CN111677630A - 一种船舶上的桨叶发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了发电装置技术领域的一种船舶上的桨叶发电装置，包括船舶主体，所述船舶主体上设置有驾驶舱，所述船舶主体的后侧端开设有安装凹槽，所述安装凹槽中安装有动力桨和方向舵，所述船舶主体上设置有桅杆，所述桅杆的顶部设置有风向标，所述驾驶舱的左右两侧均设置有风力发电机构，所述驾驶舱的顶部设置有可调向风力发电机构，所述船舶主体的左右两侧并排设置有多个桨叶发电机构，所述船舶主体的船头和船尾均设置有滚筒水轮发电机，所述船舶主体的船头前侧设置有滚筒式水轮发电机挡板，本装置可充分利用结构设计较大限度地结合风力发电和水流发电技术进行能源转换利用。

Description

一种船舶上的桨叶发电装置
技术领域
本发明涉及发电装置技术领域，具体为一种船舶上的桨叶发电装置。
背景技术
船舶是一种主要在地理水中运行的人造交通工具。另外，民用船一般称为船，军用船称为舰，小型船称为艇或舟，其总称为舰船或船艇。内部主要包括容纳空间、支撑结构和排水结构，具有利用外在或自带能源的推进系统。外型一般是利于克服流体阻力的流线性包络，材料随着科技进步不断更新，早期为木、竹、麻等自然材料，近代多是钢材以及铝、玻璃纤维、亚克力和各种复合材料。
石油煤炭等资源的减少和枯竭，价格的攀升，生产和实用过程中造成人力物力的大量浪费和消耗，生态损害，环境污染，迫使我们寻找开发能够改善传统能源消耗难题的新方法，船舶在海上行驶时一般以发动机作为动力，传统的海船会在船身上安装风力发电装置，将海风转化为电能，实现能源有效利用，不仅于此，船身在水上航行时，若能进一步利用水流动力资源，则可大大提升能源利用率。
基于此，发明设计了一种船舶上的桨叶发电装置，以解决上述问题。
发明内容
发明的目的在于提供一种船舶上的桨叶发电装置，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种船舶上的桨叶发电装置，包括船舶主体，所述船舶主体上设置有驾驶舱，所述船舶主体的后侧端开设有安装凹槽，所述安装凹槽中安装有动力桨和方向舵，所述船舶主体上设置有桅杆，所述桅杆的顶部设置有风向标，所述驾驶舱的左右两侧均设置有风力发电机构，所述驾驶舱的顶部设置有可调向风力发电机构，所述船舶主体的左右两侧并排设置有多个桨叶发电机构，所述船舶主体的船头和船尾均设置有滚筒水轮发电机，所述船舶主体的船头前侧设置有滚筒式水轮发电机挡板；
所述桨叶发电机构包括设置在所述船舶主体外侧的竖式桨叶轮，所述竖式桨叶轮的内侧连接有转轴，所述转轴的内侧端延伸至所述船舶主体内部，所述船舶主体内部设置有变速器，所述变速器的输入端与所述转轴传动连接，所述变速器的输出端与发电机传动连接，所述发电机的内端通过离合装置同轴连接有桨叶电动机。
优选的，所述竖式桨叶轮的外侧设置有桨叶挡罩，所述桨叶挡罩遮挡所述竖式桨叶轮的上半部分。
优选的，所述竖式桨叶轮的桨叶均位于通过该竖式桨叶轮轴线的平面内，所述竖式桨叶轮的桨叶沿长度方向向背风一侧凹陷，所述竖式桨叶轮的桨叶的末端向一侧弯折。
优选的，所述变速器的输出端套接有主动带轮，所述发电机的转轴端套接有被动带轮，所述主动带轮和被动带轮外侧套设有同步带。
优选的，所述可调向风力发电机构包括圆形风叶安装腔，所述风叶安装腔中设置有可变翼风叶轮，所述可变翼风叶轮通过转轴与风力发电机传动连接，所述风力发电机安装于所述驾驶舱内侧，所述风叶安装腔的外壁斜对角两侧均设置有滤网风口、其余部分外壁为挡风部，所述圆形风叶安装腔与所述驾驶舱的顶部转动安装，可根据风向标的指向调整滤网风口与风向相对应。
优选的，所述驾驶舱的一侧顶部为斜坡结构，所述斜坡结构上沿着坡面并排设置有多个斜面水轮发电机，所述斜面水轮发电机的一半半埋入斜坡面设计。
优选的，所述船舶主体的左右两侧均设置有浮筒，所述船舶主体船身两侧与所述浮筒之间设置有多个浮筒水轮发电机，所述浮筒水轮发电机的前侧设置有浮筒挡水板，所述浮筒挡水板的下方一半为进水网口。
优选的，所述船舶主体为具有两个并排船身的双体船，两个所述船身之间设置有双体水轮发电机，所述双体水轮发电机的前侧设置有双体挡水板，所述双体挡水板的下方一半为进水网口。
优选的，所述可调向风力发电机构的顶部设置有太阳能光伏板。
与现有技术相比，发明的有益效果为：
本发明船舶上的桨叶发电装置主要包括风力发电和水力发电两部分，其中风力发电主要在于驾驶舱的左右两侧均设置有风力发电机构，驾驶舱的顶部设置有可调向风力发电机构，通过海风灌入风力发电机构和可调向风力发电机构带动发电机旋转即可进行发电，可调向风力发电机构的外壳为圆形，可根据风向标指向旋转调整方向，提高风流有效利用率；进一步的，水力发电部分主要在于船舶主体的船头和船尾均设置有滚筒水轮发电机，船舶主体的左右两侧并排设置有多个桨叶发电机构，桨叶发电机构包括竖式桨叶轮、转轴、变速器和发电机等结构，竖式桨叶轮下方至少一小半浸入水面以下，当船舶航行时通过水流动力带动竖式桨叶轮转动，进而通过变速器加速带动发电机转子旋转，进而产生电能。通过风力发电和水力发电两部分发出的电能，带动电动机驱使船舶航行，此过程中获得了航行里程得到了除固定损耗外的再生能源。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明船舶正向结构示意图；
图2为本发明船舶俯视结构示意图；
图3为本发明船舶侧向结构示意图；
图4为本发明桨叶发电机构结构示意图；
图5为本发明竖式桨叶轮结构示意图；
图6为本发明可调向风力发电机构结构示意图；
图7为本发明拓展结构示意图二；
图8为本发明拓展结构示意图三；
图9为本发明拓展结构示意图四。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100-船舶主体，200-驾驶舱，300-动力桨，310-方向舵，400-桅杆，410-风向标，500-风力发电机构，600-桨叶发电机构，700-可调向风力发电机构，800-滚筒水轮发电机，810-滚筒式水轮发电机挡板，900-太阳能光伏板；
110-浮筒，111-浮筒水轮发电机，112-浮筒挡水板；
120-双体水轮发电机，121-双体挡水板；
610-竖式桨叶轮，620-转轴，630-变速器，640-发电机，650-桨叶挡罩，660-主动带轮，670-被动带轮；
710-圆形风叶安装腔，711-滤网风口，712-挡风部，720-可变翼风叶轮。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。
请参阅图1-3，发明提供一种技术方案：一种船舶上的桨叶发电装置，包括船舶主体100，船舶主体100上设置有驾驶舱200，船舶主体100的后侧端开设有安装凹槽，安装凹槽中安装有动力桨300和方向舵310，船舶主体100上设置有桅杆400，桅杆400的顶部设置有风向标410，驾驶舱200的左右两侧均设置有风力发电机构500，驾驶舱200的顶部设置有可调向风力发电机构700，船舶主体100的左右两侧并排设置有多个桨叶发电机构600，船舶主体100的船头和船尾均设置有滚筒水轮发电机800，船舶主体100的船头前侧设置有滚筒式水轮发电机挡板810，可调向风力发电机构700的顶部设置有太阳能光伏板900，可配合配套的太阳能整流设备进行太阳能发电；
如图4所示，桨叶发电机构600包括设置在船舶主体100外侧的竖式桨叶轮610，竖式桨叶轮610的内侧连接有转轴620，转轴620的内侧端延伸至船舶主体100内部，转轴620与船舶主体100之间设置有密封轴承和相应的密封件，确保转轴620能够自由转动且不漏水，船舶主体100内部设置有变速器630，变速器630为齿轮加速器，变速器630的输入端与转轴620传动连接，变速器630的输出端与发电机640传动连接，变速器630的输出端套接有主动带轮660，发电机640的转轴端套接有被动带轮670，主动带轮660和被动带轮670外侧套设有同步带680，变速器630的输出端套接有主动带轮660，发电机640的转轴端套接有被动带轮670，主动带轮660和被动带轮670外侧套设有同步带680，起到稳定的转动作用，发电机640的内端通过离合装置同轴连接有桨叶电动机690，发电时，通过离合装置将桨叶电动机690与发电机640分离，使发电机640独立运转发电，作为负载运输时，通过离合装置连接桨叶电动机690，使竖式桨叶轮610变成动力桨结构，辅助船舶行进；
实际运行时，当船舶在水上航行时，水流的动力会带动竖式桨叶轮610旋转，进而依次通过转轴620和变速器630传动后带动发电机640旋转发电，由于水流流速较慢，但流动力较充足，所以在转轴620和变速器630之间设置变速器630作为加速装置，提高转轴620的输入转速，进而带动发电机640快速旋转，确保发电的效率。
当船舶载货时，船身会往水下下沉一定的高度，为了确保竖式桨叶轮610单侧接受水流动力，维持加速旋转，竖式桨叶轮610的外侧设置有桨叶挡罩650，桨叶挡罩650遮挡竖式桨叶轮610的上半部分，桨叶挡罩650的设置使得水流无法直接冲击竖式桨叶轮610的上半部分，即时当船舶载货沉、桨叶发电机构600完全陷入水下，也能够保证只有竖式桨叶轮610下半部分受水流冲击，进而维持加速旋转；
进一步的，竖式桨叶轮610的桨叶均位于通过该竖式桨叶轮610轴线的平面内，竖式桨叶轮610的桨叶沿长度方向向背风一侧凹陷，截面呈“<”结构，当水流正面冲击时，凹陷的桨叶结构可以起到更好的兜流作用，进而具有更好的受力效果，确保发电机640稳定发电，竖式桨叶轮610的桨叶的尾端也可以设计成向一侧弯折，起到同样的兜流作用，具有更好的受力效果。
可调向风力发电机构700包括圆形风叶安装腔710，风叶安装腔710中设置有可变翼风叶轮720，可变翼风叶轮720通过转轴与风力发电机传动连接，风力发电机安装于驾驶舱200内侧，风叶安装腔710的外壁斜对角两侧均设置有滤网风口711、其余部分外壁为挡风部712，圆形风叶安装腔710与驾驶舱200的顶部转动安装，可根据风向标410的指向调整滤网风口711与风向相对应；实际船舶航行时，可根据风向标410的指向获知海风的风向，即可调整圆形风叶安装腔710地方位角度，使海风正向吹入滤网风口711，带动可变翼风叶轮720旋转发电；
作为另一的实施例，如图7所示，驾驶舱200的一侧顶部为斜坡结构，斜坡结构上沿着坡面并排设置有多个斜面水轮发电机210，斜面水轮发电机210的一半半埋入斜坡面设计，斜面水轮发电机210两端通过轴承安装座安装于驾驶舱200上，其端部安装有发电机装置，当船舶停靠于大坝下方时，可利用大坝下泄的水流依次冲击驾驶舱200上各个斜面水轮发电机210，同时带动各个斜面水轮发电机210旋转发电，提升发电效率。
作为另一的实施例，如图8所示，船舶主体100的左右两侧均设置有浮筒110，船舶主体100船身两侧与浮筒110之间设置有多个浮筒水轮发电机111，浮筒水轮发电机111两端通过轴承安装座安装于船身和浮筒110上，其端部安装有发电机装置，浮筒水轮发电机111的前侧设置有浮筒挡水板112，浮筒挡水板112的下方一半为进水网口；该结构大大增加了浮筒水轮发电机111的数量的尺寸，在船舶行进时，水流通过浮筒挡水板112下方的进水网口依次冲击各个浮筒水轮发电机111的叶轮，带动浮筒水轮发电机111旋转发电。
作为另一的实施例，如图9所示，船舶主体100为具有两个并排船身的双体船，两个船身之间设置有双体水轮发电机120，双体水轮发电机120两端通过轴承安装座安装于两侧船身上，其端部安装有发电机装置，双体水轮发电机120的前侧设置有双体挡水板121，双体挡水板121的下方一半为进水网口，该结构大大增加了浮筒水轮发电机111的数量和稳定性，能够承受较大的水流冲击，水流通过浮筒挡水板112下方的进水网口依次冲击各个浮筒水轮发电机111的叶轮，带动浮筒水轮发电机111旋转发电。
实际运行时，作为发电船为主使用时，可根据江河水流和深浅，书库大坝下泄的水流等具体情况，灵活使用图7-图9的方式，有效的对水力资源的再利用，尤其是在地形条件不便于修水库大坝，水流湍急的地方使用效果尤佳，不需要花费大量人力物力资源修坝移民，对于水库下游的水资源多梯次、多级的再利用，可发挥物尽其用的原则，得到安全环保的再生新能源，在因季节不同水位升降时，充分利用船舶的浮力自行调节，使水轮机始终处于较佳的位置，在船舶上尽可能多的安装水轮机，固定在安全的水域中也可根据需要灵活移动。
当作运输船使用时，在注意改造船舶的流线型以减小水阻，应尽量在船舶上安装风力发电机，船尾安装螺旋桨，船中的水轮发电机、风力发电机、电动机整合联动，合理发挥作用。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：包括船舶主体(100)，所述船舶主体(100)上设置有驾驶舱(200)，所述船舶主体(100)的后侧端开设有安装凹槽，所述安装凹槽中安装有动力桨(300)和方向舵(310)，所述船舶主体(100)上设置有桅杆(400)，所述桅杆(400)的顶部设置有风向标(410)，所述驾驶舱(200)的左右两侧均设置有风力发电机构(500)，所述驾驶舱(200)的顶部设置有可调向风力发电机构(700)，所述船舶主体(100)的左右两侧并排设置有多个桨叶发电机构(600)，所述船舶主体(100)的船头和船尾均设置有滚筒水轮发电机(800)，所述船舶主体(100)的船头前侧设置有滚筒式水轮发电机挡板(810)；
所述桨叶发电机构(600)包括设置在所述船舶主体(100)外侧的竖式桨叶轮(610)，所述竖式桨叶轮(610)的内侧连接有转轴(620)，所述转轴(620)的内侧端延伸至所述船舶主体(100)内部，所述船舶主体(100)内部设置有变速器(630)，所述变速器(630)的输入端与所述转轴(620)传动连接，所述变速器(630)的输出端与发电机(640)传动连接，所述发电机(640)的内端通过离合装置同轴连接有桨叶电动机(690)。
2.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述竖式桨叶轮(610)的外侧设置有桨叶挡罩(650)，所述桨叶挡罩(650)遮挡所述竖式桨叶轮(610)的上半部分。
3.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述竖式桨叶轮(610)的桨叶均位于通过该竖式桨叶轮(610)轴线的平面内，所述竖式桨叶轮(610)的桨叶沿长度方向向背风一侧凹陷，所述竖式桨叶轮(610)的桨叶的末端向一侧弯折。
4.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述变速器(630)的输出端套接有主动带轮(660)，所述发电机(640)的转轴端套接有被动带轮(670)，所述主动带轮(660)和被动带轮(670)外侧套设有同步带(680)。
5.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述可调向风力发电机构(700)包括圆形风叶安装腔(710)，所述风叶安装腔(710)中设置有可变翼风叶轮(720)，所述可变翼风叶轮(720)通过转轴与风力发电机传动连接，所述风力发电机安装于所述驾驶舱(200)内侧，所述风叶安装腔(710)的外壁斜对角两侧均设置有滤网风口(711)、其余部分外壁为挡风部(712)，所述圆形风叶安装腔(710)与所述驾驶舱(200)的顶部转动安装，可根据风向标(410)的指向调整滤网风口(711)与风向相对应。
6.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述驾驶舱(200)的一侧顶部为斜坡结构，所述斜坡结构上沿着坡面并排设置有多个斜面水轮发电机(210)，所述水轮发电机(210)的一半半埋入斜坡面设计。
7.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述船舶主体(100)的左右两侧均设置有浮筒(110)，所述船舶主体(100)船身两侧与所述浮筒(110)之间设置有多个浮筒水轮发电机(111)，所述浮筒水轮发电机(111)的前侧设置有浮筒挡水板(112)，所述浮筒挡水板(112)的下方一半为进水网口。
8.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述船舶主体(100)为具有两个并排船身的双体船，两个所述船身之间设置有双体水轮发电机(120)，所述双体水轮发电机(120)的前侧设置有双体挡水板(121)，所述双体挡水板(121)的下方一半为进水网口。
9.根据权利要求1所述的一种船舶上的桨叶发电装置，其特征在于：所述可调向风力发电机构(700)的顶部设置有太阳能光伏板(900)。
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