CN212580131U - 一种散货船利用波浪能的助推系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散货船利用波浪能的助推系统，该系统主要包括收集口、流道、流道出口、安全网。其中收集口位于船舶的甲板上，用以收集甲板上带有巨大能量的海水，流道出口位于船舶设计水线的上方并且尽可能靠近设计水线，且流道出口的方向保持水平并尽可能与船舶中纵剖面的夹角要小，通过上述设置，使得甲板上浪的海水的势能充分转化为船舶的推进动力，达到最优的推进效果，不但实现了船舶航行过程中对波浪能的有效利用，减少了船舶燃料的消耗，达到了节能减排的目的，而且，甲板上的多处收集口也缩短了海水在船舶上的滞留时间，实质上减轻了船舶的载重量，降低了船舶的能耗。本实用新型设计简单，容易实现，实际应用意义很大。

Description

一种散货船利用波浪能的助推系统

技术领域

本实用新型属于船舶技术领域，具体涉及一种散货船利用波浪能的助推系统。

背景技术

随着人们环保意识的不断增强，可持续发展、绿色低碳逐渐成为人们的选择。由于船舶对燃料的消耗量比较大，使用传统的燃油会造成较大的污染，所以寻找新的船用可替代能源和节能减排措施成为船舶亟待解决的问题。

近年来，已经有学者提出在大型商船上安装利用风能和太阳能的装置，为船舶的航行提供部分动力，实现船舶的助航。这些装置的节能减排效用较为明显，这就为船舶寻找可替代船用能源提供了一个很好的发展思路。

但船舶在海洋中航行，可以利用的资源远不止于风能和太阳能。其中，波浪能就是一个很好的资源，海洋能中的波浪能资源十分丰富，若是能将这种品位较高的波浪能资源利用起来，将能起到更好的节能减排效果。

鉴于波浪能在海洋中的优势，近几年，许多学者已经对波浪能的利用进行了开发利用，但这些波浪能利用装置几乎全是安装在岸基附近、在海洋中定点安装或只能在某一较小的区域移动的装置，无法应用在航行中的船舶上。若是强行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，得不偿失。

船舶多数时间是在海洋中航行，航行中的船舶周围波浪能资源更加丰富，尤其是在大风浪天时，船舶周围蕴含的波浪能更是相当庞大，因此，开发和利用航行中船舶的波浪能具有更大的实际意义。

当前也有极少数学者逐渐将目光聚焦于在航行中的船舶上对波浪能进行利用，譬如：专利号为CN 109209803 A的中国专利公开了一种利用船舶振荡能的发电装置，该装置将船舶巨大的上下振荡的能量转化电能。但船舶的上下振荡也多是波浪能造成的，该专利实质上也是利用的波浪能在发电，实现了航行中的船舶能够有效利用波浪能。但类似上述的专利目前仍是极少，在航行中船舶利用波浪能方面仍需继续开发。

船舶在设计之初会预留一部分储备浮力，其表现为干舷的高度，散货船的干舷高度多为 5m至6m，大型散货船甚至能达到6m至7m，即便如此，船舶在风浪天航行的时候，也经常发生甲板连续上浪的现象，海洋中的波浪打到船舶的甲板上，若是风浪较大，波浪甚至有可能沿着甲板从船舶的左舷打到右舷。由于高纬度海域的风浪更大，且极为频繁，所以船舶在高纬度航行时，不可避免的会发生这种甲板上浪的现象。再加上散货船的船长一般能达到 200m至300m，所以散货船发生甲板上浪现象时，船舶甲板上会涌上大量的海水，加之船舶的干舷较高，所以这些海水所具有的势能(位置头)就很大，若是能够将这些波浪中所蕴含的势能利用起来，给予航行的船舶提供部分动力，将能起到极佳的节能减排效果。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述所提到的问题，在船舶航行过程中实现对波浪能的有效利用，因此，本实用新型提出了一种散货船利用波浪能的助推系统。

该系统主要包括流道，收集口、流道出口、安全网。

其中，所述流道一端为收集口，一端为流道出口。

所述收集口位于船舶的甲板上，且设为椭圆形状，椭圆的长轴沿着船长方向，以便更加快速收集甲板上的大量海水。所述流道(1)主要安装在船舶的左右舷，并尽可能靠近舷边。

所述流道出口靠近设计水线的位置，位于设计水线的上方，流道出口的中心线与船舶中纵剖面的夹角要尽可能小，且要保持水平。流道出口的方向与船舶中纵剖面的夹角要尽量小的原因是使得喷出的海水沿着船宽方向上的分力尽可能小，流道出口的方向要保持水平的原因是为了避免产生使船舶上升的分力，这些都是为了控制能量浪费的最小化，保证从流道出口喷出的海水尽可能水平向后，以便能够产生更好的向前的推进效果。

所述安全网安装在收集口处，收集口的所处位置较流道出口的位置高。

当船舶遭遇较大的风浪的时候，船舶会发生甲板上浪的情况，打到船舶甲板上的海水会通过位于甲板的收集口，快速进入流道中，再加上船舶一般设置梁拱来减少甲板积聚的海水，在梁拱的作用下，打到甲板中间的海水会更快地汇集到两侧的收集口处。之后，海水沿着流道斜向下从流道出口冲出，由于海水在收集口和流道出口时存在高度差，所以海水所具有的大部分势能就会在流道出口转化为动能。

再加上，流道是收缩管的形状，流道出口的横截面积比收集口的横截面积要小，喷出的海水所具有的速度更高，产生的向前的推力也就更大，因此能够达到更好的助推效果。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型能够实现船舶航行中波浪能的有效利用，且将这部分庞大的能量用于船舶航行的推进，降低了船舶燃料的消耗，实现了船舶的节能减排。

2.本实用新型将波浪中的能量直接转化为船舶的推进动力，不必将波浪能转化为其他形式的能量，如电能，避免了波浪能在转化过程中过多的能量消耗，提高了波浪能的利用率。

3.本实用新型在船舶甲板上设计较多收集口，能够快速地将甲板上的海水排入大海，减少海水在甲板上的滞留时间，实质上就相当于降低了船舶的载重量，减少了因船舶吃水增加的阻力，从而降低了船舶的能耗。

4.本实用新型设计简单，几乎不必花费大量的精力用以维护保养，且本实用新型较易实现，可推广性较高。

附图说明

图1是散货船安装本实用新型的轴测示意图；

图2是散货船安装本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型中流道的正视图；

图4是本实用新型中流道的侧视图；

图5是本实用新型中流道的俯视图；

图6是本实用新型中流道的三维图；

图7是本实用新型中流道加上安全网的正视图；

图8是本实用新型中流道加上安全网的侧视图；

图9是本实用新型中流道加上安全网的俯视图；

图中：1.流道；2.收集口；3.流道出口；4.安全网。

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。

一种散货船利用波浪能的助推系统，主要包括流道(1)，收集口(2)、流道出口(3)、安全网(4)。散货船的甲板空余空间比较多，有更多的位置可以设计收集口(2)。图1为散货船安装流道之后的轴测图，而图2则是散货船安装流道之后的俯视图，目的为了更加清楚地表示收集口(2)在船舶上的位置。

其中，所述流道(1)一端为收集口(2)，一端为流道出口(3)。

所述收集口(2)设计在船舶的甲板上，并设为椭圆形状，椭圆的长轴沿着船长方向，以便更加快速收集甲板上的大量海水。所述流道(1)主要安装在船舶的左右舷，并尽可能靠近舷边。

所述流道出口(3)要尽可能靠近设计水线的位置，并且位于设计水线的上方，之所以将流道出口(3)设置在设计水线的上方是为了避免在船舶正常航行过程中与海水产生摩擦阻力，另外，尽可能靠近水线设置是为了最大化利用干舷高度，增大海水在收集口(2)和流道出口 (3)之间的势能差，使得海水在流道出口(3)处所具有的动能更大。

流道出口(3)的中心线与船舶中纵剖面的夹角要尽可能小，且要保持水平，流道出口(3) 的方向与船舶中纵剖面的夹角要尽量小的原因是使得喷出的海水沿着船宽方向上的分力尽可能小，流道出口(3)的方向要保持水平的原因是为了避免产生使船舶上升的分力，这些都是为了控制能量浪费的最小化，保证从流道出口(3)喷出的海水尽可能水平向后，以便能够产生更好的向前的推进效果。

所述流道出口(3)的横截面积比收集口(2)的横截面积要小，流道(1)是收缩管的形状，如图3、图4、图5和图6所示，且收集口(2)比流道出口(3)的高度要高，海水达到流道出口(3)时就会拥有更快的速度。

所述安全网(4)安装在收集口(2)处，收集口(2)的所处位置较流道出口(3)的位置高。图7、图8和图9，展示了本实用新型中流道加上安全网的三视图。其中，安全网(4) 的作用是为了保证船舶人员的安全，设置安全网(4)可以防止甲板行走的船舶人员或者甲板上的物体从收集口(2)处沿着流道(1)进入海中。

当船舶在风浪天中航行时，不可避免的会发生甲板上浪的现象，打到船舶甲板上的海水会通过位于甲板的收集(2)口，进入流道(1)中，再加上船舶一般设置梁拱来减少甲板积聚的海水，在梁拱的作用下，海水会更快地汇集到两侧的收集口(2)处。海水进入收集口(2) 后沿着流道(1)向下，最后从流道出口(3)冲出。若是以船首为前，船尾为后，冲出的海水会给船舶一个与流向相反的推进力，即产生的船舶助推力。

海水在收集口(2)出的势能会转化为流道出口(3)处的动能，且由于流道(1)截面积越来越小的特殊性，再加上散货船的船长一般能达到200m至300m，所以大型散货船发生甲板上浪现象时，船舶甲板上涌上的海水量很大，加之船舶的干舷较高，所以这些海水所具有的势能(位置头)就很大，所以能够转化为船舶推力的能量很大，具有更加优异的助推效果，从而为船舶的航行节省大量的燃料，降低船舶的排放，从而达到节能减排降耗的目的。

流道(1)的数目多，所设的收集口(2)也多，并且流道(1)的长度非常短，海水通过流道(1)时的沿程阻力很小，所以甲板上的海水能够快速地排到船舶外，从而减少海水在船舶上的滞留时间，相对降低了船舶的载重量，使得船舶的吃水相对降低。

另外，本实用新型中的流道(1)数目较多，占据的设计水线以上的空间较多，会相应降低船舶储备浮力，所以在船舶设计之时，可适当增加干舷的高度以补偿船舶开口所造成的储备浮力的降低。

本实用新型虽然名称为一种散货船利用波浪能的助推系统，但本实用新型的实施绝不限定为散货船，类似散货船的船型也可采用本实用新型中所述的系统。

以上所述仅是本实用新型的优先实施方式，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。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 (2)

1.一种散货船利用波浪能的助推系统，其特征在于：该系统包括流道(1)，收集口(2)、流道出口(3)、安全网(4)，其中，所述流道(1)一端为收集口(2)，一端为流道出口(3)，所述收集口(2)位于船舶的甲板上，并设为椭圆形状，椭圆的长轴沿着船长方向，所述流道(1)主要安装在船舶的左右舷，并尽可能靠近舷边。

2.根据权利要求1中所述的一种散货船利用波浪能的助推系统，其特征在于：所述流道出口(3)位于设计水线的上方，靠近设计水线的位置，流道出口(3)的中心线与船舶中纵剖面的夹角应尽可能小，且流道出口(3)的方向保持水平，流道出口(3)的横截面积比收集口(2)的横截面积小。

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