太陽能在救生艇

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1、太陽能在救生艇　　摘要：隨著不可再生能源的無限利用及環(huán)境污染問題的日益突出，新型環(huán)保的可再生能源必將成為未來人類社會發(fā)展的主要能源。太陽能作為一種新型的可再生能源在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用，歐美一些發(fā)達(dá)國家將太陽能作為海上交通工具的動力及輔助設(shè)備能源加以研究并取得初步的成功，研制出小型的太陽能船舶。因此，應(yīng)研究一種太陽能救生艇，利用太陽能作為救生艇的輔助推進(jìn)動力、改善救生艇的救生條件，從而提高救生艇的救生效率。太陽能在救生艇上的應(yīng)用尚需解決許多關(guān)鍵問題，如太陽能電池板的安裝、蓄電池的充放電控制、系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性等，本文就太陽能在救生艇上的應(yīng)用

2、的關(guān)鍵問題進(jìn)行初步探討研究?！　￡P(guān)鍵詞：太陽能救生艇光伏系統(tǒng)　　1.太陽能在海上的應(yīng)用現(xiàn)狀　　1985年美國的德克薩斯州的SunSmith公司推出了一種太陽能充電裝置，可供車輛和船舶的蓄電池充電。之后，多個國家的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都成功制作了小型太陽能驅(qū)動的模型船。上世紀(jì)80年代，日本松下電器產(chǎn)業(yè)股份有限公司研發(fā)了一艘太陽能小艇，好天氣時在太平洋上航行，一天可發(fā)出7千瓦時電力。2000年，隨著世界第一艘商用太陽能/風(fēng)能混合動力的SOLAR8SAILOR號（圖1）雙體客船在澳大利亞悉尼水域試航成功，標(biāo)志著可再生能源在船上的應(yīng)用進(jìn)入了一個新的里程。該船的

3、8片可調(diào)控翼帆覆蓋著太陽能發(fā)電裝置，還用做風(fēng)帆，船長約21米，可搭載100人左右。澳大利亞的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)近年又提出雄心勃勃的太陽能船舶研究計劃，建立太陽能、風(fēng)能、燃料電池和燃油混合動力的多體船，計劃在近幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)環(huán)球航行?！　D1澳大利亞的SOLARSAILOR號　　除澳大利亞外，其他國家如美國、英國、德國和瑞士等非常重視太陽能船舶和混合動力船舶的開發(fā)和研究，都研制了不少太陽能游艇，并提出了相應(yīng)的研究計劃，計劃將太陽能、風(fēng)能等新能源技術(shù)應(yīng)用在大型船舶上。2007年5月8日，經(jīng)過5個多月的航行，瑞士的全太陽能動力船“太陽21號”（圖2）完成了橫渡

4、大西洋之旅，成為世界上第一艘完全以太陽能為動力橫跨大西洋的船只?！　D2瑞士的“太陽21號”　　在國內(nèi)，中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院、中國船舶科學(xué)研究中心及上海大學(xué)等科研院所、高校也在開展或者關(guān)注太陽能等可再生能源動力船舶的研制，并建造出一些太陽能動力小艇?！　?.太陽能救生艇的設(shè)計思路　　2.1太陽能救生艇的提出8　　救生艇是一種具有一定浮力、強(qiáng)度、航速，在承載額定乘員的同時，還配備有一定的屬具備品，并在惡劣天氣下航行或漂流的剛性小艇，是海船非常重要的救生工具。當(dāng)海難事故發(fā)生時，船上人員可以借助救生艇迅速脫離難船，利用救生艇進(jìn)行海上求生活動，以

5、最大限度保證旅客和船員的生命安全。目前海船上配備的救生艇都是采用壓燃式四沖程柴油機(jī)作為推進(jìn)動力，柴油機(jī)通過齒輪減速箱控制艇的進(jìn)車、倒車、停車，經(jīng)過尾軸傳遞到螺旋槳，使其正反旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)使艇前進(jìn)、后退或減速。但是該種救生艇配備的柴油只能維持救生艇持續(xù)航行24小時，當(dāng)燃料用完后，救生艇就失去自航能力，只能靠人力航行，給海上求生活動造成巨大的威脅。因此，太陽能救生艇是一種以太陽能為輔助動力，旨在提高救生艇的續(xù)航能力和改善救生艇的救生條件，從而提高救生艇的救生效率?！　?.2太陽能光伏系統(tǒng)　　太陽能救生艇的核心是太陽能光伏系統(tǒng)，是一種將太陽能轉(zhuǎn)變成電能的系

6、統(tǒng)，包括太陽能電池板、控制器、逆變器、蓄電池組、電動機(jī)（交流負(fù)載）等。該系統(tǒng)各部分作用如下：　　2.2.1太陽能電池板：是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分，其作用是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用或儲存于蓄電池內(nèi)備用?！　?.2.2控制器：是對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制的設(shè)備，是確保整個系統(tǒng)正常運(yùn)行的控制核心。最主要作用是根據(jù)光照的強(qiáng)弱和負(fù)載的需求，自動控制蓄電池的最佳充放電方式和時機(jī)，保證負(fù)載能夠持續(xù)、平穩(wěn)地獲得所需的電能。此外，還可以顯示整個系統(tǒng)各個單元的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，對系統(tǒng)發(fā)生故障進(jìn)行指示和診斷，保護(hù)系統(tǒng)各個設(shè)備?！　?.2.3逆變器：將太

7、陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電。8　　2.2.4蓄電池組：是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能部件，采用酸鉛蓄電池。它的作用是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電直接儲存起來，隨時向負(fù)載提供。當(dāng)光照較強(qiáng)，太陽能電池板產(chǎn)生的電能大于負(fù)載所需時，太陽能電池板除了對負(fù)載供電，還對蓄電池充電，將多余的電能儲存在蓄電池內(nèi)備用;當(dāng)光照較弱，電池板產(chǎn)生的電能小于負(fù)載所需時，蓄電池開始放電，并向負(fù)載供應(yīng)所需電能?！　?.2.5電動機(jī)：即所述的負(fù)載，是系統(tǒng)的動力部件。電動機(jī)獲得所需能量后運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生動力。　　2.3太陽能光伏系統(tǒng)的工作原理　　太陽能光伏系統(tǒng)

8、的工作原理如圖3所示，在有光照的白天，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成直流形式的電能，在控制器的控制下，一部分電能經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換，直流電被轉(zhuǎn)換