CN205400980U - 减摇水舱发电动力装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种减摇水舱发电动力装置，其可以利用减摇水舱内的水在船体摇晃过程中产生重力势能来进行发电；本实用新型包括减摇水舱，减摇水舱由两边的水舱和中间连通两边水舱的通道构成，所述减摇水舱的通道内设有水轮发电机；船舶航行于大海上，随着海浪产生各种摇荡，会使减摇水舱中的水产生动能，本实用新型是利用水轮发电机组提取减摇水舱中水的动能，从而将大自然赋予海浪的能量转化为我们可以利用的能量，为我们服务，无污染，无排放，达到节能减排的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及减摇水舱，特别是一种减摇水舱发电动力装置。
背景技术
船舶运输在全球交通运输中占有较大比重，许多人与货物都需要通过各种船舶进行运送。目前，减摇技术日益发展，其中效果较好的为减摇水舱，减摇水舱是船舶的一种减摇装置，利用减摇水舱中的水摇晃周期的滞后来达到减摇的目的，提高船舶摇荡性能。
真正使减摇水舱发展成为一种实用的减摇装置的，是被动式U型减摇水舱，它出现在1911年，是德国人佛拉姆发明的。由于被动式U型水舱有效减摇的波浪频率范围非常窄，主动式U型水舱经济性很差这些缺点，限制了减摇水舱的推广使用，使得减摇水舱技术在相当长的时间内没有明显进展。现代船舶上的减摇水舱种类很多，除了被动式U型减摇水舱外，还有主动式U型减摇水舱，槽型减摇水舱、可控被动式减摇水舱、开式减摇水舱等，它们各有特点，应该在不同船舶上。
但现实中我们往往忽略了减摇水舱中的水因为船的左右摇摆而产生的重力势能的变化，如果我们能将这部分水的动能加以利用，我们可以用这种方法来吸收大自然中波浪的能量，为我们所用，从而达到节能减排的作用。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种减摇水舱发电动力装置，其可以利用减摇水舱内的水在船体摇晃过程中产生重力势能来进行发电。
本实用新型包括减摇水舱，减摇水舱由两边的水舱和中间连通两边水舱的通道构成，所述减摇水舱的通道内设有水轮发电机。
所述减摇水舱的通道自水舱到水轮发电机处的截面积逐渐缩小。这样可以使得水流速度从水舱内到水轮发电机处逐渐增大。
所述水轮发电机包括发电机和与发电机连接的水轮机。
考虑到减摇水舱中水流来回往复的特性，为使水轮发电机叶片正反两个方向都具有较好的、相似的能量转换效率，所述水轮机包括一转轴，转轴上均布有多个可以使水轮机叶片在正反两种流向下都具有相同旋向的双向翼型叶片。
所述的双向翼型叶片的横截面由弧形和与弧形相接的三角形构成。其大概呈水滴状。
所述发电机连接有置于减摇水舱外部的蓄电池组。
船舶航行于大海上，随着海浪产生各种摇荡，会使减摇水舱中的水产生动能。本实用新型是利用水轮发电机组提取减摇水舱中水的动能，从而将大自然赋予海浪的能量转化为我们可以利用的能量，为我们服务，无污染，无排放，达到节能减排的目的。
附图说明
图1为本实用新型主视结构图。
图2为本实用新型水轮发电机的主视图。
图3为本实用新型水轮发电机的视角一立体图。
图4为本实用新型水轮发电机的视角二立体图。
图5为本实用新型叶片单向运动原理图。
图中标号：减摇水舱1，水舱101，通道102，水轮发电机2，发电机3，水轮机4，转轴401，双向翼型叶片402，蓄电池组5。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图5给出，本实用新型的技术方案是，通过实验设计了减摇水舱发电动力装置，该装置利用水轮发电机组提取减摇水舱中水的动能，进而将其转化为电能。
本实用新型现有减摇水舱1的基础上，在中间连通处的通道102添加水轮发电机组将其中水产生的动能转变为机械能，进而转变为电能输出。因为是在原有船舶上做的内部改进，所以对船体的改变较少，增加水轮发电机组后，船体重量会有所增加，而通过控制水轮发电机的转速，可以调整流量，控制摇荡周期，从而达到相应减摇效果和耐波性要求。
考虑到减摇水舱1中水流来回往复的特性，为使水轮发电机叶片正反两个方向都具有较好的、相似的能量转换效率，本组拟采用双向翼型水轮机叶片，使水轮机叶片在正反两种流向下都具有相同的旋向，充分吸收水的动能，提高整个发电机组的发电效率。由于摇荡的不规则性，发电量及电压会随摇荡幅值不同而变化，为更好的回收能量，可以调整发电机，并添加蓄电池组存储电能，再向外输出。
经查，目前国内尚未有减摇水舱发电的设计，且此种对能源回收再利用的设计成本较低，符合国际化的大趋势，应用前景广阔。
在现有减摇水舱基础上，在中间连通处添加水轮发电机组，将其中水产生的动能转变为机械能，进而转变为电能输出。船在海里因为波浪而产生横摇，所以就会使减摇水舱内的水处于不同高度，从而产生高度差，使之产生重力势能的变化，因为底部连通，所以使水产生流动，进而产生动能，我们就是用其中流动的水驱动水轮发电机使之发电。
为保证发电效率，我们在连通处内设收缩道，使得水流的能量在逐渐变窄的管道中被慢慢放大。
就目前而言，中国的造船技术日益发达，本组减摇水舱设计的创新点是在原有减摇水舱的基础上，做一些小型的改动，在连通设施上增加可以将能量提取出来的发电机组，从而将大自然赋予我们的能量转化为我们自己身边能用的能量。
通过查阅相关文献，常用翼型在正向来流时具有较好的气动性能，但在反向来流时气动性能下降十分严重，考虑到减摇水舱中水流来回往复的特性，为使水轮发电机叶片正反两个方向都具有较好的、相似的能量转换效率，本实用新型的水轮机叶片采用双向翼型，使水轮机叶片在正反两种流向下都具有相同的旋向，充分吸收水的动能，提高整个发电机组的发电效率。
可行性分析
①目前国内尚未有类似减摇水舱发电的设计，从设计角度讲，只是在连通部分添加了水轮发电机组，成本较低，而能源的回收再利用符合国际化的大趋势，前景广阔。
②在控制减摇效果方面，可以依据“双共振”原理，通过控制水轮发电机转速，来调整摇荡周期，使水舱内水的固有振荡频率与船舶的固有横摇频率相等，保证水舱内水流震荡产生的力矩与波浪对船体产生的扰动力矩的相位相反，从而达到最佳的减摇效果。
③针对水流来回往复的特性，叶片采用双向翼型，可使叶片始终向一个方向旋转，避免正转反转带来的能量损失。
针对摇荡的不规则性，发电量及电压会随摇荡幅值不同而不同，为更好的回收能量，可以调整发电机，并添加蓄电池组存储电能，在向外输出。
因为是在原有船舶上做的内部改进，所以对船体整体的改变较少；由于要增加水轮发电机组，相对来说船体重量会有所增加；通过控制水轮发电机转速，可以调整流量，控制摇荡周期，达到相应减摇效果及耐波性要求。
船舶航行于大海上，随着海浪产生各种摇荡，会使减摇水舱中的水产生动能。我们的设计方案是利用水轮发电机组提取减摇水舱中水的动能，从而将大自然赋予海浪的能量转化为我们可以利用的能量，为我们服务，无污染，无排放，达到节能减排的目的。
随着EEDI新能耗标准的实施，对于现行船舶节能减排提出了更高要求，尤其体现在波浪中的航行性能上，而利用减摇水舱进行发电的技术可以有效提取波浪能量，在将波浪能转化为可供船舶使用的电能的同时，也能够达到相应减摇效果。因此，该设计方案符合当今潮流，应用前景广阔。
Claims (6)
1.减摇水舱发电动力装置，包括减摇水舱（1），减摇水舱（1）由两边的水舱（101）和中间连通两边水舱（101）的通道（102）构成，其特征在于，所述减摇水舱（1）的通道（102）内设有水轮发电机（2）。
2.根据权利要求1所述的减摇水舱发电动力装置，其特征在于，所述减摇水舱（1）的通道（102）自水舱（101）到水轮发电机（2）处的截面积逐渐缩小。
3.根据权利要求1所述的减摇水舱发电动力装置，其特征在于，所述水轮发电机（2）包括发电机（3）和与发电机（3）连接的水轮机（4）。
4.根据权利要求3所述的减摇水舱发电动力装置，其特征在于，所述水轮机（4）包括一转轴（401），转轴（401）上均布有多个可以使水轮机（4）叶片在正反两种流向下都具有相同旋向的双向翼型叶片（402）。
5.根据权利要求4所述的减摇水舱发电动力装置，其特征在于，所述的双向翼型叶片（402）的横截面由弧形和与弧形相接的三角形构成。
6.根据权利要求3所述的减摇水舱发电动力装置，其特征在于，所述发电机（3）连接有置于减摇水舱（1）外部的蓄电池组（5）。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107100783A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-08-29 | 浙江大学 | 机电液一体化全密封波浪能发电装置 |
| CN110056469A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-07-26 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种基于波浪能的发电装置 |
| CN112392641A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-02-23 | 广州船舶及海洋工程设计研究院（中国船舶工业集团公司第六0五研究院） | 一种水上发电装置 |
| CN114320708A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-12 | 上海大学 | 基于船舶减摇装置的电磁式发电机及船舶 |
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| CN107100783B (zh) * | 2017-04-14 | 2024-02-09 | 浙江大学 | 机电液一体化全密封波浪能发电装置 |
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