绿色无动力渡船制造技术

本实用新型专利技术公开了一种绿色无动力渡船，包括舵轮，其特征在于：在船体的下方设有正、反动力板对，舵轮通过传动机构调节动力板的攻角。本实用新型专利技术实现零排放的目的，可应用于水流较急的河道。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及渡船。
技术介绍
在水流湍急的河道中，流水本身蕴藏着大量的动能，而如何能有效的利用这些能量， 也成为当前新能源利用研究的课题之一。流水动能是一种无污染、洁净的能源，但同时也是 一种不稳定的能源，全球流水动能(包括海洋波浪能)理论蕴藏量达700亿千瓦，可供开发 利用的流水动能也有20亿千瓦 30亿千瓦，然而要进行大规模的开发利用，还存在着效率 低、成本偏高的技术难题。但在流速较高的河流中，开发利用流水动能仍有竞争力。利用流水动能作为船舶的动力，具有很强的现实意义。由流体力学可知，流体合力在垂 直于来流方向的分力称为升力(L);平行于来流方向的分力称为阻力(R)，当理想流体绕圆 柱流动时，若圆柱自身无旋转，可得圆柱面上的速度分布为v =0' (1)ve -= —2v。 sin ^其中、为来流的速度。若用A来表示远前方来流的压力，则伯努利方程为M^"。+^ (2) 2 2通常用无量纲的压力系数来表示压力的分布，其定义为(3)丄 2产将(1)， (2)式代入(3)可得圆柱表面的压力系数C,卜4sin20 (4)若圆柱以等角速度W绕自身轴线顺时针旋转，可得 圆柱面上的速度分布为、=0F (5)其中r二27ra2^，为圆柱旋转产生的环量，fl为圆柱半径。 物面上的压力系数3C。=l-(2sin2"^^)2 换成压力，并积分计算可知，压力的合力F垂直于来流方向，为升力，且大小z = / v。 x r (6)旋转物体在直匀流中能产生升力，原因在于旋转使原来对称的速度场发生了变化，圆柱 上边流体速度加快，下面的速度则减慢，因而形成了上下压差，从而产生了升力，马格努斯 最早注意到这种现象，并设计了以旋转圆柱为动力的船，得到了现实应用。随着空气动力学的发展，库塔与儒柯夫斯基提出了库塔一儒柯夫斯基定理，该定理认为 在定常不可压平面势流中，作用在任意物体上的升力和阻力分别为H r ( )当然，实际流体不能忽略流体的粘性，因此R不等于零， 一般由两部分组成，压差阻力 和摩擦阻力。通常升力和阻力也通过无量纲的升力系数G和阻力系数G表示。二者定义如下C,一C^A (8) 一 一其中L为升力，R为阻力，A为物体的正投影面积。当计算翼型的气动特性时，通常取 j = 6xl， 6为翼型弦长。一般而言，翼型是圆头尖尾的，最前一点称为前缘点，最后一点称为后缘点。前后缘的 连线称为翼型的几何弦，弦长记b。 一般翼型坐标以几何弦(从前缘指向后缘)为x轴，垂 直几何弦向上为y轴，则翼型上下表面之间的距离为^±-:^，其中最大的3^-;^称为翼型 的厚度c。上下表面中点的连线称为中弧线，如果中弧线是一条直线(与弦长合一)，则是对 称翼型。凡中弧线是弯的，其翼型就说有弯度，弯度的大小就是中弧线上最高的一点的y向 坐标表示，记f。中弧线上最高的一点的x向坐标一般记为p。通常而言，翼型上的一切尺寸 都指相对弦长的比值，如厚度c 一般指c/b这个相对值，弯度、最高点的x向坐标p也是一 样。NACA系列翼型是美国航空咨询委员会提出的翼型，翼型的中弧线采用如下方程<formula>formula see original document page 4</formula> (9)f是中弧线最高点的纵坐标，P是中弧线最高点的x向坐标。 厚度沿弦长的分布采用如下表达式y厚=± ^ (0.2969>/^ - 0.126x — 0.3516x2 + 0.2843x3 — 0.1015x4) (10) NACA四位翼型的表达式是NACA隱日其中，第一位代表f，是弦长的百分数；第二位代表P，是弦长的十分数；最后两位代表 厚度c，是弦长的百分数。如NACA2412，是指翼型弯度为2%，中弧线最高点弦向坐标为40%， 厚度为12%的翼型。一般翼型的气动特性用曲线表示。计有以迎角"为自变量的曲线两条Cy对"的曲线； C,对a的曲线。根据上述原理，在船底布置以适当翼型为截面的截面板，由船的行驶环境可知当船以一定的速度V航行时，来流速度不垂直于船体，而是成一定的角度^，因此，截 面板可以提供的动力i^丄cos^-Dsin^ (11) 式中，L为升力，D为阻力。 将(11)式无量纲化，可得 ;t = C/cos^_CWsinP 其中，Cl为升力系数，Cd为阻力系数。通过相应的调节装置，调节截面迎角使得A最大时，流体提供的动力最佳。 现有的渡船基本上都是通过燃油来提供动力。
技术实现思路
本技术所要解决的问题是提供一种利用流水动能驱动的绿色无动力渡船，从而达到 节约能源，减少污染的目的。本技术的技术方案如下 一种绿色无动力渡船，包括舵轮，在船体的下方设有正、 反动力板对，舵轮通过传动机构调节动力板的攻角。 进一步的，所述动力板为翼型截面动力板。 进一步的，所述翼型截面动力板是NACA2412翼型的钝尾修形。进一步的，翼型截面动力板的截面翼型尾端下表面从弦长90%位置开始加厚，使翼型形 成钝尾。进一步的，所述传动机构依次包括第一轴、锥齿轮对、第二轴、直齿轮对、第三轴、 小链轮、链条、大链轮以及第四轴；舵轮通过第一轴与锥齿轮对连接；第四轴与动力板相 连。本技术的工作原理为流体对船底翼型截面板的作用，可以分解为垂直于流速和平行于流速两个方向的作用力。当用钢丝绳拉住船只，从而可以平衡平行于流速方向的作用力， 船只在垂直于流速方向的力的作用下，可以实现渡河的目的。 本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果-(1) 克服船用柴油机需要消耗燃料的缺点。(2) 实现零排放的目的，不会污染环境。附图说明图l为绿色无动力船船体图。图2为绿色无动力船动力机构图。图3 NACA2412原型示意图。图4 NACA2412钝尾改型示意图。图5为船底动力板布置方式。图6为船正向行驶时，船底动力板受力示意图。 图7为一种NACA2412钝尾改型示意图。具体实施方式如图1、图2所示，本专利由无动力船船体与动力机构两部分组成，其中动力机构安装 在船体上，由舵轮l，第一轴2，锥齿轮对3，第二轴4，直齿轮对5，第三轴6，小链轮7， 链条8，大链轮9，第四轴IO，正向动力板ll，反向动力板12组成。在船的驾驶室内，转 动舵轮l，经过锥齿轮对3，第二轴4，直齿轮对5，第三轴6，小链轮7，链条8，大链轮 9，第四轴10的多级传动，最终达到调节正动力板ll、反动力板12攻角的目的。本技术的功能及工作过程如图6所示，当船正向行驶时，通过转动舵轮，调节正 向动力板的迎角为某一角度《时，正向的动力最大；同时反向动力板的要调节为零升迎角《，即在此迎角下，反向动力板产生的动力为零。船反向行驶时，反向调节即可。此操作只需在 驾驶室调节舵轮l，第一轴2，锥齿轮对3，第二轴4，直齿轮对5，第三轴6，小链轮7， 链条8从而调节每个大链轮9转到预定的角度，使正动力板ll、反动力板12的迎角符合行 驶要求。本实施例尺寸船长12m，船宽3. 8m,型深1. 8m，吃水lm，船体自重18. 2t,排水量60. lt。 在船体下面依船的长度方向设置了四对正、反动力板对。动力板采用钝尾修形后的NACA2412翼型，如图7所示，弦长为1米，其高度为0. 5米。图七中的翼型，13为头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色无动力渡船，包括舵轮，其特征在于：在船体的下方设有正、反动力板对，舵轮通过传动机构调节动力板的攻角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小鹏，曾揆，张志达，孙方华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]