专利名称：伞形太阳能帆板双体船的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双体船，特别是一种伞形太阳能帆板双体船，属于船舶海洋工程
设备技术领域。
背景技术：
全球经济持续发展，世界物资运输需要的船舶数量日益增多，船舶排放的废弃物
对环境的污染日趋严重。环保型动力装置在保证燃料经济性的同时，也注重环境的影响。太
阳能与风力推进可以抵抗世界石油危机的影响，也符合环境要求的潮流。 在已有技术中，申请号为200820057744.7的"氢腾太阳能风帆船"实用新型
专利，所述的风帆是一个由钛合金做成的圆环，该圆环由氢气充盈组件提携而升空，接
收太阳能。由于圆环的面积有限，不能完全替代船舶需要的全部常规能源。申请号为
CN200810029639. 7的"一种以风能和太阳能为主要动力源的交通运输船"发明专利，是借助
船舶本身面积以粘贴太阳能电池板。也局限于船舶本身面积的尺度而不能获得足够的能量
以驱动船体。申请号为200610166372. 7的"太阳能热驱动双体船"发明专利，采用耐高压
内胆的太阳能集热器，将集热器产生的高压蒸汽推动小型燃气轮机直接驱动双体船，然后
将蒸汽及液化的水再次进入集热器进行工作循环，这样实现经济环保的同时，可以将太阳
能利用率提高。可是，该发明是借助船舶本身尺度内安装集热器，局限于船舶本身面积的尺
度，也不能获得足够的能量以驱动船体。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种伞形太阳能帆板的双体船。本发明解
决其技术问题所采用的技术方案如下。本发明包括单船体、船体连接架、万向接头、主立 杆、伞型骨架、拉杆、套筒、牵引索、伞型太阳能帆板、太阳能光伏阵列、巻扬机、液压油缸、太
阳能风帆、支承架、日光感受器、方向控制器。其中，两个单船体之间由船体连接架相联固结 组成双体船。每个单船体长60米，宽约8米，两单船体中轴线之间的距离16米，双体船左右 舷的最大宽度为24米。在船体连接架的中心位置上安装有万向接头，主立杆通过万向接头 与船体连接架相铰接。主立杆高120米，由1. 5米直径的钢管制成，钢管壁厚0. 05米。主 立杆的下部，在双体船中心轴线方向和垂直于双体船中心轴线方向，共设置四个液压油缸。 液压油缸的活塞杆与主立杆各成45。角铰接，形成立体的支承，以便借助四个液压油缸的 协同动作，使主立杆按照控制的要求，以万向接头为中心变动主立杆轴向的倾斜角度。支承 架是一个钢制方管型圆环体，固接在船体连接架两旁的单船体的甲板上。支承架的中心与 双体船的几何中心重合。支承架上沿圆周均匀固接着8个平面铰链，每个平面铰链上都连 接着一根弧形的伞型骨架。伞型骨架弧形的曲率半径为180米。伞型骨架由无缝钢管制 成。每根伞型骨架的弦长为140米，8个伞型骨架共同组成一个球形面，球形面的中心在主 立杆的中轴线上。8根拉杆分别铰接在相应伞型骨架距根部端点弦长60米处，每根拉杆的 末端与套在主立杆上的套筒7铰接，以利用套筒达到张紧和牵引的作用。在每根拉杆上距离主立杆中心轴28米处，分别有牵引索与之铰接。在主立杆的顶部，安装有8台巻扬机，分 别牵引着各自对应的8条牵引索，以便牵引和垂吊8根拉杆，得以控制8个伞型骨架的位置 角度。伞型太阳能帆板以伞型骨架为支承安装在伞型骨架上，其投影面积为6万平方米。该 面积远大于双体船本体的尺度，尽量扩大了接收太阳能的有效面积。伞型太阳能帆板由尼 龙纤维材料制成，质地轻盈，坚固牢靠。太阳能光伏阵列安置在伞型太阳能帆板的上面，以 便尽量吸收太阳光的能量。太阳能光伏阵列是采用威海蓝星泰瑞光电有限公司生产的不透 明非晶硅太阳能电池模块组装而成。日光感受器和方向控制器置于双体船内，日光感受器 的输入端感受太阳光，日光感受器的输出端通过方向控制器与液压油缸的控制端电连接。
当双体船在广阔无垠的海洋上航行时，伞型太阳能帆板尽量扩大张开角，舒展扩 张，大量吸收太阳光能量而生成电能。日光感受器将接收的太阳光信号输送到方向控制器， 由方向控制器通过运算输出控制信号到4个液压油缸，4个液压油缸的协同动作使主立杆
的倾斜角度适当变动，达到伞型太阳能帆板的中轴线尽量朝向太阳的目标。当双体船将进 入港口或航行在狭窄港湾时，8台巻扬机同步运行，收紧牵引索，使拉杆受到向上的力而带 动伞型骨架按减小张开角的方向转动，收縮伞型太阳能帆板的平面，以便于减小占用空间
或顺利通过。 双体船上还安装有太阳能风帆。太阳能风帆是刚性的风帆，可以接受风力的驱动 而增加双体船的动力。同时，太阳能风帆上也安装了太阳能光伏阵列，达到接收太阳能和风 能的双重目的。 本发明的有益效果与传统的动力装置相比，环保型动力装置在注重提高经济性 的同时，更注重对环境的影响，包括航行和停泊时的声污染、废气污染和水体污染。本发明 提供的是一种环保型船舶动力装置技术，对当前主流动力装置的性能又彻底的改进和大幅 度的完善，完全可以达到相关排放标准。风力推进是船舶推进的古老方式。在本发明的技 术中，风能和太阳能在船舶推进上协同利用，使双体船完全以绿色能源驱动。它仅依赖风能 和太阳能驱动，完全不需要常规能源包括燃油和燃气的消耗，是一种无排放污染的绿色船 舶。本发明具有重大的科学研究价值，也具有重大的产业应用前景，具有巨大的经济效益和
社会效益。
图1是本发明伞形太阳能帆板的双体船的俯视示意图。
图2是本发明伞形太阳能帆板的双体船的正视示意图。
图3是主立杆方向调整的控制器件连接框图。 图中，1是单船体，2是船体连接架，3是万向接头，4是主立杆，5是伞型骨架，6是 拉杆，7是套筒，8是牵引索，9是伞型太阳能帆板，10是太阳能光伏阵列，11是巻扬机，12是 液压油缸，13是太阳能风帆，14是支承架，15是日光感受器，16是方向控制器。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。 如图1、图2、图3所示，本发明包括单船体1、船体连接架2、万向接头3、主立杆 4、伞型骨架5、拉杆6、套筒7、牵引索8、伞型太阳能帆板9、太阳能光伏阵列10、巻扬机11、液压油缸12、太阳能风帆13、支承架14、日光感受器15、方向控制器16。其中，两个单船体 1之间由船体连接架2相联固结组成双体船。每个单船体1长60米，宽8米，两单船体1中 轴线之间的距离16米，双体船左右舷的最大宽度为24米。在船体连接架2的中心位置上 安装有万向接头3，主立杆4通过万向接头3与船体连接架2相铰接。主立杆4高120米， 由1. 5米直径的钢管制成，钢管壁厚0. 05米。主立杆4的下部，四个液压油缸12分别设置 在双体船中心轴线方向和垂直于双体船中心轴线方向。液压油缸12的活塞杆与主立杆4 各成45°度铰接，形成立体的支承，以便借助四个液压油缸12的协同动作，使主立杆4按 照控制的要求，以万向接头3为中心变动主立杆4轴向的倾斜角度。支承架14是一个钢制 方管型圆环体，固接在船体连接架2两旁的单船体1的甲板上。支承架14的中心与双体船 的几何中心重合。支承架14上沿圆周均匀固接着8个平面铰链，每个平面铰链上都连接着 一根弧形的伞型骨架5。伞型骨架5弧形的曲率半径为180米。伞型骨架5由无缝钢管制 成。每根伞型骨架5的弦长为140米，8个伞型骨架5共同组成一个球形面，球形面的中心 在主立杆4的中轴线上。8根拉杆6分别铰接在相应伞型骨架5距根部端点弦长60米处， 每根拉杆6的末端与套在主立杆4上的套筒7铰接，以利用套筒7达到张紧和牵引的作用。 在每根拉杆6上距离主立杆4中心轴28米处，分别有牵引索8与之铰接。在主立杆4的顶 部，安装有8台巻扬机11，分别牵引着各自对应的8条牵引索8，以便牵引和垂吊8根拉杆 6，得以控制8个伞型骨架5的位置角度。伞型太阳能帆板9以伞型骨架5为支承安装在伞 型骨架5上，其投影面积为6万平方米。该面积远大于双体船本体的尺度，尽量扩大了接收 太阳能的有效面积。伞型太阳能帆板9由尼龙纤维材料制成，质地轻盈，坚固牢靠。太阳能 光伏阵列10安置在伞型太阳能帆板9的上面，以便尽量吸收太阳光的能量。太阳能光伏阵 列10是采用威海蓝星泰瑞光电有限公司生产的不透明非晶硅太阳能电池模块组装而成。 日光感受器15和方向控制器16置于双体船内，日光感受器15的输入端感受太阳光，日光 感受器15的输出端通过方向控制器16与液压油缸12的控制端电连接。
威海蓝星泰瑞光电有限公司生产的不透明非晶硅太阳能电池模块，是一种双结非 晶硅太阳能电池。每一块不透明非晶硅太阳能电池模块长1245毫米，宽635毫米，厚度为 7毫米。每块面积l平方米。它的额定功率是40瓦，最佳工作电压44.9伏，适用温度范 围-4(TC +851:，系统最大开路电压《600VDC。按照80%有效面积计算，本发明提供的伞 型太阳能帆板，可安装四万八千块该型不透明非晶硅太阳能电池模块，有太阳光接收的光 能而转变生成的电能，总功率为1920千瓦。足以驱动该双体船的运行。再加上风力充足的 气候下太阳能风帆接收的风能，本发明所提供的技术，足以达到完全不依赖常规能源而单 独依靠绿色能源驱动的状态。 当双体船在广阔无垠的海洋上航行时，伞型太阳能帆板9尽量扩大张开角，舒展 扩张，大量吸收太阳光能量而生成电能。日光感受器15将接收的太阳光信号输送到方向控 制器16，由方向控制器16通过运算输出控制信号到4个液压油缸12，4个液压油缸12的协 同动作使主立杆4的倾斜角度适当变动，达到伞型太阳能帆板9的中轴线尽量朝向太阳的 目标。当双体船将进入港口或航行在狭窄港湾时，8台巻扬机12同步运行，收紧牵引索8， 使拉杆6受到向上的力而带动伞型骨架5按减小张开角的方向转动，收縮伞型太阳能帆板 9的平面，以便于减小占用空间或顺利通过。 太阳能风帆13垂直安装在双体船中部。太阳能风帆13是刚性的风帆，可以接受风力的驱动而增加双体船的动力。同时，太阳能风帆13上也安装太阳能光伏阵列IO，达到 接收太阳能和风能的双重目的。
权利要求
一种伞形太阳能帆板双体船，包括两个单船体(1)、船体连接架(2)、万向接头(3)、主立杆(4)、伞型骨架(5)、拉杆(6)、套筒(7)、牵引索(8)、伞型太阳能帆板(9)、太阳能光伏阵列(10)、卷扬机(11)、液压油缸(12)、太阳能风帆(13)、支承架(14)、日光感受器(15)、方向控制器(16)；两个单船体(1)由船体连接架(2)相联固结成双体船，万向接头(3)安装在船体连接架(2)的中心位置，主立杆(4)通过万向接头(3)与船体连接架(2)铰接；套筒(7)套在主立杆(4)上，四个液压油缸(12)设置在主立杆(4)的下部，分别安装在双体船中心轴线方向和垂直于双体船中心轴线方向，钢制方管型圆环体支承架(14)固接在船体连接架(2)两旁的单船体(1)的甲板上；支承架(14)的中心与双体船的几何中心重合；支承架(14)上沿圆周均匀固接着8个平面铰链，8根伞型骨架(5)分别与相应的平面铰链铰接；8根拉杆(6)分别铰接在相应伞型骨架(5)距根部端点弦长60米处，每根拉杆(6)的末端与套筒(7)铰接，在每根拉杆(6)上距离主立杆(4)中心轴28米处，分别有牵引索(8)与之铰接；8台卷扬机(11)安装在主立杆(4)的顶部；伞型太阳能帆板(9)安装在伞型骨架(5)上，太阳能风帆(13)垂直安装在双体船中部，太阳能光伏阵列(10)分别安装在伞型太阳能帆板(9)和太阳能风帆(13)的上面；日光感受器(15)和方向控制器(16)置于双体船内，日光感受器(15)的输入端感受太阳光，日光感受器(15)的输出端通过方向控制器(16)与液压油缸(12)的控制端电连接，液压油缸(12)的活塞杆与主立杆(4)各成45°度铰接。
2 根据权利要求l所述的伞形太阳能帆板双体船，其特征是所述的单船体(1)长60 米，宽约8米，两单船体(1)中轴线之间的距离16米，双体船左右舷的最大宽度为24米；主 立杆(4)由钢管制成，高120米，直径1.5米，壁厚0.05米。
3. 根据权利要求1所述的伞型太阳能帆板双体船，其特征是所述的8根伞型骨架(5) 均为弧形钢管，其曲率半径为180米；每根伞型骨架(5)的弦长为140米，8个伞型骨架(5) 共同组成一个球形面，球形面的中心在主立杆(4)的中轴线上。
4. 根据权利要求1所述的伞型太阳能帆板双体船，其特征是所述的伞型太阳能帆板(9) 由尼龙纤维材料制成，其投影面积为6万平方米。
5. 根据权利要求1所述的伞型太阳能帆板双体船，其特征是所述的太阳能光伏阵列(10) 采用型号为CGS-40H/G1245*635的不透明非晶硅太阳能电池模块组装而成，电池模块 长1245毫米，宽635毫米，厚7毫米，额定功率40瓦。
全文摘要
伞型太阳能帆板双体船，属于船舶海洋工程设备技术领域。包括单船体、船体连接架、万向接头、主立杆、伞型骨架、拉杆、套筒、牵引索、伞型太阳能帆板、太阳能光伏阵列、卷扬机、液压油缸、太阳能风帆、支承架、日光感受器、方向控制器。本发明在双体船上安装伞型太阳能帆板和太阳能风帆，在伞型太阳能帆板和太阳能风帆上分别安装太阳能光伏阵列。本发明将风能和太阳能在船舶推进上协同利用，使双体船完全以绿色能源驱动，完全不需要常规能源消耗，是一种无排放污染的绿色船舶。具有重大的科学研究价值，也具有重大的产业应用前景，具有巨大的经济效益和社会效益。
文档编号B63B1/00GK101723076SQ200910311768
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者任龙飞, 张桂臣, 毛欢, 马捷 申请人:上海交通大学