CN108199647A - 船用拖拽光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了船用拖拽光伏发电系统，光伏发电系统包括安装座、转向架、横向活动连接在转向架上的收放轴、缠绕在收放轴表面的太阳能光伏电板、与太阳能光伏电板的边缘连接的拖拽机构；安装座内设有驱动转向架转动的第一电机，转向架内部设有驱动收放轴转动的第二电机，在拖拽机构内设有驱动拖拽机构行进的第三电；另设控制器，控制器连接并控制所述第一电机、第二电机和第三电机。本发明中光伏发电系统既不会对船体行进造成影响，又能节省船体空间，增加电池的供电量和船舶运载量；可以根据实际船舶的运行方向和所处纬度信息，对充气囊进行选择性充气，使得其满足特定的倾斜角度要求，达到最大的太阳能收集效率，缠绕回收也方便。
Description
技术领域
本发明涉及船舶发电技术领域，具体涉及一种船用拖拽光伏发电系统。
背景技术
为了船舶在各种不同工况下，如航行、作业、停泊、应急等情况下，保证船员生活、工作、助航设备正常运行。传统船舶一般会配置一台或几台发电机组为全船供电，现有船用发电机组主要是柴油发动机和LNG燃气发动机，其主要缺陷是：需要燃用柴油或液态天然气，成本高，经济性差；对环境污染严重，尤其是柴油机，排放颗粒物多。
近些年，有利用蓄电池为船舶供电的试验，但是相关技术一直不是很成熟，存在诸多需要解决的问题。其中，最大障碍是电池密度过低，不能提供海上航行所需的足够动力，而海上也没有设置充电设施可供充电，如果装载过多的电池又会影响船舶的运量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种船用拖拽光伏发电系统，该光伏发电系统解决了船舶在使用电池作为动力源时的供电不足问题。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
船用拖拽光伏发电系统，包括船体，在所述船体的尾部设有光伏发电系统，所述光伏发电系统包括设在船体上的安装座，以及活动设在安装座上的转向架，以及横向活动连接在转向架上的收放轴，以及缠绕在收放轴表面的太阳能光伏电板，以及与太阳能光伏电板的边缘连接的拖拽机构；
所述安装座内设有驱动转向架转动的第一电机，所述转向架内部设有驱动收放轴转动的第二电机，所述拖拽机构呈船型结构，且在拖拽机构内设有驱动拖拽机构行进的第三电机；
所述光伏发电系统还包括控制器，所述控制器连接并控制所述第一电机、第二电机和第三电机。
进一步改进在于，所述太阳能光伏电板由高强度柔性薄膜和并排粘接在高强度柔性薄膜外表面的若干个太阳能电池板组成。
进一步改进在于，当所述高强度柔性薄膜展开后，从靠近收放轴一测往靠近拖拽机构一测，所述太阳能电池板的宽度逐渐增大。
进一步改进在于，在所述太阳能光伏电板的内表面上连接有充气囊，所述充气囊的底端连接有充水囊，在所述拖拽机构内设有充气泵和充水泵，所述充气泵通过管道与充气囊连接，所述充水泵通过管道与充水囊连接；
所述控制器连接并控制所述充气泵和充水泵。
进一步改进在于，所述充气囊由沿依次连接的若干个分气囊组成，每个分气囊提供独立充气口与充气泵连接，每个分气囊的横截面均呈三角形，且所有分气囊的横截面合在一起构成一个直角三角形。
进一步改进在于，在所述船体的尾部还设有与光伏发电系统配合使用的回收清理装置，所述回收清理装置包括横向活动连接在转向架上的挤压杆，以及设在船体上的移动清扫器，所述挤压杆位于收放轴的正下方，所述移动清扫器包括设在船体尾部的滑轨，以及活动设置在滑轨上的电动滑块，以及活动设在电动滑块上的清扫轴，所述清扫轴水平设置，且在清扫轴的一端设有用于驱动清扫轴转动的第四电机；
所述控制器连接并控制所述电动滑块和第四电机。
进一步改进在于，所述转向架的侧面开有活动槽，所述活动槽的底端安装有弹性支撑件，所述挤压杆连接在弹性支撑件上，且挤压杆在弹性支撑件的作用下始终保持与收放轴接触。
进一步改进在于，所述清扫轴的表面均匀布有刷体，且清扫轴的内部为空心结构，在清扫轴表面均匀开有连通清扫轴内外部的喷孔。
进一步改进在于，所述光伏发电系统有两组，分别对立设在船体尾部的两侧。
本发明的有益效果是：
1)在需要用电时，将光伏发电系统沿转向架转至船体的两侧，然后将拖拽机构放置于水中，通过拖拽力和收放轴自身转动，缓慢的将太阳能光伏电板展开，以收集太阳能。这样整个发电系统拖拽在船体侧后方，既不会对船体行进造成影响，又能节省船体空间，增加电池的供电量和船舶运载量。
2)在太阳能光伏电板的下方设有充气囊和充水囊，可以根据实际船舶的运行方向和所处纬度信息，对充气囊进行选择性充气，使得其满足特定的倾斜角度要求，达到最大的太阳能收集效率，充水囊充水后有助于提高太阳能光伏电板的稳定性。
3)增设的回收清理装置可以在收起太阳能光伏电板的时候，对表面进行冲水/气清理和滚刷，清理掉表面杂质和积水，并将充气囊和充水囊里面的气体和水挤出，方便缠绕回收。
附图说明
图1为光伏发电系统中部分结构的示意图；
图2为拖拽机构的结构示意图；
图3为转向架及转向架上安装的相关结构剖面示意图；
图4为充气囊和充水囊的横截面示意图；
图5为移动清扫器的结构示意图；
图6为本发明在工作时的状态图；
图7为本发明的控制原理图；
其中，1-船体，2-安装座，3-转向架，4-收放轴，5-太阳能光伏电板，501-高强度柔性薄膜，502-太阳能电池板，6-拖拽机构，7-第一电机，8-第二电机，9-第三电机，10-控制器，11-充气囊，111-分气囊，12-充水囊，13-充气泵，14-充水泵，15-挤压杆，16-滑轨，17-电动滑块，18-清扫轴，19-第四电机，20-活动槽，21-弹性支撑件，22-刷体，23-喷孔。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
结合图1至图7所示，船用拖拽光伏发电系统，包括船体1，在船体1的尾部设有光伏发电系统，光伏发电系统包括设在船体1上的安装座2，以及活动设在安装座2上的转向架3，以及横向活动连接在转向架3上的收放轴4，以及缠绕在收放轴4表面的太阳能光伏电板5，以及与太阳能光伏电板5的边缘连接的拖拽机构6，拖拽机构6不使用时一般会放置在收放轴4的旁边。
安装座2内设有驱动转向架3转动的第一电机7，转向架3内部设有驱动收放轴4转动的第二电机8，拖拽机构6呈船型结构，可漂浮在水面上，且在拖拽机构6内设有驱动拖拽机构6行进的第三电机9。
另外，光伏发电系统还包括控制器10，控制器10连接并控制第一电机7、第二电机8和第三电机9。
其中，太阳能光伏电板5由高强度柔性薄膜501和并排粘接在高强度柔性薄膜501外表面的若干个太阳能电池板502组成，高强度柔性薄膜501具有较好的抗拉拽性能，可长期进行缠绕和展开。
另外，当高强度柔性薄膜501展开后，从靠近收放轴4一测往靠近拖拽机构6一测，太阳能电池板502的宽度逐渐增大。这样，缠绕在内层的太阳能电池板502比较窄，外表面的可以相对的宽点，保证太阳能光伏电板5在缠绕时，缠绕得更加紧凑。
在太阳能光伏电板5的内表面上连接有充气囊11，充气囊11的底端连接有充水囊12，在拖拽机构6内设有充气泵13和充水泵14，充气泵13通过管道与充气囊11连接，充水泵14通过管道与充水囊11连接。其中，充气囊11由沿依次连接的若干个分气囊111组成，每个分气囊111提供独立充气口与充气泵13连接，每个分气囊111的横截面均呈三角形，且所有分气囊111的横截面合在一起构成一个直角三角形。
控制器10连接并控制充气泵13和充水泵14，可控制对每个分气囊111独立进行充气，以及对充水囊12进行充气。由于每个分气囊111均为同一侧宽、另一侧窄的三角形，随着分气囊111的充气数量越多，太阳能光伏电板5就越倾斜，由此控制太阳能光伏电板5的倾斜角度。
特别的，在船体1的尾部还设有与光伏发电系统配合使用的回收清理装置，回收清理装置包括横向活动连接在转向架3上的挤压杆15，以及设在船体1上的移动清扫器，挤压杆15位于收放轴4的正下方，移动清扫器包括设在船体1尾部的滑轨16，以及活动设置在滑轨16上的电动滑块17，以及活动设在电动滑块17上的清扫轴18，清扫轴18水平设置，且在清扫轴18的一端设有用于驱动清扫轴18转动的第四电机19；控制器10连接并控制电动滑块17和第四电机19。
另外，转向架3的侧面开有活动槽20，活动槽20的底端安装有弹性支撑件21，挤压杆15连接在弹性支撑件21上，且挤压杆15在弹性支撑件21的作用下始终保持与收放轴4接触，从而在收起太阳能光伏电板5时，配合收放轴4始终对太阳能光伏电板5的上下表面进行挤压，由此除掉内部的水和气体。
并且，清扫轴18的表面均匀布有刷体22，且清扫轴18的内部为空心结构，在清扫轴18表面均匀开有连通清扫轴18内外部的喷孔23，在使用时可往清扫轴18内部充入高压水体或气体，并由通过喷孔23喷出，对太阳能光伏电板5的表面进行吹气和喷水清理，除掉表面的杂质，如水藻，有利于回收缠绕。
优选的，光伏发电系统有两组，分别对立设在船体1尾部的两侧，相应的回收清理装置也就包括有两组，一一对应配合工作。
本发明在使用时，连接船载蓄电池，通过收集太阳能，进行光电转换，本发明介绍的控制器10设有相应单片机，可根据相应的船舶位置、方向和所处纬度，进行相应的计算，得到太阳能光伏电板5应该放置的倾斜角度。具体的工作过程如下：
结合图6和图7所示，在不使用时，收放轴4位于船体1内侧，移动清扫器也位于船体1内侧，拖拽机构6放置在收放轴4旁边，此时整个光伏发电系统放置在船体1的靠后方。在需要接收太阳能时，通过控制器10控制第一电机7(转向架3)转动，从而带动收放轴4转向船体1的侧边，然后将拖拽机构6放置于水中，启动第二电机8和第三电机9，控制收放轴4转动和拖拽机构6行走拖拽，从而使太阳能光伏电板5缓慢的展开，直到完全展开；然后通过控制充气泵13和充水泵14，对充气囊11和充水囊12分别进行充气/水，并且在对充气囊进行充气时，是根据控制器10预先计算的角度值，旋转性的充气，例如倾斜角度值为25°，而每个分气囊111可提供5°的角度变化，则需要对其中五个分气囊111进行充气。完成上述步骤后，即可开始进行太阳能收集。在不需要使用进行回收时，首先驱动电动滑块17往侧边移动，使相应的清扫轴18移动至船体1的侧边，并且使清扫轴18位于太阳能光伏电板5的正上方一定高度处，使其能对太阳能光伏电板5的表面进行清理工作。然后启动第二电机8和第三电机9，驱动收放轴4反向转动和拖拽机构6靠近移动，进行转动回收，启动第四电机19转动，进行清扫和相应的吹气/水，清理杂质。且回收过程中，挤压杆15配合收放轴4可从上下表面对太阳能光伏电板5进行挤压，除掉其内部的水和气体，有助于缠绕回收。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施示例的限制，上述实施示例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.船用拖拽光伏发电系统，包括船体(1)，其特征在于：在所述船体(1)的尾部设有光伏发电系统，所述光伏发电系统包括设在船体(1)上的安装座(2)，以及活动设在安装座(2)上的转向架(3)，以及横向活动连接在转向架(3)上的收放轴(4)，以及缠绕在收放轴(4)表面的太阳能光伏电板(5)，以及与太阳能光伏电板(5)的边缘连接的拖拽机构(6)；
所述安装座(2)内设有驱动转向架(3)转动的第一电机(7)，所述转向架(3)内部设有驱动收放轴(4)转动的第二电机(8)，所述拖拽机构(6)呈船型结构，且在拖拽机构(6)内设有驱动拖拽机构(6)行进的第三电机(9)；
所述光伏发电系统还包括控制器(10)，所述控制器(10)连接并控制所述第一电机(7)、第二电机(8)和第三电机(9)。
2.根据权利要求1所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：所述太阳能光伏电板(5)由高强度柔性薄膜(501)和并排粘接在高强度柔性薄膜(501)外表面的若干个太阳能电池板(502)组成。
3.根据权利要求2所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：当所述高强度柔性薄膜(501)展开后，从靠近收放轴(4)一测往靠近拖拽机构(6)一测，所述太阳能电池板(502)的宽度逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：在所述太阳能光伏电板(5)的内表面上连接有充气囊(11)，所述充气囊(11)的底端连接有充水囊(12)，在所述拖拽机构(6)内设有充气泵(13)和充水泵(14)，所述充气泵(13)通过管道与充气囊(11)连接，所述充水泵(14)通过管道与充水囊(11)连接；
所述控制器(10)连接并控制所述充气泵(13)和充水泵(14)。
5.根据权利要求4所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：所述充气囊(11)由沿依次连接的若干个分气囊(111)组成，每个分气囊(111)提供独立充气口与充气泵(13)连接，每个分气囊(111)的横截面均呈三角形，且所有分气囊(111)的横截面合在一起构成一个直角三角形。
6.根据权利要求1所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：在所述船体(1)的尾部还设有与光伏发电系统配合使用的回收清理装置，所述回收清理装置包括横向活动连接在转向架(3)上的挤压杆(15)，以及设在船体(1)上的移动清扫器，所述挤压杆(15)位于收放轴(4)的正下方，所述移动清扫器包括设在船体(1)尾部的滑轨(16)，以及活动设置在滑轨(16)上的电动滑块(17)，以及活动设在电动滑块(17)上的清扫轴(18)，所述清扫轴(18)水平设置，且在清扫轴(18)的一端设有用于驱动清扫轴(18)转动的第四电机(19)；
所述控制器(10)连接并控制所述电动滑块(17)和第四电机(19)。
7.根据权利要求6所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：所述转向架(3)的侧面开有活动槽(20)，所述活动槽(20)的底端安装有弹性支撑件(21)，所述挤压杆(15)连接在弹性支撑件(21)上，且挤压杆(15)在弹性支撑件(21)的作用下始终保持与收放轴(4)接触。
8.根据权利要求6所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：所述清扫轴(18)的表面均匀布有刷体(22)，且清扫轴(18)的内部为空心结构，在清扫轴(18)表面均匀开有连通清扫轴(18)内外部的喷孔(23)。
9.根据权利要求1所述的船用拖拽光伏发电系统，其特征在于：所述光伏发电系统有两组，分别对立设在船体(1)尾部的两侧。
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