CN104863796A - 应用于渔船的风流联合发电节能装置 - Google Patents

应用于渔船的风流联合发电节能装置 Download PDF

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吕俊
万栋栋
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Abstract

本发明公开了一种应用于渔船的风流联合发电节能装置，包括风力发电装置、潮流能发电装置、电能变换与控制系统和储能与负载系统，其中风力发电装置和潮流能发电装置分别通过电缆和储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接，其中潮流能发电装置包括海锚锚体、连接锚体与船身的曳纲、潮流发电组件和电缆，其中锚体前端与曳纲连接，锚体尾端中心安装有潮流能发电装置，浮子通过浮漂缆绳与锚体连接，且浮子通过回收副索与船体尾部相连，潮流能发电装置与电缆相连接，其发出的电通过电缆传输到储能与负载系统、电能变换与控制系统。这种装置不但能源利用效率高，而且可以实现风流联合发电，有效地减少了渔船自身能量的消耗和浪费。

Description

应用于渔船的风流联合发电节能装置
技术领域
本发明涉及风能与水流能发电装置技术领域，更具体地说，涉及一种应用于渔船，尤其是远洋鱿钓渔船的风流联合发电节能装置。
背景技术
目前全球不可再生能源日益匮乏，风力发电作为新式能源中成本最低的发电形式，应用前景较为广阔。利用洋流发电作为可再生能源，其发展也越来越受到重视。同时我国近海渔业资源持续衰退，远洋渔业加速发展，其中远洋鱿钓已成为我国远洋渔业的发展重点。
鱿钓渔船作为远洋鱿钓的必要工具，在进行深海鱿钓作业时将长时间锚泊在一处，开启数百个几千瓦的集鱿灯，利用鱿鱼的趋光性进行灯光诱捕作业，这就要求发电机发电以维持众多集鱿灯正常工作，消耗大量柴油。而其所处的环境拥有丰富的风力资源以及洋流资源，使利用此类可再生能源发电系统的应用成为可能，但现今鱿钓渔船对此类新能源的利用还较少。因此，本项目旨在研究新能源在鱿钓渔船上的应用，充分利用可再生清洁能源，节能增效，具有很可观的前景。
目前对于这方面的研究还比较少，没有一个专门应用于鱿钓船等渔船上的结合各种自然能源的发电装置。专利授权公告号为CN2675894、名称为“渔船舷挂式海流发电机”的发明专利提供了一种悬挂于渔船船舷的海流发电装置，提供了一种悬挂于渔船船舷上的发电装置，该装置利用挠性传动轴连接水轮机叶片与发电机。但是这种结构的功率低，并且只是对水流能发电的研究，并没有考虑到风能的应用。专利号为200820154557.0的发明专利公开了一种2KW渔船风力发电系统，此风力发电系统在一定程度上缓解了渔船上的用电紧张问题，但该风力发电系统是传统的水平轴风力发电机，发电量较少，没有解决风机的对风问题，风能利用率不高
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于目前远洋鱿钓渔船能量消耗大，为解决这个技术问题，本发明提供一种有效地减少了鱿钓船自身能量的消耗和浪费的节能发电综合装置，这种装置不但能源利用效率高，而且可以实现风流联合发电。
本发明实现其技术目的所采用的技术方案是：一种应用于渔船的风流联合发电节能装置，包括风力发电装置、潮流能发电装置、电能变换与控制系统和储能与负载系统，其中风力发电装置和潮流能发电装置分别通过电缆和储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接，其中潮流能发电装置包括海锚锚体、连接锚体与船身的曳纲、潮流发电组件和电缆，其中锚体前端与曳纲连接，锚体顶端中心安装有潮流能发电装置，浮子通过浮漂缆绳与锚体连接，且浮子通过回收副索与船体尾部相连，潮流能发电装置与电缆相连接，其发出的电通过电缆传输到储能与负载系统、电能变换与控制系统。
潮流发电装置包括叶轮和直驱发电机，其中直驱发电机安装在锚体尾端中心，叶轮与直驱发电机相连接。直驱式的潮流能发电机不必利用齿轮箱进行变速处理，较传统潮流能发电机更为简便，发电机的启动要求低，具有比常规发电机更高的发电效率。
潮流发电装置还包括导流管，所述海锚的伞端顶部开有通孔，导流管安装在海锚伞端顶部的通孔处，导流管的轴线与海锚打开状态下伞端顶部切面相垂直且其直径不小于海锚伞端顶部通孔的直径，所述叶轮安装在导流管内部。海锚打开后的伞状结构对海流有聚流作用，而伞顶开孔和加装导流管进一步加强了这种聚流效应，使得流经导流管的海水流速加快，从而可以带动叶轮更快旋转，提高发电效率。
水平轴式叶轮为风车式叶轮或空心贯流式叶轮，叶轮有三片桨叶且桨叶的偏角可调。
风力发电装置为垂直轴风力发电装置，其包括风机叶片、连杆、塔架、传动组件、发电机和尾帆，其中风机叶片可转动地安装在连杆上且通过连杆安装在塔架上，风机通过传动组件与发电机相连接，发电机通过设置在塔架内部的电缆与储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接，尾帆安装在渔船的尾部。在船尾部安装尾帆，使船在锚泊时正对风向，提高船舶稳性。
风机叶片有5个，分别与5个连杆呈60°角连接。风机叶片的数量选取5，既满足了发电效率，又保证了船舶在风中的安全。
风机叶片的切面呈流线型。风机叶片采用流线型叶片，减小风机所受流体阻力，也提高风轮效率。
塔架包括上塔架和下塔架，上下塔架通过铰链相连接。在海上作业遇到大风时，可以将上塔架通过铰链放倒，避免在大风中损坏。
曳纲由乙纶八股编织绳索制成。
本发明的有益之处在于：本装置具有同时采用风力发电和潮流能发电的装置，有效利用了渔船(尤其是远洋鱿钓渔船)在航行和作业中所处的环境风能和潮流能相对充足且稳定的特点，风力发电和潮流能发电装置所发的电通过电缆传送到储能与负载系统，并由电能变换与控制系统分配使用，成为柴油发电的重要补充，有效节约了能源，减少柴油发电对海洋和大气所产生的污染。
此外，本装置采用的垂直轴风机，在结构上垂直轴风机稳定性要比水平轴风机高，且垂直轴风机比水平轴风机更易于维护保养，同时垂直轴风机不需考虑对风，提高了风机的获能效率。因此，不论是从发电能力，还是从稳性、安全性、经济性、环保性等方面考虑，垂直轴风机都要明显优于水平轴风机。
最后，伞锚利用洋流使船身稳住並保持一定位置,鱿钓船就可以在作业海域停车作业，本发电系统的水流能发电模块的新型伞锚在原有的增强船的抗风力，使船不随海潮与海风飘移不定的功能基础上，在伞锚中心增加了直驱式海洋能发电装置，利用伞锚对海流有汇聚作用，导流管的内直驱式发电机在高速水流冲击下进行发电作业，产生的电能可用于船舶供电,可以减少柴油消耗。
附图说明
图1为本发明的垂直轴风力发电机的结构示意图；
图2为本发明的伞锚与伞锚中心的水流发电机示意图；
图3为本发明应用于鱿钓船的示意图。
图例说明：1-风机叶片，2-连杆，3-塔架，4-海锚，5-直驱式发电机，6-浮子，7-浮漂缆绳，8-尾帆，9-回收副索，10-曳纲，11-导流管
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明中技术方案作进一步详细的说明。
如图3所示的应用于渔船的风流联合发电节能装置，包括风力发电装置、潮流能发电装置、电能变换与控制系统和储能与负载系统，风力发电装置和潮流能发电装置分别通过电缆和储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接。
其中潮流能发电装置包括海锚锚体4、连接锚体与船身的由乙纶八股编织绳索制成的曳纲10、含有叶轮和直驱发电机的潮流发电组件以及电缆，其中锚体4打开时呈降落伞形状，其前端与曳纲10连接，锚体4伞顶部开有通孔，通孔处安装有导流管11，导流管11的轴线与海锚4打开状态下伞端顶部切面相垂直且其直径不小于海锚伞端顶部通孔的直径，叶轮安装在导流管11内部并且与直驱发电机相连接，而直驱发电机与电缆相连接，其发出的电通过电缆传输到储能与负载系统、电能变换与控制系统。浮子6通过浮漂缆绳7与锚体4连接，且浮子6通过回收副索9与船体尾部相连。
上述叶轮为水平轴式风车式叶轮或空心贯流式叶轮，叶轮有三片桨叶且桨叶的偏角可调。
风力发电装置为垂直轴风力发电装置，其包括5个切面呈流线型的风机叶片1、连杆2、塔架3、传动组件、发电机和尾帆8，其中风机叶片1可转动地安装在连杆2上且通过连杆2安装在塔架3上，风机叶片1与连杆2的夹角为60°。风机叶片1通过传动组件与发电机相连接，发电机通过设置在塔架内部的电缆与储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接，尾帆8安装在渔船的尾部。
塔架3包括上塔架和下塔架，上下塔架通过铰链相连接。在海上作业遇到大风时，可以将上塔架通过铰链放倒，避免在大风中损坏。
伞锚利用洋流使船身稳住並保持一定位置,鱿钓船就可以在作业海域停车作业，本发电系统的水流能发电模块的新型伞锚在原有的增强船的抗风力，使船不随海潮与海风飘移不定的功能基础上，在伞锚中心增加了直驱式海洋能发电装置，利用伞锚对海流有汇聚作用，导流管的内直驱式发电机在高速水流冲击下进行发电作业，产生的电能可用于船舶供电,可以减少柴油消耗。航行中或停泊时风力合适情况下，风力发电装置工作，产生的电能也可以储存起来后用于船舶供电。而本装置采用的垂直轴风机，在结构上垂直轴风机稳定性要比水平轴风机高，且垂直轴风机比水平轴风机更易于维护保养，垂直轴风轮的尖速比一般在1.5-2，这说明垂直轴风机工作时基本达到静音效果，不会影响船员日常作息与海上作业，同时垂直轴风机不需考虑对风，提高了风机的获能效率。因此，不论是从发电能力，还是从稳性、安全性、经济性、环保性等方面考虑，垂直轴风机都要明显优于水平轴风机。
以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于渔船的风流联合发电节能装置，包括风力发电装置、潮流能发电装置、电能变换与控制系统和储能与负载系统，其中风力发电装置和潮流能发电装置分别通过电缆和储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接，其特征在于：所述潮流能发电装置包括海锚锚体、连接锚体与船身的曳纲、潮流发电组件和电缆，其中锚体前端与曳纲连接，锚体顶端中心安装有潮流能发电装置，浮子通过浮漂缆绳与锚体连接，且浮子通过回收副索与船体尾部相连，潮流能发电装置与电缆相连接，其发出的电通过电缆传输到储能与负载系统、电能变换与控制系统。
2.根据权利要求1所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述潮流发电装置包括叶轮和直驱发电机，其中直驱发电机安装在锚体尾端中心，叶轮与直驱发电机相连接。
3.根据权利要求2所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述潮流发电装置还包括导流管，所述海锚的伞端顶部开有通孔，导流管安装在海锚伞端顶部的通孔处，导流管的轴线与海锚打开状态下伞端顶部切面相垂直且其直径不小于海锚伞端顶部通孔的直径，所述叶轮安装在导流管内部。
4.根据权利要求3所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述水平轴式叶轮为风车式叶轮或空心贯流式叶轮，叶轮有三片桨叶且桨叶的偏角可调。
5.根据权利要求1所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述风力发电装置为垂直轴风力发电装置，其包括风机叶片、连杆、塔架、传动组件、发电机和尾帆，其中风机叶片可转动地安装在连杆上且通过连杆安装在塔架上，风机通过传动组件与发电机相连接，发电机通过设置在塔架内部的电缆与储能与负载系统、电能变换与控制系统相连接，尾帆安装在渔船的尾部。
6.根据权利要求5所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述风机叶片有5个，分别与5个连杆呈60°角连接。
7.根据权利要求6所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述风机叶片的切面呈流线型。
8.根据权利要求5所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述塔架包括上塔架和下塔架，上下塔架通过铰链相连接。
9.根据权利要求1至8任一项所述的应用于渔船的风流联合发电节能装置，其特征在于：所述曳纲由乙纶八股编织绳索制成。
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