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風(fēng)能—風(fēng)帆助航風(fēng)能—風(fēng)帆助航1目錄風(fēng)能風(fēng)帆助航的基本原理結(jié)構(gòu)風(fēng)帆助航的運(yùn)用情況風(fēng)帆助航的缺點(diǎn)運(yùn)用情況目錄風(fēng)能2風(fēng)的形成由于地面各處受太陽(yáng)輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同,因而引起各地氣壓的差異,在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動(dòng),即形成風(fēng)。風(fēng)的形成由于地面各處受太陽(yáng)輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的3風(fēng)能的利用風(fēng)能作動(dòng)力---利用風(fēng)來(lái)直接帶動(dòng)各種機(jī)械裝置。風(fēng)力發(fā)電---我們把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能,再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能的利用風(fēng)能作動(dòng)力---利用風(fēng)來(lái)直接帶動(dòng)各種機(jī)械裝置。4風(fēng)帆助航風(fēng)能利用,已有數(shù)千年的歷史。最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟”。風(fēng)帆助航風(fēng)能利用,已有數(shù)千年的歷史。最早的利用方式是“風(fēng)帆行5風(fēng)帆助航的發(fā)展人類(lèi)利用風(fēng)力來(lái)推進(jìn)船舶已有五千余年的悠久歷史。我國(guó)明代偉大的航海家鄭和1405~1433年間統(tǒng)帥其龐大的風(fēng)帆船隊(duì)7下西洋,達(dá)到人類(lèi)歷史上空前規(guī)模的遠(yuǎn)洋航行。只是隨著18、19世紀(jì)蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明。蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)船相繼出現(xiàn)。使風(fēng)帆船的壟斷地位逐漸被取代。至本世紀(jì)中葉已幾乎從遠(yuǎn)洋運(yùn)輸中消失了。但隨著70年代初世界石油危機(jī)的出現(xiàn)以及人類(lèi)對(duì)環(huán)境污染的嚴(yán)重憂(yōu)慮。具有顯著節(jié)能效果和減少污梨等優(yōu)點(diǎn)的風(fēng)帆推進(jìn)裝置重新引起船舶工作者的重視。風(fēng)帆助航的發(fā)展人類(lèi)利用風(fēng)力來(lái)推進(jìn)船舶已有五千余年6帆船運(yùn)動(dòng)的力學(xué)原理
總的受力=水動(dòng)力+空氣動(dòng)力+擾動(dòng)1.水動(dòng)力是水作用在船體上的力2.空氣動(dòng)力是風(fēng)作用3.在帆上的力,擾動(dòng)是依賴(lài)于海況的風(fēng)、浪和氣流的波動(dòng)力帆船運(yùn)動(dòng)的力學(xué)原理總的受力=水動(dòng)力+空氣動(dòng)力+擾動(dòng)7帆船的動(dòng)力來(lái)源當(dāng)帆船如圖1所示順風(fēng)行駛時(shí)。由“流速增加,壓強(qiáng)降低”的伯努利原理知道,當(dāng)空氣向一個(gè)方向流動(dòng)時(shí),它向側(cè)面作用的力就要相對(duì)減小。如圖2所示,船正是在風(fēng)的靜壓力推動(dòng)下前進(jìn)的。帆所受靜壓力的產(chǎn)生,主要是帆具有像機(jī)翼一樣的弧形。圖3為
當(dāng)氣流通過(guò)帆或機(jī)翼示意圖
帆船的動(dòng)力來(lái)源當(dāng)帆船如圖1所示順風(fēng)行駛時(shí)。由“流速增加,壓強(qiáng)8揚(yáng)帆與不揚(yáng)帆的油耗對(duì)比
項(xiàng)目帆況航速功率轉(zhuǎn)速油耗估算油耗油耗誤差不揚(yáng)帆4.118.154091.751.69-0.065.1715.105023.483.37-0.117.3523.004874.604.39-0.21揚(yáng)帆4.584.724261.501.39-0.106.17.204181.781.73-0.04揚(yáng)帆與不揚(yáng)帆的油耗對(duì)比項(xiàng)目航速功率轉(zhuǎn)速油耗估算油耗油9國(guó)內(nèi)外船舶實(shí)例船名主尺度LxBxd載貨量T主機(jī)功率Kw船速Km總帆面積mxm新愛(ài)德丸66x10.6x4.761600117712200長(zhǎng)風(fēng)號(hào)44x8.8x23268811.6140表1兩艘實(shí)船的主要因素表表2兩艘實(shí)船裝置投資和回收年限船名無(wú)帆年燃油量(萬(wàn)元)節(jié)油率(百分)帆裝置造價(jià)(萬(wàn)元)靜態(tài)回收年限(年)動(dòng)態(tài)回收年限(年)新愛(ài)德丸約1億日元157000萬(wàn)日元4.876.15長(zhǎng)風(fēng)號(hào)13.586.86.39.22國(guó)內(nèi)外船舶實(shí)例船名主尺度載貨量主機(jī)功率船速總帆面積新愛(ài)德丸610我國(guó)沿海航線(xiàn)風(fēng)力資源情況及其推廣我國(guó)沿海航線(xiàn)風(fēng)力資源情況及其推廣111)我國(guó)沿海以北風(fēng)和南風(fēng)偏多,平均風(fēng)力達(dá)4級(jí)左右.2)我國(guó)沿海采用風(fēng)帆助航技術(shù),平均節(jié)能可達(dá)9.08~15.68、特別是渤海灣、黃海、東海海域的沿海航線(xiàn),節(jié)能效果更佳.3)我國(guó)沿海東西方向航線(xiàn)上推廣風(fēng)帆助航技術(shù)潛力更大.結(jié)論1)我國(guó)沿海以北風(fēng)和南風(fēng)偏多,平均風(fēng)力達(dá)4級(jí)左右.結(jié)論12風(fēng)帆助航的缺點(diǎn)1)風(fēng)速不穩(wěn)定,產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定2)風(fēng)能利用受地理位置限制嚴(yán)重3)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率低4)風(fēng)能是新型能源,相應(yīng)的使用設(shè)備也不是很成熟風(fēng)帆助航的缺點(diǎn)1)風(fēng)速不穩(wěn)定,產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定13風(fēng)帆助航船市場(chǎng)潛力大油價(jià)有任何風(fēng)吹草動(dòng),均對(duì)航運(yùn)業(yè)造成重要影響,全球首只借風(fēng)力助航的船舶──可配載一萬(wàn)噸的「MSBelugaSkySails」號(hào)散貨船2007年02月正式啟航,從德國(guó)不來(lái)梅港駛至委內(nèi)瑞拉。新技術(shù)的應(yīng)用原理是在貨船上加入風(fēng)帆,利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)測(cè)試風(fēng)向,借助風(fēng)力協(xié)助推動(dòng)船只運(yùn)行。風(fēng)帆助航也證明環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展可以并存。風(fēng)帆助航船市場(chǎng)潛力大油價(jià)有任何風(fēng)吹草動(dòng),均對(duì)航運(yùn)業(yè)造成重14提高節(jié)能效果的兩點(diǎn)建議
1.采取有效的激勵(lì)措施航運(yùn)部門(mén)是能源消耗的重要部門(mén)之一。風(fēng)帆助航,是利用無(wú)環(huán)境污染竹無(wú)限能源---風(fēng)力作為船舶拄進(jìn)的輔助動(dòng)力,已被實(shí)踐證明是一種行之有效加較好方法。我國(guó)對(duì)風(fēng)帆助航技術(shù)的應(yīng)用,正處于探索前進(jìn)的階段。因此,各方面應(yīng)該給予大力的扶持。具體地說(shuō),國(guó)家應(yīng)盡可能采取一些優(yōu)惠政策,航運(yùn)相關(guān)部門(mén)應(yīng)盡量據(jù)供一些方便,以捉高風(fēng)帆助航船運(yùn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益,提高航運(yùn)企業(yè)采用風(fēng)帆節(jié)能技術(shù)的積極性。另外,航運(yùn)企業(yè)的有關(guān)管理部門(mén),也應(yīng)制定相應(yīng)的政策性條款,如規(guī)定合理的節(jié)能指標(biāo),配合嚴(yán)明的獎(jiǎng)懲措施,使節(jié)能效果與船上人員的切身利益相結(jié)合,從而激勵(lì)船員充分發(fā)揮風(fēng)帆的作用,更大限度地利用風(fēng)力資源。2.采用多種節(jié)能措施在風(fēng)帆助航船上,應(yīng)同時(shí)采用其他行之有效的節(jié)能措施,以獲得更高的綜臺(tái)節(jié)能效果。日本風(fēng)帆助航船就是采用綜合節(jié)能措施,它從帆,機(jī),槳等備方面考慮,并燃燒低質(zhì)油。以下幾項(xiàng)節(jié)能措施在風(fēng)帆助航船上是
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