CN112874700A - 一种124teu江海直达型新能源集装箱船 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种124TEU江海直达型新能源集装箱船，包括船体、油电混合推进系统、舱室；所述船体是线型经过优化的钢质结构；所述油电混合推进系统包括箱式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合监测与控制系统；所述舱室包括人员舱室与设备舱室，所述人员舱室布置在船艏，所述设备舱室布置在船艉。本发明的集装箱船同时满足内河船与海船的要求，并通过优化船体线型，使其静水力、稳性、适航性、快速性、能效比等达到最优状态。本发明中箱式动力电池单元采用立柱抬高的方式布置在艉部露天甲板，电池单元与船体不接触，便于箱式集成电池散热，可有效避免因电池系统故障而引起船舶火灾。

Description

一种124TEU江海直达型新能源集装箱船
技术领域
本发明涉及集装箱船领域，具体涉及到一种124TEU江海直达型新能源集装 箱船。
背景技术
江海联运一直是世界航运的重要组成部分，许多航运发达国家十分重视江海 直达运输，如西欧、美国、巴西等内河航运发达的国家(地区)，江海直达运输 已达到相当高的水平。我国的江海联运主要为长江经济带服务。当前我国经济发 展已经进入沿海经济与内陆经济共同发展的新时期，江河海航运一体化已经成为 长江航运发展新的常态，特别是江海直达的集装箱运输市场需求增长迅速。目前， 制约我国发展江海直达运输的最大瓶颈在于缺少能够满足海进江、江进海的船型， 我国当下的集装箱江海联运大部分是靠中转码头或通过二次过驳的方式完成，运 输效率低下。江海直达船型则是解决江海联运瓶颈，提升长江黄金水道运输效率 的关键运输工具。建造江海联运船舶的主要难点是设计出一款能满足江船和海船 规范、航道要求、船闸尺寸、码头操作限制及江海水密度不同等限制条件的船型。
其次，现代航运的繁荣，也带来前所未有的污染，在倡导清洁、绿色可持续 发展的今天，船舶污染问题已引来监管部门政策持续关注。在国家强调大气污染 治理、水污染治理的政策环境下，船舶新能源化势在必行。与新能源汽车一样， 动力电池的安全性和电量补给速度是影响新能源船舶发展的主要因素。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种124TEU江海直达型新能源集装箱船。
一种124TEU江海直达型新能源集装箱船提供了包括船体、油电混合推进系 统、舱室；所述船体是线型经过优化的钢质结构；所述油电混合推进系统包括箱 式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合监测与控制系统；所述舱室包括人 员舱室与设备舱室，所述人员舱室布置在船艏，所述设备舱室布置在船艉。
作为本发明一种优选的技术方案，所述集装箱船的总长范围是78.60米至 85.0米。
作为本发明一种优选的技术方案，所述集装箱船的型宽范围是12.8米至 13.60米；所述集装箱船的型深范围是4.50米至5.10米。
作为本发明一种优选的技术方案，所述集装箱船的设计吃水范围是3.00米至3.40米；所述集装箱船的结构吃水范围是3.20米至4.20米。
作为本发明一种优选的技术方案，所述集装箱船的包括船舶电网系统；所述 船舶电网系统包括配电系统。
作为本发明一种优选的技术方案，所述箱式动力电池单元内设置箱式集成电 池单元，并采用立柱抬高的方式布置在艉部露天甲板。
作为本发明一种优选的技术方案，所述箱式集成电池单元到所述艉部露天甲 板的高度范围是1.8米至2.4米，包括1.9米、2米、2.1米、2.2米、2.3米。
作为本发明一种优选的技术方案，所述箱式集成电池单元设置有半隐藏式移 动式快速接头，适用于不同种类的箱式集成电池品牌和规格。
作为本发明一种优选的技术方案，所述箱式集成电池单元的四周设置消防栓、 水雾喷淋系统。
作为本发明一种优选的技术方案：所述集装箱船包括优化结构系统，是用于 降低振动、噪音扩散及传播。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的集装箱船同时满足内河船与海船的要求，并通过优化船体线型， 使其静水力、稳性、适航性、快速性、能效比等达到最优状态。
2、本发明中箱式动力电池单元采用立柱抬高的方式布置在艉部露天甲板， 电池单元与船体不接触，便于箱式集成电池散热，可有效避免因电池系统故障而 引起船舶火灾；同时，本发明的箱式动力电池单元可快速吊离更换，提高充电效 率。
3、本发明的油电混合监测与控制系统可根据船舶工况自动分配动力输出方 式，将船舶硫氧化物和颗粒物排放控制到最低，满足国家落实绿色发展战略的要 求，产生较高的经济效益。
4、本发明将居住区域和活动舱室布置在船艏，柴油机、泵及风机等易产生 噪音及振动的设备布置在船艉，远离了振动和噪音较大的机舱，从而为工作人员 提供安静的居住及办公环境。
附图说明
图1为集装箱船的主视结构示意图。
图2为集装箱船的俯视结构示意图。
图3为集装箱船的艉部视结构示意图。
图4为箱式集成电池单元抬高露天布置的示意图。
其中：1、船体；2、船艏；3、船艉。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、 完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“进一步地”等是指，在某些情况下 可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下， 其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗 示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
本发明提供一种124TEU江海直达型新能源集装箱船，包括船体、油电混合 推进系统、舱室；所述船体是线型经过优化的钢质结构；所述油电混合推进系统 包括箱式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合监测与控制系统；所述舱室 包括人员舱室与设备舱室，所述人员舱室布置在船艏，所述设备舱室布置在船艉。 所述集装箱船的总长范围是78.60米至85.0米。所述集装箱船的型宽范围是12.8 米至13.60米；所述集装箱船的型深范围是4.50米至5.10米。所述集装箱船的 设计吃水范围是3.00米至3.40米；所述集装箱船的结构吃水范围是3.20米至4.20 米。装箱船的沿海航速是10Kn，内河航速是10km/h。本发明使船舶静水力、稳 性、适航性、快速性、高能效性等达到最优。同时结合内河船与海船的相关特点 与要求，使船舶在长江水域与沿海海域实现无缝切换。因为江水和海水的密度、 水流速度、风浪等有差异，同时，江船和海船所要求的船员数量、工作环境也都 有不同。既要保证船舶在近海环境中的结构强度，同时要保证其在江水环境中的 浮力、干舷高度、重量、重心及稳性等。本发明通过结构形式和参数的优化、船 舶布置等形式的优化满足内河船与海船的要求。在长江水域航行时，突出船舶的 经济性与操纵性。而在沿海航行时，突出船舶的安全性、快速性及舒适性。
所述油电混合推进系统包括箱式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合 监测与控制系统，其中油电混合推进系统具有智能切换功能：1)当箱式动力电 池单元中的电池电量低于设定值时，柴油发电单元开始启动，通过配电单元对推 进单元供电，并对箱式动力电池单元中的电池进行反向充电；2)当船舶处于动 力需求较小的工况时，比如靠泊、顺水航行、停泊、空载及低速航行时，优先选 择箱式动力电池单元供电；3)当船舶处于动力需求较大的工况时，比如逆流航 行、高航速行驶、应急避让及重载时，柴油发电单元启动，通过配电单元对推进 单元供电；4)油电混合推进系统可以根据航程、动力电池电量、航道或海域水 纹状况及气象条件等自动分配动力输出方式，在能量利用率最大化的同时，具有较高的经济性。柴油发电单元产生的电能不是直接驱动机桨，而是发电后输入配 电单元；而箱式动力电池单元产生的电能也是输入配电单元后，由配电单元分配 到电动桨等用电设备。
箱式动力电池单元中的电池是箱式集成电池单元，并采用立柱抬高的方式布 置在艉部露天甲板，电池箱到艉甲板的高度是2米。这样的布置方式也有利于箱 式集成电池单元散热，同时避免接触船舶舱室。箱式动力电池单元中设置报警单 元，并接入船舶监测报警系统。箱式集成电池单元可通过柴油发电单元充电、岸 电充电及吊离更换等方式补充电量。这种方式解决了目前新能源船舶的安全性问 题和电量的快速补给。箱式集成电池单元的内部和周边船体结构设置温感报警器、 烟感报警器及火焰传感器。同时，在箱式集成电池单元的四周设置消防栓及水雾 喷淋系统，当烟雾、明火出现时，水雾喷淋系统开始喷淋水以及工作人员利用消 火栓取水灭火，从而保证箱式集成电池单元的安全性。箱式集成电池单元采用抬 高的布置方式会导致船舶重心升高，对船舶稳性有影响。因此，必须精确控制电 池的抬高高度，从而确保艉甲板有足够的空间，并保证船舶稳性的可靠性。同时，电池箱与船舶电网的快速接头，既要保证操作过程的安全性，也要保证连接的可 靠性和安全性。将接头固定在轨道上，并保证轨道的半隐藏式，从而在确保安全、 快速、可靠连接的前提下，可以兼容其它品牌的电池箱的连接方式。
常规船舶人员居住和活动舱室布置在机舱上方，离振动源较近。本发明将居 住区域和活动舱室布置在船艏，柴油机、泵及风机等易产生噪音及振动的设备布 置在船艉，远离了振动和噪音较大的机舱；同时所有动力设备均采用弹性安装， 从机舱结构布置方面，优化振动源处的结构形式，减振降噪，且降低振动和噪声 的传播。降低振动和噪声传播的优化结构系统是对所有振动和噪声源设备的基座， 采用连续的结构设计，在确保强度的同时，消除任何结构的不连续性，将振动和 噪声导向与液体接触的结构面，如外板、液体舱室等，降低激震和共振可能性； 另一方面，在常规结构加强的基础上，加密结构布置，以增加结构本身的稳定性， 从而降低振动和噪声的传导。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中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 附图是本发明的一些实施例，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。
实施例
参见图1-4，本发明提供了一种124TEU江海直达型新能源集装箱船，包括 船体、油电混合推进系统、舱室；所述船体是线型经过优化的钢质结构；所述油 电混合推进系统包括箱式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合监测与控制 系统；所述舱室包括人员舱室与设备舱室，所述人员舱室布置在船艏，所述设备 舱室布置在船艉。
集装箱船的总长是82.75米，垂线间长是80米，型宽是12.80米，型深是 4.8米，设计吃水是3.2米，结构吃水是4米。装箱船的沿海航速是10Kn，内河 航速是10km/h。本发明使船舶静水力、稳性、适航性、快速性、高能效性等达 到最优。同时结合内河船与海船的相关特点与要求，使船舶在长江水域与沿海海 域实现无缝切换。因为江水和海水的密度、水流速度、风浪等有差异，同时，江 船和海船所要求的船员数量、工作环境也都有不同。既要保证船舶在近海环境中 的结构强度，同时要保证其在江水环境中的浮力、干舷高度、重量、重心及稳性 等。本发明通过结构形式和参数的优化、船舶布置等形式的优化满足内河船与海船的要求。在长江水域航行时，突出船舶的经济性与操纵性。而在沿海航行时， 突出船舶的安全性、快速性及舒适性。
所述油电混合推进系统包括箱式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合 监测与控制系统，其中油电混合推进系统具有智能切换功能：1)当箱式动力电 池单元中的电池电量低于设定值时，柴油发电单元开始启动，通过配电单元对推 进单元供电，并对箱式动力电池单元中的电池进行反向充电；2)当船舶处于动 力需求较小的工况时，比如靠泊、顺水航行、停泊、空载及低速航行时，优先选 择箱式动力电池单元供电；3)当船舶处于动力需求较大的工况时，比如逆流航 行、高航速行驶、应急避让及重载时，柴油发电单元启动，通过配电单元对推进 单元供电；4)油电混合推进系统可以根据航程、动力电池电量、航道或海域水 纹状况及气象条件等自动分配动力输出方式，在能量利用率最大化的同时，具有较高的经济性。柴油发电单元产生的电能不是直接驱动机桨，而是发电后输入配 电单元；而箱式动力电池单元产生的电能也是输入配电单元后，由配电单元分配 到电动桨等用电设备。
箱式动力电池单元中的电池是箱式集成电池单元，并采用立柱抬高的方式布 置在艉部露天甲板，电池箱到艉甲板的高度是2米。这样的布置方式也有利于箱 式集成电池单元散热，同时避免接触船舶舱室。箱式动力电池单元中设置报警单 元，并接入船舶监测报警系统。箱式集成电池单元可通过柴油发电单元充电、岸 电充电及吊离更换等方式补充电量。这种方式解决了目前新能源船舶的安全性问 题和电量的快速补给。箱式集成电池单元的内部和周边船体结构设置温感报警器、 烟感报警器及火焰传感器。同时，在箱式集成电池单元的四周设置消防栓及水雾 喷淋系统，当烟雾、明火出现时，水雾喷淋系统开始喷淋水以及工作人员利用消 火栓取水灭火，从而保证箱式集成电池单元的安全性。箱式集成电池单元采用抬 高的布置方式会导致船舶重心升高，对船舶稳性有影响。因此，必须精确控制电 池的抬高高度，从而确保艉甲板有足够的空间，并保证船舶稳性的可靠性。同时，电池箱与船舶电网的快速接头，既要保证操作过程的安全性，也要保证连接的可 靠性和安全性。将接头固定在轨道上，并保证轨道的半隐藏式，从而在确保安全、 快速、可靠连接的前提下，可以兼容其它品牌的电池箱的连接方式。
常规船舶人员居住和活动舱室布置在机舱上方，离振动源较近。本发明将居 住区域和活动舱室布置在船艏2，柴油机、泵及风机等易产生噪音及振动的设备 布置在船艉3，远离了振动和噪音较大的机舱；同时所有动力设备均采用弹性安 装，从机舱结构布置方面，优化振动源处的结构形式，减振降噪，且降低振动和 噪声的传播。降低振动和噪声传播的优化结构系统是对所有振动和噪声源设备的 基座，采用连续的结构设计，在确保强度的同时，消除任何结构的不连续性，将 振动和噪声导向与液体接触的结构面，如外板、液体舱室等，降低激震和共振可 能性；另一方面，在常规结构加强的基础上，加密结构布置，以增加结构本身的 稳定性，从而降低振动和噪声的传导。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制， 任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等 同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实 质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案 的保护范围。

Claims (10)

1.一种124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：包括船体、油电混合推进系统、舱室；所述船体是线型经过优化的钢质结构；所述油电混合推进系统包括箱式动力电池单元、柴油发电机单元、油电混合监测与控制系统；所述舱室包括人员舱室与设备舱室，所述人员舱室布置在船艏，所述设备舱室布置在船艉。
2.根据权利要求1所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述集装箱船的总长范围是78.60米至85.0米。
3.根据权利要求1所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述集装箱船的型宽范围是12.8米至13.60米；所述集装箱船的型深范围是4.50米至5.10米。
4.根据权利要求1所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述集装箱船的设计吃水范围是3.00米至3.40米；所述集装箱船的结构吃水范围是3.20米至4.20米。
5.根据权利要求1所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述集装箱船的包括船舶电网系统；所述船舶电网系统包括配电系统。
6.根据权利要求1所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述箱式动力电池单元内设置箱式集成电池单元，并采用立柱抬高的方式布置在艉部露天甲板。
7.根据权利要求6所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述箱式集成电池单元到所述艉部露天甲板的高度范围是1.8米至2.4米。
8.根据权利要求6所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述箱式集成电池单元设置有半隐藏式移动式快速接头。
9.根据权利要求6所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述箱式集成电池单元的四周设置消防栓、水雾喷淋系统。
10.根据权利要求1所述的124TEU江海直达型新能源集装箱船，其特征在于：所述集装箱船包括优化结构系统。
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