TWI538851B - 具有冗餘能量儲存裝置的船隻 - Google Patents

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Description

具有冗餘能量儲存裝置的船隻
本發明之船隻的船身具有一流體通道或是配備一流體通道，其中該流體通道配備一水流加速裝置，尤其是配備一螺旋槳，其中馬達與一能量儲存裝置連接。
DE 10 2004 049 615 B4已有揭示這種船隻。這種船隻的船身構成一躺臥面，船隻使用者的上半身至少可以部分躺臥在這個躺臥面上。船身有兩個具有控制元件的把手。透過控制元件可以調整馬達的功率。馬達的任務是驅動螺旋槳。螺旋槳位於流體通道內，其中螺旋槳在船隻底部形成一吸入孔，透過這個吸入孔可以吸入船隻周圍的水。水在流體通道內被螺旋槳加速，並在背面如同被噴射驅動器向外噴出。螺旋槳是由電動馬達驅動，其中驅動馬達經由供電線路與一作為能量儲存裝置的蓄電池連接。能量儲存裝置位於一機殼內，同時這個機殼是安裝在船身前端的一缺口中。這種船隻有些是作為讓潛水者在潛水時能夠進行長距離滑行用的潛水滑台，尤其是用於開放性的海面時，必須具備很高的運轉安全性及很好的舒適性。
本發明的目的是提出一種如前面描述的船隻，其特徵是具有非常好的使用舒適性。
為達到上述目的，本發明的作法是在船身內安裝兩個能量儲存裝置，其中這兩個能量儲存裝置是設置在沿著船身縱向延伸的中央縱平面的兩側。
由於使用兩個能量儲存裝置，因此能夠大幅提高運轉安全性。特別是當一能量儲存裝置故障時，例如因無法預見的運轉狀態導致一能量儲存裝置故障時，使用者可以利用另一能量儲存裝置安全的回到出發點。透過這種方式可以產生一冗餘量。由於能量儲存裝置是設置在沿著行駛方向延伸的中央縱平面的兩側，因此可以使船隻達到重量平衡。這樣做可以大幅提高船隻的行駛舒適性，因為能量儲存裝置的重量是均勻的分佈在船身的結構空間中。這樣做特別是可以提高船隻的行駛穩定性。
根據一種有利的實施方式，能量儲存裝置至少有部分區域是位於流體通道的兩側。這樣做可以達到特別緊密的構造方式。此外，這樣做可以將旋轉的水流加速裝置產生的轉矩至少部分穩定住，因而改善船隻的行駛穩定性。
為了使重量均勻分佈，一種特別有利的方式是將能量儲存裝置以對稱方式設置在中央縱平面的兩側。
能量儲存裝置(例如蓄電池)在運轉期間會產 生損耗熱。為了防止蓄電池因過熱導致提前故障，本發明的一種有利的變化方式是除了流體通道外，另外在船身中設置一能夠讓水通過的泛水艙，而且能量儲存裝置至少有部分區域是位於泛水艙。這樣能量儲存裝置至少可以將其一部分的損耗熱交換到環繞的水流中。
根據本發明的一種有利的實施方式，至少可以將一能量儲存裝置固定在船身中的至少兩個安裝位置，其中安裝位置在船隻的縱軸方向上相互錯開。這樣可以使船隻達到適當的平衡位置。
本發明的船隻的另一特徵是，船身具有一上部結構及一能夠與上部結構替換連接的下部結構，其中上部結構及下部結構所圍繞的空間形成能量儲存裝置的容納室，其中能量儲存裝置以可拆解的方式設置於此容納室中。由於很容易就可以觸及能量儲存裝置，因此這種構造方式對維修工作的進行非常便利，另一個優點是必要時很容易就可以更換能量儲存裝置，也就是只須將下部結構從上部結構拆下即可。這種構造方式提供一種簡單的設計原則，也就是可以將能量儲存裝置設置在上部結構及下部結構之間的受保護的空間中。尤其是可以保護能量儲存裝置免於受到外界的機械性干擾。
一種有利的構造方式是使能量儲存裝置的質量中心朝船尾的方向移動到垂直於縱軸的中分平面。這種構造方式對於將質量大的構件(例如驅動馬達及控制構件)設置於船首的情況特別有利。
本發明的船隻的特徵是，控制電子組件有連 接一監控裝置，其作用是監控能量儲存裝置的一或多個運轉狀態，同時控制電子組件具有一開關裝置，透過這個開關裝置可以選擇性的使一或兩個能量儲存裝置與馬達連接。例如監控裝置可以監控能量儲存裝置的溫度，並在溫度超出容許的最高溫度時透過開關裝置切斷能量儲存裝置。因此在冗餘運轉方式中是由第二個能量儲存裝置單獨供應馬達運轉所需的能量。這種設計方式可以大幅提高船隻的運轉安全性。
為達到本發明之目的，本發明之船隻的船身具有一流體通道或是配備一流體通道，其中該流體通道配備一水流加速裝置，尤其是配備一螺旋槳，其中馬達與一能量儲存裝置連接。根據本發明，船身具有容納兩個可安裝在船身中的能量儲存裝置用的容納室，其中容納室被設計成可以選擇性的將不同尺寸的能量儲存裝置固定於其內。因為設有兩個能量儲存裝置的關係，因此可確保能夠以冗餘運轉方式運轉。由於容納室是為不同尺寸及不同功率容量的能量儲存裝置而設計，因此能夠以很簡單的方式執行功率變換。這樣就能夠以一種船身結構實現不同的船型，或是只需更換能量儲存裝置，即可將現有的船隻改裝成功率更大的船型。
10‧‧‧船身
11‧‧‧船首
12‧‧‧船尾
14‧‧‧控制把手
15‧‧‧顯示器
20‧‧‧上部結構
21‧‧‧容納室
22‧‧‧底板
30‧‧‧下部結構
33‧‧‧出水孔
34‧‧‧水噴注出口
35‧‧‧進水孔
40‧‧‧控制電子組件
50‧‧‧電動馬達
51‧‧‧套管
52‧‧‧螺旋槳
53‧‧‧流體定子
60‧‧‧流體通道
61‧‧‧吸入孔
62‧‧‧導引元件
63‧‧‧葉輪外殼
70‧‧‧能量儲存裝置
以下將配合一繪於圖式中的實施例對本發明的內容做進一步的說明。其中：第1圖係船隻的一由後往前看的立體側視圖。
第2圖係將第1圖之船隻的下部結構拆下後的一由 下往上看的立體側視圖。
第3圖係穿過第2圖之船隻的船尾區的一縱剖面圖。
第4圖係第2圖之船隻的由下往上看的一細部圖。
第1圖顯示一具有船身10的船隻。船身10是由上部結構20及下部結構30組成。上部結構具有兩個分別設置於船身10兩側的控制把手14。使用者可以握住控制把手14，並利用設置在控制把手14上的操作元件控制船隻。尤其是可以改變船隻的馬達功率。握住控制把手14的使用者的上半身躺在上部結構20上的顯示器15的後面。
從第2圖可以看出，下部結構30可以從上部結構20被拆下。下部結構30是被螺絲鎖在上部結構20上。第2圖顯示船隻的下部結構30被拆下後的情況。從第2圖可以看出，上部結構20及下部結構30之間有形成一容納室。這個容納室的上邊與上部結構20的底板22相鄰。船隻的構件可以被穩固的安裝在底板22上。
從第2圖可以看出，在船隻的船首11區域有安裝一控制電子組件40。朝船尾12的方向移位，在控制電子組件40的後面設有一裝在保護用的機殼中作為驅動裝置用的電動馬達50。馬達50的從動軸被套管51穿過，且在其自由端上的一螺旋槳52。螺旋槳52是設置在流體通道60內。流體通道60是由一空心體構成，這個空心體在船隻的下部結構形成一吸入孔61。吸入孔61被一設置在吸入孔61內並與吸入孔61同軸的導引元 件62穩定住。導引元件62除了具有機械保護作用外，還具有使船隻的行駛保持平穩的功能導引元件62的作如類似於帆船的舵。此外，當船隻在地面上行走或擱淺在陸地上時，導引元件62也能夠在吸入孔的區域保護流體通道61免於因機械負荷而受損。如前面所述，在上部結構20及下部結構30之間的區域，在底板22下方會形成一容納控制電子組件40、馬達50及能量儲存裝置70(蓄電池)等電氣裝置的容納室。這個容納室經由通水孔與周圍環境連接。這些通水孔均位於下部結構30。從第1圖可以看出，在船首11區的通水孔是以進水孔35構形，在船尾12區的通水孔是以出水孔33構形。容納室構成一泛水艙(flooding chamber)。當船隻進到水中，泛水艙就會被從通水孔流入的水淹沒。當船隻進入行駛狀態，就會在泛水艙產生水流。因此，水會經由進水孔35流入泛水艙。當水流通泛水艙的過程當中，水會沖洗設置在泛水艙內的電氣元件。在過程當中，水會吸收電氣元件的能量損耗，並將電氣元件冷卻。水在流通泛水艙後會從以對稱方式設置於水噴注出口34兩側的出水口33流出。
從第2圖可以看出，流體通道60在泛水艙延伸，並在泛水艙中劃分兩個子區域相互的界限。在每一子區域中各設有一能量裝置(蓄電池)。每一子區域都具有兩個出水孔33中的一出水孔。電氣裝置是透過懸掛裝置設置在上部結構20的底板22上。所選用的懸掛裝置使電氣裝置在損耗熱的交換區被固定在與底板22相距 一段距離的位置。這樣水流就可以在泛水艙有效的沖洗電氣裝置。在泛水艙內的流體通道60使泛水艙的斷面縮減。水流在斷面縮減區的流動速度會變大。可以視待冷卻的電氣裝置而定，透過這個速度變化調整水流及冷卻作用。在本實施例中，能量儲存裝置70是設置在子區域的斷面縮減區。
在空心體沿水流方向背對吸入孔61的那終端上形成一凸緣區，螺旋槳能夠在葉輪外殼63內被法蘭盤接在這個凸緣區上。螺旋槳52伸入葉輪外殼63。從水流方向看過去，在螺旋槳52之後設有一流體定子53。在運轉期間，螺旋槳52經由吸入孔61將水吸入流體通道16，並將水加速，使其從水噴注出口34的區域通過葉輪外殼63向外噴出。定子53的作用是將旋轉的水流整直，使水流在射束流出口盡可能以無旋渦的方向流出，以提高效率。
從第1圖可以看出，上部結構20在底板22區域具有兩個容納室21。兩個容納室21係設置在流體通道60的兩側。
從第3圖可以看出，兩個容納室21係設置在船隻被中央縱軸L(見第2圖)穿過的中央縱平面的兩側。在第3圖中，中央縱平面是垂直的。兩個容納室21相對於中央縱平面的配置方式形成一對稱結構。可以將能量儲存裝置70(在本實施例中為蓄電池)設置在容納室21內。由於容納室21的配置是對稱的，因此能量儲存裝置70也是對稱於中央縱平面。
第4圖顯示能量儲存裝置70在容納室21內的配置。從第4圖可以看出，容納室21在船隻的縱向L上的長度大於能量儲存裝置70在船隻的縱向L上的長度。因此容納室21提供的空間足以安裝另一種尺寸較大且功率較高的能量儲存裝置70。
10‧‧‧船身
15‧‧‧顯示器
20‧‧‧上部結構
21‧‧‧容納室
30‧‧‧下部結構
52‧‧‧螺旋槳
60‧‧‧流體通道
70‧‧‧能量儲存裝置

Claims (8)

  1. 一種船隻，其船身(10)具有一流體通道(60)或配備一流體通道(60)，其中該流體通道(60)配備一由馬達驅動的水流加速裝置，尤其是配備一螺旋槳(52)，其中馬達(50)與一能量儲存裝置(70)連接，其中在該船身(10)中安裝兩個能量儲存裝置(70)，其中該等能量儲存裝置(70)係設置在一沿著該船身(10)縱向延伸的中央縱向平面的兩側，其中除了該流體通道(60)外，另外在該船身(10)中設置一能夠讓水通過的泛水艙，該泛水艙透過進水孔(35)及出水孔(33)與周遭環境成水導通狀態，且該等能量儲存裝置(70)至少有一部分是位於泛水艙內。
  2. 如請求項1的船隻，其中能量儲存裝置(70)至少有部分區域是位於流體通道(60)的兩側。
  3. 如請求項1的船隻，其中能量儲存裝置(70)是以對稱方式設置在該中央縱向平面的兩側。
  4. 如請求項1的船隻，其中至少可以將一能量儲存裝置(70)固定在船身(10)的至少兩個安裝位置中，其中該等安裝位置在船隻的縱軸(L)方向上相互錯開。這樣可以使船隻達到適當的平衡位置。
  5. 如請求項1的船隻，其中船身(10)具有一上部結構(20)及一能夠與上部結構替換連接的下部結構(30)，其中上部結構(20)及下部結構(30)所圍繞的空間形成能量儲存裝置(70)的容納室(21)，其中能量儲存裝置(70)以可拆解的方式設置於此容納室中。
  6. 如請求項1的船隻，其中能量儲存裝置(70)的質量中心 朝船尾(12)的方向移位到垂直於縱軸(L)的中分平面。
  7. 如請求項1至6中任一項的船隻，其中控制電子組件(40)有連接一監控裝置，其作用是監控能量儲存裝置(70)的一或多個運轉狀態，同時控制電子組件具有一開關裝置，透過這個開關裝置可以選擇性的使一或兩個能量儲存裝置(70)與馬達連接。
  8. 一種船隻，其船身(10)具有一流體通道(60)或配備一流體通道(60)，其中流體通道(60)配備一由馬達驅動的水流加速裝置，尤其是配備一螺旋槳(52)，其中馬達(50)與一能量儲存裝置(70)連接，其中船身(10)具有容納兩個可安裝在船身中的能量儲存裝置(70)用的容納室(21)，其中容納室(21)被設計成可以選擇性的將不同尺寸的能量儲存裝置(70)固定於其內。
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