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新能源競賽車、船設計及製作

新能源競賽車、船設計及製作. 專題組員 49915076 謝牧軒 49915907 李昱漢 49915908 王唯謙 49915912 呂佩芬 指導教師 劉全 報告日期 2013 年 05 月 22 號. 大綱. 前言 競賽車規則 專題製作 車身設計 太陽能板模組 船身設計 驅動與轉向 能源系統 船控制電路測量 馬達特性介紹 工作進度 參考資料 海報. 前言.

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新能源競賽車、船設計及製作

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Presentation Transcript

  1. 新能源競賽車、船設計及製作 專題組員 49915076 謝牧軒 49915907 李昱漢 49915908 王唯謙 49915912 呂佩芬 指導教師 劉全 報告日期 2013年05月22號

  2. 大綱 • 前言 • 競賽車規則 • 專題製作 車身設計 太陽能板模組 船身設計 驅動與轉向 能源系統 船控制電路測量 馬達特性介紹 • 工作進度 • 參考資料 • 海報

  3. 前言 綠能動力為近幾年來熱絡的話題，為了更加瞭解綠能與永續動力，進而參加綠能競賽。原以參加太陽能車競賽，了解功率及太陽能板對馬達的動力影響。但太陽能板易受環境之影響，所以這次綠能船比賽，將以金屬燃料電池作為電力來源，並藉由搭配太陽能板做還原，以達到能源再循環之期望。

  4. 太陽能競賽車

  5. 太陽能競賽車規則 • 比賽單位：國立高雄應用科技大學 • 比賽時間：101年12月7號~101年12月8號 • 比賽規則： 1.材料皆為未加工之原料，並自行攜帶輕　　　 　　　　　　型手動工具。 2.皆不得使用市售之成品及商品模組。 3.上車殼包含太陽能板模組，且能和車體完　　　 　　　　　　全分離並10秒內蓋回。 4.不得私下對外通訊及拍照錄影。 5.太陽能板模組依大會規定之配重。

  6. 車身設計 • 巴爾沙木、塑膠板

  7. 比賽成品 • 太陽能板依功率配置重量 • 全浮式車軸

  8. 太陽能板模組 • Voc=9.473 V • Isc= 1.2031 A • Pmax=8.718 Ｗ • 模組重量(G)算式: G=150xP-650 • 本模組重量須達: 625.5公克

  9. 比賽實況

  10. 參賽證明

  11. 綠能船舶

  12. 綠能船舶比賽規則 • 比賽單位：國立高雄海洋科技大學 • 比賽時間：102年9月14號~102年9月15號 • 比賽規則： 1.以綠色能源作為動力、整合系統。 2.設計系統可包含多元動力及儲電設備。 3.以實際船舶情況為出發點，故必須限定一 定比例，符合流體力學及船結構之設計。 4.船隻具有遙控能力及導航設備。

  13. 船身設計 • 一般船型分為圓舭、Ｖ型、平板船 • 平板船底於轉彎時極為費力，亦不具有良好穩定性。 • 圓舭船在水平面下的體積比Ｖ型船多，其阻力較大。 • 壓浪板設計，阻擋波浪由下往上的衝擊，因而橫搖運動之擺幅會較圓舭船小。

  14. 本組採用V型船(又稱折角型線型)是具有尖舭的船舶，其剖面為Ｖ字型本組採用V型船(又稱折角型線型)是具有尖舭的船舶，其剖面為Ｖ字型

  15. Ｖ型底又分三種 • 極深Ｖ型用於航空母艦等軍事船隻，但水中阻力較大，相對地航速亦較為緩慢。 • 深Ｖ型用於漁船與觀光船上，其吃水線介於淺Ｖ和極深Ｖ之間，兼具航行速度及穩定性。 • 淺Ｖ型為模型船和快艇之設計，較淺的吃水線大幅減少水面下阻力，其航行穩定度和深Ｖ相似。 • 本組採用15 o的V型角度。

  16. 設計過程 • 先CAD設定預定長寬及比例， 再用直線畫出船輪廓，依投 影法，擷取出各剖面之點位 置。

  17. 用Rhino畫出曲面，觀察曲面是否平順，但長出曲面後轉至Solidworks及Inventor，卻沒辦法修改或增加其他厚度。用Rhino畫出曲面，觀察曲面是否平順，但長出曲面後轉至Solidworks及Inventor，卻沒辦法修改或增加其他厚度。

  18. Inventor畫出船體圖，並把其他組件畫出來及組裝。Inventor畫出船體圖，並把其他組件畫出來及組裝。

  19. 驅動與轉向 • 舵基本類型(A點虛線代表舵中心軸)

  20. 我們採用了不平衡舵，結構特性，轉軸在後葉緣處，使用SolidWorks畫出舵的構造。我們採用了不平衡舵，結構特性，轉軸在後葉緣處，使用SolidWorks畫出舵的構造。

  21. 我們用SolidWorks畫出舵與伺服機結合圖，A軸為舵的中心轉軸，左邊為控制舵的伺服機。我們用SolidWorks畫出舵與伺服機結合圖，A軸為舵的中心轉軸，左邊為控制舵的伺服機。

  22. 舵之位置影響 • 船行駛時，發現到船無法直向航行，會偏往右偏行。因馬達帶動螺旋槳以逆時針方向旋轉前進，會產生一個向右的反向力。 舵置左邊 舵置中間 舵置右邊 • 螺旋槳旋轉產生向右反力打在舵上，把船回正回來。

  23. 螺旋槳

  24. 未來設計概念 螺旋槳與舵的結合，改善轉向效率，能快速的讓船轉向。

  25. 能源系統 本設計採用「金屬-空氣燃料電池 (Metal Air Fuel Cell)」，簡稱MAFC。

  26. 電極材料選用 空氣陰極(＋極)之材料選用測試。圖(a)為活性碳口罩之輸出電壓；圖(b)則為石墨電極之輸出電壓；金屬陽極(－極)之材料則使用鎂鋁板。 圖(a) 圖(b)

  27. 本專題能源系統之陰極材料的測試中，活性碳口罩與石墨電極雖皆有電壓輸出。但為材料取得之便利性，故選擇石墨電極。 [※圖(a)為5%食鹽水、1/3鎂鋁板反應面積，其所測得電壓為1.54V ，如圖(b) 。] 圖(a) 圖(b)

  28. 未來設計概念 在系統內加入太陽能模組，使電解液中之鎂離子能還原成鎂金屬電極，以達到燃料再循環的期望。

  29. 直流無刷馬達控制波形 直流馬達無運轉 直流馬達中速運轉 直流馬達高速運轉

  30. 伺服機控制波形測量 伺服機轉向-45° 伺服機轉向0° 伺服機轉向+45°

  31. 馬達特性介紹

  32. 參考資料 • http://www.che.yuntech.edu.tw/Functional%20polymer%20La/fuel%20cell%20kinds.htm • https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%87%83%E6%96%99%E7%94%B5%E6%B1%A0 • https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%87%83%E6%96%99%E7%94%B5%E6%B1%A0#.E7.A2.B1.E6.80.A7.E7.87.83.E6.96.99.E7.94.B5.E6.B1.A0_.EF.BC.88AFC.EF.BC.89 • http://203.145.193.110/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/9207/9207-05.pdf • http://203.145.193.110/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/9207/9207-04.pdf • http://yrlin.blogspot.tw/2011/10/salt-water-fuel-cell-car-ys2912a.html • http://baike.baidu.com/view/10311060.htm?fromTaglist • http://zhidao.baidu.com/question/453788970.html • http://zcgcxh.jscd.gov.cn/art/2012/9/10/art_13565_671929.html江蘇省造船工程協會 • 遙控模型船-徐氏基金會出版 • 遙控模型帆船與動力艇-徐氏基金會出版 • 玩具船-徐氏基金會出版

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