CN110562390A - 基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统 - Google Patents
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Classifications
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- B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
- B63B21/56—Towing or pushing equipment
Abstract
本发明采用的技术方案是：一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于包括通航船舶、水下电磁吸盘、氢燃料电池潜艇式拖曳船；氢燃料电池潜艇式拖船位于水下，氢燃料电池潜艇式拖船上表面固定设置有水下电磁吸盘；所述水电电磁吸盘通电后吸附于通航船舶底面，氢燃料电池潜艇式拖曳船带动通航船舶在水中移动。本发明对电站船闸降低柴油机噪声污染和设备节能降耗、减少对库区环境的污染、提高通航效率、实现水电站船闸通航的零排放具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电机电技术领域，具体涉及一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统。
背景技术
水电站船闸是一种使船舶通过航道中有集中水位落差河段的一种通航建筑物。所以船舶需借助船闸来通过电站大坝。船舶在锚泊期间，船上柴油机燃油发电容易造成空气、水域以及噪音污染，对库区生态环境构成威胁。
待闸船舶污染危害严重。待闸船舶柴油机发电不仅噪音扰民，其排放的一氧化碳、硫化物、氮氧化物、细颗粒物等污染物更是让库区空气质量不断下降。更有因船闸通航能力有限，导致往来船舶不能实现即来即走，长时间待闸对通航道乃至库区水域产生严重的污染。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，适用所有水电站(厂)船闸，对电站船闸降低柴油机噪声污染和设备节能降耗、减少对库区环境的污染、提高通航效率、实现水电站船闸通航的零排放具有重要意义。
本发明采用的技术方案是：一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于包括通航船舶、水下电磁吸盘、氢燃料电池潜艇式拖曳船；氢燃料电池潜艇式拖船位于水下，氢燃料电池潜艇式拖船上表面固定设置有水下电磁吸盘；所述水电电磁吸盘通电后吸附于通航船舶底面，氢燃料电池潜艇式拖曳船带动通航船舶在水中移动。
上述技术方案中，氢燃料电池潜艇式拖曳船包括储氢装置、氢燃料电池电堆、电动机、桨叶、调节阀、氢-电联合控制器、供电线路、传动机构；其中储氢装置的输出端通过管道与氢燃料电池电堆的进气端相连通，氢燃料电池电堆的输出端与电动机的输入端电连接；发动机通过传动机构与设置于燃料电池潜艇式拖曳船尾端的桨叶固定连接；管道上设置有调节阀，氢-电联合控制器的输出端分别与电动机和调节阀电连接；氢-电联合控制器用于接收来自外部设备的控制命令；氢燃料电池电堆与水下电磁吸盘电连接。
上述技术方案中，所述外部设备包括PDA手持式操控装置、控制服务器和通信基站，PDA手持式操控装置和通信基站之间无线电连接，控制服务器和通信基站之间电连接，通信基站与氢-电联合控制器无线电连接。
上述技术方案中，PDA手持式操控装置和通信基站设置于船闸现场；控制服务器设置于船闸中控室。
上述技术方案中，储氢装置、氢燃料电池电堆容量根据电站拖曳系统的重要供电负荷的大小确定。
上述技术方案中，氢燃料电池电堆的输出端与通航船舶上的船上负荷电连接为其供电。
上述技术方案中，所述储氢装置，采用钢、铝或碳纤维内衬钢制作，存储压力为10～70Mpa。
本发明使用氢能燃料电池(电化学反应)方式克服上述水电站船闸船舶以柴油发电机为动力源的泄噪音大、污染高、毒性缺陷，而提供一种完全零排放、清洁环保、无噪音污染的水电站船闸通航船舶拖曳系统新方案。基于氢能的水电站船闸通航船舶拖曳系统的氢源可以源自电站本身的电解氢，该方法适用所有水电站(厂)船闸，对电站船闸降低柴油机噪声污染和设备节能降耗、减少对库区环境的污染、提高通航效率、实现水电站船闸通航的零排放具有重要意义。
附图说明
图1是本发明使用示意图；
图2是本发明结构示意图；
图3是氢燃料电池潜艇式拖曳船的详细原理图
其中，1.通航船舶，2.水下电磁吸盘，3.氢燃料电池潜艇式拖曳船，4.PDA手持式操控装置，5.通信基站，6.控制服务器；
3.1储氢装置，3.2氢燃料电池电堆，3.3电动机，3.4桨叶，3.5供氢管路及调节阀，3.6氢-电联合控制器，3.7供电线路，3.8传动机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统。
一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，包括通航船舶1、水下电磁吸盘2、氢燃料电池潜艇式拖曳船3；氢燃料电池潜艇式拖船3位于水下，氢燃料电池潜艇式拖船3上表面固定设置有水下电磁吸盘2；所述水电电磁吸盘通电2后吸附于通航船舶1底面，氢燃料电池潜艇式拖曳船带动3通航船舶在水中移动。
上述技术方案中，氢燃料电池潜艇式拖曳船3包括储氢装置3.1、氢燃料电池电堆3.2、电动机3.1、桨叶3.4、调节阀3.5、氢-电联合控制器3.6、供电线路3.7、传动机构3.8；其中储氢装置的输出端通过管道与氢燃料电池电堆的进气端相连通，氢燃料电池电堆的输出端与电动机的输入端电连接；发动机通过传动机构与设置于燃料电池潜艇式拖曳船尾端的桨叶固定连接；管道上设置有调节阀，氢-电联合控制器的输出端分别与电动机和调节阀电连接；氢-电联合控制器用于接收来自外部设备的控制命令；氢燃料电池电堆与水下电磁吸盘电连接。氢燃料电池潜艇式拖曳船3通过水下电磁吸盘2固定在通航船舶1的船底。调节阀3.5按照PDA手持式操控装置4经由控制服务器6和通信基站5对氢-电联合控制器3.6发出的操控命令，从储氢装置3.1向氢燃料电池潜艇式拖曳船3中的氢燃料电池电堆3.2提供氢气。氢燃料电池电堆3.2通过供电线路3.7给电动机3.3提供电力，经由传动机构3.8和桨叶3.4驱动潜艇式拖曳船行进。氢燃料电池潜艇式拖曳船3通过从PDA手持式操控装置4经由控制服务器6和通信基站5发出的操控命令控制拖曳通航船舶1通过船闸。
氢燃料电池潜艇式拖曳船3中的储氢装置、氢燃料电池电堆容量需根据电站拖曳系统的重要供电负荷的大小确定(目前按最大1万吨货轮为例)
本发明所设计的水电站船闸通航船舶氢燃料电池拖曳系统，基于氢储存技术和电解制氢化学反应原理。
通航船舶1在进入锚地后，通过水下电磁吸盘2，吸附固定在通航船舶1底部，利用无线的操控方式，由氢燃料电池潜艇式拖曳船3将船舶按照通航管理局的要求拖曳进入到闸室，直至通过船闸。
传统柴油机在闸室内待机发电，以提供推动力和给船上用电设备供电，其噪声及空气污染相当严重，经由本发明给通航船舶提供牵引动力和船上负荷供电，可靠性高，且能源来源充足。
传统拖曳方式一般是通过水面船舶通过缆绳进行拖曳，占用水面空间较大且难以全方向拖曳。在本发明方案中使用潜艇式拖曳船，通过水下电磁吸盘吸附方式固定在被拖曳船舶底部，固定方式简单方便，且既可以不占用闸室水面空间，又可以实现全方向拖曳。
传统拖曳方式一般是通过水面船舶通过缆绳进行拖曳，拖曳船舶上面仍需要有人操作。在本发明方案中使用无线操控的潜艇式拖曳船，可以实现远程操控，极大方便了运行人员的工作模式，相比传统拖曳船的方式节约了人力，操控方式也更为简单方便。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于包括通航船舶、水下电磁吸盘、氢燃料电池潜艇式拖曳船；氢燃料电池潜艇式拖船位于水下，氢燃料电池潜艇式拖船上表面固定设置有水下电磁吸盘；所述水电电磁吸盘通电后吸附于通航船舶底面，氢燃料电池潜艇式拖曳船带动通航船舶在水中移动。
2.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于氢燃料电池潜艇式拖曳船包括储氢装置、电动机、氢燃料电池电堆、桨叶、调节阀、氢-电联合控制器、供电线路、传动机构；其中储氢装置的输出端通过管道与氢燃料电池电堆的进气端相连通，氢燃料电池电堆的输出端与电动机的输入端电连接；发动机通过传动机构与设置于燃料电池潜艇式拖曳船尾端的桨叶固定连接；管道上设置有调节阀，氢-电联合控制器的输出端分别与电动机和调节阀电连接；氢-电联合控制器用于接收来自外部设备的控制命令；氢燃料电池电堆与水下电磁吸盘电连接。
3.根据权利要求2所述的基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于所述外部设备包括PDA手持式操控装置、控制服务器和通信基站，PDA手持式操控装置和通信基站之间无线电连接，控制服务器和通信基站之间电连接，通信基站与氢-电联合控制器无线电连接。
4.根据权利要求3所述的基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于PDA手持式操控装置和通信基站设置于船闸现场；控制服务器设置于船闸中控室。
5.根据权利要求4所述的基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于储氢装置、氢燃料电池电堆容量根据电站拖曳系统的重要供电负荷的大小确定。
6.根据权利要求5所述的基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于氢燃料电池电堆的输出端与通航船舶上的船上负荷电连接为其供电。
7.根据权利要求6所述的基于氢燃料电池的水电站船闸通航船舶拖曳系统，其特征在于所述储氢装置，采用钢、铝或碳纤维内衬钢制作，存储压力为10～70Mpa。
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|---|---|---|---|---|
| CN113428334A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-09-24 | 广西师范大学 | 一种船用燃料电池顶推船-驳船混合动力系统及其控制方法 |
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