CN106114749A - 一种风波互补双体船 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风波互补双体船，包括相互平行且间隔设置的两个片体，片体顶部设置有甲板，两个片体之间的船首和船尾位置分别设置有可上下移动的两个挡板，挡板、片体、甲板和水面之间构成密闭的空腔，空腔顶部的甲板上设置有出风口，出风口中设置有叶片；船首和船尾位置设置有多个进风口，进风口通过风道与出风口连接；叶片与电机连接。本发明利用风能和波能互补发电，经济环保，在满足双体船用电需求的基础上，大幅减少了人力物力的消耗，达到了节能减排的目的；另外，发电机构是利用船体自身的结构进行能量收集，无需占用其它的空间。

Description

一种风波互补双体船
技术领域
本发明涉及船舶制造领域，尤其涉及一种风波互补双体船。
背景技术
目前，公知的双体船构造是由两个瘦长的单体船(称为片体)组成，上部用甲板桥连接，体内设置动力装置、电站等设备，甲板桥上部安置上层建筑，内设客舱、生活设施等。高速双体船由于把单一船体分成两个片体，使每个片体更瘦长，从而减小了兴波阻力，使其具有较高的航速，目前其航速已普遍达到35-40节；由于双体船的宽度比单体船大得多，其稳定性明显优于单体船，且具有承受较大风浪的能力；双体船不仅具有良好的操纵性，而且还具有阻力峰不明显、装载量大等特点，因而被世界各国广泛应用于军用和民用船舶。但是，现有的双体船由于仍属于高性能船舶，对于其能源开发利用尚待研究。
现有的工程船具有供能不便，大多自带发电机组等设备，通过工程船的汽油或柴油作为发电的能量来源，这样一方面消耗很大，另一方面也会降低工程船的续航里程。并且各种自带发电装置配置成本高，大多购买和安装费用昂贵，而且维护成本高，需要在工程船上配备专业人员进行维护。而且发电装置体积大、重量大，占用了船舱内本就狭小的空间，增大船舶的自重也会进一步的增加工程船的油耗。，综上，现有技术的工程船具有不符合当前节能减排的理念等众多缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中双体船供能不便，自带发电装置成本高、维护难的缺陷，提供一种通过风能和海浪的波能进行互补发电的风波互补双体船。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种风波互补双体船，包括相互平行且间隔设置的两个片体，片体顶部设置有甲板，两个片体之间的船首和船尾位置分别设置有可上下移动的两个挡板，挡板、片体、甲板和水面之间构成密闭的空腔，空腔顶部的甲板上设置有出风口，出风口中设置有叶片；
船首和船尾位置设置有多个进风口，进风口通过风道与出风口连接；叶片与电机连接。
进一步地，本发明的所述甲板的前后两端均设置有横向开口，两个挡板的顶部分别与前后两个横向开口连接，挡板的底部固定设置有浮体。
进一步地，本发明的所述挡板上设置有翼板。
进一步地，本发明的所述甲板上设置有上层建筑和控制室。
进一步地，本发明的所述进风口包括设置在船首的两个首进风口和船尾的两个尾进风口。
进一步地，本发明的所述首进风口和所述尾进风口为椭圆形。
进一步地，本发明的所述风道的内表面光滑，呈弯曲形状，且横截面积逐渐减小。
进一步地，本发明的所述叶片通过齿轮与轴系与电机相连。
本发明产生的有益效果是：本发明的风波互补双体船，通过船体中部构成的空腔与波浪的波谷波峰产生周期性的交替运动，使空腔内部产生体积压缩与拉伸；并且通过船体迎风时，空气从风口进入船体风道，在风道尾部压缩成高速气流；通过以上两种方式推动叶片高速运转，产生电能；本发明能够利用环境产生电能，并将其存储起来供双体船使用，无需携带需要消耗原料来发电的发电装置，经济环保，在满足双体船用电需求的基础上，大幅减少了人力物力的消耗，达到了节能减排的目的；另外，发电机构是利用船体自身的结构进行能量收集，无需占用其它的空间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的风波互补双体船的俯视布局图；
图2是本发明实施例的风波互补双体船的侧视布局图；
图3是本发明实施例的风波互补双体船的前方视图；
图4是本发明实施例的风波互补双体船的后方视图；
图5是本发明实施例的风波互补双体船的左视图；
图6是本发明实施例的风波互补双体船的发电原理图；
图中，1-挡板，2-风道，3-甲板，4-控制室，5-上层建筑，6-叶片，7-首进风口，8-翼板，9-浮体，10-片体，11-尾进风口，12-旋转叶片，13-出气口，14-出风口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的风波互补双体船，包括相互平行且间隔设置的两个片体10，片体10顶部设置有甲板3，两个片体10之间的船首和船尾位置分别设置有可上下移动的两个挡板1，挡板1、片体10、甲板3和水面之间构成密闭的空腔。甲板3的前后两端均设置有横向开口，两个挡板1的顶部分别与前后两个横向开口连接，挡板1的底部固定设置有浮体9。挡板1上还设置有翼板8。
空腔顶部的甲板3上设置有出风口15，出风口15中设置有叶片6；叶片6通过齿轮与轴系与电机相连。甲板3上还设置有上层建筑5和控制室4。
船首和船尾位置设置有多个进风口，进风口通过风道2与出风口15连接；叶片6与电机连接。进风口包括设置在船首的两个首进风口7和船尾的两个尾进风口11。首进风口7和所述尾进风口11为椭圆形。风道2的内表面光滑，呈弯曲形状，且横截面积逐渐减小。
为了克服现有工程船供能不便和各种自带发电装置配置成本高而且维护成本高，而且不符合当前节能减排的理念等众多缺陷。该风波互补双态船分为两部分：
波能发电：利用波浪的波谷波峰交替运动，使船体也随波浪的波谷波峰产生周期性的交替运动，当产生这种相对运动后，由于双体船的内部空腔与液面构成一个封闭的整体，空腔内部将产生体积压缩与体积的拉伸，从而使空腔内的压强周期性的增大与减小，通过这种空气压力能的释放，带动空气运动，从而推动叶片的高速运转，与叶片随之相连的电机高速运转产生电能；
将双体船的前后甲板开一横向开口，在开口中安放一挡板，挡板下部连接浮体，浮体随水面的上下运动而运动，当船体空腔遇到海浪时，波浪会推动挡板上下运动而进入空腔内，从而压缩空腔内的空气，压缩的空气从船体中部的空口中喷出，此时高速的空气将推动叶片的高速运转，通过齿轮与轴系将能量传递给电机，从而带动电机产生电能，当波谷运动到船体空腔中时，此时情况与之相反，原理相同；
风能发电：在工程船在迎风行驶或在停泊中处于迎风状态，则有空气由进风口进入船体风道，通过光滑的弯曲的管道，在管道尾部空气经过压缩成高速的气流，从而推动叶片高速运转，与叶片随之相连的电机高速运转产生电能。
工程船的首部与尾部开椭圆形的进风口，当开口处于进风状态时，外界空气从开口进入风道，由于渐缩形的风道，空气在其中将被加速，空气的风能密度迅速增加，速度提高，此时高速的空气将推动叶片的高速运转，通过齿轮与轴系将能量传递给电机，从而带动电机产生电能。
在本发明的一个具体实施例中，工程船在前行过程中或停泊状态下，遇到来流的波浪，受到波浪的浮力变化，工程船的浮态发生变化，工程船发生上下升沉运动，又由于波浪的前进过程中，波峰波谷会发生周期性的交替性出现。
如图2所示，当波浪经过船体时，波峰推动浮体9做上下升沉运动，浮体9的上下运动带动挡板1的上下运动，但始终保持工程船空腔内的密闭性。
如图3所示，当工程船在前进或者处于迎风状态时，外界空气从首进风口11处进入工程船内部风道2，由于光滑而又弯曲的风道2截面积为缩小趋势，故空气在风道2内加速，在风道2的出风口即图6中的风道的出风口14吹出的为高速的空气。
如图4所示，当波浪涌向该工程船时，由于波浪对浮体9有垂向的分力，使挡板1向上运动，甲板3上的开口使挡板自由运动，使波浪不被挡板1挡在船体之外，同时又保证船体内空腔保证其密闭性。
如图5所示，控制室4为控制整个船体的操纵系统，调整船体的朝向，使船体有合适的方向，达到能量的最高利用率，上层建筑5为船上人员的工作区与生活区，左右片体10为整个工程船提供浮力。
如图6所示，由于风道2截面积为缩小趋势，由伯努利方程可知，故空气在风道2内加速，在风道2的出风口即图中的风道的出风口14吹出的为高速的空气，此时的空气具有高密度的风能，进入风箱内，推动旋转叶片12高速旋转，从而带动电机工作产生电能；在空腔的体积发生剧烈变化时，空腔的出气口13处会有高速的气体流过，从而推动旋转叶片12高速旋转，从而带动电机工作产生电能。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种风波互补双体船，包括相互平行且间隔设置的两个片体(10)，片体(10)顶部设置有甲板(3)，其特征在于，两个片体(10)之间的船首和船尾位置分别设置有可上下移动的两个挡板(1)，挡板(1)、片体(10)、甲板(3)和水面之间构成密闭的空腔，空腔顶部的甲板(3)上设置有出风口(15)，出风口(15)中设置有叶片(6)；
船首和船尾位置设置有多个进风口，进风口通过风道(2)与出风口(15)连接；叶片(6)与电机连接。
2.根据权利要求1所述的风波互补双体船，其特征在于，所述甲板(3)的前后两端均设置有横向开口，两个挡板(1)的顶部分别与前后两个横向开口连接，挡板(1)的底部固定设置有浮体(9)。
3.根据权利要求2所述的风波互补双体船，其特征在于，所述挡板(1)上设置有翼板(8)。
4.根据权利要求1所述的风波互补双体船，其特征在于，所述甲板(3)上设置有上层建筑(5)和控制室(4)。
5.根据权利要求1所述的风波互补双体船，其特征在于，所述进风口包括设置在船首的两个首进风口(7)和船尾的两个尾进风口(11)。
6.根据权利要求5所述的风波互补双体船，其特征在于，所述首进风口(7)和所述尾进风口(11)为椭圆形。
7.根据权利要求1所述的风波互补双体船，其特征在于，所述风道(2)的内表面光滑，呈弯曲形状，且横截面积逐渐减小。
8.根据权利要求1所述的风波互补双体船，其特征在于，所述叶片(6)通过齿轮与轴系与电机相连。
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