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浅谈巡航帆船 之二

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最佳新人灌水之王

发表于 2015-3-6 17:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  前一篇文章《浅谈巡航帆船 之一》介绍了一下帆船的基础数据和技术指标,这一篇介绍一下巡航帆船的各种设备,初步想写五章,分为 帆、索具和桅杆,机械设备,电子设备,通信设备以及安全设备。



1.帆、索具和桅杆


  首先来讲讲桅杆,巡航帆船的桅杆基本都是由铝制成。其他材料比如钢,碳纤维等不适合安装在巡航帆船上,就算是不考虑价格碳纤维也不适合巡航帆船。因为碳纤维不适合开孔,巡航帆船上的桅杆需要安装一些索具绞车等装备,碳纤维开孔以后强度降低,没什么优势。另外桅杆是一个整体结构,桅杆强度只是一部分,其实主要的受力部分是四周的钢索,见下图。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 45.JPG


帆船 浅谈巡航帆船 之二 cc.JPG




   制作帆的材料有很多种,就不一一列举了,反正就是各种人工纤维,名称都是五花八门,各种高科技,忽悠人成分居多。一面好帆应该具有结实、耐用、受风形状好(效率高)、重量轻等优点,当然了都具备价格自然就高了。巡航帆船来讲具备前两项就可以,结实、耐用。从制作工艺上来讲低价帆都是拼接制作,高级帆一般都是3D成型织出来的。另外多说一句,这个帆没有统一型号,都是定制的。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 qqq.JPG
拼接帆
帆船 浅谈巡航帆船 之二 qq.JPG
织帆机


帆形有很多种,什么jib、热那亚帆,球帆 、大三角帆、暴风帆等等。名称虽然很多,实际可以分为三种,主帆、三角帆和球帆。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 ss.JPG
在桅杆上的就是主帆,前帆支索上的三角形帆是三角帆,橘红色的那个是球帆。


主帆的形状有三角形的也有这种类似四边形的。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 546.JPG


帆船 浅谈巡航帆船 之二 hhh.JPG


区别在哪呢,一是四边形的在同等桅杆高度,同等boom(这词不知道怎么翻译,桅杆上的那个横杆,见上图)长度下,比三角形的要大,受风形状要好,效率也高。二是由缩帆方式所决定的,上一篇讲过船体的最大速度,比如说船体最大速度是10节,在强风下或许有可能达到12左右,但是15节是无论如何也达不到的。这种情况下就没必要保持这么大的受风面积,就需要缩帆,而且这种情况海上巡航时非常常见,基本每天都要遇到好几次。


一种是直接堆下来,多用于四边形
帆船 浅谈巡航帆船 之二 9874.JPG


一种是boom卷帆,四边形和三角形都能用
帆船 浅谈巡航帆船 之二 46456.JPG


当然也有电动卷帆的
帆船 浅谈巡航帆船 之二 4654.JPG


还有一种是桅杆卷帆,三角形用的
帆船 浅谈巡航帆船 之二 54.JPG


帆船 浅谈巡航帆船 之二 7894561.JPG
也有电动的,就不贴了,自行脑补




帆船 浅谈巡航帆船 之二 77895.JPG
桅杆横截面


三角帆固定于前帆支索,小一点的叫jib,大的叫大三角帆。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 aa.JPG
jib帆


缩帆方式和 桅杆卷帆差不多,也是卷起来。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 wwz.JPG
拉动下面的绳子就卷起。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 wws.JPG


拉动帆绳打开
帆船 浅谈巡航帆船 之二 wwe.JPG
当然也有电动的


大三角帆
帆船 浅谈巡航帆船 之二 aaz.JPG


讲到这个帆,就得讲到帆的用途了。从用途上讲帆可以分为两类,顺风帆和逆风帆。


逆风帆就是上面讲的主帆和jib帆,至于为什么逆风能航行,就不需要讲了吧,


顾名思义顺风帆,就是顺风时候用的,一般来讲包括 大三角帆、球帆和不对称球帆。见下图
帆船 浅谈巡航帆船 之二 444.JPG


球帆是近似于球形,不对称球帆是介于球形和三角形之间的形状,其实不用管那么多,一般来讲巡航帆船这三种帆有一种就行,甚至没有也可以。为什么这么说呢,球帆不太好控制。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 aad.JPG


这是一个典型的球帆,可以看到有巨大的帆面积,同时也带来了很大的危险性,由于顺风帆帆面积都比较大,制作帆的材料就要轻,要不就很容易塌陷,风小带不起来,当然也不会太结实。使用极限风速都不超过30节,这个速度在海上是很平常的,风速从10节突然增大到30节,经常是几分钟的事。所以使用的时候都要非常小心。


下图是顺风帆的性能表,一个颜色是一种型号的使用范围,拿V系列对称球帆蓝色的s2型号来讲,使用区间是10节——20节,超过这个风速就要换s4型了。多麻烦啊,巡航帆船上一般是能不用尽量不用,宁可走之字。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 555.JPG


针对顺风帆的这些缺点,有人发明了一种新型球帆。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 3456345.JPG


中间开了孔,这样强风下可以增加安全性,开孔位置有一个雨伞装的东西,这东西是机翼的原理,提供一个向上的提升力,在弱风下帆不至于塌陷。两头都兼顾了,分明是高大上,价格也必须高大上,10万人民币起。


球帆的升降,是这样的。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 as.JPG


这个东西是套在球帆上的,升帆的时候拉上去,降帆的时候拉下来。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 465456.JPG


帆船 浅谈巡航帆船 之二 471.JPG


其实各种帆有点像扑克牌,可以有各种组合,上面顺风帆性能图上,可以看到大三角帆在40度凤角就可以用了,一直能用到150度,大三角帆也可以卷起,这样缩帆可以当jib用。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 879.JPG


同理逆风帆经过一些 组合也可以用在顺风上。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 587.JPG
这个是支帆杆,使用起来是这样的。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 458.JPG


这样就可以替代顺风帆


正追尾风的时候也可以不用支帆杆
帆船 浅谈巡航帆船 之二 457.JPG


没有支帆杆,也可以用boom代替
帆船 浅谈巡航帆船 之二 74841.JPG


还可以上两个前帆,组成蝴蝶帆
帆船 浅谈巡航帆船 之二 666.JPG


还比如这个暴风帆,巡航帆船上就很少装备,缩帆也能达到这个效果。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 789.JPG


暴风帆,小点、结实用在恶劣天气。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 54645.JPG


帆船 浅谈巡航帆船 之二 4564564.JPG


可以看到 缩帆也可以替代


索具是由 绞车、操帆索、夹绳器、滑轮、滑块、滑轨组成,用来操作帆。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 llh.JPG
绞车
帆船 浅谈巡航帆船 之二 llm.JPG


电动绞车
帆船 浅谈巡航帆船 之二 321.JPG
夹绳器 可以看到下面是倒刺装的,合起来是这样的
帆船 浅谈巡航帆船 之二 7894.JPG
还有简易的
帆船 浅谈巡航帆船 之二 336.JPG


可以并排组合,布置在绞车附近
帆船 浅谈巡航帆船 之二 333.JPG


滑轮组
帆船 浅谈巡航帆船 之二 334.JPG


然后在通过滑轮上桅杆
帆船 浅谈巡航帆船 之二 4666.JPG


还有各种滑轨
帆船 浅谈巡航帆船 之二 dd.JPG
帆船 浅谈巡航帆船 之二 hh.JPG
jib帆滑轨
帆船 浅谈巡航帆船 之二 lll.JPG
主帆滑轨


滑轮和滑轨可以互相替代,和帆一样都有多种组合,就不多做介绍了。





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发表于 2015-3-6 18:58 | 显示全部楼层
写得不错,顶。
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干练水手

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发表于 2015-3-6 23:07 | 显示全部楼层
非常感谢您的解答!!!
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发表于 2015-3-7 09:49 | 显示全部楼层
学习了,谢谢!期待继续。
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发表于 2015-3-7 17:45 | 显示全部楼层
好文,谢谢了
计划在新西兰买艘帆船扬帆回中国,求志同道合者
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水手

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发表于 2015-3-7 19:51 | 显示全部楼层
好东西啊!!!!必须顶啊 !!!!!!!
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发表于 2015-3-7 20:56 | 显示全部楼层
很好的资料
把爱留在心里,把心放飞世界!
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贝壳

专栏作者

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发表于 2015-3-9 18:22 | 显示全部楼层
总结的真棒!看得出来很专业而且下了一番功夫的!
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大副

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发表于 2015-3-10 13:19 | 显示全部楼层
绝对的好文,学习了.谢谢楼主的分析整理!
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干练水手

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最佳新人

发表于 2015-3-12 23:18 | 显示全部楼层
非常棒,尤其喜欢这种一次排版在一个贴里的,看着舒服,谢谢,辛苦了。
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最佳新人灌水之王

 楼主| 发表于 2015-3-13 17:38 | 显示全部楼层
   机械设备


     巡航帆船的发动机,都是柴油机,基本由沃尔沃和yanmer(洋马,不是雅马哈) 垄断,我这是指60尺以下的。柴油机有扭力大,油耗小,故障低等优点,非常适合巡航帆船。大家肯定对使用发动发动机能跑多远感兴趣,我给大家简单讲讲。帆船专用的发动机一般马力在20多到200多匹,排量在1.83.5,转速不超过3500转。具体使用多大马力,和帆船长度有关系,40尺左右一般选用55-75匹的。前面讲到过船体的最大速度,40尺的最大速度在8.5节左右,超过这个速度,就需要成倍的力量推动,没有必要。同理使用发动机的巡航距离和这关系也很大,一般在200-400海里,远洋帆船在600-1000海里。打个比方5450海里,6350海里,7200海里,要是8节可能在100多海里,基本差一节在30%左右。我这只是打比方,这么说非常不严谨,官方都是给出每小时的油耗,没有说船速的,因为海浪、洋流、船体附着物等等都会影响船速,大家大概了解一下就行。



帆船 浅谈巡航帆船 之二 471.JPG
洋马发动机
帆船 浅谈巡航帆船 之二 254.JPG
沃尔沃
帆船 浅谈巡航帆船 之二 235.JPG
折叠螺旋桨,大约能减少5%的阻力。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 003.JPG
起锚机和锚链箱,起锚机都是电动的了。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 657.JPG
这是帆船的侧推器,用来靠码头和港内的小范围移动。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 554.JPG
也有这种 伸缩式的,用的时候伸出来。






巡航帆船一般都会有有一个装备齐全的厨房,燃气灶、微波炉、烤箱、电冰箱土豪点的甚至还有制冰机和洗碗机。


帆船 浅谈巡航帆船 之二 369.JPG
燃气灶和烤箱一般都是一体的,这个燃气灶是可以倾斜的以适应帆船颠簸的环境。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 695.JPG
燃气罐,安全起见一般都是布置在甲板上。




帆船 浅谈巡航帆船 之二 001.JPG
厨房全景,由于这几天代理实在不稳,国外网站老上不去,就不一一贴图了,以后介绍帆船品牌的时候,给大家补上。这些厨房设备和家用的没什么区别,大家自行脑补一下。


  随着科技的发展,海水淡化设备越来越小型化,一般来讲巡航帆船都会装备。船用海水淡化设备和家用净水器原理一样,利用反渗透的原理,通过高压让海水通过极细的膜体,把盐和杂质过滤掉。但是价格贵多了,每小时120L净化量的在1万美金左右。核心部件是高压泵和海水淡化膜,高压泵没啥特别的,淡化膜确实是高科技,全世界就几家能生产。好消息是我们中国就有一家,淘宝有卖的价格1600多,如果这个价格是正确的话,我估计diy一个价格在1万人民币左右。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 789.JPG
海水淡化机
帆船 浅谈巡航帆船 之二 786.JPG
帆船空间小,这种分体的安装方便,很受欢迎。可以看到结构很简单,一个高压泵 比较长那个是密封在压力容器里海水淡化膜,还有控制面板和一个前置过滤器用来过滤杂质。


帆船电力设备是由以下这些构成
蓄电池(12/24V
发电机(柴油/汽油/风力/水力/太阳能)
充电器(发电机/岸电)
逆变器(220/110v
以及电路和一些保护开关构成(和家用电路一样,不过分成直流和交流电路)

现代巡航帆船的装备越来越精良,电视、微波炉、冰箱、热水器这些都是标配,洗衣机、空调甚至洗碗机、制冰机都可以装备,和真正的家没什么区别了。每个都是耗电大户,但是帆船的电力供给已经跟不上了。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 002.JPG
蓄电池

帆船蓄电池基本还是采用铅酸蓄电池,电压1224v还有36v,总容量以12V为例。巡航帆船200-600安培,远洋帆船800-1200安培。当然您可以自己加装,但是一来是受到空间和重量的限制,二来是受到发电设备的限制(没那么多电可发)。


还是以12v蓄电池为例,600安培换算成千瓦/时,是7.2千瓦也就是7.2度电。大家都知道铅酸蓄电池放电率不高一般在50%-70%,这么算下来也就是4度电左右,而且这个放电率会随着充放电次数而显著下降。

大家肯定会说用锂电啊,锂电池吗价格还是太高,一块12v100安培的铅酸蓄电池在200-300美金,锂电的话在2500美金左右。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 004.JPG
这是一块12v 180安培的帆船用的防水锂电池,价格3800美金。官方声称使用寿命长了5倍,重量比铅酸蓄电池轻了了2倍,体积小了1倍,放电率也就是可用电量大了50%,总之就是除了价格哪都好。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 478.JPG
帆船的发电机,一般都带密封箱,减少噪音。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 475.JPG


太阳能电池板,这几年托我大中华的光,价格下降很快。基本巡航帆船都会装备,安装方式就八仙过海各显神通了。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 775.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 776.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 777.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 7774.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 7778.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 77765.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 77771.JPG

尤其是最近几年发明了柔性太阳能板,那更是只有想不到没有做不到。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 77123.JPG
优点重量轻可以在一定范围内弯曲,缺点是寿命短点,发电率低一点。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 771234.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 77779.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 778.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 7773.JPG


  风力和太阳能受天气影响太大,就太阳能来讲帆船空间局促,不太可能大面积安装,而且太阳能面板对日照角度和环境温度有很高的要求,这点帆船就更难做到了。一些有经验的帆友做过实验,以一年的总发电量来计算,一个100w的面板日平均发电量在200-300w之间,这还是在热带海域,高纬度地区那就更少了。理论上风力发电机可以弥补太阳能的不足,但是在帆船上还是不太好用。一是帆船航行起来有个相对风速的问题,比如说追尾风力20节,这时帆船速度有7节,那么相对风速就是13节,而且由于帆的遮挡对风向的要求也高。二是风力发电机对风力的要求确实有点坑爹,见下图。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 Eclectic

这是帆船上比较受欢迎的 Eclectic D400 Wind Generator 我们来看一下他的风力性能。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 113.JPG
最大发电功率400w,从图上可以看到10节风速的时候才40w,15节120w,20节150w,32节的时候才到最大功率。32节风速是60公里/每小时,对应地面的风力就是7级风了,什么概念?百度解释是:轻度大浪,碎浪成白沫沿风向呈条状。渔船不再出港,在海者下锚。

那有没有一种比较靠谱的电力来源呢?我觉得水力发电机还是比较靠谱的。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 Watt&Sea.JPG

这是Watt&Sea公司出的水力发电机,分为600w和300w两个型号,每个型号有3种直径的螺旋桨选择,根据自己船的船速,慢的选大号,快的选小号。

帆船 浅谈巡航帆船 之二 1123.JPG

帆船 浅谈巡航帆船 之二 1124.JPG

安装效果

缺点吗就不用说了,只有航行的时候能用,还有大家肯定猜到了,贵!600w的1万2000美金,300w的8000多。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 125.JPG
这是300w的性能图,从图上可以看到选用最大号280mm螺旋桨,在5节的时候可以达到120w,  7节多的时候就能达到300w的最高功率,这个速度对巡航帆船来讲,基本都不是问题。
帆船 浅谈巡航帆船 之二 127.JPG
600w的要求高一些,不过9节也到最大功率了,非常实用了。


  可以看到这些清洁能源发电还是有很多不足,除了以上的缺点以外,还有个缺点和节能灯一样,省电不省钱,要是短途航行完全可以不装备。一句话:你可以用它作为主要的电力来源,但是装备一台发电机我觉得还是必要的。
[p=136, null, left]下锚。


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发表于 2015-3-15 22:16 | 显示全部楼层
这么好的帆船科普贴,太棒了,楼主多发
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发表于 2015-3-16 21:36 | 显示全部楼层
boom是不是应该译成帆桁?帆船是否可以像现在军舰的发展趋势,发展成全电船,用柴油机发电,电动机带动螺旋桨推进,而不直接用柴油机推进?这两者是否存在推进效率差异?如果推进效率差异不大,柴油机是否可以同时给蓄电池供电?螺旋桨是否可以在不用柴油机时作为发电机用?

点评

您说的这几点,技术上都可行。实际是都不太可行,或者说没这个必要。柴油闻起来什么味道您肯定知道,就别说燃烧起来了。帆船热水器一般都是电加热的,也有柴油和天然气的但是很少,因为普遍容量很小,一般40尺的也就  详情 回复 发表于 2015-3-17 12:41
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发表于 2015-3-16 21:46 | 显示全部楼层
帆船上的煤气灶是否可以用船用柴油高压雾化代替,如果可以不是就减少了一种后勤障碍吗?如果不行,是因为柴油污染大吗?帆船上的洗涤热水是电加热还是其他方式?
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发表于 2015-3-16 22:41 | 显示全部楼层
因为要求可靠性高,而且有些我们还不会做或做不太好,所以贵
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 楼主| 发表于 2015-3-17 12:41 | 显示全部楼层
不动如山 发表于 2015-3-16 21:36
boom是不是应该译成帆桁?帆船是否可以像现在军舰的发展趋势,发展成全电船,用柴油机发电,电动机带动螺旋 ...

您说的这几点,技术上都可行。实际是都不太可行,或者说没这个必要。柴油闻起来什么味道您肯定知道,就别说燃烧起来了。帆船热水器一般都是电加热的,也有柴油和天然气的但是很少,因为普遍容量很小,一般40尺的也就20升。帆船的热水器都可以接发动机和发电机,用他们的冷却水加热。
全电推进,我看到有一些概念帆船有采用的,技术没什么问题,但是个人觉得确实没这个必要。军舰采用是因为需要大量的电力,像最新的电磁炮、激光炮什么的都需要巨大的电力支持,空间上又不可能布置另一个大功率发电机,就合二为一,把发动机取消,统一用发电机了,这其实是一种妥协。
首先帆船上不可能有这么大的电力需求,按您说的这样发电机---电力推进机,要知道能量转换时有损耗的,要是保持同样的推进力,发电机就要高于这个马力,实在是没这个必要。
  您说的这个蓄电池技术上也可行,但是您算一下比如75马力就是55千瓦,那就是每小时55度电,也就是说12V100安培的蓄电池要55块,用10小时550块,显然是不现实的。
至于您说的螺旋桨反转充电这个,思路很好,和现在比较可行的电力推进系统不谋而合。但是还是受到蓄电池容量的影响,不可能储存太多电力。但是用于进出港这种短距离机动是可以的。另外这个价格太高,一般人承受不起。

点评

军舰全电推是因为 推进柴油机绝大部分时间95%都是工作在15%-20%总功率附近,这样就造成效率低 耗油高,而发电机经常处于90%甚至超负荷状态,不够用。全电推,就变成4组或者更多的发电机,平常1组就够用,按需要多开  详情 回复 发表于 2015-11-7 04:59
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发表于 2015-3-17 17:27 | 显示全部楼层
航海飞扬 发表于 2015-3-17 12:41 帆船 浅谈巡航帆船 之二
您说的这几点,技术上都可行。实际是都不太可行,或者说没这个必要。柴油闻起来什么味道您肯定知道,就别 ...

谢谢指教,全船电力推进可不是妥协,电力推进减少了传动齿轮箱和轴系,可以大大提高推进效率,当然,这对小帆船可能影响不大,但对大船和军舰可是大有用处。我是想如果帆船也电力推进,是不是可以让发动机配合蓄电池,匀速运转,达到最佳能耗状态,减少船上燃料消耗?

点评

咱们先不去管军舰,减少船上燃料消耗是什么意思?是算经济账还是增加巡航时间?经济账显然是不合算了,前面提到过锂电池换算之后是2500美金储存一度电,而且锂电池也有寿命,看看手机电池就知道了。增加巡航时间,这  详情 回复 发表于 2015-3-17 19:49
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 楼主| 发表于 2015-3-17 19:49 | 显示全部楼层
不动如山 发表于 2015-3-17 17:27
谢谢指教,全船电力推进可不是妥协,电力推进减少了传动齿轮箱和轴系,可以大大提高推进效率,当然,这对 ...

咱们先不去管军舰,减少船上燃料消耗是什么意思?是算经济账还是增加巡航时间?经济账显然是不合算了,前面提到过锂电池换算之后是2500美金储存一度电,而且锂电池也有寿命,看看手机电池就知道了。增加巡航时间,这个怎么说呢。首先根据物理定律,任何能量的转换都会有一部分的损耗。在不差钱的情况下,把风力、水利、太阳能这些存储起来是可行的,但是这里面还有个重量问题,多带100公斤电池,远比不上多带100升柴油,您说是吧?

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可以用电池组充当压载用LED节能  详情 回复 发表于 2015-5-28 08:08
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贝壳

干练水手

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最佳新人

发表于 2015-3-20 22:37 | 显示全部楼层
电力推进,看来只有新的电池技术突破,才有搞头
如电容当电池,什么蜘蛛丝做电池等
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管理员

发表于 2015-3-21 22:33 | 显示全部楼层
飞扬:本来只觉得你有帆译功夫和狂热的航海激情,不想你还很心细,我看你写了2篇,根本没看内容就以为你没做帖子关联,帮您编辑了一下,等我编辑完,发现你已经在之一和之二之间做了关联,马上把自己添加的链接给删了,支持你!网站使用中有任何问题,可以给我留言。多给大伙分享这种有价值的内容。

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ddd
太崇拜你了  发表于 2015-3-26 06:39
感谢您的支持,有问题我会联系。  详情 回复 发表于 2015-3-22 01:21
活着,就是要创造奇迹!
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