
即
毛。
一
式中扁,
枷。
加刃。、
一群气气万一州广
—二不一—夕
〔刀刃了‘口于
石,妥。
—速度分量平均值。
式可用泰勒级数展开为
。
音传音份
‘“。乙。
把式、
代入式有
垫生塑一业
汤’
关于风帆的资料
关于风帆的资料
《关于风帆的资料》篇一
风帆，那可是在水上航行的得力助手呢。我一想到风帆，脑海里就浮现
出那种在大海上乘风破浪的画面，老酷了。
风帆，简单来说，就像是船的翅膀。你想啊，船在水里就跟咱人在陆地
上似的，要想走得快，得有点助力不是？风帆就承担了这个重要任务。它借
着风的力量，推着船往前走。我记得有一次我去海边玩，看到那些小帆船在
海上晃悠。那风帆就随着风一会儿鼓起来，一会儿又瘪下去一点，像个调皮
的孩子在和风玩耍。那小帆船就跟着风帆的节奏，慢悠悠地在海上移动着，
感觉特别惬意。
从历史资料上看，风帆的历史那可老悠久了。古代的人可聪明了，他们
看着风把树叶吹得乱跑，可能就寻思着能不能利用风让船动起来呢？于是，
风帆就诞生了。那时候的风帆可能没有现在这么精致，也许就是几块破布缝
在一起，但就是这几块破布，开启了人类航海的大冒险。像郑和下西洋，那
船上的风帆肯定是立了大功的。那么多艘船，那么多面风帆，在大海上齐刷
刷地展开，那场面，壮观得不要不要的。我就想啊，当时在船上的人，看着
那风帆，心里肯定既踏实又兴奋。踏实的是有风帆带着船往前走，兴奋的是
不知道这一趟航海会遇到啥新奇的事儿。
不过呢，风帆也不是完美的。它得完全依赖风，要是没风了，那船可就
只能在海上干瞪眼了，就像一只没了翅膀的鸟，只能在原地扑腾。而且风太
大了也不行，万一要是把风帆给吹坏了，那可就麻烦大了。这就好比一个人
太依赖某个东西，一旦这个东西出了问题，自己就不知所措了。
现在虽然有了发动机之类的东西，很多大船都不用风帆了。但是风帆可
没有被完全淘汰。你看那些玩帆船运动的人，他们可喜欢风帆了。对他们来
说，风帆就像是他们的伙伴，一起在海上享受那种自由自在的感觉。我觉得
风帆就像是一个有故事的老人，虽然有时候看起来有点老旧，但是它身上承
载的历史和文化，是现代科技无法替代的。你说呢？
《关于风帆的资料》篇二
关于风帆，我觉得这东西可神奇了，就像魔法道具一样。
风帆的种类可多了去了。有那种三角形的风帆，看起来就像一个巨大的
旋筒风帆船原理
旋筒风帆船原理
旋筒风帆船是一种利用风力驱动船只前进的船只。其灵感来自于古代中国的横帆船。旋筒风帆船的帆是固定在旋转的圆筒中的，这个圆筒可以像风车一样自由旋转。帆从圆筒上顺着轴线绕过去，固定在帆柱上。旋转的圆筒可以根据风向和船头方向的变化，随时改变帆的方向。这种船只可以调整帆的角度，以最大限度地利用风力。下面介绍一下旋筒风帆船的原理。
1. 前进姿态：在正常情况下，圆筒上的帆是面向船头的，这个状态称作前进姿态。帆通过圆筒的旋转以及帆杆的调整，可以利用风力向前推进。帆变化的角度取决于风力的方向和大小。
2. 装配调整：圆筒和附属杆件需要进行装配和调整。帆与圆筒和帆杆之间的结合需要精细的设计和操作，以确保帆正确放置且可以随意旋转。此外，圆筒和帆杆的长度和直径必须与整个船的大小和荷载相匹配。 3. 弯曲姿态：当船只需要改变方向时，圆筒会前倾并旋转，将帆从前向后拉桅，沿着船体侧面断面逐渐向上升起。这个状态称作弯曲姿态。圆筒继续旋转，帆限制转动并与船体完全垂直。随着圆筒旋转直到船头指向所需角度，圆筒会重新上升直至恢复前进姿态。
4. 拉桅姿态：当全帆面积不足或需要进行艏或悬挂工作时，圆筒将被拉到船首或船侧，将圆筒和帆安置在一个水平面上。圆筒和帆杆以垂直自由坐标轴的形式靠近船体。这个状态称作拉桅姿态。
5. 手动调整：除了自动调节外，还可以通过手动调节来控制旋筒风帆船的速度和方向。对于风速较低的条件，手动调节可以通过抓住义务帆杆的附属部分来使帆更紧张。对于日常航行，大多数操作不需要额外的人手动干预。
总之，旋筒风帆船是一种复杂而高效的船只，它利用旋转帆的原理使船只结构简单、易于控制。它在运输、演出和娱乐方面都有广泛的应用，是人类历史上伟大的运输发明之一。
常见的清洁能源及其利用技术有哪些
常见的清洁能源及其利用技术有哪些？
1、太阳能
太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它的资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境没有任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。
利用技术：光热转换-太阳能热水器 ，光电转换-太阳能光伏电池， 光化学转换-光合作用
2、地热能
地热能是来自地球深处的可再生热能，它起源於地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变，其利用可分成地热发电和直接利用两大类。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那麼地热能便是可再生的。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度较大。
利用技术：直接燃烧、热化学转化、生物化学转化
3、风能
风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有著十分重要的意义。即使在已开发国家，高效洁净的风能也日益受到重视。
利用技术：提水、风力发电、风帆助航、利用风能加热
4、海洋能
海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於海洋之中。
利用技术：潮汐能发电、波浪发电、海水温差能发电、盐差能发电、海流发电
5、生物能
生物质是指由光合作用而产生的各种有机体，生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源於植物的光合作用。在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。
利用形式：直接燃烧、热化学转化、生物化学转化
氢能
氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采，这种能源总有枯竭的一天，而氢能若能从中生产，则可望能抒解能源危机的警戒。