兴趣是最大的动力
文/庞志森
从小我就与电有缘。父亲放电影，我看电影，对奇妙的现象着迷。熟悉的电影院杨俊经理是一位电气专家，修理各种电器，捣鼓收音机电视机，让我潜移默化。上初中时，父亲给我买了一套《少年无线电爱好者》的普及读物，没有能够看懂。但是在我心中，认为电很深奥，产生了兴趣。1964年高考填写大学志愿，选择了华中工学院，理由是有保密的船舶系以及学校就近。喜欢的专业自然是船电。船舶系有船体（特殊机械）、船机（原动机）、船电三个专业。与同学讨论专业优劣时认为：船体是核心，船机是心脏，船电气只能是配套。而我却喜欢船电，对于常规潜艇的电力推进感兴趣，因为电动机成为主机担当主角。在图书馆着迷“二战”德国潜艇的“狼群”战例。与工业革命联系，电气化取代了原动机直接做功，但是船舶汽车例外，不合常理。果然，随着技术发展，船舶电力推进、电磁弹射、电磁线圈炮大放异彩。兴趣让我在退休以后从事风光能蓄电池电动船舶的研制，把潜艇的静音无烟无臭效果用到旅游船，并且创新提出了采用清洁的风光能，设计了图纸，研制出了样品旅游船。
一切都是从大学毕业开始。“文革”后期，我从华中工学院被直接分配到宜昌县刚刚由木船进入铁船的百多人的船厂。逐步来了10位大学生正好有8人学习船舶，凑齐了船体轮机和电气三个专业。学电气的只有我一人，没有替代。虽然区别于军舰，但还是干电气活，成全了兴趣。16年参与了50多只小船的电气设计制造检验试航，算是大学全班唯一专业对口的人。后来在县经委计委工作。
退休以后，还是兴趣使然，我和船厂的老搭档船体专业的王文忠又开始了再次合作，研制新能源蓄电池电动船舶。退休可以做自己想做的事情，是最自由蕞高兴的时间。在大学时一位老师说，如果问你们最喜欢什么，应该回答：最喜欢船。这是一种专业精神的体现，是尽职乐业的基础。其实退休以后还干过不少的事情，例如旅游策划，这又与在计委编制规划报告紧密相连。而想研制新船的原因较多，最主要的是由于对专业的热爱，以及对于船舶创新的渴求，还有一个最根本的原因是受到老一辈工程技术人员的启示：要时时刻刻带着问题，积极地去思考，如何解决它，实际上就是问题导向。这是一种良好的习惯，是走向成功的诀窍，也是兴趣的使然，它是人生最大最持久的动力，以至于让我在退休以后还求索了16年。于是我想到教育的两个目的，培养好习惯和兴趣，它们管一生。
创新至少有两种方式，问题导向和专利启示法，后者就是看别人是如何创新的。人类的进步和一切成就都是解决问题，科学探索未知、解决认知确定性问题，技术解决科学技术与实践结合的问题，解决问题就形成理论和实践成就，被你解决的问题越多，你的成就就越大。电动船舶不仅来源于电动汽车的方兴未艾，也来自于水域用途要求等、例如大小三峡旅游柴油机推进的噪声臭味和油污等问题需要解决。结合专业，马上想到常规潜艇，在水面采用柴油机动力航行，在水下采用蓄电池动力航行。显然采用蓄电池航行，水域船舶旅游就会提高到全新的档次。也如同电动汽车一样，解决了环境污染问题。可我们研制的是电动船舶，就是创新。在清江等地调查研究以后，拿出了方案，于2006年，研制出001号样板蓄电池电动船舶。紧接着围绕提高性能，决定了开源节流、利用风光能发电的技术路线。这一白手起家没有任何依靠的求索，让我们专业知识得以大幅度提高和更新，学习掌握电脑辅助制图，进入风光能发电的新领域，并且在缺乏国家电动船舶标准的情况下，制定了企业标准，在此以后国家补充了相关标准。立足于电动船舶试制，出版了关于电动船舶技术的两本书：一是《现代蓄电池电动船舶的电力推进技术》，（化学工业出版社，ISBN978-7-122-10009，2011、3），二是《现代综合能源电动船舶的电力推进技术》，（中国水利水电出版社，ISBN978-7-5170-1356-3，2013、11）。
原本是想做一点力所能及的创新事情，即将常规潜艇的零污染技术用于旅游业，以开拓新领域。没有想到对于专业还有了新的感悟。我在大学学习的专业是舰船电气化与自动化，主要专业内容有船舶电站和船舶电力拖动、就是电气传动，管发电和机械电动控制。对于船体和推进内燃机汽轮机而言，显然就是一个辅助专业。由现实技术和科技哲学理论可知，第二次工业革命推出了电气化，却在船舶、飞机、汽车上几乎完全停留在第一次工业革命时代，仍然采用原动机推进。如果需要高速运行的飞机汽车有难度，那么低速运行的船舶就不正常了。然而，电动汽车首先迈入电气时代。紧接着船舶进入电力推进时代，应该是理所当然的，正符合我的梦想，试制电动船在全国领先了。符合海军工程大学马伟明院士率先提出“船舶动力发展方向——综合电力系统”，意味着船舶取消原动机直接推进，步入电气时代。由此，电动机成为主机、电力成为主角。在母校原有电力系的电气化与自动化的电力拖动已经变为电气传动专业，电气成为主角，如雷贯耳，似乎迈进了科学新时代。意味着我们正在实现一次伟大的技术变革，完成第二次工业革命的电气化使命，因为陆地上大多实现了电气化，只有电网未到的地方，才有原动机的直接做功。同时将能源拓展到到太阳能和风能，是完成第二次工业革命的试探。
对于专业的兴趣充满着在船厂工作和退休以后的所有时间，大脑不停地求索。由于样板船的续航力和航速都不高，所以在开源节流的驱使下，我不仅思考推进节能，而且将“风光电”综合能源应用于小型船舶电力推进，进行大开源。风就是风力发电；光就是太阳能发电；电就是岸电，就是利用动力蓄电池取用岸电。其目的在于满足旅游和科学考察等船舶的需求，例如水文测量船，使得环保与静音工作需求一举两得。水文测量船正是我在船厂的产品。同时考虑利用风光能岸电和流水发电构成“趸船流水发电组合式电站”，形成稳定的远离大电网的电源，可以利用综合能源解决淡旺季互补的问题。
冒出这种念头是由我的专业和一定的经历而决定的，所有生活都在兴趣之中。在经委和计委的多年工作丰富了阅历和知识，特别是在组织的安排下，让我帮助夷陵区“黄牛岩”景区、即现“环坝集团”完成了景区的规划工作。由此，我进入了旅游业，自然开始思考水上旅游。利用常规潜艇的静音特点与解决柴油机船舶的噪声问题。我与曾经在船厂的老搭档一起进行了旅游样品船设计，并与发中船务公司共同研制，争取到省科委科技创新资金15万元，加上公司的配套资金，我们研制了国内开放水域B级航区第一艘环保节能型蓄电池全电动旅游船《水上游001》，经过了市科委的鉴定，结论是达到了国内先进水平，填补了公开水域的一个空白，该项目获夷陵区科技成果二等奖。推出实物以后，开始了专利创新。
当然，科技创新并非一朝一夕、一蹴而就，这首先是因为电推与传统的柴油机推进差异巨大，由于是首创，所以许多元器件和船舶整体都需要进行创新研制，而缺乏现成市场供应以及技术借鉴，更何况同比要求有更加先进的水平与功能。正因为如此，样品船及其有档及无级调速操作器、人力推轮等都获得了专利权。此外，还进行了开放水域电动船舶标准的制定、创新，因为当时国内还缺乏相应电动船标准，该标准由夷陵区技术监督局发布备案生效。其次，因为时代和技术的发展，过去所学的知识内容大多数已经过时，心仪的专业已经进入数字电路、电脑控制、电动机无级变频调速的阶段，所以必须重新再读一次大学，且完全是自学。此外，还需要扩大知识范围进行知识更新，学习太阳能风力发电的知识以及计算机辅助制图方法，以掌握快速设计工具。自学了三十几本新学科专著，包括PWM技术、矩阵变频器、柔性交流输电、电动汽车、摩托车、（目的在于借鉴）、动力蓄电池等，阅读了一百多篇有关于船电方面的最新科技论文。
除了补充知识打基础炼内功以外，还要收集最新信息和资料，因为专利需要原始创新。完成以上任务花了十几年的时间，即使是从2006年研制出样品船舶以后，开始申请专利。作为公司的顾问，我们专门进行科技创新，且商定，由公司出资金，由我的设计团队出脑力进行专利和产品全方位创新。在试制出样品船舶产品以后，转向了专利创新。我作为专利第一发明人和项目主导者，负责出题目出主意，并审定完成最终文字与图形文件，主持了所有专利和实物创新，完成了实船电推设计、并参与了全船制造与试验。从2008年至今，我们共获得18项实用新型专利和6项发明专利。由于公司缺乏资金，使得许多专利没有能够进行科学试验，进而丧失了专利转化的条件。专利创新获得了多方面的肯定，例如，发明专利“电动船舶的永磁同步电动机的矢量控制无齿轮箱推进装置”得到美国马迪斯有限公司深圳代表处肯定，要求为我们代理在美国申请专利，由于公司缺乏资金而未果。发明专利“趸船流水发电组合式电站”入选2013年第十届中国科学家论坛推荐专利推介展示内容，并且入刊《创新驱动中国梦——第十届中国科学家论坛成果荟萃》。
在创新中，我们实现了终身学习，我认为人可以老，而思想和知识不能老。这就是生命的与时俱进，也是实现创新的必要而充分的条件和前提。在我的专利，还有结合自己从事多方面技术工作的体验，特别是在多种工业领域中学得的知识，进行集成创新。例如，由磁悬浮列车联系到船舶利用风能也必走磁悬浮的道路，于是我们考察了可利用微风而提高利用率达35%以上的磁悬浮风力发电机，将其应用于风光电船舶发明专利中。在清理漂浮物船舶的发明专利中，利用过去曾经考察过的丙纶强力丝项目知识，将其做成网袋应用于漂浮物的收集具有突出的特点，恰到好处地利用其类似于钢缆的高强度而比重小于水而浮于水上的优势，使漂浮物收集简单可行。思维的这种联系使得专利具有较高的创新性和命中率。十分有趣的是由一次涉外引进项目使我获得了直线式推进船舶和直线水轮机的趸船流水发电组合电站两个发明专利。这是在知识更新中，同时也是由引进美国公司的石墨纸生产线的验收试车过程的事故得到的启发（当时我主持引进工作）。我们与美方约定，试车72小时，如果由我方配套的电力以及液化气空压机等设备发生故障影响试车，则视同美方设备通过验收。由于我们加强了可靠性所以保证试验的连续性，而美方则出现故障。其原因在于美方设备缺乏同步性，由两台电动机带动一条钢带运动，导致拉断了一个传动定滑轮的座子，使得其设备停产，且需要回到美国进行维修。由此我们获得了11万美元的索赔，且获得了宜昌市商检局的通报嘉奖，而我们仅仅花了几千元就自行解决了这个故障，且不得不再次等待美方进行试车。试车以前还原其设备状态，再次试车仍然不行，于是结束试车，要求美方进行赔偿，然后由我们自己解决故障。其中的原理是：美国生产线采用了两台电动机以刚性方式同时带动一套机械装置，由于机械加工必然存在误差，所以必然难保同步运行。当时我们解决问题的方法是：将两台电动机两个方向的刚性传动机构之一改变为柔性传动，也就是采用皮带传动，从而回避了对于精度的要求。道理显然，两个刚性传动对抗，硬碰硬，其误差积累必然会导致不同步，从而最终损坏最弱的部分。知识更新告诉我还有更先进的方法：“电轴”同步技术，采用多台电动机利用电轴同步技术可实现多个刚性传动对于一个装置进行高精度的同步运行。由经验启发和新的知识引导，同理，可将电轴同步技术应用于双直线推进器，从而获得高精度且能够不间断进行同步划水的系统，从而率先提出直线推进电动船舶。反过来，将直线推进器放在流水中，作为直线式水轮机让流水来发电，其能量效率仍然较高，且不需要水头来发电，而可以利用传统方式不能利用流水能量。由此，我们同时推出了直线式流水发电与风光电配套的组合式电站发明专利。
从轮船说起、轮船就是采用竖直式的大轮子进行推进的船舶，由于轮子上的桨叶只有在最低位置时才向船舶后方划水，而在其它位置时，都是向上或者向下划水，所以其能量效率极低。现在我们将一根环形带子套装在两个轮子上面，带子的表面布满桨叶，也就是让大部分桨叶向船舶后方划水，从而将大大地提高划水效率，理论计算可达90%以上，远远高于一个轮子和螺旋桨的划水效率，螺旋桨在最高航速时的效率为50%。轮子推进（常称为明轮）和带式直线式推进器的示意图如下，体现了龙舟快速的原理，也就是多浆叶同时划水。图2是以磁悬浮风力发电机与太阳能、岸电、备用柴油发电机为电源的试验船的定型设计图。
图1 直线推进器示意图
图2 磁悬浮风力发电机与太阳能、岸电、备用柴油发电机为电源的试验船的定型船舶设计图。
附件1 美国马迪斯公司来信
附件2美国马迪斯公司来信内容
附件3 2013年第十届中国科学家论坛邀请函
附件4第十届中国科学家论坛请柬
附件5宜昌市商检局关于索赔成功的嘉奖信
（2021年10月4日初稿，2025年2月修订）
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