[发明专利]子船体可移动式母子风帆船

说明书

技术领域

本发明涉及一种母子风帆船(也称“新型现代风帆船”)，主要是一种具有合理稳性的、在可比条件下其风帆的年均推力为与其母船体同型的单体有桅风帆船年均推力的数倍以上的、子船体可移动式母子风帆船。

背景技术

随着自动控制技术的进步，以及1979年全球第二次石油危机导致的节约能源的迫切要求，一种以主机-螺旋桨推进为主、以风帆推进为辅的、由自动控制装置操纵的单体风帆船等问世，称“现代风帆船”。近30年来，国际国内在船舶领域一直在加速推进风帆节能的探索。

日本上世纪80年代初研制了排水量为2400吨的“新爱德丸”有桅风帆油船，据称可节能50％，嗣后又有26000吨风帆油船问世，同时代中国武汉理工大学(原武汉水运工程学院)亦研制了300吨有桅骨架式软帆货船，旨在提高运输的经济性，使得在同航速等可比条件下，吨-公里的燃油消耗减少而获得经济效益。此类单体有桅风帆船是当今节能效果最好的实用风帆船舶，本发明的文件中称日式“现代风帆船”。

日式“现代风帆船”的风帆宽度通常不大于该桅杆设置处的船宽。在同排水量、同吃水下，对于单体风帆船，即使不顾船舶航行阻力变大，船舶的宽度取大值(此时船舶的稳性变好，风帆可取较大的宽度，可有较大的风帆特征面积)，以获得更大的推力，但是，单体船的稳性终归有限，风帆的特征面积依然严重受到稳性的制约。船宽大将增加船舶阻力，同时，同吨位、同吃水下，船宽大，船长就小，多于一具风帆时，将产生较大的翼栅效应，致使节能效果难以大幅提升。由于上述技术因素的制约，因而至今单体有桅风帆船舶的大范围推广，近30年来未能实现；另一方面，船宽小，即使船舶阻力因船宽小而变小，由于它的稳性更不足以支持采用大特征面积风帆，它的节能效果更低。

前苏联的三体风帆客船，没有设置主机-螺旋桨推进系统，只能在特定的航线上运营。

澳大利亚的太阳能-风帆双体实验船，可以设置大面积风帆。与单体风帆船相比，同载量下它的阻力较大，建造费用约高40％，如果用作货船，则装卸不便。另外，以太阳能为风帆推力的补充，初投资高，至今未见高节能效果的报导。

德国在本世纪开发了风筝帆船，投资很小，只是这种无桅帆主要依靠阻力做功，因而在360度风向角下，平均推力系数及平均推力较小，节能效果也小。对现役船舶的改造，难有显著的节能效果。

我国已公开的申请号为86200027的“一种带有在控制下可以活动的副船身的帆船”专利和申请号为200510026567.7的“一种多方位利用风能的帆船”专利，它们的主要特点是主船体的两侧有“副船身”(或浮球)，并与帆同步围绕桅杆旋转。

但上述两项专利都存在帆船推力小的问题，主要原因为：

其一，上述两项专利都采用软质骨架风帆，此类风帆的推力系数远远小于硬质风帆。

其二，上述两项专利的风帆的展弦比远小于1，展弦比小，推力系数小；展弦比小，风帆不能获取船舶稍上方(由于海面上风速梯度的存在，离海面越高，风能密度越大)风能密度大些的风能。