基于岸基能源的运河船舶系统设计与研究外文翻译资料

 2022-10-27 15:54:55

Canby Ferry

The Canby Ferry(formally the M.J. Lee II) is a ferry in the U.S. state of Oregon that connects Canby, and Wilsonville/Stafford in Clackamas County across the Willamette River. The service has been in operation since 1914, except from 1946 to 1953. The specific vessel used has been replaced and updated several times, most recently in 1997. It is one of three remaining ferries on the Willamette River.

The ferry has room for six cars (or 75 tons) and a total passenger capacity of 49. A toll is charged for all crossings. As of 2013, a passenger car costs $4.00, a motorcycle, bicycle, or pedestrian $2.00, and $24.00 is charged if a vehicle takes up the entire ferry. The ferry, the M.J. Lee II, is a cable ferrypowered by electricity provided by overhead lines and is guided across the river by an underwater cable 1.25 inches (32 mm) in diameter, leaving the vessel relatively unaffected by the rivers currents.

The ferry is required by the Navigation Rules to display a day shape and, at night, certain lights that communicate to other vessels its (right-of-way) rights on navigable waters. Because the ferry is guided by an underwater cable, and is fed electricity from an overhead cable, its ability to maneuver is restricted. Such vessels must display the day shape for restricted maneuverability which is a ball, diamond, and ball displayed vertically in the rigging. As the Canby Ferry is permanently with restricted maneuverability, the shipbuilders mounted a metal ball-diamond-ball on a mast. Before sunrise and after sunset, and during periods of restricted visibility, the ferry must display the red over white over red array of a vessel restricted in ability to maneuver.

The ferry is named after Millard Jerome Lee, the first child born in Canby. Lee was born in 1872, two years after the town was platted in 1870. The vessel currently in use, M.J. Lee II, has been providing the service since 1997.

In 2013, operation of the ferry was suspended from January to July, to allow major maintenance work to be carried out. The work included retrofitting the vessel with a new propulsion equipment that is quieter and more energy-efficient – using less electricity – than previously.

Electric boat

While a significant majority of water vessels are powered bydiesel engines, with sail power and gasoline engines also remaining popular, boats powered by electricity have been used for over 120 years. Electric boats were very popular from the 1880s until the 1920s, when the internal combustion engine took dominance. Since the energy crises of the 1970s, interest in this quiet and potentially renewable marine energy source has been increasing steadily again, especially as solar cells became available, for the first time making possible motorboats with an infinite range like sailboats. The first practical solar boat was probably constructed in 1975 in England.

Components

The main components of the drive system of any electrically powered boat are similar in all cases, and similar to the options available for any electric vehicle.

Charger

Electric energy has to be obtained for the battery bank from some source.

A mains charger allows the boat to be charged from shore-side power when available. Shore-based power stations are subject to much stricter environmental controls than the average marine diesel or outboard motor. By purchasing green electricity it is possible to operate electric boats using sustainable orrenewable energy.

Solar panels can be built into the boat in reasonable areas in the deck, cabin roof or as awnings. Some solar panels, or photovoltaic arrays, can be flexible enough to fit to slightly curved surfaces and can be ordered in unusual shapes and sizes. Nonetheless, the heavier, rigid mono-crystalline types are more efficient in terms of energy output per square meter. The efficiency of solar panels rapidly decreases when they are not pointed directly at the sun, so some way of tilting the arrays while under way is very advantageous.

Towed generators are common on long-distance cruising yachts and can g

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设计(论文)题目:基于岸基能源的运河船舶系统设计与研究

2016年2月26日

坎比渡轮

坎比渡轮(正式名称为M.J. Lee II)是连接美国俄勒冈州和坎比的一个渡船,连接Clackamas县的Wilsonville/Stafford,跨越威拉米特河。除了1946年到1953年,坎比渡轮从1914年一直营运至今。这种特殊的船舶进行过多次更新换代,最近一次是在1997年。它是威拉米特河上仅存的三条轮渡之一。

渡船具有六辆汽车(或75吨)大小的舱容,总载客量为49人。一次购票可乘坐全部航段。截至2013年,小汽车票价为4美元,摩托车、自行车、单人票价为2美元,如果一辆汽车占用了整条轮渡则需支付24美元的费用。M.J. Lee II轮渡是一个由空中电缆提供动力,水下直径为1.25英寸(32毫米)的缆绳提供航行线路的轮渡,水流使船舶偏航的影响相对较小。

轮渡每天需要发布一整天的航班及航行规则线路,在晚上,它有航行到其他船只正在航行水域(航行优先)的权利。因为渡轮是按照水下线缆的方向航行,供电来自船舶航线上方,它的机动性被水下电缆所限制。受操纵能力的限制,这种渡轮航线所展示出来的索具路径类似于两个岸边为弧形,中间为菱形。像坎比渡轮这种操纵性被永久控制住的轮渡,船厂安装了一个ball-diamond-ball金属桅杆。在日出之前和日落之后,能见度不良的时候,渡轮必须亮起红白两色交替闪烁的灯光来提示其他船舶。

这个渡轮是以Millard Jerome Lee的名字命名的,他是坎比出生的第一个孩子。Lee生于1872年,也就是坎比被标记到地图上的两年后。目前正在营运的船, M.J. Lee II,从1997年开始一直使用至今。

2013年,轮渡的经营从1月暂停到7月,主要进行维护工作,这项工作主要包括更换一个比之前更低噪声、更节能、更少用电的新型船舶推进装置。

电动船

大部分的电动船是靠柴油机发电的,帆动力和汽油机发电这两种方式很受欢迎,电动船已经使用了120多年了。电动船在1880年代就很受欢迎,直到1920年代内燃机占了主导地位。自从1970年代爆发了能源危机,这鲜为关注的潜在的能源再一次受到了大家的兴趣,特别是太阳能电池板的成功发明,第一次应用到了摩托艇以及无限续航的帆船。第一个太阳能船可能建于1975年的英国。

1)组件

电动船驱动系统的组成除了和普通船舶相近外,还和电动车有很多类似。

2)(船舶)充电

电池组电能的一些来源。

通过电线使用岸上的电能为船舶充电。岸基发电站发电时比柴油机或舷外发动机更能降低排放,保护环境。使用更加可持续和可再生的电力使电动船的使用更加绿色。

太阳能电池板可以放置在船舶甲板、舱顶或遮阳棚的合理位置。太阳能电池板、光伏阵列可以灵活地适应微型的曲面环境,可以分割成不同的形状和大小。尽管如此,太阳能电池板较重,它需要更高的发电效率。太阳能电池板不直接对准太阳会使它的效率降低,所以将电池板进行一定角度的倾斜是非常有效的。

拖曳式发电机在长途巡航游艇和需要生成大量的电力航行的帆船上是很常见的。如果电动船有帆,可以将拖曳式发电机放于水中,然后靠拖曳式发电机为电池充电。一些电动船通过使用飞轮产生电力驱动螺旋桨推进航行。但是这个系统,包括螺旋桨和传动装置的设计不能进行函数化的优化设计。也许更好的使飞轮停止和快速的转动可以使发动机更有效率的使用能量。

风力发电机在巡航游艇上非常常见,它非常适合电动船。但是它的旋转叶片有一定的安全隐患,尤其是大风的时候。船足够大是很重要的,在所有情况下如靠港、靠岸,保证所有乘客和船员的安全乘坐。船舶足够大以至于能在强风吹动风力发电机的情况下保持船舶稳定也是非常重要的。足够大的风力发电机可以为一个全风力电动船供电。但是现阶段还没有这样的船能真正应用到实际中,尽管存在一些风力发电动力船。

如果船上有柴油发电机,那它可以为船舶提供重要的电能。有两种方案现阶段被使用:内燃机和电动机耦合在一起驱动,另一种是内燃机驱动一个单独的发电机,给蓄电池充电。

3)电池组

电池技术近几年进步很大,同时在未来也会有更多的发展前景。

目前可行性最高的可能仍然是铅酸电池。能循环放电的电池,显而易见是牵引电池最好的选择。他们虽然很笨重,但是不会比柴油机、油柜、以及其他配件更笨重。电池需要妥善安装,要有缓冲的集中放在船舱中。任何情况下不能移动,这点很重要。必须小心的是,强酸倾覆或者泄露是非常危险的。泄露的氢气和氧气也是非常危险的。一般情况下,铅酸电池必须浸泡在蒸馏水中。

阀控式铅蓄电池,也被称为密封铅酸电池、凝胶电池或AGM电池,它泄露风险小,电池充电时只产生气体。这种电池维护成本小,因为不需要浸入水中。

镍氢电池,锂离子电池和其他电池也是一种选择,但是他们价格比较贵一些。这些电池常用在螺丝刀和钻头等工具上,也用在其他较新的领域上。相对于铅酸电池,它们需要不同的控制器。

锂离子电池用在船上一般指的是磷酸亚铁锂电池,虽然比一般锂离子电池重,但是有利于海洋环境的安全。它们价格昂贵,当然如果应用到对可靠性和强度要求很高且需要使其航行一整天的渡轮来说,他们是最好的选择。它们的寿命比较长,大约5-7年。

燃料电池或者流电池在未来几年中也许会具有显著的优势。然而目前他们比较昂贵,同时需要专业的设备和操纵知识。

4)调速器

拥有实用且方便的控制船舶使其向前向后、停止、速度控制器是很有必要的。调速器要作用效果显著,也就是说一定不会发热,任何速度下不浪费燃料,在可能任何满载的情况下要负载的下比较大的电流。最常见的一种速度控制器使用脉冲宽度调制。脉冲宽度调制控制器给马达输送出高频脉冲电。当需要更多脉冲时,持续的时间会更长。

5)电动马达

各种各样类型的电动马达都在应用。传统的field-wound直流电机仍然在应用当中。目前许多船舶使用的是轻量型的永磁直流电机。这两种电机的优点是,不需要电子控制转速。一些船舶使用交流电机和永磁无刷电机。这些电机的优势是换向器不至于发生磨损或换向失败,往往使用低电流,对电缆也允许更细。缺点是完全依赖所需的电子控制器以及高电压绝缘的要求很高。

6)驱动装置

传统船舶使用舷内发动机驱动螺旋桨,螺旋桨轴配有轴承和密封。传统船舶通常只有一个齿轮减速为了能够使用更大更有效的螺旋桨。传统的齿轮箱,同轴行星齿轮使用皮带或链条传输。因为存在不可避免的能量损失,同时传动装置本身原因,很多时候会用缓慢的高扭矩马达驱动器来消除这些影响。 电动机可以被封装成一个吊舱推进器和船体外或舷外固定装置进行固定。

7)有线电动船

有一种特殊的电动船舶,使用航线上方架设的电线为船舶供电。一根或两根电线架设在水面上,船舶可以接触到线网,使用上面的电。架设一根电线,必须和水形成回路,这会引起船舶更大的阻力以及船舶的腐蚀。架设两根电线,不需要水形成回路,但是两根线有可能造成线网的相互接触,形成短路,也使施工更加复杂。

因为船舶需要接触电线,所以他的机动性受到了限制。轮渡和狭窄的运河是非常合适的。在德国,Strausberg湖上的Straussee渡轮就是一个典型的例子。穿过这条湖它设计了一个370米的航行路线。上方架设着一根170伏的电线。在Mauvages 隧道Marne-Rhine运河上架设着两条600伏的电气拖船线路。将多条船舶连在一起沿着水下的铰链,穿过4877米的隧道。这可以防止柴油燃烧产生的废气在隧道中聚集。另一个例子是1903年至1910年在柏林西南方向17公里的Kleinmachnower See 实验电拖轮Teltow,它借鉴无轨电车的集电方式进行集电。

8)污染和具体的能源

任何船的所有部件都有生产和淘汰周期。能源的使用以及污染在船舶服役期间是不可避免的,电动船也是如此。通过使用电力来推进船舶航行所产生的对全球环境的好处,可能经过很多年才会表现出来。就像使用这样一艘船,这些好处对于如此脆弱和美丽的环境来说是最直接的感受。

2010年5月《经典船舶》杂志出版了一篇题为《电动辩论》的文章。Jamie Campbell提出四点反对电动船的原因,但是被电动船协会的Kevin Desmond和Ian Rutter所反驳。Jamie Campbell生成电力推进不会比舷外发动机更合理的运转,他提出木质划船和橡皮艇是迄今为止最环保最可再生的休闲船。

9)发电

Campbell声称,没有污染的电动船“散发着后院主义”,就像“把脏水排放在了别人的后院”。建造发电厂可能涉及挖掘数英里的动物栖息地。Desmond回应,尽管船舶电池能量来自发电厂,但是内燃机船舶获得燃料更不方便,安装一个电力电缆对环境的破坏性比建设几个加油站要小很多。Rutter指出,电动船使用基线充电往往只需要一晚上。

10)效率

虽然电力在充放电和电制转换等方面有损失,但是Rutter指出,大多数船舶只需要1.5kW或2hp的功率来支撑时速5英里的巡航。普通河流最大水流流速和一个30hp的汽油或者柴油发动机只产生2hp的低效率。尽管Campbell指出,沉重的电池是船体负载变大并且不适合航海,但是Desmond认为,电动船更加高效,以low-wash的船体形式保护着河岸的环境。

11)污染

Campbell认为当船沉没时,传统电池会对水造成污染,但Desmond说,电池的污染没有比其他内燃机类型船舶沉没所泄露的燃料、机油和冷却液等造成的污染要多。Rutter指出“非常讨厌的混合污染体”比如柴油和水的混合物正在使用。

12)电池制造

Campbell提到电池制造会产生各种各样的有害物质,但是Rutter将他们描述为一个寿命在10-20年的“铅、硫酸和一些其他微量金属的塑料盒子”。Desmond表示,美国拥有98%的铅酸电池的回收率,同时他们拥有世界上最严格的电池生产和铅冶炼行业的污染控制标准。

文中提到,UK Environment AgencyBroads Authority给了电动船25% 和 30% 的优惠补贴,电动船只消耗3frasl;5的汽油当量的碳排放。据称,一天的航行后,一条船充电花费1.5英镑,无需使用太阳能或风力发电。

无轨电车

无轨电车是一种电动的公共汽车,它使用的电力通过弹簧顶起的集电杆把车顶上方电线(一般悬挂在路边的电线杆上)的电力输送到车上。这不同于只需要一根线和一根杆(或受电弓)按照既定的路径运行的有轨电车。他们也不同于通常依赖电池的其他类型的电动公交车。常见供电电制为600伏的直流电,当然也有例外。

目前,在43个国家的城市或乡镇运营着大约300种无轨电车系统。总之,距今已发明出超过800种的无轨电车系统,但同一时间在营运中的不超过400种。

1)历史

无轨电车可以追溯到1882年4月29日,那一天Ernst

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