CN212429077U - 一种船舶利用波浪能的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶利用波浪能的发电装置，该装置主要包括波浪能收集装置和液压系统。本实用新型装置对称安装在船舶的左舷和右舷，通过波浪能收集装置将船舶左右两舷侧的波浪能利用起来，转化为液压油中的压力能，之后通过液压系统将压力能转化为电能，为船舶提供部分动力，实现了船舶航行过程中对波浪能的有效利用。此外，本实用新型装置中能量收集板的存在对波浪的冲击起到了缓冲作用，能够适当降低船舶的横摇程度，更重要的是，船舶的船长较长，左右两舷侧受到波浪冲击的面积很大，在船舶上可以安装多套装置，能够产生的更大发电量，且本实用新型装置方法简单，适用范围更广。

Description

一种船舶利用波浪能的发电装置

技术领域

本实用新型属于船舶技术领域，具体涉及一种船舶利用波浪能的发电装置。

背景技术

由于社会经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，环境保护的意识也在不断的增强。节能减排是进行环境保护的一种有效方式，逐渐成为人们关注的焦点。

船舶在海洋中航行，其航行所需要的能量主要是由燃油燃烧产生。所以船舶在航行中不仅需要携带大量的燃油，而且燃油的燃烧和泄漏都会对周围的环境造成严重的污染。另外，随着水运安全性的不断提高和贸易方式向多式联运转变，航运货运量呈增长的趋势，燃油的消耗量更是只增不减，因此，船舶对环境的污染日益加重，寻求新的可替代能源和有效的节能措施成为船舶亟待解决的问题。

海洋中蕴含有多种可以利用的海洋能资源，如：潮汐能、波浪能、海流能等。其中，波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。随着人们对海洋世界的不断探索，目前世界上已经出现多种以波浪能为能量来源的发电装置，但这些装置大多都是固定安装在海洋中某一定点或者只能在某一较小的区域移动，虽然能产生一定的发电效果，却无法应用在航行中的船舶上。若是将这些波浪能利用装置安装在船舶上，将会对船舶的航行增加额外的附加阻力，装置产生的电能无法抵消克服阻力所消耗的能量，出现得不偿失的现象。因此，开发在航行中的船舶上利用波浪能的装置显得尤为重要。

大型商船的长度一般能达到二、三百米长，通常情况下，船舶航行的方向与波浪的方向形成一定的夹角，所以船舶的左舷或右舷总是会受到波浪的冲击，因此，若是能够将这部分冲击船舷侧的波浪中含有的能量利用起来，将能够获得更大的发电量，为船舶航行提供部分动力，进而减少船舶航行所需的燃油消耗，这种船舶之上的波浪能利用装置将具有更大的实际意义。并且随着船舶数量的不断增加和《国际海事公约》对环境的愈发重视，这种在航行中的船舶上利用波浪能的装置将会有极大的发展前景。

实用新型内容

本实用新型基于上述所提到的问题，提出了一种船舶利用波浪能的发电装置，该装置主要是用于航行中的船舶上，利用船舶左舷侧和右舷侧所受到波浪的冲击进行发电，为航行中的船舶提供部分动力，从而达到节能减排的目的。

本实用新型装置主要包括两个部分，分别是：波浪能收集装置和液压系统。

其中，所述波浪能收集装置主要包括：固定底座、油缸铰链、油缸、活塞、活塞杆、油口A、油口B、活塞杆铰链、加长杆、能量收集板、能量收集板铰链。

所述液压系统主要包括：液压马达、传动轴、发电机、蓄能器A、蓄能器B、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀。

在波浪能收集装置部分，所述固定底座固定在船舶的甲板上。油缸通过油缸铰链与固定底座相连接。在油缸上分别设有油口A和油口B，所述活塞与活塞杆相连，活塞与所述油缸相匹配，活塞能够沿着油缸滑动，油缸中充满液压油。

所述能量收集板上固定有加长杆，所述活塞杆和加长杆通过活塞杆铰链相连接。

所述能量收集板铰链一面与能量收集板相连接，一面与固定在船舶的舷侧外板。通过能量收集板铰链，能量收集板可以实现绕着能量收集板铰链的轴心转动。且能量收集板与船舶中线面夹角为零时，能量收集板的上边缘即最高处与船舶甲板的高度相同。

所述能量收集板铰链位于船舶的水线之上，且能量收集板铰链距船舶水线的垂直距离约为船舶干舷高度的1/6至1/5左右。

本实用新型装置在船舶的左舷和右舷对称安装，装置安装的总数目为偶数，且可以根据船长安装多套装置。

船舶无风浪航行时，由于能量收集板有一定的重量，这样能量收集板在自身重力的作用下会完全张开，也就是能量收集板与船舶中线面的夹角达到最大。若是船舶遭遇风浪时，能量收集板受到波浪由外向内的冲击，能量收集板与船舶中线面的夹角会在波浪的冲击下逐渐减小，即能量收集板发生转动。能量收集板的转动通过加长杆带动相铰接的活塞杆运动，进而带动活塞沿着油缸运动，以此来实现将波浪能转化为液压油的压力能，从而通过液压系统中的液压马达输出机械能，然后经传动轴带动发电机发电，产生的电能为船舶航行提供部分动力。当波浪冲击消失时，能量收集板不再受到波浪的冲击作用，而能量收集板也有一定的重量，所以能量收集板会在自身重力的作用下向下运动，直至达到与船舶中线面的夹角最大的位置。能量收集板在向下的过程中，能量收集板的势能转化为液压油的压力能，通过液压系统中液压马达输出机械能，进而经传动轴带动发电机发电，为船舶的航行提供部分动力。当能量收集板再次受到波浪的冲击时，能量收集板的运动与上述相同，如此进行循环，周而复始。

本实用新型的优点：

1.本实用新型可以实现船舶在航行中对波浪能回收和利用，解决了航行中船舶难以对波浪能进行利用的问题，为航行中的船舶提供部分动力，降低船舶的油耗，节约燃油成本，减少对环境的污染。

2.本实用新型装置对冲击到船舶左舷侧和右舷侧的波浪起到一定的缓冲作用，能量收集板减少了波浪对船体的瞬时冲击力，因此，本实用新型装置能够适当降低船舶的横摇程度。

3.本实用新型装置优选安装在大型商船上，大型商船船长较长，一般能达到二、三百米，甚至更长，左舷侧和右舷侧受到波浪冲击的面积更大，且本实用新型装置安装在船舶上的数目可以相应增加，因此，在这些大型商船上，本实用新型装置能够产生非常大的发电量。

4.本实用新型装置方法简单，易于实现，适用范围广，装置的推广应用意义大。

附图说明

图1是本实用新型中波浪收集装置的示意图；

图2是本实用新型中液压系统的示意图；

图3是本实用新型中波浪能收集装置的三维图；

图4是本实用新型安装在船舶上的示意图；

图5是收集波浪能时本实用新型装置的运动示意图；

图6是本实用新型装置在重力作用时的运动示意图；

1.固定底座； 2.油缸铰链； 3.油口A； 4.油缸； 5.油口B； 6.活塞杆；7.活塞杆铰链； 8.加长杆； 9.能量收集板； 10.能量收集板铰链； 11.液压马达； 12.传动轴； 13.发电机； 14.蓄能器A； 15.蓄能器B； 16.活塞； a.第一单向阀； b.第二单向阀； c.第三单向阀； d.第四单向阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

一种船舶利用波浪能的发电装置主要包括两个部分，分别是：波浪能收集装置和液压系统。

其中，如图1和图3所示，所述波浪能收集装置主要包括：固定底座(1)、油缸铰链(2)、油缸(4)、活塞(16)、活塞杆(6)、油口A(3)、油口B(5)、活塞杆铰链(7)、加长杆(8)、能量收集板(9)、能量收集板铰链(10)。

如图2，所述液压系统主要包括：液压马达(11)、传动轴(12)、发电机(13)、蓄能器A(14)、蓄能器B(15)、第一单向阀(a)、第二单向阀(b)、第三单向阀(c)、第四单向阀(d)。

在波浪能收集装置部分，所述固定底座(1)固定在船舶的甲板上。油缸(4)通过油缸铰链(2)与固定底座(1)相连接。在油缸(4)上分别设有油口A(3)和油口B(5)，所述活塞(16)与活塞杆(6)相连，活塞(16)与所述油缸(4)相匹配，活塞(16)能够沿着油缸(4)滑动，油缸(4)中充满液压油。

为了避免活塞杆(6)在运动的过程中造成活塞杆(6)或者油缸(4)与船体相碰撞，能量收集板(9)上固定有加长杆(8)，所述活塞杆(6)和加长杆(8)通过活塞杆铰链(7)相连接。

所述能量收集板铰链(10)一面与能量收集板(9)相连接，一面与固定在船舶的舷侧。通过能量收集板铰链(10)，能量收集板(9)可以实现绕着能量收集板铰链(10)的轴心转动，且能量收集板(9)与船舶中心面夹角为零时，能量收集板(9)的上边缘即最高处与船舶甲板的高度相同。

所述能量收集板铰链(10)位于船舶的水线之上，且能量收集板铰链(10)距船舶水线的垂直距离约为船舶干舷高度的1/6至1/5左右，如图3所示。

如图4，本实用新型装置在船舶的左舷和右舷对称安装，对称安装的目的是为了避免对船舶稳性的影响，装置安装的总数目为偶数，且可以根据船长安装多套装置。当船舶无风浪航行时，由于本实用新型装置中能量收集板(9)有一定的重量，能量收集板(9)会在自身的重力作用下完全张开，也就是能量收集板(9)与船舶中线面的夹角达到装置所能达到的最大值。

而当航行中的船舶在船舷一侧受到波浪的冲击时，能量收集板(9)会在波浪的冲击下绕着能量收集板铰链(10)朝着舷侧外板转动，能量收集板(9)与船舶中线面的夹角逐渐减小。如图5所示，此时，能量收集板(9)的转动带动加长杆(8)运动，从而带动与之相铰接的活塞杆(6)推动活塞(16)沿着油缸(4)向油口A(3)方向运动。以此来实现将波浪能转化为液压油的压力能，然后液压油在液压系统中通过液压马达(11)将压力能转化为机械能，经传动轴(12)带动发电机(13)实现电力输出。

当波浪对能量收集板(9)的冲击消失时，如图6所示，此时，能量收集板(9)与船舶中线面的夹角最小，能量收集板(9)不再受到波浪冲击力的作用，能量收集板(9)在自身重力的作用下向下运动，直至达到与船舶中线面夹角最大的位置。在下降的过程中，能量收集板(9)的转动带动加长杆(8)运动，从而带动与之相铰接的活塞杆(6)推动活塞(16)沿着油缸(4)向油口B(5)方向运动，能量收集板(9)的势能转化为液压油的压力能，进而液压油在液压系统中通过液压马达(11)将压力能转化为机械能，经传动轴(12)带动发电机(13)实现电力输出。

当波浪再次冲击时，能量收集板(9)等构件发生上述的运动，带动发电机(13)发电；同理，当波浪再次消失时，能量收集板(9)等构件的运动也如上述，如此周而复始。

上述发电机(13)产生的电能可以为船舶的航行提供部分动力，减少船舶的燃料消耗。

其中，液压系统的工作过程如下：

图2中的油口A(3)和油口B(5)与图1中的油口A(3)和油口B(5)相对应。

当能量收集板(9)和船舶中线面的夹角在变小的过程中，活塞杆(6)带动活塞(16)发生如图5所示的运动，此时，液压油从油口A(3)中流出，经第一单向阀(a)供给液压马达(11)，实现液压马达(11)转动，从而输出机械能，液压马达(11)的回油经过第二单向阀(b)从油口B(5)进入油缸(4)中。

反之，当能量收集板(9)和船舶中线面的夹角在变大的过程中，活塞杆(6)带动活塞(16)发生如图6所示的运动，此时，液压油从油口B(5)中从油缸(4)流出，经第三单向阀(c)供给液压马达(11)，实现液压马达(11)的转动，然后，液压油再经过第四单向阀(d)从油口A(3)进入油缸(4)中。

所述蓄能器A(14)和蓄能器B(15)的作用是对液压系统中的液压油进行补充、储存和稳压。

此外，冲击到船舶左舷侧和右舷侧的波浪受到能量收集板(9)的缓冲作用，对船体的瞬时冲击力被削减，因此，本实用新型装置能够适当降低船舶的横摇程度。

以上所述仅是本实用新型的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种船舶利用波浪能的发电装置，其特征在于：包括波浪能收集装置和液压系统，其中，所述波浪能收集装置包括：固定底座(1)、油缸铰链(2)、油缸(4)、活塞(16)、活塞杆(6)、油口A(3)、油口B(5)、活塞杆铰链(7)、加长杆(8)、能量收集板(9)、能量收集板铰链(10)；

所述液压系统包括：液压马达(11)、传动轴(12)、发电机(13)、蓄能器A(14)、蓄能器B(15)、第一单向阀(a)、第二单向阀(b)、第三单向阀(c)、第四单向阀(d)；

所述固定底座(1)固定在船舶的甲板上，油缸(4)通过油缸铰链(2)与固定底座(1)相连接，在油缸上分别设有油口A(3)和油口B(5)，所述活塞(16)与活塞杆(6)相连，活塞(16)与所述油缸(4)相匹配，活塞(16)能够沿着油缸(4)滑动，油缸(4)中充满液压油，能量收集板(9)上固定有加长杆(8)，所述活塞杆(6)和加长杆(8)通过活塞杆铰链(7)相连接。

2.根据权利要求1中所述的一种船舶利用波浪能的发电装置，其特征在于：所述能量收集板铰链(10)位于船舶的水线之上，且能量收集板铰链(10)距船舶水线的垂直距离约为船舶干舷高度的1/6至1/5左右。

3.根据权利要求1中所述的一种船舶利用波浪能的发电装置，其特征在于：装置在船舶的左舷和右舷对称安装，装置安装的总数目为偶数，且可以根据船舶的船长安装多套装置。

4.根据权利要求1中所述的一种船舶利用波浪能的发电装置，其特征在于：所述能量收集板铰链(10)一面与能量收集板(9)相连接，一面与固定在船舶的舷侧，通过能量收集板铰链(10)，能量收集板(9)可以实现绕着能量收集板铰链(10)的轴心转动，且能量收集板(9)与船舶中线面夹角为零时，能量收集板(9)的上边缘也就是最高处与船舶甲板的高度相同。

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