能源观察者号从竞赛帆船到科技奇迹_帆船赛事_帆船

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昨天东京奥运会开幕，按原计划全球第一艘氢动力游艇“能源观察者”号会在世界远征的途中在东京停留，不过在6月30日，“能源观察者”号决定将原定停留时间推迟到今年年底。这主要是由于几项活动被取消，困难的健康背景和有限的公众观众，这意味着中途停留的吸引力已经大大降低。这艘曾经的竞速双体帆船现在变成了一个“零排放”的科学平台。在过去的40年里，很少有船能像这艘船一样拥有如此丰富多样的经历，它现在被称为“能源观察者”号。这艘船的设计者NigelIrens和MikeBirch可能已经无法认出它了，细长船艏仍然是“能源观察者”号前身的“FormuleTAG”号著名的竞赛帆船的识别特征，但在这艘船的生命历程中，其他许多东西都发生了改变。年，80英尺长的“formulaTAG”号下水，这是为帆船比赛和破纪录而设计的革命性新一代多体船的一部分。当时，它是同类型中最大的竞赛双体船，使用航空航天技术建造。第二年，它跑了.5英里，打破了24小时跑完全程的纪录。年，彼得·布莱克(PeterBlake)和罗宾·诺克斯-约翰斯顿(RobinKnox-Johnston)为JulesVerneTrophy（儒勒凡尔纳杯）环球帆船赛的尝试买下了它，以“ENZA(EatNewZealandApples的缩写-吃新西兰苹果)”号驾驶着装饰有鲜红和绿色苹果的三角帆。他们在年第二次尝试成功，它创造了环游世界74天的记录。接下来它成了英国皇家太阳联合保险（(RoyalSunAlliance）队的赛船，由特雷西·爱德华兹（TracyEdwards）担任队长。尽管儒勒凡尔纳杯奖杯难以获得，爱德华兹和她的团队还是打破了七项世界纪录。

这艘由IRENS设计的双体船在年被PeterBlake和RobinKnox-Johnston的儒勒凡尔纳杯环球帆赛中重启，成功地打破了之前的纪录5天。

然后，是托尼·布利莫尔(TonyBullimore）接手了比赛，它将船身延长到英尺，并作为雷加托队(TeamLegato)参加了布鲁诺·佩龙(BrunoPeyron)组织的为庆祝年举办的环球比赛。年，在费尼斯戴尔岬角附近，它在15节的风中倾覆。许多人认为这艘船永远不会从这样的事故中恢复过来：它太旧了，无法比赛，损坏太厉害，无法修理。

新目的

然而，法国企业家维多利亚埃鲁萨尔(victoriaErussard)却有不同的想法。从Hobiecats到Formula18，从杜鲁姆(RouteduRhum)穿越大西洋帆船赛到雅克-瓦布尔穿越大西洋帆船赛(TransatJacquesVabre)，他驾驶过各种帆船。他的目标是建造第一艘%能源自给自足的船。一艘曾经的竞赛双体船的底盘将是理想的平台，而“回收”一艘现有的船完全符合该项目的雄心壮志。

由VPLP开发的两个帆翼的总表面积为64m，效率是常规帆装的1.8倍

自年“能源观察者”号项目启动以来，该项目一直在不断发展，迄今已行驶了3万多英里。

能源观察小组认为，为了成为一艘真正的零排放船，能够从北极圈航行到赤道，这艘船需要多种能源。该项目总经理Louis-NolViviès指出，拥有多种来源可以提高“可靠性、性能和安全性”。

船上的主推进装置由两台45kW电动发动机提供。它们尺寸很大，并没有达到它们的最大容量，不过效率仍然很高。如果选择一个能够在长时间为它们提供电力而不需要充电的电池组，那么该项目的重量就会出现显著下降。不过，“能源观察者”号有两个更小的电池组，总功率为千瓦，也更安全。

这种混合解决方案的重量仍为1.4吨。在未来，随着更轻的电池正在开发中，相同容量的电池重量应该减半。电池作为动力源和四种不同能源之间的缓冲，以保证24/7的电源供应。其中最具创新性的无疑是氢。

这两款氢燃料电池是与丰田(Toyota)合作开发的，在同等重量的情况下，它们产生的能量是车用电池的10倍，而且几乎是无限期的。

该电池是由该项目的合作伙伴丰田公司(Toyota)开发的，他们的氢动力汽车Mirai使用的就是这种电池。“在同等重量的情况下，它提供的能量是其他电池的10倍，”Viviès说。有两个氢电池，每个船体一个，峰值功率80kVA。尽管现在氢电池的成本比最初安装的第一代电池低三倍，但其价格仍然是同等功率发电机的两倍。另一方面，他们保证8万小时免费维护，并且没有相关的燃料成本，因为“能源观察者”号可以通过脱盐、净化、电解从海水中提取的64公斤氢气并储存在8个罐中。考虑到提取、提炼和输送到泵所需的能量，电池的效率是柴油的2.5倍。电池还产生了船上使用的50%的热量，因此船员永远不会缺少热水，并且在船向北航行到斯匹次卑尔根群岛期间，能够享受舒适温暖的内部环境。

一只鬣蜥在为原始赛车船体添加的大型上层建筑下方游动，上面是额外的太阳能电池板。

第三种能源是太阳能电池板，占地m，累计输出功率35kW。太阳能电池板根据其在甲板或上层建筑上的位置使用各种技术。有些是双面的，以捕捉水面反射的光线。在其他地方，它们覆盖有防滑聚合物，这种聚合物可以在太阳不在天顶时提高性能。自“能源观察者”号推出以来，风电是一个经过了很大改进的领域。在对垂直风力涡轮机和牵引机翼进行试验后，双体船现在搭载了两个Oceanwings，这是VPLP开发的32平方米刚性帆翼，受他们从美洲杯学习的启发。

Oceanwings是由Hydranet制成，这是一种编织的Dyneema帆布

Oceanwings的最终目标是减少海洋运输的污染，而“能源观察者”号是开发该系统的理想实验平台。这种帆翼的效率几乎是传统船帆的两倍，可以用来提高速度或降低功耗，作为对电动发动机的补充。帆翼还能使“能源观察者”号利用它的第四个发电来源，即在有利的风力条件下利用螺旋桨进行水力发电。

调整和完善

原始的“FormuleTAG”号船体平台很轻，只有15吨。虽然双体船不再携带其原始装备，但额外的电池、发动机等将最终排水量增加到30吨。因此，有必要增加船体的浮力，通过在第二层皮肤上嫁接，增加吃水线以下的体积来实现。除了使所有这些新兴技术适应腐蚀性海洋环境外，能源观察者”号团队的专长在于对这些不同的能量进行精细管理，优化效率。

在沿海航行时，“能源观察者”号的平均航速为4.5节，而在跨大西洋航行时，平均航速为6.34节，最高航速为10节。

这包括在任何给定时刻选择最有效的推进或电力生产模式，以及微调帆翼或螺旋桨的螺距。

对于所有的创新，从理论到实践往往有一个大的飞跃，但该项目正在创建数据来证明这些概念。

自年以来，“能源观察者”号一直在世界海洋上进行考察。0年3月，它开始了最近的一次航行，1年6月30日，“能源观察者”号决定将原定于奥运会和残奥会的东京中途停留时间推迟到今年年底。然后返回巴黎参加4年奥运会。

在目前航行的英里中，它的平均航速为6.34节，产生的能量有83%用于推进或导航，只有17%用于船上五名船员使用的家用系统。

在过去的8个月里，太阳能占了船上发电量的56%，氢气占了7%，而Oceanwings占了节省的发动机当量消耗量的37%。

水力发电在热带纬度间地区很少使用，但预计将在多风地区使用得更多。

“能源观察者”号规格:长度：30.50米（英尺）型宽：12.80米（42英尺）吃水：2.10米（6英尺11英寸）排水量：30吨帆面积：64m（英尺）设计师：NigelIrens

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