CN102514698A - 游艇及其供电系统 - Google Patents

Abstract

一种游艇及其供电系统，该供电系统集太阳能、风能、潮汐海浪能及温差发电于一体，最大限度的利用了海上资源，大大的提高了驱动游艇运行的动力，使本发明的游艇不仅可以进行中、远距离的航行，还适合各种天气状况。

Description

游艇及其供电系统

技术领域

本发明涉及自然能源运用领域，具体涉及一种集太阳能、风能、潮汐能及温差发电于一体的低噪新型游艇。

背景技术

一般的游艇采用汽油或柴油发电机作为动力源，驱动螺旋桨产生推力，使游艇航行。由于燃料燃烧产生的废气以及泄漏的部分燃油对大气环境以及水面造成污染，破坏生态环境，且发动机工作时噪声大，会影响游客的身心健康。现在业内大多采用太阳能及风能供电装置对游艇供电，采用天然绿色能源代替汽油、柴油作为动力，达到既节能又环保的目的。但是该装置也存在一定的缺点：易受外界环境影响，当出现连续阴天或雨天，游艇只能借助交流电源对蓄电池供电，这样就会影响阴雨天游艇的使用效率；最为重要的是目前硅晶太阳能电池的装换效率比较低，风能利用又存在着间歇性、噪音大、受地形影响和干扰雷达信号等难以彻底消除的缺点，单一的使用太阳能或是仅结合风能使用并不能完全解决游艇的供电问题；因此，当游艇远离岸边蓄电池电量不足的情况时，给游客带来极大的不便，而且存在一定的安全隐患。

随着人们节能环保意识和政府对电动交通工具支持的不断加强，零排放、无噪音、电动游艇等新一代绿色旅游交通工具有着很大的发展空间。但是，太阳能、风能、海洋能等清洁能源都是低密度能源，单一的清洁能源作用有限，因此实现各种新能源的混合利用也是关键。目前，游艇开发大多以太阳能和风能利用为主要动力来源，但仍不能直接作为游艇动力来源，仍需交流电源辅助。

为此，有必要设计一种低噪型游艇及其供电系统，最大限度的利用海上资源，使游艇能够完全依赖自然能源作为动力基础。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种低噪型游艇及其供电系统，该供电系统集太阳能、风能、潮汐海浪能及温差发电于一体，最大限度的利用了海上资源，大大的提高了驱动游艇运行的动力，使本发明的游艇不仅可以进行中、远距离的航行，还适合各种天气状况。

根据本发明的一个目的提出的一种游艇供电系统，包括太阳能发电机、风能发电机、潮汐能发电机、温差发电机以及用于将上述4个发电机发出的电力进行分配和存储的控制器，其中所述潮汐能发电机包括水压涡轮发电机、向该水压涡轮发电机提供高压水的高压水管、连接在该高压水管上的水压保持箱以及连接在该水压保持箱上的海水增压箱，所述高压水管同时还连接冷水循环装置，所述冷水循环装置包括向太阳能发电机提供冷却水的冷却管、以及连接向温差发电机提供低温水的冷凝管，所述冷却管中的海水冷却太阳能发电机后变成相对所述冷凝管中低温水的高温水，该高温水同时导入温差发电机形成该温差发电机的热源，该温差发电机通过所述热源和所述冷凝管中低温水实现温差发电。

优选的，所述太阳能发电机包括由光伏电池组成的太阳能电池板，该太阳能电池板设置于所述游艇表面，所述冷却管与该太阳能电池板的非受光面保持接触。

优选的，所述风能发电机包括多个风叶和风力发电机组，该多个风叶设置于游艇顶端。

优选的，所述风能发电机还包括变速器，连接在所述多个风叶和风力发电机组中。

优选的，所述潮汐能发电机设置于一浮筒中，该浮筒设有进水口，海水通过所述进水口能够进入浮筒内部的海水增压箱中，该浮筒在海浪中颠簸产生的机械能对海水进行增压，当海水增压箱中的海水达到一设定压力后，输入所述水压保持箱中。

优选的，所述温差发电机包括蒸发器、液体工质和气压涡轮发电机，所述热源中的高温水经过蒸发器后形成低压蒸汽，该低压蒸汽对该液体工质加热后使该液体工质变成气体工质，该气体工质推动该气压涡轮发电机进行发电，然后经过所述冷凝管中的低温水冷凝后变回液体工质，以此循环实现温差发电。

优选的，所述液体工质为正丁烷。

优选的，所述控制器的输入端分别连接太阳能发电机、风能发电机、潮汐能发电机和温差发电机，所述控制器的输入端分别连接一蓄电池和一负载。

优选的，当所述负载处于低耗状态或空载时，所述控制器控制所述4个发电机给所述蓄电池充电，当负载处于高耗状态时，所述控制器关闭所述4个发电机给所述蓄电池的充电，并控制所述4个发电机和所述蓄电池同时给所述负载供电。

根据本发明的另一目的提出的一种游艇，该游艇包括上述的供电系统，能够实现以自然能源作为驱动该游艇运动及其内部耗电装置的电力来源。

本发明较好的解决了太阳能热辐射给硅晶元件升温造成半导体穴位电子无序游离，导致光电效率低的难题，也通过增大太阳能电池面积来增大转换电力，最重要是利用了海面浮体受海浪上下颠簸引起的动能，通过机械传动实现了发电，并充分将泵浦与太阳能电池的冷却循环装置排水结合实现温差发电，大大的提高了驱动游艇运行的动力

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的游艇供电系统模块示意图。

图2是本发明的供电系统中，太阳能、潮汐能和温差三种发电机的工作示意图

图3是本发明供电系统中，控制器的结构示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1是本发明的游艇供电系统模块示意图。如图所示，该供电系统包括太阳能发电机10、风能发电机20、潮汐能发电机30、温差发电机40以及用于将上述4个发电机发出的电力进行分配和存储的控制器50。

其中所述潮汐能发电机30包括水压涡轮发电机、向该水压涡轮发电机提供高压水的高压水管31、连接在该高压水管上的水压保持箱以及连接在该水压保持箱上的海水增压箱，所述高压水管31同时还连接冷水循环装置32，所述冷水循环装置32包括向太阳能发电机10提供冷却水的冷却管、以及连接向温差发电机40提供低温水的冷凝管，所述冷却管中的海水冷却太阳能发电机10后变成相对所述冷凝管中低温水的高温水，该高温水同时导入温差发电机40形成该温差发电机40的热源，该温差发电机40通过所述热源和所述冷凝管中低温水实现温差发电。

进一步的，所述潮汐能发电机30设置于一浮筒33中，潮汐能发电机30通过浮筒33漂浮在海面上。该浮筒33为一标准箱体，在海水带动下，浮筒33漂浮摆动最大时箱体轴线的夹角保持在90度-150度范围内。浮筒33设有进水口，海水通过所述进水口能够进入浮筒内部的海水增压箱中，该浮筒33在海浪中颠簸产生的机械能对海水进行增压，当海水增压箱中的海水达到一设定压力后，输入所述水压保持箱中。浮筒内的海水增压箱包括一个活塞缸，一个加压活塞，活塞连杆，进水口以及出水口，其中出水口连接水压保持箱的进水口。水压保持箱的箱体一侧有一个出水口和两个进水口，该水压保持箱体上部有一个溢流阀，其作用是保证箱体内的压力不超过设定的压力；同时箱体内与出水口相对应的一侧装有一个板状活塞，在板状活塞与箱壁之间装有可使板状活塞平行移动的压缩弹簧，板状活塞和压缩弹簧的作用则是保持箱体内海水的压力稳定在设计值范围内。水压保持箱的出水口与水压涡轮发电机的高压水管连接，通过海水驱动水压涡轮发电机实现海浪发电。

所述太阳能发电机10包括由光伏电池组成的太阳能电池板11，该太阳能电池板11设置于所述游艇表面，诸如甲板、帆体等具有长时间日照的部位。所述冷却管与该太阳能电池板的非受光面保持接触。该冷却管中的冷却水可以在一个微型泵的供压下实现循环流动，太阳能电池板产生的高温通过该循环冷却水带走，以此降低太阳能电池板表面的温度，解决了太阳能热辐射给太阳能电池板升温而造成的半导体穴位电子无序游离，导致光电效率低的难题，提高了光电转化效率。

所述风能发电机20包括多个风叶和风力发电机组，该多个风叶设置于游艇顶端。所述风叶设计成大风翼型风叶，以此提高风能的利用效率。由于风能变化比较多，为了稳定电压输出，该风能发电机还20还包括变速器，连接在所述多个风叶和风力发电机组中。

所述温差发电机40包括蒸发器、液体工质和气压涡轮发电机，所述热源中的高温水经过蒸发器后形成低压蒸汽，该低压蒸汽对该液体工质加热后使该液体工质变成气体工质，该气体工质推动该气压涡轮发电机进行发电，然后经过所述冷凝管中的低温水冷凝后变回液体工质，以此循环实现温差发电。

请参见图2，图2是本发明的供电系统中，太阳能、潮汐能和温差三种发电机的工作示意图。如图所示，首先利用潮汐能发电机30的水压涡轮发电机的高压水管31流出部分海水分为两部分，一部分作为太阳能电池板的冷却水，来提高太阳能板的光伏转换效率。然后经过太阳能发电机之后，冷却管34流出的海水温度已然升高可作为温差发电机的热源，将升高的海水通过温差发电机的蒸发器使其蒸发出来，再利用低压蒸汽来加热低沸点液体工质41，使其变成气体工质42，在一种具体应用中该液体工质为正丁烷。再利用汽化的气体工质42驱动气压涡轮发电机实现发电；同时另一部分的海水则作为冷凝管35冷凝汽化的气体工质42，使其重新变成液体工质41，实现循环再利用。以此实现三个发电机之间的互相配合，并提高发电效率。

请一并参见图3和图1，所述控制器50的输入端分别连接太阳能发电机10、风能发电机20、潮汐能发电机30和温差发电机40，所述控制器的输出端分别连接一蓄电池60和一负载70。

具体地，该控制器50进一步包括供电控制器51、充电控制器52、整流器53、DC/DC变换器54、DC/AC变换器55和控制开关56。其中，由于风能发电机20、潮汐能发电机30以及温差发电机40都是输出交流电，因此该三个发电机的输出端连接在整流器53上进行整流。整流器53将上述三个发电机输出的交流电整流成直流电后，分别输出给供电控制器51和充电控制器52，同时太阳能发电机10输出的直流电也分别输出给供电控制器51和充电控制器52。该供电控制器51是用来将4个发电机发出的电直接提供给负载进行供电，该充电控制器52是用来将4个发电机发出的电提供给蓄电池60进行充电。

当所述负载处于低耗状态或空载时，所述控制器控制所述4个发电机给所述蓄电池充电，当负载处于高耗状态时，所述控制器关闭所述4个发电机给所述蓄电池的充电，并控制所述4个发电机和所述蓄电池同时给所述负载供电。

具体地，负载70的供电电路主要包括由供电控制器51直接控制4个发电机进行电力输送的第一供电支路，和由蓄电池60对该负载70进行电力输送的第二供电支路，该两个支路连接在一个控制开关56上，该控制开关56同时具有侦测负载70用电情况的功能，以判断4个发电机输出的电力到底输送给蓄电池还是输送给负载。

由于负载70通常使用交流电，因此在负载70和控制开关56之间，还需要加入一个DC/AC变换器55。

同时由于蓄电池60充电时对电压有一定的限制，为了在低负载或者空载时给蓄电池充电，因此必须在整流器53和蓄电池60之间加一个DC/DC变换器54，把整流器53产生的直流电压控制在蓄电池60电压范围内。

以上是本发明提出的一种游艇的供电系统，作为该供电系统的最常见的一种应用，本发明的还提出了一种具有上述供电系统的游艇。在该游艇装备上述供电系统后，能够实现以自然能源作为驱动游艇运动及其内部耗电装置的电力来源。应当注意的是，本发明的供电系统虽然只提到使用在游艇上，但是作为其他海上行驶工具，也能以相同的运用方式使用本发明提出的供电系统，这只是简单的器件移植，因此所有能够使用本发明供电系统的海上行驶工具都应涵盖在本发明所欲保护的范围之中。

Claims (10)

1.一种游艇的供电系统，该供电系统以自然能源作为发电动力，向游艇提供电力，其特征在于：包括太阳能发电机、风能发电机、潮汐能发电机、温差发电机以及用于将上述4个发电机发出的电力进行分配和存储的控制器，其中所述潮汐能发电机包括水压涡轮发电机、向该水压涡轮发电机提供高压水的高压水管、连接在该高压水管上的水压保持箱以及连接在该水压保持箱上的海水增压箱，所述高压水管同时还连接冷水循环装置，所述冷水循环装置包括向太阳能发电机提供冷却水的冷却管、以及连接向温差发电机提供低温水的冷凝管，所述冷却管中的海水冷却太阳能发电机后变成相对所述冷凝管中低温水的高温水，该高温水同时导入温差发电机形成该温差发电机的热源，该温差发电机通过所述热源和所述冷凝管中低温水实现温差发电。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于：所述太阳能发电机包括由光伏电池组成的太阳能电池板，该太阳能电池板设置于所述游艇表面，所述冷却管与该太阳能电池板的非受光面保持接触。

3.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于：所述风能发电机包括多个风叶和风力发电机组，该多个风叶设置于游艇顶端。

4.如权利要求3所述的供电系统，其特征在于：所述风能发电机还包括变速器，连接在所述多个风叶和风力发电机组中。

5.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于：所述潮汐能发电机设置于一浮筒中，该浮筒设有进水口，海水通过所述进水口能够进入浮筒内部的海水增压箱中，该浮筒在海浪中颠簸产生的机械能对海水进行增压，当海水增压箱中的海水达到一设定压力后，输入所述水压保持箱中。

6.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于：所述温差发电机包括蒸发器、液体工质和气压涡轮发电机，所述热源中的高温水经过蒸发器后形成低压蒸汽，该低压蒸汽对该液体工质加热后使该液体工质变成气体工质，该气体工质推动该气压涡轮发电机进行发电，然后经过所述冷凝管中的低温水冷凝后变回液体工质，以此循环实现温差发电。

7.如权利要求6所述的供电系统，其特征在于：所述液体工质为正丁烷。

8.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于：所述控制器的输入端分别连接太阳能发电机、风能发电机、潮汐能发电机和温差发电机，所述控制器的输入端分别连接一蓄电池和一负载。

9.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于：当所述负载处于低耗状态或空载时，所述控制器控制所述4个发电机给所述蓄电池充电，当负载处于高耗状态时，所述控制器关闭所述4个发电机给所述蓄电池的充电，并控制所述4个发电机和所述蓄电池同时给所述负载供电。

10.一种游艇，该游艇以自然能源作为驱动游艇运动及其内部耗电装置的电力来源，其特征在于：所述游艇包括如权利要求1至9中任意一项所述的供电系统。

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