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前沿设计 波浪动力船

2023-1-26 21:15 · 帆船设计
来自: 上海

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1船体使用铝回收材料(5083)
电力来自太阳能
波浪动力船
“SUNTORY美人鱼2号”的设计理念是环境保护的延长线。风浪推进船是世界上第一艘这样的船。全长约9.5米(31英尺)的双体船体为环保设计,并使用一周期铝中强度最高的5083铝合金(由住友轻金属工业提供),可承受近3个月的航行。继“MALT'S美人鱼3号”和“SUNTORY美人鱼号”后,横山一郎继续担任设计。
动力来源只有波浪,为了出入港口和以防万一,配备了船外机和打折帆。这个船外机虽然有助于确保电源,但毕竟是紧急用的,原则上和打折一样,在航海中是不使用的。
电源采用太阳能电池,通信手段配备业余无线电和卫星电话。
海浪能让船前进吗?作为推动船只前进的自然能源,人力、风,最近太阳能也成为了理所当然的事,但事实上,唯独波浪是无法想象的。
本来,海浪对船来说是很麻烦的东西,会降低速度,甚至会导致翻船。但是,如果能将无穷无尽的波浪能量转化为推进力来推动飞船前进,那简直是痴人说梦。波浪推进船是将波浪的能量转换为船的推进力前进的船。
1981年,在进行浮消波堤的水槽实验时,他注意到原本以为会被波浪冲走的浮消波堤反而会朝着波浪前进,于是想到波浪能不能作为船的动力使用,于是产生了波浪推进船的想法。终于到了。
通过水槽实验可以确认,模型船随着波浪上下运动的时候,模型船前面的水中翼会受到升力的作用,产生推进力,所以船会一直向前推进。只要有波浪,船就会朝着波浪前进。推进原理是,安装在船体前方的水中翼在波浪中上下移动,就像海豚或鲸鱼的海豚踢腿一样,通过吸收波浪的能量来产生船的推进力。另一方面,船在波浪中的运动越大,船前进时的阻力就越大。这被称为波浪中的阻力增加,波浪推进装置可以抑制波浪中的阻力增加。波浪推进船的推进力大于前进阻力,因此船可以朝着波浪前进而不会被波浪冲走。另外,由于船前方的水翼在上下移动时会产生很大的阻力,因此船头的摆动(弹跳)运动就会减小,大幅度地减轻摆动,船就会变得稳定。1988年12月,与日立造船(株)共同在骏1河湾进行了海洋实验,在本校的实习船“第二北斗丸”上安装了宽3.8m、翼弦1m的翅膀。海浪的高度在1米左右,但可以以2节的速度前进。
在这次的航海中,为了对从各个方向撞击船体的海洋波也能有效地产生推进力,在船形和波浪推进装置上下了功夫。除了从前方涌来的波浪之外,还有横波、后面的波浪,只要有波浪,船就能前进。
在化石燃料的枯竭被认为是时间问题的现代,作为节能的一个方向的可能性一直在持续研究。当时,我认为堀江氏的提案是寄托未来远大梦想的机会,对于堀江氏的协助请求,我承诺作为研究者将提供最大限度的协助。希望能遇到堀江这位优秀的航海家,成功完成世界上第一次航海。
设计
上次的环球航行艇“SUNTORY Memaid”下水(2003年11月)告一段落的时候,堀江谦一通过邮件发来了文献的一部分。
以波浪的能量前进”为题,记载了1895年的“auto note”,全长3.9米的小船具有水中翼,逆着波浪以每小时3~4英里的速度行驶。
能不能制造出用这种原理前进的船?就是这样。
记得1988年年底,东海大学的寺尾裕教授作为老朋友,根据“利用波浪的能量,即使对面波浪也能前进”的研究结果,改造了实船,进行了海上实验。因此,我对堀江氏的计划并不感到惊讶。
为了推进堀江先生的计划,我请波浪推进船的研究者寺尾教授和堀江先生一起合作,结果,教授在现有研究成果的基础上,又提出了新的想法。
我的任务是以寺尾教授的研究成果为基础,设计一艘能够让堀江氏安心航行的船。
作为适合波浪推进的船型,教授提出了双体船的方案。
单体的初始复原力很大,但是以90°横倒状态为界很难复原。
如何缩小复原力消失的范围成为了一大课题。
我摸索着有没有一种形状可以通过降低重心来获得复原力。
为了进一步获得复原力,决定在桅杆顶部安装浮力体。
在设计的初期阶段,艇的复原力是一个很大的课题。
船体使用铝材再利用(5083)
最近,帆船有追求速度和操控性以及轻量化的倾向,几乎所有的船体材料都使用FRP,但“rSUNTORY美人鱼2号”的船体和上次航海一样使用了回收材料。。船体在航海性质上使用了可靠度高的耐蚀铝合金5083,此次也是住友轻金属工业(株)的合作。5083合金是一层铝再利用材料加4-5%镁制成的合金,具有良好的耐蚀性和可焊性,在实用非热处理合金中强度最高,目前被广泛应用于船舶、车辆、1压力容器等。
电力来自太阳能
“SUNTORY美人鱼2号”的电力供应源是无限的清洁能源“太阳电池”。
只要有太阳,在任何地方都可以发电。与海洋污染无缘的solar cell(太阳电池发电机)从地球的环境保护和资源的有效利用的关心的提高作为清洁的21世纪的能源系统被期待。从小规模住宅到产业、通信(宇宙卫星)等大规模电源系统,再到公共设施、交通手段的电力,在各个领域都得到了实用化。
“SUNTORY美人鱼2号”所需的电源,假设为185w,用作航行不可缺少的航海灯(设置在桅杆最上部)、阿玛曲无线电、伊利诺卫星电话、个人电脑的电力。













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1船体使用铝回收材料(5083)
电力来自太阳能
波浪动力船
“SUNTORY美人鱼2号”的设计理念是环境保护的延长线。风浪推进船是世界上第一艘这样的船。全长约9.5米(31英尺)的双体船体为环保设计,并使用一周期铝中强度最高的5083铝合金(由住友轻金属工业提供),可承受近3个月的航行。继“MALT'S美人鱼3号”和“SUNTORY美人鱼号”后,横山一郎继续担任设计。
动力来源只有波浪,为了出入港口和以防万一,配备了船外机和打折帆。这个船外机虽然有助于确保电源,但毕竟是紧急用的,原则上和打折一样,在航海中是不使用的。
电源采用太阳能电池,通信手段配备业余无线电和卫星电话。
海浪能让船前进吗?作为推动船只前进的自然能源,人力、风,最近太阳能也成为了理所当然的事,但事实上,唯独波浪是无法想象的。
本来,海浪对船来说是很麻烦的东西,会降低速度,甚至会导致翻船。但是,如果能将无穷无尽的波浪能量转化为推进力来推动飞船前进,那简直是痴人说梦。波浪推进船是将波浪的能量转换为船的推进力前进的船。
1981年,在进行浮消波堤的水槽实验时,他注意到原本以为会被波浪冲走的浮消波堤反而会朝着波浪前进,于是想到波浪能不能作为船的动力使用,于是产生了波浪推进船的想法。终于到了。
通过水槽实验可以确认,模型船随着波浪上下运动的时候,模型船前面的水中翼会受到升力的作用,产生推进力,所以船会一直向前推进。只要有波浪,船就会朝着波浪前进。推进原理是,安装在船体前方的水中翼在波浪中上下移动,就像海豚或鲸鱼的海豚踢腿一样,通过吸收波浪的能量来产生船的推进力。另一方面,船在波浪中的运动越大,船前进时的阻力就越大。这被称为波浪中的阻力增加,波浪推进装置可以抑制波浪中的阻力增加。波浪推进船的推进力大于前进阻力,因此船可以朝着波浪前进而不会被波浪冲走。另外,由于船前方的水翼在上下移动时会产生很大的阻力,因此船头的摆动(弹跳)运动就会减小,大幅度地减轻摆动,船就会变得稳定。1988年12月,与日立造船(株)共同在骏1河湾进行了海洋实验,在本校的实习船“第二北斗丸”上安装了宽3.8m、翼弦1m的翅膀。海浪的高度在1米左右,但可以以2节的速度前进。
在这次的航海中,为了对从各个方向撞击船体的海洋波也能有效地产生推进力,在船形和波浪推进装置上下了功夫。除了从前方涌来的波浪之外,还有横波、后面的波浪,只要有波浪,船就能前进。
在化石燃料的枯竭被认为是时间问题的现代,作为节能的一个方向的可能性一直在持续研究。当时,我认为堀江氏的提案是寄托未来远大梦想的机会,对于堀江氏的协助请求,我承诺作为研究者将提供最大限度的协助。希望能遇到堀江这位优秀的航海家,成功完成世界上第一次航海。
设计
上次的环球航行艇“SUNTORY Memaid”下水(2003年11月)告一段落的时候,堀江谦一通过邮件发来了文献的一部分。
以波浪的能量前进”为题,记载了1895年的“auto note”,全长3.9米的小船具有水中翼,逆着波浪以每小时3~4英里的速度行驶。
能不能制造出用这种原理前进的船?就是这样。
记得1988年年底,东海大学的寺尾裕教授作为老朋友,根据“利用波浪的能量,即使对面波浪也能前进”的研究结果,改造了实船,进行了海上实验。因此,我对堀江氏的计划并不感到惊讶。
为了推进堀江先生的计划,我请波浪推进船的研究者寺尾教授和堀江先生一起合作,结果,教授在现有研究成果的基础上,又提出了新的想法。
我的任务是以寺尾教授的研究成果为基础,设计一艘能够让堀江氏安心航行的船。
作为适合波浪推进的船型,教授提出了双体船的方案。
单体的初始复原力很大,但是以90°横倒状态为界很难复原。
如何缩小复原力消失的范围成为了一大课题。
我摸索着有没有一种形状可以通过降低重心来获得复原力。
为了进一步获得复原力,决定在桅杆顶部安装浮力体。
在设计的初期阶段,艇的复原力是一个很大的课题。
船体使用铝材再利用(5083)
最近,帆船有追求速度和操控性以及轻量化的倾向,几乎所有的船体材料都使用FRP,但“rSUNTORY美人鱼2号”的船体和上次航海一样使用了回收材料。。船体在航海性质上使用了可靠度高的耐蚀铝合金5083,此次也是住友轻金属工业(株)的合作。5083合金是一层铝再利用材料加4-5%镁制成的合金,具有良好的耐蚀性和可焊性,在实用非热处理合金中强度最高,目前被广泛应用于船舶、车辆、1压力容器等。
电力来自太阳能
“SUNTORY美人鱼2号”的电力供应源是无限的清洁能源“太阳电池”。
只要有太阳,在任何地方都可以发电。与海洋污染无缘的solar cell(太阳电池发电机)从地球的环境保护和资源的有效利用的关心的提高作为清洁的21世纪的能源系统被期待。从小规模住宅到产业、通信(宇宙卫星)等大规模电源系统,再到公共设施、交通手段的电力,在各个领域都得到了实用化。
“SUNTORY美人鱼2号”所需的电源,假设为185w,用作航行不可缺少的航海灯(设置在桅杆最上部)、阿玛曲无线电、伊利诺卫星电话、个人电脑的电力。













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