CN110685849B - 一种商船船艏波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种商船船艏波浪能发电装置，包括叶轮、传动轴、发电机、支架、流道。船舶迎浪航行或与浪向成钝角航行时，带有巨大冲击力的海浪进入位于船艏左右两舷的流道，带动入口处的第一叶轮转动，通过传动轴带动第一发电机发电，从而实现能量的第一级回收利用；出口处的第二叶轮受到沿着流道而来的海水冲击，通过传动轴带动第二发电机发电，实现了第二级能量回收利用。此装置位于船舶水线以上，不仅能够吸收海水中的能量发电，提供船舶航行的部分动力，而且流道的存在还能够减少船舶的航行阻力，从而降低了船舶的能耗，提升船舶的经济效益。

Description

一种商船船艏波浪能发电装置
技术领域
本发明属于船舶技术领域，涉及一种商船船艏波浪能发电装置。
背景技术
近年来，全球范围内资源短缺和环境危机加重，使得人们的环保意识得到增强，各种新型能源逐渐出现在人们的视野，其中，占地球面积70％的海洋能源引起了人们的高度关注。
国际海事公约近年来对商船(尤其是大型商船)的节能减排提出了更高的要求，因此，寻找新型能源和降低能耗成为大型商船亟待解决的问题。
船舶航行在浩瀚的海洋中，海洋中所蕴含的资源十分丰富，包括海流能、波浪能、表层海水与深层海水的温差所具有的能量、潮汐能等。其中海洋中的波浪能具有蕴藏丰富、能量密度高、分布面广、可大范围就地采能等特点，所以近年来，许多学者和发明人发明了各式的波浪能利用装置。
中国专利CN 106762367 B公开了一种船舶靠岸时，实现波浪能发电的装置。船舶靠岸时，将装置的基座铰接于岸边或者码头上，把连接板与船舶相连接，波浪带动船舶摆动，从而带动与基座刚性连接的液压缸中的活塞杆伸缩，活塞杆伸缩带动液压油来回流动，由于液压缸和液压马达通过管路串联成为一个回路，所以液压油的流动能够带动液压马达正转和反转，进而液压马达的输出轴带动与之相连的发动机的输入轴转动发电，实现将波浪能转化为电能。此发明仅适用于船舶锚泊或靠泊之时，能量利用效率较低。
当前波浪能的利用装置主要集中在海岸线附近和少部分趸船之上，对于航行中船舶的波浪能利用装置的发明较少。大型商船一般航线较长，一年中大部分时间都在海洋中航行，且其中风浪天天数较多，所以船舶在航行过程中可利用的波浪能资源十分丰富。因而，研究船舶航行时波浪能发电具有更大的现实意义。
发明内容
本发明的主要目的就是在船舶航行过程中实现船舶波浪能的回收与利用。
本发明提供了一种商船船艏波浪能发电装置。此装置安装在船舶艏部左、右两舷位置，主要包括能量收集装置、流道和发电装置。由于船艏位置的空间较大，所以此装置是设计在船艏靠近左、右两舷并且在水线以上的位置，在此对称位置设计对称的两个流道，流道入口设置在船艏侧前方，作为波浪能收集装置的入口，出口设置在船艏侧下方位置，水线之上，入口的水平高度较出口的高，入口和出口各设一组能量收集与利用装置，船艏的开口能够实现在船舶迎浪航行或是同风浪方向成钝角航行时，具有巨大冲击力的海浪冲入装置的入口，使得入口处的叶轮转动，带动第一发电机发电；水流顺着光滑的流道向下流动，出口处的叶轮在水流的冲击下实现转动，从而带动第二发电机发电。这样出口处的能量回收装置不仅能够进一步回收第一级叶轮未完全吸收的水流动能，而且利用出口和入口的高度差还能回收一部分由势能转化的动能，从而实现了能量的两级回收，提高了装置的能量回收利用率。
另外，本发明不仅能够实现船舶在行进过程中能量的回收利用，而且船艏设置开口也在一定程度上减小了波浪对船艏的冲击力，降低了航行阻力和船舶能耗，大大提升了船舶的经济效益。
本发明的技术方案：
一种商船船艏波浪能发电装置，包括：左舷流道入口(1)、左舷第一叶轮(2)、左舷第一传动轴(3)、左舷第一发电机(4)、第一支架(5)、左舷第二叶轮(6)、左舷第二传动轴(7)、左舷第二发电机(8)、左舷流道出口(9)、第二支架(10)、左舷流道(11)、右舷流道入口(12)、右舷第一叶轮(13)、右舷第一传动轴(14)、右舷第一发电机(15)、第三支架(16)、右舷第二叶轮(17)、右舷第二传动轴(18)、右舷第二发电机(19)、右舷流道出口(20)、第四支架(21)、右舷流道(22)；
其中，所述左舷流道入口(1)和右舷流道入口(12)位于船舶的侧前方，各设有一组波浪能收集与发电装置，左舷第一组收集与发电装置主要包括左舷第一叶轮(2)、左舷第一传动轴(3)和左舷第一发电机(4)；右舷第一组收集与发电装置主要包括右舷第一叶轮(13)、右舷第一传动轴(14)、和右舷第一发电机(15)。
所述左舷第一发电机(4)通过第一支架(5)与左舷流道(11)内壁刚性连接，左舷第二发电机(8)通过第二支架(10)与左舷流道(11)内壁刚性连接，右舷第一发电机(15)通过第三支架(16)与右舷流道(22)内壁刚性连接，右舷第二发电机(19)通过第四支架(21)与右舷流道(22)内壁刚性连接；
与此同时，所述左舷第一发电机(4)通过左舷第一传动轴(3)与左舷第一叶轮(2)相连接，左舷第二发电机(8)通过左舷第二传动轴(7)与左舷第二叶轮(6)相连接，右舷第一发电机(15)通过右舷第一传动轴(14)与右舷第一叶轮(13)相连接，右舷第二发电机(19)通过右舷第二传动轴(18)与右舷第二叶轮(17)相连接。
所述左舷流道出口(9)与右舷流道出口(20)位于船艏部侧下方位置，水线之上，其水平高度较左舷流道入口(1)与右舷流道入口(12)低。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明使得船舶在迎风浪航行或是同风浪方向成钝角航行时，能够将海水中所含有的能量(包括动能和位能)进行回收和利用，将其转化为电能，为船舶航行提供部分动力。
2、本发明实现了能量的两级回收，大大提高了波浪能的利用率。
3、本发明在船舶上面开口，并且加上流道，还可适当降低波浪对船艏冲击力，减小了船舶的航行阻力，从而降低了船舶的能耗，大大提升了船舶的经济效益。
附图说明
图1是本发明装置的主视图
图2是本发明装置在船舶之上的侧视图
图3是左舷波浪能收集与发电装置的侧面放大示意图
图4是左舷第一级波浪能收集与发电装置的放大示意图
图中：1.左舷流道入口 2.左舷第一叶轮 3.左舷第一传动轴 4.左舷第一发电机5.第一支架 6.左舷第二叶轮 7.左舷第二传动轴 8.左舷第二发电机 9.左舷流道出口10.第二支架 11.左舷流道 12.右舷流道入口 13.右舷第一叶轮 14.右舷第一传动轴 15.右舷第一发电机 16.第三支架 17.右舷第二叶轮 18.右舷第二传动轴 19.右舷第二发电机 20.右舷流道出口 21.第四支架 22.右舷流道
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好地理解本发明。
如图1所示，一种商船船艏波浪能发电，包括左舷流道入口(1)、左舷第一叶轮(2)、左舷第一传动轴(3)、左舷第一发电机(4)、第一支架(5)、左舷第二叶轮(6)、左舷第二传动轴(7)、左舷第二发电机(8)、左舷流道出口(9)、第二支架(10)、左舷流道(11)、右舷流道入口(12)、右舷第一叶轮(13)、右舷第一传动轴(14)、右舷第一发电机(15)、第三支架(16)、右舷第二叶轮(17)、右舷第二传动轴(18)、右舷第二发电机(19)、右舷流道出口(20)、第四支架(21)、右舷流道(22)。
本发明的工作原理如下：船舶在大海航行时，经常会遇到大的风浪，当船舶迎浪航行或者与浪向成钝角航行时，波浪对船艏水线以上的部分冲击力非常大，甚至时常会打到船艏甲板之上。此外，加之大型商船的船艏面积较大，这样船舶航行阻力大大增加。此时若是在船艏左右两舷、水线以上能够设计此装置(即船艏波浪能发电装置)，那么带有巨大能量的波浪便能通过左舷流道入口(1)与右舷流道入口(12)分别进入到左舷流道(11)和右舷流道(22)中，使得各自一侧的左舷第一叶轮(2)和右舷第一叶轮(13)转动，从而分别带动左舷第一传动轴(3)和右舷第一传动轴(14)的转动，两者的转动分别促使左舷第一发电机(4)和右舷第一发电机(15)发电；水流继续顺着光滑的左舷流道(11)和右舷流道(22)向下流动，分别到达流道出口处，此时左舷第二叶轮(6)和右舷第二叶轮(17)在水流的冲击下实现转动，从而带动各自对应的左舷第二发电机(8)和右舷第二发电机(19)发电，这样出口处的能量回收装置不仅能够回收海水原本带有的动能，而且利用出入口的高度差还能回收一部分由势能转化的动能。
此外，部分未被发电装置利用的波浪沿着左舷流道(11)和右舷流道(22)流动，相当于减少了对船舶的冲击，从而减低了船舶的阻力
以上所述仅是本发明的优先实施方式，由于商船尺寸大小不一，流道数目和尺寸可以相应改变，从而能量的回收与利用更有效率。因此，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种商船船艏波浪能发电装置，其特征在于：包括左舷流道入口(1)、左舷第一叶轮(2)、左舷第一传动轴(3)、左舷第一发电机(4)、第一支架(5)、左舷第二叶轮(6)、左舷第二传动轴(7)、左舷第二发电机(8)、左舷流道出口(9)、第二支架(10)、左舷流道(11)、右舷流道入口(12)、右舷第一叶轮(13)、右舷第一传动轴(14)、右舷第一发电机(15)、第三支架(16)、右舷第二叶轮(17)、右舷第二传动轴(18)、右舷第二发电机(19)、右舷流道出口(20)、第四支架(21)、右舷流道(22)；
所述左舷第一发电机(4)通过第一支架(5)与左舷流道(11)内壁刚性连接，左舷第二发电机(8)通过第二支架(10)与左舷流道(11)内壁刚性连接，右舷第一发电机(14)通过第三支架(16)与右舷流道(22)内壁刚性连接，右舷第二发电机(19)通过第四支架(21)与右舷流道(22)内壁刚性连接；
所述左舷第一发电机(4)通过左舷第一传动轴(3)与左舷第一叶轮(2)相连接，左舷第二发电机(8)通过左舷第二传动轴(7)与左舷第二叶轮(6)相连接，右舷第一发电机(15)通过右舷第一传动轴(14)与右舷第一叶轮(13)相连接，右舷第二发电机(19)通过右舷第二传动轴(18)与右舷第二叶轮(17)相连接；
所述左舷流道出口(9)与右舷流道出口(20)位于船艏部侧下方位置，水线之上，其水平高度较左舷流道入口(1)与右舷流道入口(12)低。
2.根据权利要求1中的一种商船船艏波浪能发电装置，其特征在于：所述左舷流道入口(1)和右舷流道入口(12)位于船舶的侧前方，各设有一组波浪能收集与发电装置，左舷第一组收集与发电装置主要包括左舷第一叶轮(2)、左舷第一传动轴(3)和左舷第一发电机(4)；右舷第一组收集与发电装置主要包括右舷第一叶轮(13)、右舷第一传动轴(14)、和右舷第一发电机(15)。
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