CN103388561B - 一种用于船舶的风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种用于船舶的风力发电装置，包括风轮机、永磁发电机、升降杆，风轮机与永磁发电机的转轴相连形成垂直轴风力发电机组，升降杆支撑风轮机和永磁发电机并升降可调。本发明简单、容易在船舶上实现，充分利用了海上风能，减少了船舶在使用传统能源时，对海洋造成的污染。在船舶动力装置遭到破坏，甚至备用发电机组、应急备用电源、蓄电池等都无法工作的情况下，可以手动操作升降杆，使风轮机或小型风力发电机组升到预设高度进行发电。因此在船舶缺电的紧急情况下，利用船舶上的风力发电机进行发电，避免了对船舶电力系统及紧急用电设备正常工作的影响，增强了船舶电力系统的可靠性和生命力。

Description

一种用于船舶的风力发电装置

技术领域

本发明涉及的是一种清洁能源领域的风能发电装置。

背景技术

目前，全球石化能源逐渐减少，风能作为一种无污染且无限可再生资源，尤其在海面上的风资源更加丰富，在船舶上尽可能利用海上风能发电，可以有效地节省船舶动力装置传统能源的消耗。但是，在船舶上应用风能发电装置的影响因素比较多，难以普及应用风力发电。对于专利授权公告号为CN201778958U、名称为“船载可升降式风力发电机塔架”提供了一种船载可升降式风力发电机塔架。该塔架能够安装在各种船舶上，方便安装、拆卸、储存和运输，但该装置不适用于大型发电设备。对于专利授权公告号为CN1887647A、名称为“船舶风能利用装置”提供了一种利用伞的原理设计的风能利用装置，发电机的转轴在一个空心圆筒内，空心圆筒顶端由伸缩圆杆控制风叶的展开和闭合，但此装置结构复杂、不易安装和维护，并受船重心的限制，难以在船舶上普遍利用。对于专利授权公告号为CN2031843U、名称为“圆筒内叶垂直轴风力机风轮结构”提供了一种改进的圆筒形垂直轴风力机风轮结构，其结构简单，能较大范围使用，但是该专利没用具体指出此风轮与发电机转轴的结合问题，也没有指出风轮和发电机的固定位置以及安装问题。对于专利授权公告号为CN2135660Y、名称为“垂直轴塔式风力机”提供了一种由多组风轮串联而成的垂直轴塔形结构风能利用装置，此装置安装高度大、起动风力强、结构简单、整体性能好，但是在现代船舶中，风机仍只能作为辅机使用，在不宜使用风力发电装置的情况下，此处没有提出有效的解决方法，并且占用船舶空间比较大，难以在现代船舶中实现。对于专利授权公告号为CN201517467U、名称为“船帆式垂直轴风力发动机”提供了一种既能从宽度又能从长度上扩大桨叶受风面积的风力发动机，能较充分利用顺风区域的风能，但是此装置不能实现桨叶的收取，在船舶航行中，受到的阻力比较大，也难以广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供避免船舶航行中受海风的阻力影响的一种用于船舶的风力发电装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种用于船舶的风力发电装置，其特征是：包括风轮机、永磁发电机、升降杆，风轮机与永磁发电机的转轴相连形成垂直轴风力发电机组，升降杆支撑风轮机和永磁发电机并升降可调。

本发明还可以包括：

1、还包括六面体空心长轴、圆柱六面空心套筒、托盘，永磁发电机通过六面体空心长轴和圆柱六面空心套筒与风轮机相连：永磁发电机的转轴与六面体空心长轴固定在一起，圆柱六面空心套筒与风轮机固定在一起并套在六面体空心长轴上；风轮机通过固定在托盘上的轴承安装在托盘上，升降杆固定在托盘下方。

2、还包括空心圆柱长轴、套筒、托盘、卡体，永磁发电机的转轴与空心圆柱长轴相连，空心圆柱长轴设置卡体，套筒的两端刻有与卡体相对应的卡槽，套筒与风轮机固定在一起并套在空心圆柱长轴上，风轮机通过固定在托盘上的轴承安装在托盘上，升降杆固定在托盘下方。

3、还包括空心圆柱长轴、套筒、托盘，所述的空心圆柱长轴的外部设置两条卡槽，套筒内部设置与空心圆柱长轴外部相适应的卡体，永磁发电机的转轴与空心圆柱长轴相连，套筒与风轮机固定在一起并套在空心圆柱长轴上，风轮机通过固定在托盘上的轴承安装在托盘上，升降杆固定在托盘下方。

4、所述的风力机为达里厄式风轮机或常规叶片式风轮机。

本发明的优势在于：本发明结构简单、安装方便，可以根据实际要求安装在船甲板、船舱顶部等位置，占用空间小，容易在船舶上实现。该风力发电装置简单、容易在船舶上实现，充分利用了海上风能，减少了船舶在使用传统能源时，对海洋造成的污染。在船舶动力装置遭到破坏，甚至备用发电机组、应急备用电源、蓄电池等都无法工作的情况下，可以手动操作升降杆，使风轮机或小型风力发电机组升到预设高度进行发电。因此在船舶缺电的紧急情况下，利用船舶上的风力发电机进行发电，避免了对船舶电力系统及紧急用电设备正常工作的影响，增强了船舶电力系统的可靠性和生命力。另外，在船舶上使用若干个这样的风力发电装置，可以对应用的达里厄式风轮机进行美学设计，使这种风力发电装置成为船舶上靓丽的风景线，特别适用于豪华游船。

附图说明

图1为本发明的实施方式一结构示意图；

图2为本发明的实施方式二结构示意图；

图3为本发明的实施方式三结构示意图；

图4为本发明的实施方式四结构示意图；

图5为本发明的实施方式三空心圆柱长轴截面示意图；

图6为本发明的实施方式三套筒截面示意图；

图7为本发明的实施方式五风轮机示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施方式一：参见图1，此设计主要针对大功率、重量较大的风力发电机。两个升降杆6和永磁发电机7可以固定在船舶甲板上，升降杆6的起升高度为8-10米，升降杆6的各节采用同步上升，上升速度快，根据要求可选用手动升降杆或电动升降杆，升降杆6与钢制托盘5焊接，支撑托盘5升降，达里厄式风轮机2和钢制圆柱六面空心套筒3焊接在一起，然后套在钢制六面体空心长轴1上，六面体空心长轴1的长度为8-10米，达里厄式风轮机2旋转的时候能带动钢制六面体空心长轴1转动，达里厄式风轮机2的底端与钢制轴承4的内圈焊接在一起，轴承4的外圈与托盘5焊接在一起。这样，根据船舶实际需求，在船舶停止航行或不及阻力航行的过程中，可以启动升降杆6，推动托盘5所支撑的达里厄式风轮机2升到高空，由于圆柱六面空心套筒3和六面体空心长轴1具有防止达里厄式风轮机2滑脱的作用，达里厄式风轮机2受到风力旋转时将带动六面体空心长轴1转动，使永磁发电机7工作发电，在大型船舶中，通过SPWM控制的变流器、LC滤波电路以及变压器等装置将风电转化为满足船舶电网要求的三相交流电，可以直接供船舶电网使用。同样，在船舶航行过程中可以通过升降杆6降下达里厄式风轮机2，降低了船舶在航行过程中的阻力。在此设计中，除了将风力发电装置安装固定在甲板上的方案，还可以将发电装置安装在船舱室顶、上层建筑等船舶较高的地方，这样就可以减少升降杆6的高度和六面体空心长轴1的长度，只需4-6米即可，降低了成本，也减少了因六面体空心长轴1过长而影响发电效率的因素。

实施方式二：参见图2,此设计同方案主要针对重量较大的发电机。两个升降杆6和永磁发电机7可以固定在船舶甲板上，升降杆6的起升高度为8-10米，升降杆6的各节采用同步上升，上升速度快，根据要求可选用手动升降杆或电动升降杆，升降杆6与钢制托盘5焊接，支撑托盘5升降，永磁发电机7的转轴与钢制空心圆柱长轴1连接，空心圆柱长轴1的长度为8-10米，在空心圆柱长轴1上根据套筒3的长度焊接钢制卡体8，钢制套筒3的两端刻有与卡体8相对应的卡槽，卡体8和卡槽就保证了达里厄式风轮机2能够正常旋转带动永磁发电机7发电，并且套筒3的中间部分与卡体8没有摩擦，保证达里厄式风轮机2在升降的过程中不受卡体8的影响，套筒3与达里厄式风轮机2连接，并将达里厄式风轮机2焊接固定在轴承4的内圈上，起到支撑达里厄式风轮机2的作用，根据船舶实际需求，在船舶停止航行的过程中，启动升降杆6，升降杆6推动托盘5所支撑的达里厄式风轮机2升到空心圆柱长轴1的顶端，由于卡体8和卡槽的位置是相对固定的，这样，达里厄式风轮机2升到空心圆柱长轴1的顶端时，卡体8进入卡槽中，进而使达里厄式风轮机2与空心圆柱长轴1固定在一起，起到防止达里厄式风轮机2与空心圆柱长轴1滑脱的作用，达里厄式风轮机2受到风力旋转时将带动空心圆柱长轴1转动，进而带动永磁发电机7工作发电，在大型船舶中，通过SPWM控制的变流器、LC滤波电路以及变压器等装置将风电转化为满足船舶电网要求的三相交流电，可以直接供船舶电网使用。同样，在船舶航行过程中可以通过升降杆6降下达里厄式风轮机2，降低了船舶在航行过程中的阻力。在此设计中，除了将发电装置安装固定在甲板上，还可以将发电装置安装在船舱室顶、上层建筑等船舶较高的地方，这样就可以减少升降杆6的高度和空心圆柱长轴1的长度，只需4-6米即可，降低了成本，也减少了因空心圆柱长轴1过长而影响发电效率的因素。

实施方式三：参见图3,此设计方案与方案二基本相同，主要针对重量较大的发电机，两个升降杆6和永磁发电机7可以固定在船舶甲板上，升降杆6的起升高度为8-10米，升降杆6的各节采用同步上升，上升速度快，根据要求可选用手动升降杆或电动升降杆，升降杆6与钢制托盘5焊接，升降杆6支撑托盘5升降，永磁发电机7的转轴与外部刻有两条对称长槽的钢制空心圆柱长轴1连接，空心圆柱长轴1从上向下看的截面图如图5所示，空心圆柱长轴1的长度为8-10米，钢制空心套筒3与达里厄式风轮机2连接，在空心套筒3的内部焊接两个对称的长条形钢制卡体，空心套筒3从上向下看的截面图如图6所示，然后套在空心圆柱长轴1，使卡槽与卡体重合，进而使达里厄式风轮机2与空心圆柱长轴1固定在一起，起到防止达里厄式风轮机2与空心圆柱长轴1滑脱的作用，达里厄式风轮机2受到风力旋转时，将带动空心圆柱长轴1转动，进而带动永磁发电机7工作发电，在大型船舶中，通过SPWM控制的变流器、LC滤波电路以及变压器等装置将风电转化为满足船舶电网要求的三相交流电，可以直接供船舶电网使用。同样，在船舶航行过程中可以通过升降杆6降下达里厄式风轮机2，降低了船舶在航行过程中的阻力。在此设计中，除了将发电装置安装固定在甲板上，还可以将发电装置安装在船舱室顶、上层建筑等船舶较高的地方，这样就可以减少升降杆6的高度和空心圆柱长轴1的长度，只需4-6米即可，降低了成本，也减少了因空心圆柱长轴1过长而影响发电效率的因素。

实施方式四：参见图4,此设计比较简单，主要针对小型重量较轻的发电机。主要是靠一个固定在甲板上的升降杆6工作，小型永磁发电机7安装固定在升降杆6的顶端，永磁发电机7的底部和升降杆6的顶端由4根对称的钢制支撑柱9焊接在一起，使永磁发电机7更加稳固，升降杆6的高度为8-10米，升降杆6的各节采用同步上升，上升速度快，根据要求可选用手动升降杆或电动升降杆，达里厄式风轮机2和永磁发电机7的转轴连接，达里厄式风轮机2受到风力旋转时，将带动小型永磁发电机7工作发电，根据船舶实际需求，在船舶停止航行的过程中，启动升降杆6，升降杆6推动托永磁发电机7和达里厄式风轮机2上升，升到预设的高度，达里厄式风轮机2受到风力转动，进而带动永磁发电机7工作发电，对于小型船舶，经过整流装置的整流后存入蓄电池中，供船舶需要时使用；对于大型船舶，通过SPWM控制的变流器、LC滤波电路以及变压器等装置将风电转化为满足船舶电网要求的三相交流电，可以直接供船舶电网使用。同样，在船舶航行过程中可以通过升降杆6将小型永磁发电机7降下，降低了船舶在航行过程中的阻力。在此设计中，除了将发电装置安装固定在甲板上，还可以将发电装置安装在船舱室顶、上层建筑等船舶较高的地方，这样就可以减少升降杆6的高度，降低了成本。

实施方式5：以上四种方案中的风轮都是应用的达里厄式风轮机，此风轮机设计美观，在船舶风力发电装置中应用达里厄式风轮可以起到美化船舶的作用，另外，也可以用如图7所示的所示的风轮机来代替上述四种方案中的达里厄式风轮机，此风轮机具有比较轻、占用空间小等特点。使用此风轮机能相对降低对升降杆的要求，具体的实施方式与上述四种方式相同，只是用如图7所示的风轮机来代替达里厄式风轮机。

Claims (1)

1.一种用于船舶的风力发电装置，其特征是：包括风轮机、永磁发电机、升降杆，还包括空心圆柱长轴、套筒、托盘、卡体，风轮机与永磁发电机的转轴相连形成垂直轴风力发电机组，升降杆支撑风轮机和永磁发电机并升降可调；

永磁发电机的转轴与空心圆柱长轴相连，空心圆柱长轴设置卡体，套筒的两端刻有与卡体相对应的卡槽，套筒与风轮机固定在一起并套在空心圆柱长轴上，风轮机通过固定在托盘上的轴承安装在托盘上，升降杆固定在托盘下方；

所述的风轮机为达里厄式风轮机。