《烧纸船》教学设计

《烧纸船》教学设计（共15篇）

篇1：《烧纸船》教学设计

烧纸船

烧纸船正文：

今天，我们的班主任――卢老师给我们做了一个有趣的实验――烧纸船，同学们有的一蹦三尺高，有的大声叫着：“万岁!”还有的簇拥到卢老师身边。

实验开始了，老师先拿出事先准备好的铁架台、酒精灯、火柴、一杯装满清水的烧杯和几只纸船。

老师做的第一个实验在同学们的喊叫声下开始了，大家拭目以待、目不转睛地盯着讲台桌，只见老师先用两个铁架台将纸船固定在“半空中”，接着拿出火柴，要点燃酒精灯，可那根火柴根本不能燃烧，于是同学们就哄堂大笑，教室里一片欢腾，老师又换了一根火柴，并点燃酒精灯，刚想移到纸船下，就被同学们叫住了，同学们说：“这样百分百会燃烧的。”可老师管不了这么多，只管放到纸船下，不用说，只一会儿功夫，船就着火了，有些顽皮的.同学还不时地大声叫道：“着火了!着火啦!快来救火呀!”同学们又是大笑一通。老师又开始了第二次实验，老师换了一只纸船，以同样的方法调整好角度，将纸船固定住，倒上烧杯里的清水，同学们都说纸船不会燃烧，老师跟刚才一样，点燃酒精灯，放到纸船下，过了一会儿，纸船冒烟了，同学们连忙说：“老师，快加水，快加水。”老师加了水，但很快，船又冒烟了，老师马上将酒精灯熄灭了。果然，纸船没有燃烧，纸船内的水反而烧开了。老师问我们：“实验也做了，乐也乐了，现在，谁来告诉我这是什么科学道理?”同学们都傻了眼了，苦思冥想，可百思不得其解，老师见我们一脸迷惑不解的样子，就对我们说：“这是因为物质燃烧需要一定的温度。因为纸船在加温时纸船里的水分不断蒸发，水分蒸发会带走热量，所以在水烧干以前，纸船是不会燃烧的。”

同学们终于恍然大悟。科学呀!你是最最伟大的魔术师!

篇2：《烧纸船》教学设计

姐姐告诉我，老师给她们做了一个科学实验――“烧不烂的纸船”。纸船不会被火烧?怎么可能?我不信!姐姐神秘兮兮地告诉我制作方法，说：“你可以回家去试试，可有趣了!”

我迫不及待地回到家里，对妈妈l嚷嚷：“我要做个实验，你帮我行不?”妈妈爽快地答应了。我飞快地从抽屉里拿出一张粉红色的彩纸，折成一艘精致的小船。然后，在纸船中放水。我让妈妈帮我拿住船的两头，我拿来打火机，小心翼翼地一按，一团蓝色的火焰在船底部燃烧起来。我目不转睛地盯着船底，好紧张。火在船底烧了近1分钟，我发现纸船真的完好无损。

我迷惑地问妈妈：“为什么纸船不会燃烧?”妈妈思考了一会儿，说：“物体的燃烧需要一定的温度，纸船中有水，用火点燃时，纸船中的水带走了一定温度，所以纸船不会被烧。如果纸船里没放水，或者再烧一会，水蒸发了，纸船就会燃烧了。不信你把手仲进纸船里，里面的水肯定很烫!”我把手放进纸船，“啊，真的好烫!原来如此。”我调皮地说。

篇3：水陆两用电动船的设计

笔者结合实际情况设计制造了一种结构简单、拆装方便、成本低廉的水陆两用电动船, 具有一定的推广价值。

1产品结构组成及设计思路

图1所示为一种水陆两用电动船, 由折叠电动自行车、叶轮、气囊、斗车组成, 车斗两侧支架下装有条形气囊1, 所述斗车为:一轴2上两端装有轮子3, 在轴上两轮子之间装有车斗4, 车斗两侧前后装有支架5, 支架上装有搁板6, 板上装有折叠电动自行车, 折叠电动自行车后轮7在上, 前轮8在下, 支架后装有竖轴9, 竖轴上端有一从动轮10, 与折叠电动自行车后轮紧靠, 竖轴下端的伞形齿轮11与叶轮12轴13相吻接。

使用方法:在水上, 以电动自行车电池为动力, 自行车的后轮驱动从动轮带动叶轮旋转, 从而实现在水上行走。在陆上时, 放去气囊中空气, 与竖轴、叶轮、搁板放入斗车内, 将斗车拖挂在电动自行车后连接装置即可。

2特点

该产品解决电动自行车既可以在陆地上行驶又可以在水里行驶, 已获授权中国专利, 可广泛用于应用于江河纵横.水域密布的地区, 此产品结构简单、拆装方便投资成本小, 生产工艺简单, 具有一定的社会推广价值。

1.条形气囊2.心轴3.轮子4.车斗5.支架6.搁板7.后轮8.前轮9.竖轴1 0.从动轮1 1.伞形齿轮1 2.叶轮1 3.轴

摘要：目前电动自行车技术已基本成熟, 而且发展很快, 在陆地上行驶不会突显它的不足之处, 但是在江河纵横、水域密布的区域就显示出它的弱势, 不能做到畅通无阻, 过江、过河只能绕路过桥或乘轮渡。针对这种实际情况, 运用机械基础及物理学有关知识, 设计制造了一种结构简单、拆装方便、成本低廉的水陆两用电动船, 具有一定的推广价值。

关键词：水陆,两用,电动船

参考文献

篇4：烧纸船

今天，我闲着没事干，就叠起了纸船，纸船叠好了，我就在里面不知不觉地加了水，我想：“看看纸船在火的上面会变成怎样?我猜啊!纸船肯定像以前那样拜下阵来!”说干就干，我试着拿着带水的纸船，在火上烧了起来。咦?手怎么一点儿也不感觉烫?我转过身子一看，那就更奇怪了――纸船里的水感觉没有减少，也没有像波浪形式地抖动起来，这真是太奇怪了。是我烧得火不够旺?还是我的技术不够?……一大串的问题驱使着我决定一定要把这个问题解决。我想：可能是我烧得时间太短了吧。于是，我又将纸船放在火上烧了十分钟后，发现纸船还是没有变化。看来，我一个人是不能把问题解决了，还是等妈妈回来一起来揭开这个谜团。

妈妈回来了，我把一切经过告诉了妈妈，妈妈对我说：“纸的着火点很高，大约为130℃。当纸船里装着水时，水蒸发要吸收热量，同时当水沸腾时，温度只有100℃，温度保持不变，还要继续吸热 ，只要水不烧干，纸船的温度就达不到纸的着火点，所以，纸就不会燃烧。”

篇5：烧纸船

我们今天做了一个实验，实验的名字叫“火烧纸船”。老师准备了一根蜡烛，一艘纸船和一杯水。

当老师说出实验的名字时，你是不是和教室里的我们一样疑惑：纸船一碰火不就烧成灰烬了吗?老师笑而不语。

实验开始了，老师在纸船里盛了一些水，点燃蜡烛，把盛了水的纸船架在蜡烛上方。我们目不转睛地盯着正在被火烧的纸船，火苗像个顽皮的孩子，拿着画笔在纸船底部画画，不一会儿，就画出了一幅水墨画，船底被火烧得黑漆漆的，教室中有一股东西被烧焦的味道。教室里炸开了锅，有的同学担忧地说：“纸船一定会被烧着的，怎么办啊!”有的同学玩玩笑似地说：“这船中的水都烧成温水了吧?”还有的同学坚定地说：“这船中水水，一定不会烧着的!”

纸船继续在蜡烛上烧，蜡烛上跳跃的火焰变得十分凶猛，像一只野兽，向小纸船发起进攻。小纸船的水在“咕噜咕噜”地冒泡，冒出来缕缕青烟，水烧开了!可是，小船除了底部变黑，其余部分毫发无损。同学们一个个目瞪口呆，很惊讶：为什么小纸船被火烧了那么久也没有被烧着呢?

老师为我们解开了答案：凡是物质燃烧都要有一定的温度，这个温度叫做“燃点”。因为小纸船里面有水，纸船加热时，水吸收了大量的热量，纸船没有达到可以燃烧的温度，所以没被烧着。我们都恍然大悟，原来这个实验还蕴含着一个深奥的原理呢!

篇6：烧纸船

“叮铃铃，叮铃铃”上课铃响了。老师神秘的说：“今天我们来做一个实验。”同学们心想：老师葫芦里卖在什么药啊?是什么实验呢?只见老师从包里拿出了纸船、水、蜡烛、打火机。老师说：“今天让我们来验证一下纸船被火烧后会不会破?”听老师这么一说，同学们的好奇心一下子就上来了。有的说会，有的说不会，大家议论了起来。

老师先往纸船里面放些水，然后把蜡烛点燃，最后把纸船放到火上去烧。老师拿着纸船在火上来回移动，火苗就像一个舌头一样，放肆的添着纸船的“脚”。不一会儿，纸船的“脚”已经被舔黑了，就像一个“黑洞”一样。同学们的眼睛似乎被磁铁吸住了一样，一动不动的盯着纸杯，生怕错过了精彩的部分。有的同学就这样看着，有的同学一边看一边小声说：“会不会被烧破呀?会不会被烧破呀?”还有的同学干脆捂住眼睛，怕纸船被火烧爆。就在这时，老师把纸船拿了下来，让我们每个人都试了一下水温，我们把手一放进去马上又像触电一样地收回来。大声叫着：“好烫啊!”接着，老师又继续烧，同学们已经把讲台围得水泄不通。过了一会儿，杯底开始冒黑烟，慢慢地教室里弥漫着一股烧焦的味道。这时，老师把纸船拿下来了，我们一看纸船的底部就疑惑不解了，为什么烧这么久都没有破呢?

老师看我们是这副神情便道出了其中的缘由：原来当纸船里有水的时候，水就会吸收火焰的热量，所以纸船才不会被烧破。同学们听了，一个个恍然大悟!

篇7：铺管船动力定位系统设计浅析

我国是沿海国家,拥有漫长的海岸线与300多万平方公里的辽阔海域,其中蕴藏着丰富的海底油气资源[1]。在对这一资源进行开发的过程中,海上油气田开采出的油气除少数在海上直接装船外运,其余多数则需要通过管道转输至陆地加工并分别输送到用户。随着石油天然气开发进程的不断深入,海洋管道的作用则越显重要,因此对于海洋管道铺设的专用设备——铺管船的关注度也在不断提高[2]。铺管船是用于海底管道铺设的专用大型海洋工程船舶,在海底输油管道、海底输气管道、海底输水管道的铺设方面有着重要作用[3]。

近年来,随着船舶建造水平的深入提高以及新技术的广泛应用,铺管船的发展也取得了很大进步。从采用锚泊定位、作业水深仅300m以内的浅水铺管船,发展到采用动力定位技术、能满足3000m以内作业水深的深海作业铺管船[1]。随着海上油气生产向深海的进一步发展,动力定位系统在铺管船上的应用必将得到更多重视和发展。

动力定位系统是一种闭环的控制系统,其采用推力器来提供抵抗风、浪、流等作用在船上的环境力,从而使船尽可能地保持在海平面上要求的位置上,其定位成本不会随着水深增加而增加,并且操作也比较方便[4]。本文着手于铺管船动力定位系统的研究,旨在实现铺管船动力定位的功能,主要设计了一种铺管船动力定位系统的硬件框架,并且在此基础上介绍了串口信号的采集方法。

2 全船控制网络设计

作为铺管船上的一个子系统,动力定位系统也是为全船的铺管施工作业而服务,在对其进行研究之前,就必须要先了解铺管船的全船控制系统。该系统由驾驶室PLC控制系统、SCADA系统、艏艉液压PLC控制系统、计算机网络和推进控制系统等所组成,铺管船的全船控制网络结构如图1所示。

其中,驾驶台机柜中的两台服务器互为冗余备份,当其中一台出现运行故障时,另外一台备用服务器则会自动投入使用,而历史服务器则承担着历史数据与报表的查询等功能。在铺管控制台内的PLC1,艏液压柜内的P L C 2,艉液压柜内的P L C 3,以及航行控制台内的PLC4,功率管理系统的冗余PLCI和PLCII分别负责采集不同的数据,各采集的PLC之间通过以太网进行通讯,服务器则通过OPC客户端进行数据采集。铺管控制台内的PLC1主要用于实现作业过程中控制台上所有的按钮、开关、指示灯、操作手柄、仪表等的输入输出功能。

3 铺管船动力定位硬件系统

铺管船动力定位系统的设计目的主要在于整个系统的施工方案,只有系统功能的完善,才可以为动力定位系统提供具体的实施依据。动力定位系统作为铺管船上的一个子系统,因此从全船角度出发,设计了动力定位系统的硬件框架与网络结构[6]。

3.1 动力定位硬件系统设计

根据动力定位系统的结构组成及其在铺管船上的具体功能,设计了如图2的系统硬件结构。在系统硬件框架中,底层信号的采集通过各子系统的PLC,动力定位系统(DP)PLC、铺管控制PLC、功率管理系统PLC则采用以太网进行通讯功能的连接;电罗经、风速风向仪、计程仪信号等则根据各自的信号格式R S 4 2 2或RS485通过多串口卡转换成RS232格式直接与控制计算机连接;DGPS、运动参考单元(MRU)、测深仪等则通过网关将信号转换成TCP/IP协议格式进行采集;控制计算机的液晶显示器置于中央控制台内,经过以太网进而连接两台SMIDS复视器,且分别装置左右两翼控制台。

3.2 动力定位网络系统设计

根据铺管船对动力定位系统的需求,此处设计了一种铺管船动力定位控制系统控制网络的连接方式。其中包含了控制计算机、交换机、动力定位PLC、艏PLC、铺管控制PLC、PROFIBUS通讯卡、多串口通讯卡、电罗经、风向风速仪、DGPS、运动单元、测深仪、计程仪和铺管作业显示系统。动力定位PLC和艏PLC、铺管控制PLC通过网络交换机进行连接,其中每个PLC都有各自唯一的IP地址;运动单元、电罗经、风向风速仪、DGPS、测深仪与计程仪等则通过多串口通讯卡和控制计算机进行连接;PLC通过PROFIBUS通讯卡和控制计算机进行连接;控制计算机与铺管作业显示系统则通过网络交换机进行连接;PLC与控制计算机采用DP协议实现一对一的通讯,完全满足了铺管船动力定位控制系统需要的控制要求。同时铺管船动力定位控制系统的控制网络连接方式,能够有效满足铺管船动力定位控制的特殊要求,其具体网络形式如图3所示。

在该网络结构中,包含了控制计算机、艏液压PLC、铺管控制PLC、动力定位PLC、交换机-1、交换机-2、交换机-3、交换机-4、PROFIBUS通讯卡、多串口通讯卡、DGPS1、DGPS2、电罗经、风向风速仪、测深仪、计程仪、运动单元与铺管作业显示系统;上述各部分连接成为一个完整的控制网络,从而实现了对铺管船的位置、艏向和作业轨迹的控制;其中动力定位PLC用于实现对动力定位系统硬连线设备的输入输出控制(如作业线控制、艏推进控制、主推进控制、状态报警等);动力定位PLC、铺管控制PLC、艏液压PLC通过网络交换机构成环形网络;动力定位PLC和控制计算机通过PROFIBUS通讯卡进行连接,PROFIBUS通讯卡插入控制计算机主板的P C I插槽;所述风向风速仪、DGPS1、DGPS2、运动单元、电罗经、测深仪、计程仪则通过多串口通讯卡与控制计算机连接,多串口通讯卡插入控制计算机主板的PCI插槽;所述控制计算机与铺管作业显示系统通过网络交换机-4进行连接。

对于各网络所承担的功能,此处以网络(3)为例进行说明,其主要负责控制计算机与PLC数据的交换,执行数据发送和指令接收的功能。控制计算机接收动力定位PLC反馈的状态数据,并向动力定位PLC发出控制指令。动力定位P L C则采用同轴电缆与C P 5 6 1 1PROFIBUS通讯卡进行连接,CP5611插入控制计算机的P C I插槽,其采用D P协议,通讯率由此可以达到1 9.2Mbps。此通讯采用一对一的方式进行,从而减少了询问时间,与TCP/IP相比具有稳定和通讯速率高等特点。

采用此种系统控制网络的连接方式,PLC环形网络大大提高了系统的可靠性,各交换机连接构成的网络,某段线缆或某网络节点中的交换机发生故障,并不会影响到其它网络节点的正常通讯。PLC与控制计算机通过PROFIBUS通讯卡连接采用了DP协议并实现一对一连接,避免了通讯询问,与通过交换机连接采用的TCP/IP协议相比,提高了通讯速率。风向风速仪、电罗经、运动单元、DGPS1、DGPS2、测深仪、计程仪则通过多串口通讯卡与控制计算机进行连接,采用RS-422接口与NEMA0183协议,实现了铺管船动力定位系统与多种传感器连接,从而提高了通讯速率并节约了成本。铺管船动力定位控制系统所需的其它信息则通过艏PLC和铺管控制PLC直接送至动力定位系统PLC,避免了线缆冗余,从而提高了系统的可靠性和灵活性[6]。

4 串口信号的采集方法

在上文硬件系统设计部分曾经提及到,动力定位系统中的信号除了采集PLC系统的数据外,其余通过串口或网关采集的信号则是需要通过程序进行解析的。外部的环境信号通过串口进入系统,此些串口信号均是NMEA-0183类型格式的,NMEA-0183格式数据串所有的数据均采用ASCII文本字符来表示,数据传输以“$”开头,后面的则是语句头。语句头由五个字母组成,分成两个部分,头两个字母表示“系统ID”,即说明该语句是属于何种设备或系统,后面三个字母则表示“语句ID”,表示该语句是关于何方面的数据。语句头后的便是数据体,其包含不同的数据体字段,语句末尾的是校验码(可选),以回车换行符结束,即就是ACSII字符“回车”(十六进制的0D)与“换行”(十六进制的0A)。

解析信号具体可分为两个步骤:1.从对应串口把数据读上来并存放至缓冲区域中;2.查询相关信号的产品技术手册,按照对应的数据含义和数据格式,提取系统所需的相关信息。铺管船中使用到这些传感器的具体信号解析协议有风速风向、GPS、罗经等,此处以风速风向为例做如下说明[6]:

风速风向MWV

$--MWV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>*hh

<1>风向角度,0°到360°

<2>参考值,R=相对值,T=绝对值

<3>风速

<4>风速单位

<5>状态位,A=数据有效性

校验位

风速风向信号的采集:

1、以风速风向仪采集的某个数据片段为例:

$IIMWV,131,R,010.75,N,A*13

这是一个字符串,通过查询产品技术手册,可知$IIMWV是个头,代表此数据片段的分类与总的含义,131代表风的角度,10.75则是风的速度。

2、程序段解析风速风向信号:

其中cstrCurrentData是CString类型的数据,内容是采集的某个数据片段,例如$IIMWV,131,R,010.75N,A*13。另外,通过网关进入系统的信号,只要映射好网关对应的串口,其接下来的操作则跟从串口读取数据是一样的,解析数据也是采用相同的方法。

5 结束语

海上石油开发关系到国民经济的发展大局,各类高新技术与性能水平的海上石油和天然气勘探、开采工程所需的海洋工程辅助船舶已成为当前急需开发与研究的项目[7]。而作为我国深水重大装备研究的重要组成部分,铺管船这一对象的研究将对深海油气资源的勘探和开发有着积极意义[8]。本文从实际工程应用的角度出发,设计了一种铺管船动力定位系统的硬件结构,同时在此基础上介绍了串口信号的采集方法。本文所做的工作比较基础,仅是为铺管船动力定位系统提供可行性方案,希望可以为后续的深入研究提供一定的帮助。

参考文献

[1]芦树平.深水起重铺管船关键技术研究[D].哈尔滨工程大学,2011.

[2]刘嵬辉,曾宝,程景彬等.国内外铺管船概况[J].油气储运,2007,26(6):11-15.

[3]潘雲,程峰,金瑞健等.浅水铺管船铺管作业系统设计简述[J].船舶,2010,21(3):49-54.

[4]赵志高,杨建民,王磊等.动力定位系统发展状况及研究方法[J].海洋工程,2002,20(1):91-97.

[5]程峰.2×8000t半潜起重铺管船铺管系统研究[J].船舶,2012,23(1):71-75.

[6]张跃东.耙吸式挖泥船动力定位系统工程化研究[D].江苏科技大学,2011.

[7]陈建光.深海铺管起重船的电力推进控制系统[J].舰船科学技术,2010,32(11):34-38.

篇8：烧纸船作文

老师不紧不慢地拿出了牛皮纸、三角架、石棉网、水、火柴、酒精灯。同学们死死地盯着老师的手。实验开始了，只见老师把石棉网放到三角架上面。又把纸船放在石棉网上。紧接着，又把水倒了进去。就在那一刹那，酒精灯被点燃了。同学们聚精会神地看着。就在这时，同学们又为“纸船会不会被烧坏”这个话题七嘴八舌地议论开了。有的说：“不会的，因为……”还有的说……就在大家议论不休的时候，老师一声令下：“安静了!”热闹的教室顿时变的鸦雀无声……

实验做好了，结果怎么样?哦!纸船安然无恙，同学们都很激动。

“为什么纸船不会被烧坏呢?”老师告诉了我们答案。其实原理很简单：纸的燃烧需要一定的温度。因为纸船里有水，纸船在酒精灯加温时，纸船里的水吸收了大量的热量，所以尽管纸船架在火苗上，仍然达不到燃烧的温度，如果纸船里的水干了，纸船就会燃烧起来。

篇9：烧纸船作文400字

“丁零零，丁零零……”上课铃响了，王老师满面春风地走进了教室。咦？王老师手里怎么那着两个铁架，一盏酒精灯和一杯水？难道王老师是来上科学课的？不会吧！同学们疑惑不解。这时，老师笑眯眯地说：“今天我们来做一个实验：烧纸船”

实验开始了。只见王老师先从包里拿出了一只纸船，把水杯里的.水适量地倒入纸船中。王老师再把盛满水的纸船的两端固定在两个铁架上。接着老师拿出打火机点燃了酒精灯，神秘兮兮地对同学说：“你们说装水的纸船会不会被烧着呢？”同学们在下面纷纷议论开了，有的胸有成竹地说：“纸船肯定会被火给烧焦了！”有的坚决反对：“不一定！不一定！”王老师又把酒精灯移到了船底，火苗贪婪地舔着船底，这时，同学们一下子又紧张又害怕，特别是我，我的心“砰砰”直跳，生怕会烧着纸船。可是奇迹发生了，纸船安然无恙，丝毫没有被烧着的样子。我们都感到很好奇：为什么纸船不会被烧着呢？

篇10：烧纸船的作文

老师把这些新朋友放到桌子上，然后在黑板上写了六个字“烧不坏的纸船”。

一看到这些字，同学们都纷纷议论起来：“老师是不是写错了,再怎么大的纸船也烧得坏呀，更老师手中那只小纸船了!”“哎，别急，别急，说不定老师的 纸船涂了防火材料，所以烧不着。老师说的不会有错的，我们还是认真看，认真听吧!”“这个实验我做过，放心吧!这个纸船百分之百不会烧坏的!”一个同学自 信地说。尽管他说纸船百分百不会烧着，但我和同学还是半信半疑，毕竟许多答案是要实验结果来证明的。

终于实验开始了!我和同学屏息凝视，盯着老师的一举一动。老师先小心翼翼地把石棉网放在三角架上，然后把小船放到石棉网上，并取了一点水，倒进小船里，最后把酒精灯点燃，放到三角架下，让火焰贴着石棉网烧。

火焰尽情地燃烧着。一开始纸船没有发生什么变化。随着时间的流逝，渐渐的，纸船上方出现了淡淡的水蒸气，渐渐地烟越来越浓。老师试探着把手放进水 里。“哇!”老师惊喜地叫道，“水越来越热了!”看着那冒着水汽的纸船，我心想：肯定要烧着的，你看都冒水蒸气了。我看看我的同桌：只见他对着刚才还自信 满满的那个同学说：“你看，都冒烟了，肯定要烧着的，你刚才是在吹牛吧!”我们嘴上说着，眼睛可不敢偷懒，我们五十双眼睛紧地盯着讲台上被加热的纸船。只 见纸船里的水开始沸腾了。水不停地沸腾着，纸船除了船底有点湿外，安然无恙。这真是太奇怪了。老师是在纸船上施了魔法，还是在纸船上涂了防火材料，我们百 思不得其解，但同老师佩服得五体投地。

篇11：半自动化海带收割船设计

海带的收获过程需耗费大量劳动力,不仅工人工作条件差,劳动强度大,而且收割效率低。随着工人工资逐年提高,海带收割成本逐年增加,海带养殖企业迫切需要实现海带自动化收割。但自动化收割非常困难,因为苗绳在海水中的位置会随海浪和海流出现较大的位移变化,给海带苗绳的收获造成了很大困难。另外,由于苗绳呈柔性状态,导致收割船采用拖拽装置进行输送时不能实现整根苗绳的平稳运输。目前,海带收割船尚无成熟方案,大多处于原理样机设计与研发阶段,且设计方案的工作效率难以满足海带养殖企业收获海带的需求。

1 新型海带收割船设计

1.1 基本结构

目前,从全国范围来看,海带的主要养殖方式是海上筏式养殖,指在浅水海面上使用浮子和绳索组成浮筏,并用缆绳固定于海底,使海带幼苗固着在吊绳上,悬挂于浮筏的养殖方式,其又分为平养、垂养等。针对当前普遍应用的平养式海带养殖方式,中国海洋大学工程学院已经研制了两台海带收割船样机,样机主要包括动力系统、船体、传送装置、收割装置。

该海带收割船设计的传送装置是将2个传送带马达水平放置,并由4个液压缸进行调节角度,降低了收割船的重心,并对海带抓取机构的位置进行调整,加入解绳操作平台,方便了人工解绳,进一步提高了海带收割效率。整个装置示意图如图1所示。

1.2 动力系统

根据海带特性和双体船船体在水中行走的动力学特点,该海带收割船在水中正常工作时所需功率包括螺旋桨推进器、传送带马达、拖拽机构马达三部分,计算得推进器、拖拽机构马达、传送带马达所需功率分别为1 k W、0.5 k W和0.5 k W,该机构动力传动路线短,整机效率约为80%,因此2.5 k W的动力装置即可满足需求。故本文所要研究的半自动化海带收割船动力采用JD165F型柴油机。

2 收割船仿真分析

2.1 连接桥有限元分析

由于单根海带绳并不大(100 kg左右),故本设计选择船体材料为厚3 mm的Q235钢板。本文利用直接计算法计算横向载荷和扭转载荷对双体船应力分布情况,此次计算主要针对双体船连接桥(由横向和纵向槽钢组成)强度。由于海带收割船工作时航速较低,船头船尾形状对其性能影响有限,建立有限元模型时对船头和船尾进行了简化。

双体船在遭遇横浪情况下连接桥弯矩按下面公式计算:

计算扭矩时则假设船正浮于斜浪之上,一片体前部和另一片体尾部位于波峰,该片体后部和另一片体前部位于波谷,此时连接桥受到的扭矩最大。为便于计算,假设每个片体横跨宽度浸没深度相同,则连接桥扭矩计算公式为:

2.2 计算结果

由于两种工况下应力集中分布存在相似规律,所以槽钢应力分布只选取单根进行分析。

2.2.1 双体船横弯工况

图2为连接桥应力分布,可以看出应力在远离片体的起始一小段距离呈递增趋势,在距离片体58.83 mm处达到最大值115 MPa,仍在材料的屈服极限内。在该曲线上有3个明显下陷凹谷,经查找得此三处皆为横向槽钢连接处,可见横向槽钢对抵抗横向弯曲有一定加强作用。

2.2.2 双体船扭转工况

图3为单根纵向槽钢上应力沿长度的分布曲线,可以看出除槽钢连接处出现了比较明显的应力集中外,其余部位没有明显的应力集中现象,且从数值上来看,峰值并不是很大。

通过对船体在横向弯曲以及扭转两种工况下的计算,我们可以看出船体的连接桥上横向和纵向槽钢的强度满足海带收割船工作要求。

2.3 液压系统仿真计算

整个船体的液压系统主要由1个齿轮泵、3个齿轮马达以及4个液压升降柱构成。此液压系统使用AMESim软件对液压马达进行仿真。

液压马达主要分为拖拽耕绳马达和海带传送马达,图4和图5分别为二者各自的转速和扭矩对比曲线。

从图4中可以看出,扭矩稳定可以保持一个恒定的力作用在耕绳上,转速的及时响应可以对应海带绳捞取过程中的各种突发状况,譬如在解绳时放慢海带绳的移动速度便于解绳,解绳完毕,传送海带绳时可以加快船速便于及时收获下一根海带。从图5可以看出,转速曲线与控制信号曲线基本上是一致的,马达无论是在正反转还是在转速变化上响应都很及时。

3 海带收割试验

荣成市是全国最大的海带养殖基地,本文所设计的海带收割船主体参数主要由该市某海带养殖场取得,并在此海带养殖场进行了海带收割试验,如图6所示。

在此次海带收割试验中,海带的收割效率相比之前的收割船有较大提升,工人劳动强度也有所降低。

4 结论

(1)本文使用有限元分析软件对海带收割船的船体结构强度进行了计算校核,分析了船体连接桥的应力分布规律,为船体的优化提供了理论依据。

(2)本文对液压系统设计时液压马达的运动进行了有效验证,其相比之前的海带收割机械不仅提高了收割效率,改善了工人作业环境,而且实现了吊绳的重复利用,经济适用性也得到了提高。该海带收割船具有收割效率高、作业速度快、操作简便、工人劳动强度低等优点。

摘要：针对当前海带筏式人工养殖过程中收割效率低、工作条件恶劣的现状,在对海带种植参数如苗绳间距、耕绳间距、收获速率、浮球距离、海带重量等进行预期设定的基础上,研制了半自动化海带收割船,阐述了其主要机构、整体布局及工作原理。使用有限元分析软件ANSYS对海带收割船船体进行结构强度计算,对连接桥区域的应力分布规律进行了分析,并运用AMESim软件对液压系统进行了仿真分析。经过试验验证,除了人工解绳外,其他海带收割环节均可实现自动化,具有较高的收割效率。

关键词：双体船,结构有限元分析,液压系统

参考文献

[1]傅文昌.承受纵摇扭转力矩的双体船连接桥结构强度的简化解析法[J].国外舰船工程,2003(7):17-22.

[2]孔炳庆,曹沫.双体船连桥外力计算方法分析[J].武汉水运工程学院院报,1985(2):61-69.

[3]贺双元.船体梁总纵极限强度分析[D].武汉:武汉理工大学,2005.

[4]郑杰,谢伟,杨龙,等.双体船连接桥结构强度的简化计算[J].中国舰船研究,2010,5(4):36-39.

[5]朱珉虎.双体船设计[J].江苏船舶,1991(2):42-62.

[6]宋国华.双体船的总体性能设计[J].船舶,1998(1):32-46.

[7]Mandel P.A Comparative Evaluation of Naval Ship Types[J].SNAME,1962(70):7-10.

篇12：烧纸船作文600字

“铃铃铃……”伴随着上课铃声，李老师走进了教室，我们迅速安静了下来。李老师说：“今天，我们要上一堂实验课――火烧纸船。”老师话声刚落，班上的同学都说纸船肯定会被烧着，老师说：“正因是这样，今天的实验就是让纸船不被烧着！”。

不一会儿，李老师像变魔术一样，变出了几样东西，分别是：蜡烛、一杯清水（冷的）、打火机、纸船。李老师说：“这些就是我们实验的神秘嘉宾哦！”只见李老师把蜡烛底部用火烧了一会放在桌上，蜡烛就像站岗的卫士，在桌子上一动不动。然后，又在船里倒了一些清水，实验就准备开始了。

李老师把那艘船放在了火苗上，我生怕那艘小纸船被烧着，目不转睛地盯着小船。蜡烛像一个顽皮的小孩，头上带着一顶红帽子，它好像用蜡笔在纸船的底部涂着，这时纸船底部就像一幅山清水秀的中国画。李老师继续炙烤着纸船，此时的火焰变成了一头猛兽，放肆地舔着纸船的底部，纸船的底部已经变得和铁锅的底部一样黑了，船的上方还冒着黑烟，我们都大声议论着：“纸船要完蛋了！”

这时，同学们隐隐能闻烧焦了的味道。这时水已经烧热了，纸船却仍然没被烧着，像位钢铁战士一样屹立不倒，老师说：“只要纸船里有水就不会烧着。”我们好奇地问：“为什么呢？”

老师说：“凡是物质燃烧都要有一定的温度，这个温度叫做――燃点。因为纸船里有水，纸船加热的时候，水慢慢地蒸发并且吸收了大量的热量，纸船没有达到一定的温度，所以没有燃烧。”大家听了，都兴奋地欢呼雀跃起来。

篇13：烧纸船小学四年级作文

琦 我是百科全书的一页折成，饱读了科学知识。一天，我把敌人火和水叫来，要和他们比一回，看谁厉害。火、水笑了笑，看着对方，火得意地说：“水老弟，这个无名鼠辈，你去对付一下吧，如果是我，他就要性命不保了。”这个激将法真灵，水真要和我动真格了，我心里一下子害怕起来，笑着说：“火，不会你不敢吧!”这一下子火也要和我比，我这才松了口气。

我们的较量在四⑷班进行，如果我能坚持20分钟，就算胜，我先让水在我身体上，火刚才的`气还没消呢，没等我说，他就喷出了火，我暗暗一笑，较量开始了，我掏出收音机听起来，又吃起了棒冰，火、水之间却开始吵架了，火破口大骂：“你尽敢跟我作对!”水也心情不好，说：“你一定跟纸船串通好了，奸细!”这时，纸船知道如果有一方走了，就死定了，于是故意痛苦地说：“如果慢慢烧我，我就死定了。糟糕，说出口了。”火一听，真得慢慢烧起了，我看了看表，已经十分钟，由于我太长，变形了，火看有点效果，接着使用这个方法，下面的同学也紧张起来，铅笔也帮我，把我支起来，我太感动了。火轻蔑地说：“来吧，来一百个都不要紧，我故作可怜地写遗书，还故意抹眼泪，我有点后悔，当初不去演戏，眼药水都不用滴，就会流泪。火这个大老粗，就会看表面，这下，他乐坏了，其实我这样子是为了拖延时间，我看着手表，10，9，8……终于艰难的20分钟到了，我真高兴。

篇14：烧纸船_科学实验作文600字

纸，真是种神奇的东西，它很薄，又很柔软，可谁会相信这一张纸，一张普普通通的纸，能承受6本小字典的重量呢？我在做实验前也不相信。

那天，我在学校看到一个小孩，拿着一张纸，纸中有不少的玻璃块，看着不少，他正把这一堆玻璃运到垃圾桶里，一开始，我也没太注意，但是后来，我对那张纸产生了好奇：它是怎么承受那么多的玻璃的呢？纸不是脆弱的东西吗？

我带着疑问回到家中，对奶奶说了这件事，奶奶笑着对我说：“实验，实验！”我觉得有道理，就开始准备实验材料，一张普通的单页纸，将它的四角固定在被固定在桌子的厚度为10厘米的书上，然后，我又准备了几本小字典。

开始实验了，我小心翼翼地把第一本放在了纸的中央，如我所料，这本字典稳稳地站在了纸上。我又拿起一本字典，双手托住，叠在了第一个字典上，虽然没表现出紧张，但心中已经开始揪心了，怕这张“弱不禁风”的纸（至少实验前我是这么认为的）承受不住，分崩离析。我开始放第三本字典了，这可不是个小数目，它能承受住吗？我手心出了汗，便又把字典收了回去，怕一滴汗水影响它的结果，而等它站了上去后，看到纸张仍坚定不移，我松了一口气，不一会儿，第四本字典也与它的三个兄弟站上人生巅峰。我看着这眼前的景象，惊讶地说不出话来：看来，真是小瞧它了。

我想：它变个形会不会能承受的重物更多呢？答案是会，我折成了一些立体图形，发现圆柱形的纸卷能承受的最多，能承受6本字典呢！

原来在我心中的脆弱的纸张瞬间变得高大起来。

我上网查了资料，明白了它的原理：一张纸的承受力，与纸张受力时的弯矩有关。所谓弯矩，就是纸的受力点和受反作用力点之间的距离，弯距越大，承受力就大，反之则小。

篇15：舰载测量雷达船摇稳定回路设计

舰载测量雷达是海上靶场重要的测量装备,用于飞行目标的外弹道测量。由于舰艇航行中存在纵摇、横摇和航向变化,导致雷达无法捕获跟踪飞行目标。解决船摇隔离一般有2种方法:① 将雷达安装在载舰惯性稳定平台上,由惯性稳定平台隔离船摇[1,2,3,4,5]。由于测量雷达重量和体积都很大,因此,要求惯性稳定平台具有很大的负载能力和承载面积,昂贵的造价是雷达研制难以承受的。② 在雷达伺服控制系统中设计船摇稳定回路[6,7,8],实现对船摇扰动的隔离,通过雷达或者其他传感器测量到的目标相对视轴角偏差实现位置精密跟踪。该设计产品成本较低,工作稳定可靠。

1船摇稳定回路方案

舰载雷达一般要求在4级海情条件下,船摇隔离度≥45 dB。在4级海情时,中型舰艇航行时的船摇周期约为5 s,纵横摇幅度≤3°。

舰载雷达伺服系统为具有隔离船摇扰动能力的数字模拟混合双电机消隙自动去偏的机电精密跟踪系统,主要包括电流回路、速度回路、船摇稳定回路和位置跟踪回路。

稳定回路是隔离船摇扰动的关键控制回路,安装在俯仰轴上的速率陀螺[9,10]敏感天线空间运动角速率,并作为反馈信息构成负反馈回路,经误差校正后输出到功放,驱动天线方位及俯仰运动,达到隔离船摇扰动对天线指向影响的目的。

为保证系统对船摇的隔离度,在稳定回路反馈控制的基础上,通过加入船摇扰动前馈补偿环节,实现稳定回路的复合控制。

2稳定回路的设计

根据位置回路的设计中对稳定回路的要求,稳定回路的带宽要大于3.4 Hz,相位滞后要小于22°,才能满足位置回路的指标要求,而稳定回路另一个主要功能是保证系统隔离度。

稳定回路的简化结构框图如图1所示。稳定回路设计成Ⅰ型系统,其中Wg(s)为稳定回路调节器;Φn(s)为速度回路闭环传递函数。为方便分析,等效为闭环增益为kn的惯性环节,速度设计为单位负反馈系统,因此kn=1;ωg为速率陀螺反馈,也即天线运动的空间角速率;ωn为速度回路输出,也即天线相对于甲板运转角速率;ωf为船摇在相应坐标上的影响分量。

定义系统船摇隔离度I(f)是在角跟踪回路非闭合、稳定回路输入为0的条件下,船摇扰动与稳定回路输出的数值关系为:

undefined。 (1)

式中,f为船摇频率。根据图1所示结构,船摇隔离度函数为:

undefined

由式(2)可知,系统隔离度取决于稳定回路开环增益的大小。指标要求在0.2 Hz船摇频率下隔离度为45 dB,为保证隔离度的要求,可以算出稳定回路在0.2 Hz处的开环增益应该不低于178。

稳定回路的设计既要满足位置回路的要求,又要满足系统隔离度的要求。先以满足位置回路要求对稳定回路进行设计,如果这样设计的稳定回路不能满足系统隔离度的要求,再通过船摇前馈进行补偿。

从图1可以得到稳定回路的开环传递函数为:

undefined。 (3)

仍然按照上面的开环截止频率与闭环带宽的关系计算,要保证稳定回路闭环带宽的实现,稳定回路的开环截止频率ωgc=ωg/1.75=12.3 rad/s,与位置回路设计原则相同,取τ1=3/ωgc=0.24 s,τ2=3τ1=0.72 s。

为保证系统足够稳定裕度,速度回路的带宽ωn=1/Tn=3ωgc=36.9 rad/s,即速度回路的闭环带宽至少为5.87 Hz。

这样稳定回路的开环传递函数则为:

undefined

通过计算可得: kg=40。

3稳定回路隔离度分析

通过稳定回路的计算,稳定回路原理框图如图2所示。

设计稳定回路的开环截止频率ωgc=12.3,稳定回路调节器为:

undefined。 (5)

速度回路的闭环带宽为5.87 Hz,速度设计为单位负反馈系统, kn=1,速度回路闭环传递函数为:

undefined。 (6)

对上述稳定回路进行仿真计算,其隔离度—频率曲线如图3所示,可得系统在0.2 Hz的隔离度为44.8 dB,基本满足系统指标要求。

为了使系统达到更高隔离度要求,可以应用不变性原理,采用扰动前馈补偿的方式,对舰船摇摆速度进行开环补偿,控制回路结构如图4所示。从图4中可以看出,在不改变控制系统稳定性的情况下可以提高系统的抗扰动能力。

将陀螺安装在俯仰轴上,陀螺敏感的角速度是船摇扰动速度与天线自身运动角速度之和,天线运动角速度可以通过测速机获得,在陀螺与测速机测量斜率相同的情况下,陀螺测量值与测速机测量值之差也就是船摇速度扰动量,放大kb倍即可获得船摇补偿量。

图4中,Wb(s)为前馈补偿环节; kb为前馈补偿增益, kbkn=1; Ta为前馈补偿滤波时间常数,在此设计Ta=0.02 s。根据经验数据,一般在undefined的情况下,补偿后的隔离度较补偿前能够提高近20 dB。按照补偿误差为20%进行设计并仿真,可以得到仿真结果如图5所示。系统在0.2 Hz的隔离度为59.9 dB。

通过上述计算和仿真可知,系统隔离度可以满足指标要求。

4结束语

采用带前馈补偿的稳定回路设计,有效地解决了船摇隔离的技术难题。本设计已成功应用于舰载测量雷达的研制中,经对该雷达性能测试,船摇隔离度达到50 dB,工作稳定可靠。设计可推广应用于其他舰载测控装备中。 

摘要：速率陀螺敏感于天线空间运动角速率,故可将陀螺感受的角速率信息作为反馈信息构成负反馈回路,通过加入船摇扰动前馈补偿环节,实现稳定回路的复合控制。再通过误差校正后将船摇补偿输出到功放,驱动天线方位及俯仰运动,达到隔离船摇扰动对天线指向影响的目的。设计已成功应用于舰载测量雷达的研制中,经对雷达性能测试,船摇隔离度达到50 dB。

关键词：舰载雷达,船摇隔离,稳定回路,靶场

参考文献

[1]肖正林,牟建华.惯性平台动态误差消除方法研究[J].宇航学报,2008,29(2):191-194.

[2]刘静,朱志刚.一种空间稳定方式惯性平台导航算法[J].导航与控制,2007(3):10-15.

[3]刘静,朱志刚.平台系统多位置测漂自瞄准方案误差分析[J].导航与控制,2008(1):15-18.

[4]杨畅.惯性平台摇摆漂移的机理分析[J].导航与控制,2005(1):1-2.

[5]张忠华,李晓勇,杨磊,等.航天测量船船姿数据处理方法[M].北京:国防工业出版社,2009:106-111.

[6]王巾.高精度陀螺稳定平台稳定回路设计[J].光电技术应用,2012(3):27-29.

[7]李鹏,孟卫锋,陈利超,等.惯导平台稳定回路三种控制策略的仿真研究[J].科学技术与工程,2010,10(3):672-676.

[8]翟元新,黄国雄.航天测量船测控通信设备船摇稳定技术[M].北京:国防工业出版社,2009:38-82.

[9]江文达,陈道桂,史永善,等.航天测量船[M].北京:国防工业出版社,2002:38-41.