CN116331405B - 一种依靠水流发电的船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种依靠水流发电的船，涉及水上交通运输工具的技术领域。所述依靠水流发电的船包括船体、前舱盖、后舱盖、发电水轮和电动机构。船体的底部设置有主涵道，前舱盖设置在船体的船艏，后舱盖设置在船体的船尾，发电水轮设置在主涵道内，水流流经主涵道时，可使发电水轮发电，电动机构设置在船体内，电动机构与发电水轮电连接。本发明中的依靠水流发电的船在航行过程中，关闭前舱盖和后舱盖，水流不流经主涵道，即发电水轮在船航行过程中不会对船产生干扰和阻力，船在停泊过程中，打开前舱盖和后舱盖，水流流经主涵道，水流驱动发电水轮发电并将电能传输到电动机构。

Description

一种依靠水流发电的船

技术领域

本发明涉及水上交通运输工具的技术领域，具体地，涉及一种依靠水流发电的船。

背景技术

随着工业化和现代化的飞速发展，人类对能源的需求越来越大。如果不采取积极措施寻找其他能量转换方式和开发新能源，能源问题将严重威胁到人类社会的生存和发展。

因此，如何在船的航行时，发电机构不会对船产生干扰和阻力，在船停泊时，发电机构能够依靠水流进行发电，为船的航行提供能源，节省石油、煤炭的消耗，对于优化我国能源消费结构，支撑经济社会可持续发展意义重大。

发明内容

为此，本发明的实施例提出一种依靠水流发电的船，在不影响船的航行效率的前提下，发展水力新能源。

根据本发明的实施例的一种依靠水流发电的船包括：船体，所述船体的底部设置有主涵道；前舱盖，所述前舱盖设置在所述船体的船艏，所述前舱盖用于打开和封闭所述主涵道；后舱盖，所述后舱盖设置在所述船体的船尾，所述后舱盖用于打开和封闭所述主涵道；发电水轮，所述发电水轮设置在所述主涵道内，水流流经所述主涵道时，可使所述发电水轮发电；电动机构，所述电动机构设置在所述船体内，所述电动机构与所述发电水轮电连接。

根据本发明实施例的一种依靠水流发电的船，通过在船体的底部，即船体位于水面以下的部分设置主涵道，并在主涵道内设置发电水轮，在主涵道的入口处设置前舱盖，在主涵道的出口处设置后舱盖。本发明中的一种依靠水流发电的船在航行过程中，关闭前舱盖和后舱盖，水流不流经主涵道，即发电水轮在船航行过程中不会对船产生干扰和阻力，船在停泊过程中，打开前舱盖和后舱盖，水流流经主涵道，水流驱动发电水轮发电并将电能传输到电动机构。

在一些实施例中，所述主涵道为圆柱形，在所述船体的长度方向上，所述主涵道与所述船体同向，且所述主涵道贯穿所述船体。

在一些实施例中，所述发电水轮为多个，多个所述发电水轮沿所述主涵道的长度方向间隔地设置在所述主涵道内。

在一些实施例中，所述依靠水流发电的船还包括两个侧舱盖和两个侧涵道；两个所述侧涵道分别设置在所述船体的两侧，两个所述侧涵道分别与所述主涵道连通；两个所述侧舱盖分别设置在所述船体的两侧，所述侧舱盖用于打开和封闭所述侧涵道。

在一些实施例中，在所述船体的宽度方向上，所述侧涵道从所述船体的侧部朝向所述船体的中部延伸；在所述船体的长度方向上，所述侧涵道从所述船体的船艏朝向所述船体的船尾延伸。

在一些实施例中，所述侧涵道为多个，多个所述侧涵道分别设置在所述船体的两侧。

在一些实施例中，所述侧舱盖为多个，一个所述侧涵道的入口设置有两个所述侧舱盖；一个所述侧舱盖临近所述船体的船艏且所述侧舱盖的开口朝向船艏，另一个所述侧舱盖临近所述船体的船尾且所述侧舱盖的开口朝向船尾。

在一些实施例中，所述依靠水流发电的船还包括：连接体，所述船体为两个，两个所述船体并列布置，所述连接体用于连接两个所述船体；转动件，所述转动件的一端可转动地设置在所述连接体上，所述转动件的转动轨迹的轴向与所述船体的长度方向正交；所述发电水轮设置在所述转动件的另一端上，所述转动件转动以带动所述发电水轮进入和离开水面。

在一些实施例中，所述依靠水流发电的船还包括：连接体，所述船体为两个，两个所述船体并列布置，所述连接体用于连接两个所述船体；伸缩件，所述伸缩件的一端设置在所述连接体上，所述伸缩件的轴向与所述船体的长度方向正交；所述发电水轮设置在所述伸缩件的另一端上，所述伸缩件伸缩以带动所述发电水轮进入和离开水面。

本发明中的一种依靠水流发电的船具有如下有益效果：

在航行过程中，关闭前舱盖和后舱盖，水流不流经主涵道，即发电水轮在船航行过程中不会对船产生干扰和阻力，船在停泊过程中，打开前舱盖和后舱盖，水流流经主涵道，水流驱动发电水轮发电并将电能传输到电动机构。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将更清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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是根据本发明一个实施例的依靠水流发电的船在停泊时的侧视图。

图2是图1中A的局部放大示意图。

图3是图1中船在停泊时的俯视图。

图4是图1中船在停泊时的正视图。

图5是根据本发明一个实施例的依靠水流发电的船在行驶时的侧视图。

图6是图5中B的局部放大示意图。

图7是图5中船在行驶时的俯视图。

图8是根据本发明另一个实施例的依靠水流发电的船的俯视图。

图9是图8中船在停泊时的正视图。

图10是图8中船在行驶时的正视图。

附图标记：

100、船：10、船体；11、主涵道；12、侧涵道；21、前舱盖；22、后舱盖；23、侧舱盖；30、发电水轮；40、连接体；50、转动件。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的依靠水流发电的船100包括船体10、前舱盖21、后舱盖22、发电水轮30和电动机构（未示出）。

船体10的底部设置有主涵道11，前舱盖21设置在船体10的船艏，前舱盖21用于打开和封闭主涵道11。后舱盖22设置在船体10的船尾，后舱盖22用于打开和封闭主涵道11。

发电水轮30设置在主涵道11内，水流流经主涵道11时，可使发电水轮30发电。电动机构设置在船体10内，电动机构与发电水轮30电连接。

需要说明的是，对于依靠水流发电的船100来说，发电水轮提供的电能能够用来照明、通信和驱动等多种功能。进一步地，船体也可以为燃油船体，对于燃油船来说，发电水轮提供的电能能够用来照明、通信和为冰箱、空调等多种电器充电。

具体地，如图1-图7所示，主涵道11设置在船体10的底部，由此，可以保证主涵道11整体位于水面以下。

其中，当前舱盖21和后舱盖22闭合时，主涵道11处于密封状态，水流沿船体10流过。当前舱盖21和后舱盖22打开时，主涵道11处于打开状态，水流可由前舱盖21流入主涵道11内，水流流经发电水轮30以使发电水轮30发电，水流再由后舱盖22流出主涵道11。

可以理解的是，船在停泊时，船相对于整个水面并没有方向特征。在本发明中，因为水流是具有流向的，在船体10停泊时，调整船体10的停泊方向，使船艏朝向水流的来向。

根据本发明实施例的依靠水流发电的船100，通过在船体10的底部，即船体10位于水面以下的部分设置主涵道11，并在主涵道11内设置发电水轮30，在主涵道11的入口处设置前舱盖21，在主涵道11的出口处设置后舱盖22。本发明中的依靠水流发电的船100在航行过程中，关闭前舱盖21和后舱盖22，水流不流经主涵道11，即发电水轮30在船航行过程中不会对船产生干扰和阻力，船在停泊过程中，打开前舱盖21和后舱盖22，水流流经主涵道11，水流驱动发电水轮30发电并将电能传输到电动机构。

在一些实施例中，如图1-图7所示，主涵道11为圆柱形，在船体10的长度方向上，主涵道11与船体10同向，且主涵道11贯穿船体10。

可以理解的是，主涵道11为圆柱形，有利于船体10更好地保护和支撑主涵道11，有效地提高了本发明中船体10的结构强度。

在一些实施例中，如图1-图7所示，发电水轮30为多个，多个发电水轮30沿主涵道11的长度方向间隔地设置在主涵道11内。

可以理解的是，多个发电水轮30间隔设置，有利于提高本发明中依靠水流发电的船100的发电效率。

在一些实施例中，如图1-图7所示，船100还包括两个侧舱盖23和两个侧涵道12。两个侧涵道12分别设置在船体10的两侧，两个侧涵道12分别与主涵道11连通。两个侧舱盖23分别设置在船体10的两侧，侧舱盖23用于打开和封闭侧涵道12。

可以理解的是，侧舱盖23的设计是为了控制进入的水流流量，通过电机连杆机构控制开启的角度，从而控制进水量。根据伯努利原理，中间主通道的水流流动，形成高速低压区，会促进两侧水流流入，这样加大了中间通道的流量，这种流道设计可以更大限度的提高发电的量级，促进发电水轮30系统工作。

在一些实施例中，如图1-图7所示，在船体10的宽度方向上，侧涵道12从船体10的侧部朝向船体10的中部延伸。在船体10的长度方向上，侧涵道12从船体10的船艏朝向船体10的船尾延伸。

可以理解的是，侧涵道12的布置方式，有利于水流更好地朝向船尾流动。

在一些实施例中，如图1-图7所示，侧涵道12为多个，多个侧涵道12分别设置在船体10的两侧。

可以理解的是，多个侧涵道12分别设置在船体10的两侧，进一步地提高了主涵道11内的水的流动性，有利于提高发电水轮30的发电效率。

在一些实施例中，如图1-图7所示，侧舱盖23为多个，一个侧涵道12的入口设置有两个侧舱盖23。一个侧舱盖23临近船体10的船艏且侧舱盖23的开口朝向船艏，另一个侧舱盖23临近船体10的船尾且侧舱盖23的开口朝向船尾。

可以理解的是，侧舱盖23的设计形式有效地提高了主涵道11的排水能力。具体地，主涵道11排水功能介绍：船体10在高速行驶过程，关闭前舱盖21和后舱盖22，侧舱盖23的前端部分关闭，后端部分待排出水后关闭。呈现外部水流为相对高速（低压），内部低速水流，根据伯努利原理，主涵道11的水可向外排出，降低船体重量，吃水线下降，船体重心上升，达到行驶阻力下降，节约能源的效果。

在一些实施例中，如图1-图7所示，一个侧涵道12的入口设置有多个侧舱盖23。多个侧舱盖23中的一部分侧舱盖23临近船体10的船艏且侧舱盖23的开口朝向船艏。多个侧舱盖23中的另一部分侧舱盖23临近船体10的船尾且侧舱盖23的开口朝向船尾。

在一些实施例中，如图1-图7所示，在船体10停泊时，调整船体10的停泊方向，使船艏朝向水流的来向。此时，打开前舱盖21和后舱盖22，同时打开侧舱盖23。

具体原理如下：

1）船体10的底部设计内部主涵道11，主涵道11内配置发电水轮30。

2）船舶行驶过程中, 前舱盖21和后舱盖22及侧舱盖23均为关闭状态，主涵道11与外部隔离。

3）船舶停止过程中，前舱盖21和后舱盖22及侧舱盖23均为开启状态，水流流经主涵道11，水流通过发电水轮30，形成冲击，发电水轮30旋转发电。同时主涵道11形成中部为主流通道，两侧侧舱盖23进水口为侧涵道12。其中，侧舱盖23的设计是为了控制进入的水流流量，通过电机连杆机构控制开启的角度，从而控制进水量。根据伯努利原理，中间主通道的水流流动，形成高速低压区，会促进两侧水流流入，这样加大了中间通道的流量，这种流道设计可以更大限度的提高发电的量级，促进发电水轮30系统工作。

4）主涵道11的设计，在船体停泊时。主涵道11打开，吃水线上升，重心下降，船体的起伏阻力会更大，可以提高船体的稳定性。

需要说明的是，伯努利原理：P+1/2 ρv²+ρgh=C，其中，P:压强；ρ：流体密度；C：常量;

v:流体速度。说明：ρgh为惊压，在此不做考量，视为恒定。P和v为反比关系。

在一些实施例中，如图8-图10所示，依靠水流发电的船100还包括连接体40，船体10为两个，两个船体10并列布置，连接体40用于连接两个船体10。转动件50，转动件50的一端可转动地设置在连接体40上，转动件50的转动轨迹的轴向与船体10的长度方向正交。发电水轮30设置在转动件50的另一端上，转动件50转动以带动发电水轮30进入和离开水面。

需要说明的是，在其中一些实施例中，转动件50包括一个转动轴承和一个固定杆，转动轴承可以设置在连接体40上，固定杆的一端可以设置在转动轴承上，并且固定杆可以绕该转动轴承进行旋转，发电水轮30设置在固定杆的另一端上。进一步地，转动件50转动幅度为90°，在0°时，转动件50的长度方向垂直于水面，且转动件50的另一端位于水面下，此时，转动件50与船体10之间的角度为0°。在90°时，转动件50的长度方向平行于水面，且转动件50的另一端位于水面上，此时，转动件50与船体10之间的角度为90°。

在一些实施例中，发电水轮30可转动地设置在转动件50的另一端上，发电水轮30的轴向与转动件50的长度方向正交。

可以理解的是，在本发明中，通过水流冲击发电水轮30，使得发电水轮30旋转发电。由此，水流与发电水轮30的横截面之间的角度越接近90°，即水流的冲击效果越好。

但在船体10停泊时，由于船体10的体积较大，其停泊的角度不容易调整。在本发明中，通过设置可转动的发电水轮30，通过调节发电水轮30，即可调节水流的冲击效果。由此，有利于提高本发明中发电水轮30的发电效率。

在一些实施例中，依靠水流发电的船100还包括连接体40，船体10为两个，两个船体10并列布置，连接体40用于连接两个船体10。伸缩件，伸缩件的一端设置在连接体40上，伸缩件的轴向与船体10的长度方向正交。发电水轮30设置在伸缩件的另一端上，伸缩件伸缩以带动发电水轮30进入和离开水面。

具体地，两个船体10并列布置，连接体40用于连接两个船体10，有效地提高了船体10抗风险能力。进一步地，在连接体40上设置发电水轮30，有利于降低船体10的设计成本，相对于船体10，在连接体40上设置发电水轮30更简单。

在一些实施例中，发电水轮30可转动地设置在伸缩件的另一端上，发电水轮30的轴向与伸缩件的长度方向正交。

可以理解的是，在本发明中，通过水流冲击发电水轮30，使得发电水轮30旋转发电。由此，水流与发电水轮30的横截面之间的角度越接近90°，即水流的冲击效果越好。

Claims (3)

1.一种依靠水流发电的船，其特征在于，包括：

船体，所述船体的底部设置有主涵道；

前舱盖，所述前舱盖设置在所述船体的船艏；

后舱盖，所述后舱盖设置在所述船体的船尾，所述前舱盖和所述后舱盖用于打开和封闭所述主涵道；

发电水轮，所述发电水轮设置在所述主涵道内，水流流经所述主涵道时，可使所述发电水轮发电；

电动机构，所述电动机构设置在所述船体内，所述电动机构与所述发电水轮电连接；

侧涵道，所述侧涵道分别设置在所述船体的两侧，所述侧涵道分别与所述主涵道连通，在所述船体的宽度方向上，所述侧涵道从所述船体的侧部朝向所述船体的中部延伸，在所述船体的长度方向上，所述侧涵道从所述船体的船艏朝向所述船体的船尾延伸；

侧舱盖，所述侧舱盖用于打开和封闭两个所述侧涵道；

其中，所述侧涵道为多个，多个所述侧涵道分别设置在所述船体的两侧，所述侧舱盖为多个，一个所述侧涵道的入口设置有两个所述侧舱盖，一个所述侧舱盖临近所述船体的船艏且所述侧舱盖的开口朝向船艏，另一个所述侧舱盖临近所述船体的船尾且所述侧舱盖的开口朝向船尾。

2.根据权利要求1所述的依靠水流发电的船，其特征在于，所述主涵道为圆柱形，在所述船体的长度方向上，所述主涵道与所述船体同向，且所述主涵道贯穿所述船体。

3.根据权利要求1所述的依靠水流发电的船，其特征在于，所述发电水轮为多个，多个所述发电水轮沿所述主涵道的长度方向间隔地设置在所述主涵道内。