一种太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，属于船体动力技术领域。包括磁条、推水沟槽、电极条、对偶电极条、电磁钉固定基板、电磁钉、供电线构成。船体左右表面磁流推进区之间的水流差异可实现船体的转向；船体的整个外表面铺设有嵌入电磁钉的电磁钉固定基板，该基座条相互平行排列；海水构成负载，将船体表面水的阻力转变为船体表面水的推动力，推动船体运动。采用直流脉冲磁流驱动PWM调速系统以AT89S52单片机为控制核心，由命令输入模块、LED显示模块及直流脉冲磁流功率放大驱动模块组成，实现数码精确控制，彻底改变了船体的推进方式，更为节能，从原理上消除了船体阻力的模式，极具发展潜力。

A DC pulse magnetic current propulsion system for solar ship touching water surface

The invention relates to a DC pulse magnetic current propulsion system for a solar boat touching water surface, which belongs to the hull power technology field. The utility model comprises a magnetic strip, a water pushing groove, an electrode bar, a dual electrode bar, an electromagnetic nail fixing base plate, an electromagnetic nail and a power supply line. The flow difference between the left and right surface of the hull can realize the steering of the hull; the whole surface of the hull is laid with a fixed base plate with electromagnetic nails embedded with electromagnetic nails. The base bar is arranged in parallel with each other; the sea water constitutes the load, and the resistance of the water on the hull surface is transformed into the propelling force of the surface water of the hull and propels the motion of the hull. The PWM speed control system driven by DC pulse magnetic flux is used as the control core of AT89S52 singlechip, which is composed of command input module, LED display module and DC pulse magnetic current power amplifier drive module, which realizes digital precise control. It completely changes the propulsion mode of the hull, more energy saving, and eliminates the model of hull resistance in principle. It has great potential for development.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统
本专利技术涉及一种太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，属于船舶动力

技术介绍
船舶节能核心技术是减小阻力。影响船舶阻力的因素很多，其中主要的是航速、船型和船舶航行时的外界条件。对于大量使用的中、低速船舶而言，粘性阻力比兴波阻力要大得多；对于高速船舶，则主要应减少兴波阻力。在减少阻力方面的主要措施有：(1)优化船舶的主要尺度和线型。目前采用较多的船型与线型有：①球鼻艏船型(国外已发展可变球鼻艏,其鼻可上下移动，或自由摆动，或按吃水与航速变化改变球体形状)；②艉端球船型；③球艉及双艉鳍船型；④纵流船型；⑤双体船及小水线面双体船；⑥不对称艉部线型；⑦浅吃水肥大船型；⑧双艉船和平头涡艉。现在目前已有可变球鼻艏,其鼻可上下移动,或者是自由摆动,并且，可以按照吃水与航速变化来改变球体形状，这样便可以起到节能的作用。提到船型问题，采用船艉附体，比如加鳍、导流管等等。如果说采用船艉附体,这种方法不仅能改善艉部流场,从而降低粘压阻力,而且还可以使螺旋桨的推进效率提高。目前采用的附体有:反作用力鳍;前置导管;附加推力鳍;艉端球及整流舵加鳍;桨后固定叶轮等等。很多情况下应研究油耗率可以降低的程度以及是否有必要重新确定螺旋桨设计点。不应忽略通过提高占空比改变设计点对螺旋桨的影响,否则由改变设计点得到的改进与对螺旋桨本身产生的影响可能会相互抵消。(2)减少船体的粗糙度。船舶使用一段时间后,船壳由于被腐蚀等,其粗糙度就会增加。同时,海生物对船壳的污底与附着也日益严重。这些都是节能的大敌。据粗略统计,由于粗糙度的增加,每年要多耗燃袖30%左右。防止污底的对策有:①采用先进的防污涂料系统,用以防止海生物的附长,如采用自抛光船壳漆;②电解海水防污,通过电解装置将海水分解出氯气,杀灭海生物;③定期进坞清底;④水下清洗(刮船底);⑤水面刮刷和补涂技术。防止粗糙化的对策有:①正确选择合理的涂料系统;②提高油漆施工的质量;③对船壳水下部分实行阴极保护等;④对船壳板进行打砂。(3)采用船艉附体(如加鳍、导流管等)。采用船艉附体,不仅能改善艉部流场,从而降低粘压阻力,而且可使螺旋桨的推进效率提高。目前采用的附体有:①反作用力鳍;②前置导管;③附加推力鳍;④艉端球及整流舵加鳍;⑤桨后固定叶轮。从目前的情况来看，由于螺旋桨动力装置在尾部，对船体的推进时，螺旋桨搅动产生乱流，必然会消耗能量，另一方面，尾部推进方式必然会导致船体表面产生阻力，采用常规技术手段来消减船体阻力从原理上就无法实现，因此有必要采用全新的船体表面推进方式来提高船体的能源利用率以及降低阻力。直接淘汰螺旋桨是一种有效的方案。若采用全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。本专利技术借鉴直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。对于简单的微处理器控制直流脉冲磁流驱动，只需利用微处理器控制继电器、电子开关元器件，使电路开通或关断就可实现对直流脉冲磁流驱动控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，用于低能耗无噪音船体的推进。本专利技术的技术方案是：由太阳能电池板（2）、磁条（3）、推水沟槽（4）、磁场线圈（5）、电极条（6）、对偶电极条（7）、电极条固定基座（8）、电磁钉固定基板（10）、电磁钉（11）、供电线（12）、电极条固定螺栓孔（13）、固定螺栓孔（14）、操控推杆（15）构成；船体的整个外表面沿着运动方向平行铺设有电磁钉固定基板（10），在该电磁钉固定基板（10）内侧凹槽上粘贴嵌入电磁钉（11）构成磁条（3），电磁钉固定基板（10）为非电金属绝缘反腐材料，电磁钉（11）设置为“工”字形，中心区域绕有磁场线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对磁场线圈（5）进行封装固定，磁场线圈（5）对应电磁钉固定基板（10）的外侧嵌入电极条（6），采用螺钉进行固定，在两个电磁钉（11）之间位置对应电磁钉固定基板（10）外侧凹槽嵌入对偶电极条（7）（如图4所示），所有电磁钉（11）并联，电磁钉（11）的正负供电线（12）放置在电磁钉（11）与电磁钉固定基板（10）内侧空隙中，电极条（6）连接电源输出端A，对偶电极条（7）连接电源输出端B，电磁钉固定基板（10）内侧设有电极条固定基座（8），在该电极条固定基座（8）设有固定螺栓孔（14），对应位置船体外壳层（9）上设有电极条固定螺栓孔（13），通过固定螺栓孔（14）将电磁钉固定基板（10）、电极条（6）、对偶电极条（7）固定在船体外壳层（9）上，电磁钉（11）平行排列组合构成磁条（3）、推水沟槽（4）、电极条（6）、对偶电极条（7）均相互平行排列；电极条（6）与对偶电极条（7）之间的垂直距离等于电磁钉（11）的高度120%；两电极条相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为S-N-S-N-S-N-……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。驱动控制方案：该电动系统由交流发电机提供电能，经过整流和稳压之后对两组蓄电池进行充电，船体上方甲板阳光照射的地方安装太阳能电池板（2），太阳能电池板（2）通过太阳能电池板充电控制器为船舶蓄电池进行充电，并提供辅助电能；两组蓄电池串联，串联节点为E点，中间的E设置为地线，两组串接的蓄电池正极输出端为A，负极输出端为B，蓄电池为直流脉冲磁流驱动PWM控制模块供电（如图7所示），共有七种工作状态，分别是1.右动力输出驱动控制；2.左动力输出驱动控制；3.右控制区后行驱动控制；4.左控制区后行驱动控制；5.向前直行驱动控制；6.向后直行驱动控制；7.加力向前直行自动控制。驱动输出控制和左动力输出驱动控制通过速度控制推杆（15）实现按键功能来调节船舶运行速度；直流脉冲磁流驱动PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流脉冲磁流驱动的加速、减速以及直流脉冲磁流驱动的正向、反向和停车，并且可以调整直流脉冲磁流驱动的占空比，能够很方便的实现直流脉冲磁流驱动的智能控制；系统硬件模块组成：（1）直流脉冲磁流驱动PWM控制模块；（2）L298直流脉冲磁流功率放大驱动模块；（3）LED显示模块；（4）操控推杆独立式键盘控制模块。参见图9。直流脉冲磁流驱动PWM控制模块：这部分电路主要由AT89S52单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流脉冲磁流驱动的加速、减速以及直流脉冲磁流驱动的正向和反向，并且可以调整直流脉冲磁流驱动的占空比，能够很方便的实现直流脉冲磁流驱动的智能控制。其间是通过AT89S52单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流脉冲磁流驱动工作的。该直流脉冲磁流驱动PWM控制系统由以下电路模块组成：驱动控制结构：直流脉冲磁流驱动PWM调速系统以AT89S52单片机为控制核心，由命令输入模块、LED显示模块及直流脉冲磁流驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给L298直流脉冲磁流功率放大驱动芯片发送PWM波形，驱动电路完成直流脉冲磁流驱动正，反向和停车控制；同时单片机不停的将PWM脉宽调制占空比送到LED数码管完成实时显示。控制部分主要由AT89S52单片机的外部中断扩展电路组成。直流脉冲磁流驱动PWM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，其特征在于： 由太阳能电池板（2）、磁条（3）、推水沟槽（4）、磁场线圈（5）、电极条（6）、对偶电极条（7）、电极条固定基座（8）、电磁钉固定基板（10）、电磁钉（11）、供电线（12）、电极条固定螺栓孔（13）、固定螺栓孔（14）、操控推杆（15）构成；船体的整个外表面沿着运动方向平行铺设有电磁钉固定基板（10），在该电磁钉固定基板（10）内侧凹槽上粘贴嵌入电磁钉（11）构成磁条（3），电磁钉固定基板（10）为非电金属绝缘反腐材料，电磁钉（11）设置为“工”字形，中心区域绕有磁场线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对磁场线圈（5）进行封装固定，磁场线圈（5）对应电磁钉固定基板（10）的外侧嵌入电极条（6），采用螺钉进行固定，在两个电磁钉（11）之间位置对应电磁钉固定基板（10）外侧凹槽嵌入对偶电极条（7）（如图4所示），所有电磁钉（11）并联，电磁钉（11）的正负供电线（12）放置在电磁钉（11）与电磁钉固定基板（10）内侧空隙中，电极条（6）连接电源输出端A，对偶电极条（7）连接电源输出端B，电磁钉固定基板（10）内侧设有电极条固定基座（8），在该电极条固定基座（8）设有固定螺栓孔（14），对应位置船体外壳层（9）上设有电极条固定螺栓孔（13），通过固定螺栓孔（14）将电磁钉固定基板（10）、电极条（6）、对偶电极条（7）固定在船体外壳层（9）上，电磁钉（11）平行排列组合构成磁条（3）、推水沟槽（4）、电极条（6）、对偶电极条（7）均相互平行排列；电极条（6）与对偶电极条（7）之间的垂直距离等于电磁钉（11）的高度120%；两电极条相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为 S‑N‑S‑N‑S‑N‑……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，其特征在于：由太阳能电池板（2）、磁条（3）、推水沟槽（4）、磁场线圈（5）、电极条（6）、对偶电极条（7）、电极条固定基座（8）、电磁钉固定基板（10）、电磁钉（11）、供电线（12）、电极条固定螺栓孔（13）、固定螺栓孔（14）、操控推杆（15）构成；船体的整个外表面沿着运动方向平行铺设有电磁钉固定基板（10），在该电磁钉固定基板（10）内侧凹槽上粘贴嵌入电磁钉（11）构成磁条（3），电磁钉固定基板（10）为非电金属绝缘反腐材料，电磁钉（11）设置为“工”字形，中心区域绕有磁场线圈（5），并注入耐腐蚀的环氧树脂对磁场线圈（5）进行封装固定，磁场线圈（5）对应电磁钉固定基板（10）的外侧嵌入电极条（6），采用螺钉进行固定，在两个电磁钉（11）之间位置对应电磁钉固定基板（10）外侧凹槽嵌入对偶电极条（7）（如图4所示），所有电磁钉（11）并联，电磁钉（11）的正负供电线（12）放置在电磁钉（11）与电磁钉固定基板（10）内侧空隙中，电极条（6）连接电源输出端A，对偶电极条（7）连接电源输出端B，电磁钉固定基板（10）内侧设有电极条固定基座（8），在该电极条固定基座（8）设有固定螺栓孔（14），对应位置船体外壳层（9）上设有电极条固定螺栓孔（13），通过固定螺栓孔（14）将电磁钉固定基板（10）、电极条（6）、对偶电极条（7）固定在船体外壳层（9）上，电磁钉（11）平行排列组合构成磁条（3）、推水沟槽（4）、电极条（6）、对偶电极条（7）均相互平行排列；电极条（6）与对偶电极条（7）之间的垂直距离等于电磁钉（11）的高度120%；两电极条相互之间不导通，磁条（3）相互平行排列，磁条极性排列顺序为S-N-S-N-S-N-……，两根磁条之间的间隙构成推水沟槽（4）。2.根据权利要求1所述的太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，其特征在于：该电动系统由交流发电机提供电能，经过整流和稳压之后对两组蓄电池进行充电，两组蓄电池串联，串联节点为E点，中间的E设置为地线，两组串接的蓄电池正极输出端为A，负极输出端为B，蓄电池为直流脉冲磁流驱动PWM控制模块供电；共有七种工作状态，分别是1.右动力输出驱动控制；2.左动力输出驱动控制；3.右控制区后行驱动控制；4.左控制区后行驱动控制；5.向前直行驱动控制；6.向后直行驱动控制；7.加力向前直行自动控制；驱动输出控制和左动力输出驱动控制通过速度控制推杆（15）实现按键功能来调节船舶运行速度；调制直流脉冲（PWM）输出与电极条（6）连接，电流通过负载流入对偶电极条（7），对偶电极条（7）为地线，即脉冲电流从电极条（6）通过负载至对偶电极条（7），这里的负载是电极条A（6）与对偶电极条（7）之间推水沟槽（4）里的海水，推水沟槽（4）的上方为磁场N极，下方为磁场S极，磁场中的海水在通电的情况下，产生一个劳伦兹力，推动海水向后运动，推水沟槽（4）密集布满了整个船体表面，推动船体（1）向前运动；这里左右两端的电路完全相同。3.根据权利要求1或2所述的太阳能船舶触水表面直流脉冲磁流推进系统，其特征在于：倒档电控中，接地端E与负极B之间并接电阻RV和一个P沟道MOS场效应管，P沟道MOS场效应管的栅极G连接开关KEYG，KEYG按键导通时，输出一个零电压，传输给场效应管的栅极G，下方场效应管导通，P沟道MOS场效应管导通，继电器线圈L通电，常开触点K2打开，常闭触点K3导通，对于电源而言，对地端E的电压为高电压，负极B端为低电压，电流方向是由对地的E端流经磁场线圈Ln之后至负极B端；KEYG按键断开时，输出一个高电压时，栅极电压为低电压，P沟道MOS场效应管截止，继电器线圈L不通电，常开触点K2导通，常闭触点K3断开，对于电源而言，A的电压为高电压，地E端为低电压，电流方向是由A端流经磁场线圈Ln之后至地E端；两种情况磁场的电流正好相反，磁场线圈Ln产生的磁极相反，规定电流A端流经磁场线圈Ln之后至地E端船体正向运动，E端流...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蜀乔，陈雨彤，
申请(专利权)人：陈蜀乔，
类型：发明
国别省市：云南,53