CN205036499U - 一种基于波浪能的船舶发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于波浪能的船舶发电装置，装置支架固定在船舱地板，两套轨道沿轮船舱体内壁呈U字形平行布置，整个滑块箱体通过4个垫板与16个滚轮与两平行导轨组成一个导轨滑块系统，滑块箱体下方焊接有直线发电机动子固定架，双边直线发电机动子安装在固定架上，定子安装在导轨下方。当滑块正确安装在导轨上时，滑块上的发电机动子能落在发电机定子的槽间，动子铁芯和定子的永磁体间留有一定的气隙，在船体横摇或晃动下即可发电。缓冲装置安装在两平行导轨末端，由弹簧和挡板组成。本实用新型所占空间小，不影响轮船正常航行、绿色环保、发电原理简单、实用。

Description

一种基于波浪能的船舶发电装置

技术领域

本实用新型涉及机械工程领域，具体地指一种基于波浪能的船舶发电装置。

背景技术

随着全球社会经济的高速发展，人们对能源的需求与日俱增，化石燃料的消耗加剧，由此导致了能源危机的发生。化石燃料的燃烧对环境带来的影响是我们有目共睹的。因此，新能源的开发、研究和利用迫在眉睫。

轮船的航行动力主要是通过柴油机实现，此外船舶上所有设施所消耗的电能也由柴油机带动发电机而来，船舶不仅需要携带大量的燃油，燃油的燃烧和泄露均会带来污染。而海洋蕴藏着丰富的能源，目前已经出现多种以波浪或海风为主动力的发电装置，比如潮汐能发电装置，海流发电机，海上风力发电机等，比较引人注目的是浮箱发电机。但浮箱发电机只能于装在海边，并且要专门建造海上平台，而且鉴于大海有潮汐现象，存在发电量少、发电不稳定等弊端，用无限扩大的钢架扩展规模在理论上可以实现，但实施存在难度。如果能够把类似的波浪发电装置装在船上，作为船身的附加物，而且降低该装置对船正常航行等运动的影响，就能在较低成本和较实用的条件下，实现波浪能量到船舶消耗电能的转换。

波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，波浪能主要用于发电,为边远海域的国防及海洋设施等提供清洁能源。波浪能发电即通过波浪的运动带动发电机发电,将水的动能和势能转变成电能。我国拥有广阔的海洋资源,波浪能的理论存储量约为7000万千瓦,沿海波浪能能流密度大约为2～7kW/m。浙江、福建、广东和台湾沿海均为波能丰富的地区。可见波浪能具有很大的发展前景。

基于以上分析，有必要开发一种新型基于波浪能的船舶发电装置，以减少柴油机的使用，节能减排。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种以波浪能为能量输入的安装在轮船底舱内壁的发电装置，该装置所占空间小，不影响轮船正常航行、绿色环保、发电原理简单、实用。

为实现此目的，本实用新型所设计的一种基于波浪能的船舶发电装置（见图1），其特征在于，它包括轨道、轨道固定支架、滑块、缓冲装置、双边型永磁直线发电机。其中，所述的导轨系统2为一种工厂包装流水线所用的直线合金导轨，包括导轨本体、垫板和合金滚轮，导轨2.1通过螺钉固定在轨道固定支架5上，该支架底部固定在船舱底地板上，共有两套该导轨，平行布置（见图1与图3），整个导轨系统2沿轮船舱体内壁呈U字形布置（见图2）；每块垫板2.2一面上安装有四个滚轮2.3（见图4），四个滚轮与轨道接触配合（见图5），垫板的另一面通过螺栓与滑块支承轴1.3末端的法兰盘1.4固定连接（见图5），滑块包括滑块箱体、支承轴、直线发电机动子固定架，两根滑块支承轴1.3轴纵向贯穿箱体1.1，通过轴承配合，起到把滑块支撑在轨道上的作用，每根滑块支承轴1.3两端的法兰盘1.4通过螺栓与前面所述垫板2.2固定连接（见图5），由此整个滑块箱体通过4个垫板与16个滚轮与两平行导轨组成一个导轨滑块系统；滑块箱体1.1下方焊接有直线发电机动子固定架1.2。缓冲器6安装在两平行导轨末端（见图1），由弹簧6.1和挡板6.2组成（见图7）。双边型永磁直线发电机包括永磁直线发电机定子4和永磁直线发电机动子3，永磁直线发电机定子4上安装有永磁体4.1，整个定子截面呈凹槽状（见图3），安装在轮船底舱地板上，且位于导轨2.1下方；永磁直线发电机动子3上有绕组3.2，整个动子安装在上述滑块的发电机动子固定架1.2上。当滑块正确安装在导轨2.1上时（见图6），滑块上的永磁直线发电机动子3能落在永磁直线发电机定子4的槽间，动子铁芯3.1和定子的永磁体4.1间留有一定的气隙，即双边型永磁直线发电机的定子与动子正确配合，处于可发电状态。

本实用新型的技术效果与现有轮船发电装置相比具有以下主要的优点：

1、本实用新型以波浪引起的船体横摇为源动力，整体设计方案新颖，产生的电能可实现直接供轮船使用。通过滑块相对船体运动实现发电的设计可应用于大部分轮船，沿船体内壁布置占用空间小，不影响轮船正常作业。

2、本实用新型中所述的发电装置安装在船舱底部，重心低，能有效吸收轮船在波浪激励作用下产生的横摇运动，在滑块惯性作用下转化为滑块相对于船体沿轨道的运动，使直线发电机的动子和定子间产生相对运动，动子上的绕组切割定子上的永磁体产生的磁感线发电。该发电原理节能环保，不需额外能源，无排放，发电效果好。

3、沿船体内壁呈U字形布置的发电机钢结构能起到加强船体结构强度的作用。该装置属于模块化设计，整体可拆卸，可直接在新船设计时加入，也可在旧船优化改造中投入使用。且该装置不直接与海水接触，寿命长，易于保养。

4、本实用新型能很好地分担轮船上柴油发电机的工作，可为轮船提供部分用电，降低了能源消耗，减少了污染物排放，绿色环保，节能减排。

本实用新型为新型波浪能利用以及轮船用电方式提供了新的思路和研究方向，具有创新性与可行性等特点。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型主视结构示意图（虚线部分为船体剖面结构示意图）。

图3为本实用新型左视结构示意图。

图4为本实用新型中滑块整体结构示意图。

图5为本实用新型中滑块左视结构示意图。

图6为本实用新型中永磁直线发电机定子和动子相对位置的结构示意图。

图7为本实用新型中的缓冲器结构示意图。

图6中永磁直线发电机的定子为凹槽型，槽内两侧面等距安装有永磁体。发电机的动子为空心的方柱形钢结构，整体安装在滑块下方的动子安装架上。动子两侧面安装有动子铁芯，铁芯上有绕组。该直线发电机的稳压处理模块、电能收集和输出模块集成在滑块中，不属于本实用新型的实用新型内容。该直线永磁发电机为现有技术，在本实用新型中的创新之处为：将绕组安装在动子上，将永磁体安装在定子上。

其中，1—滑块、1.1—滑块箱体、1.2—发电机动子固定架、1.3—滑块支承轴、1.4法兰盘、2—导轨系统、2.1—导轨、2.2—垫板、2.3—滚轮、3—永磁直线发电机动子、3.1—动子铁芯、3.2—绕组、4—永磁直线发电机定子、4.1—永磁体、5—导轨固定支架、6—缓冲器、6.1—弹簧、6.2—挡板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例对本实用新型作进一步详细说明：

如图1~7所述的一种基于波浪能的船舶发电装置，该装置安装于轮船底舱地板和内壁上，将波浪冲击轮船引起的船体横摇产生的动能转化为发电装置中滑块相对于船体的运动，再通过永磁直线发电机将动能转化为电能，从而达到发电目的。该发电装置包括滑块1、轨道系统2、永磁直线发电机动子3和永磁直线发电机定子4、轨道固定支架5和安装在导轨2.1两端的缓冲器6，其中，所述滑块1的滑块箱体1.1上有两组通孔，两根滑块支承轴1.3贯穿该箱体，且通过四个轴承实现配合，支承轴可相对箱体1.1发生转动，滑块支承轴1.3两端焊接有法兰盘1.4，垫板2.2通过螺栓与法兰盘实现配合，导轨系统2包括导轨2.1、垫板2.2、滚轮2.3，导轨2.1共有两组，平行布置，都安装在导轨固定支架5上，该支架下方与轮船底舱地板以及内壁固定连接，整个导轨呈U字形且沿船舱内壁布置，导轨系统2的垫板2.2一面安装有四个滚轮2.3，滚轮分布在垫板2.2四角，滚轮上有细槽，垫板上的滚轮上下各两个通过夹持与导轨配合，能使垫板2.2安装在导轨上，并能沿导轨滑动，垫板2.2另一面与滑块支承轴1.3末端的法兰盘1.4固定连接，整个滑块1的两根滑块支承轴1.3上共安装了四块垫板2.2，通过垫板2.2上的滚轮2.3与两组平行的导轨2.1配合，滑块整体1能沿导轨滑动，永磁直线发电机包括永磁直线发电机动子3和永磁直线发电机定子4，永磁直线发电机动子3整体通过螺栓固定安装在滑块箱体1.1下方的发电机动子固定架1.2上，定子4位于导轨正下方，且固定安装在轮船底舱地板上，永磁直线发电机动子3落在永磁直线发电机定子4的槽内，永磁直线发电机动子3上的动子铁芯3.1和定子上的永磁体4.1间留有一定间隙，缓冲器6包括弹簧6.1和挡板6.2，缓冲器6的基座与两平行导轨末端固定连接，两弹簧6.1一端安装在基座上，另一端安装在挡板6.2上。

上述技术方案中，两根滑块支承轴1.3跟滑块箱体1.1之间通过轴承配合，能使长度较长的滑块1能顺利通过U字形轨道的弯曲弧段，在船体横摇剧烈时，滑块可运动至轨道上升段，将动能转化为重力势能。

上述技术方案中，垫板2.2通过4个滚轮2.3与导轨2.1配合，4个滚轮2.3每两个分别从两面将轨道夹持，使滑块在轮船出现剧烈震动时，不会发生脱轨现象，在两根滑块支承轴1.3和垫板2.2的作用下，滑块能在船体横摇时，滑块在自重下能沿U字形导轨相对于船体发生往复运动，间接将波浪能转化为滑块的动能。

上述技术方案中，所述缓冲器6安装在轨道末端，缓冲器基座固定在两轨道末端，弹簧6.1竖直向下布置，弹簧6.1末端安装挡板6.2，挡板6.2与竖直部分轨道垂直，该缓冲器保证了滑块在轨道上往复运动时，不会发生运动到轨道末端冲出轨道的情况，同时通过挡板6.2的缓冲，能减小发生极端情况时滑块对装置以及船体的冲击力。

上述技术方案中，所述永磁直线发电机动子3固定安装在滑块1上与滑块一起运动，永磁直线发电机定子4安装在导轨正下方，永磁直线发电机动子3落在永磁直线发电机定子44的槽内，永磁直线发电机动子3与导轨平行的两侧面上的动子铁芯3.1分别与永磁直线发电机定子4的槽内两侧面上的永磁体4.1形成气隙，滑块1在波浪间接作用下相对于船体沿导轨2.1运动，滑块1下方的永磁直线发电机动子3也一起在永磁直线发电机定子4的槽内相对于船体运动，永磁直线发电机动子3两侧面的绕组3.2在永磁直线发电机定子4槽间的磁场中切割磁感线运动，产生电能，产生的电能通过导线传输到滑块箱体1.1内的电处理模块中处理后储存或输出，由此达到发电目的。

上述技术方案中，导轨固定支架由钢架制成，分安装在地板和船舱侧壁两部分，一端通过螺栓与导轨2.1固定连接，另一端与船体焊接。

为供进一步了解本实用新型的构造特征、运用技术手段及所预期达成的功效，现将本实用新型的使用方式加以叙述如下：将一种基于波浪能的船舶发电装置安装在轮船底舱中，整个装置沿着船体内壁呈U字形分布，在波浪冲击下，轮船船体发生横摇，船体倾斜，导轨2.1随船体整体倾斜，滑块1在自重作用下，沿导轨2.1发生相对于船体的运动，运动方向为沿船体倾斜方向向下，滑块1下方的双边型永磁直线发电机的动子3随滑块1运动在永磁直线发电机定子4的凹槽内运动，永磁直线发电机动子3上的绕组3.2在永磁直线发电机定子4内切割由永磁体4.1产生的磁场，在线圈中产生电流，当船体横摇恢复有又向反方向倾斜时，滑块1慢慢减速至停止后沿导轨2.1朝反方向运动，在船体不断左右横摇中，滑块1沿导轨2.1做往复运动，将波浪能间接转换为滑块运动的机械能，永磁直线发电机动子3也在滑块1的带动下在永磁直线发电机定子4的槽中往复运动，将滑块的动能转化为电能，然后通过滑块箱体1.1内的处理模块处理后储存或输出。整个装置为双边型往复式永磁直线发电系统提供了一种新方案。

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 (6)

1.一种基于波浪能的船舶发电装置,其特征在于：它包括轨道（2.1）、轨道固定支架（5）、滑块（1）、缓冲器（6）、永磁直线发电机动子（3）、永磁直线发电机定子（4），其中，所述的导轨系统（2）为一种工厂包装流水线所用的直线合金导轨，包括导轨本体、垫板和合金滚轮，导轨（2.1）通过螺钉固定在轨道固定支架（5）上，该支架底部固定在船舱底地板上，共有两套该导轨，平行布置，整个导轨系统（2）沿轮船舱体内壁呈U字形布置；每块垫板（2.2）一面上安装有四个滚轮（2.3），四个滚轮与轨道接触配合，垫板的另一面通过螺栓与滑块支承轴（1.3）末端的法兰盘（1.4）固定连接，滑块包括滑块箱体、支承轴、直线发电机动子固定架，两根滑块支承轴（1.3）纵向贯穿滑块箱体（1.1），通过轴承配合，起到把滑块支撑在轨道上的作用，每根滑块支承轴（1.3）两端的法兰盘（1.4）通过螺栓与前面所述垫板（2.2）固定连接，由此整个滑块箱体通过4块垫板与16个滚轮与两平行导轨组成一个导轨滑块系统；滑块箱体（1.1）下方焊接有直线发电机动子固定架（1.2），缓冲器（6）安装在两平行导轨末端，由弹簧（6.1）和挡板（6.2）组成，双边型永磁直线发电机包括永磁直线发电机定子（4）和永磁直线发电机动子（3），永磁直线发电机定子（4）上安装有永磁体（4.1），整个定子截面呈凹槽状，安装在轮船底舱地板上，且位于导轨（2.1）下方；永磁直线发电机动子（3）上有绕组（3.2），整个动子安装在上述滑块的发电机动子固定架（1.2）上。当滑块正确安装在导轨（2.1）上时，滑块上的永磁直线发电机动子（3）能落在永磁直线发电机定子（4）的槽间，动子铁芯（3.1）和定子的永磁体（4.1）间留有一定的气隙。

2.根据权利要求1所述一种基于波浪能的船舶发电装置,其特征在于：所述滑块（1）的滑块箱体（1.1）上有两组通孔，两根支承轴（1.3）贯穿该箱体，且通过四个轴承实现配合，支承轴可相对箱体（1.1）发生转动，支承轴（1.3）两端焊接有法兰盘（1.4），垫板（2.2）通过螺栓与法兰盘实现配合。

3.根据权利要求1所述一种基于波浪能的船舶发电装置,其特征在于：导轨系统（2）包括导轨（2.1）、垫板（2.2）、滚轮（2.3），导轨（2.1）共有两组，平行布置，都安装在导轨固定支架（5）上，该支架下方与轮船底舱地板以及内壁固定连接，整个导轨呈U字形且沿船舱内壁布置。

4.根据权利要求1所述一种基于波浪能的船舶发电装置,其特征在于：导轨系统（2）的垫板（2.2）一面安装有4个滚轮（2.3），滚轮分布在垫板（2.2）四角，滚轮上有细槽，垫板上的滚轮上下各两个通过夹持与导轨配合，能使垫板（2.2）安装在导轨上，并能沿导轨滑动，另一面与滑块支承轴（1.3）末端的法兰盘（1.4）固定连接，整个滑块（1）的两根支承轴（1.3）上共安装了4块垫板（2.2），通过垫板（2.2）上的滚轮（2.3）与两组平行的导轨（2.1）配合，滑块整体（1）能沿导轨滑动。

5.根据权利要求1所述一种基于波浪能的船舶发电装置,其特征在于：永磁直线发电机包括永磁直线发电机动子（3）和永磁直线发电机定子（4），永磁直线发电机动子（3）整体通过螺栓固定安装在滑块箱体（1.1）下方的发电机动子固定架（1.2）上，永磁直线发电机定子（4）位于导轨正下方，且固定安装在轮船底舱地板上，永磁直线发电机动子（3）落在永磁直线发电机定子（4）的槽内，永磁直线发电机动子（3）上的动子铁芯（3.1）和定子上的永磁体（4.1）间留有一定间隙。

6.根据权利要求1所述一种基于波浪能的船舶发电装置,其特征在于：缓冲器（6）包括弹簧（6.1）和挡板（6.2），缓冲器（6）的基座与两平行导轨末端固定连接，两弹簧（6.1）一端安装在基座上，另一端安装在挡板（6.2）上。