江海直达船的产能装置

文档序号:25992774发布日期:2021-07-23 21:05阅读:122来源:国知局
江海直达船的产能装置

本发明属于绿色智能船舶的技术领域,具体涉及一种集产能、储能和供能为一体的江海直达船的产能装置。



背景技术:

海洋中的波浪能总量约有5亿千瓦,其中可开发利用的约有1亿千瓦。作为清洁的可再生能源,利用波浪能比较合理的手段是波浪发电,较为成熟的波浪发电装置形式有震荡水柱型、机械型和水流型三种。这些装置多布置于海岸线附近,难以利用远海的波浪能,特别是船舶航行时周围的波浪能。面向船舶在海洋中航行的波浪能收集的技术与装置较少,且都是针对普通船舶于海洋中航行时出现频率最高的横摇运动带动下产能。目前国内对于江海直达船这一特殊船型在砰击作用下产生纵摇的波浪发电技术及装置研发尚处于空白状态。

随着长江流域与沿海地区的物资交流日益广泛,科学技术的发展和江海之间的资源开发的需求,导致江海直达船舶运载要求不断提高。江海直达船船型具有较海船宽扁的特性,船舶的吨位增加后的新船型比原有的江海直达船船型更加宽扁。如何利用江海直达船较为宽扁的船型特点以及江海的波浪震颤来实现电能的产生和收集是目前研究的重点。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处,提供一种江海直达船的产能装置,该产能装置将对船体不利的波浪能转化为可控、有利的电能的产生,并集产能、储能和供能为一体。

为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

一种江海直达船的产能装置,包括设置在江海直达船船底板上的电能产生装置、升压与控制中心以及将所述电能产生装置和升压与控制中心电连接的连接线路;其中,所述电能产生装置包括:

固定装置,其为中空结构,所述固定装置固定在船底板上;

多个螺线隔板格,其布设在所述固定装置的中空区域中,每个所述螺线隔板格的侧壁上缠绕有环形线圈,所述环形线圈通过电路与所述连接线路连接;

运动磁棒,其垂直于所述环形线圈径向平面可移动地设置在所述螺线隔板格中,在自然状态下,所述运动磁棒的底端与船底板接触连接且在此时,所述运动磁棒的顶端与固定装置的顶端之间具有间距。

进一步地,在所述船底板上垂直设置多根纵横交叉的板体以形成具有多个隔间的船底板架,在所述船底板架上的每个隔间中均设置所述电能产能装置。

进一步地,所述固定装置包括中空的主箱体以及与主箱体连接且中空的箱体框,所述主箱体和所述箱体框均设置在所述船底板架中且所述箱体框靠近所述船底板设置,多个螺线隔板格贯穿地设置所述主箱体和所述箱体框中。

进一步地,所述箱体框的外围尺寸小于所述主箱体的外围尺寸,在所述箱体框的周向外壁上均匀设置有多个气囊,多个气囊在充气时通过充气接口与气泵连接,在将主箱体卡设在船底板架的隔间中时,采用充气泵对多个气囊充气进而将箱体框卡设在船底板架中。

进一步地,在主箱体背离所述箱体框的端面上设置有上背板,所述上背板将所述运动磁棒向上运动的顶点限位在其底面处。

进一步地,所述螺线隔板格包括内板格和包裹在所述内板格外的外板格,所述内板格和所述外板格之间具有空腔,所述环形线圈缠绕在所述空腔中。

进一步地,在所述内板格两相对的内侧壁上对称地设置有滑槽,在所述运动磁棒的外壁上对应地设置有两滑块,所述两滑块一一对应地滑设在所述滑槽中,所述滑块在所述滑槽中上下运动的过程中带动所述运动磁棒在内板格中上下移动。

进一步地,在所述运动磁棒的底部和顶部均设置有缓冲套。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明采用在江海直达船最大砰击部位上布置该产能装置,通过船体在海上航行时,波浪冲击船体时会造成船体的震颤,该震颤力会传递至运动磁棒上,运动磁棒受震颤作用影响在螺线隔板格中上下运动从而切割环形线圈12产生的磁感线产生电能,另外,与波浪直接接触的船底板受波浪的拍打作用也会发生变形和震颤,船底板受到的作用力也会传递给电能产生装置,从而使得运动磁棒在螺线隔板格中上下运动,进一步运动产生电能,产生的电能通过连接线路输送到升压及控制中心进行储存,当船体需要使用电能时,升压及控制中心将电能输送给船体使用,从而实现将船舶砰击的波浪能转化为有益、可控的清洁能源,实现节能减排的作用,绿色环保;本发明集产能、储能和供能为一体,将船舶航行于恶劣海况时不利的导致船舶砰击的波浪能转化为有益、可控的清洁能源,不仅达到节能减排的效果,还为江海直达船的智能化提供了能源动力。

附图说明

图1为本发明实施例江海直达船的产能装置的布置图;

图2为本发明实施例江海直达船的产能装置的侧视图;

图3为本发明实施例电能产生装置的俯视图;

图4为本发明实施例电能产生装置的仰视图;

图5为本发明实施例产能装置工作的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。

申请人通过研究江海直达船航线载荷特点发现,江海直达船在江段所受波浪载荷幅值较小,而在海段所受载荷幅值较大,而考虑到江海直达船型宽型深比b/d大于中国船级社规定上限值2.5,意味着船型较为宽扁。针对这一特点,综合考虑江海直达船在海段航行时所受砰击载荷及其本身船型特点,利用船体在海段受到海浪的冲击并将该冲击作用转化为电能,进而研发出一种江海直达船的产能装置。本发明公开了一种江海直达船的产能装置,为了更好地利用波浪对船体的冲击能量,该产能装置设置在船底最大砰击压力峰值区域处,具体地,可以在船体各区域设置压力传感器,通过压力传感器对船底各区域的砰击压力进行测试,找到船舶航行时船底最大砰击压力峰值区域,并将产能装置设置在船底最大砰击压力峰值区域处。在江海直达船船底最大砰击压力峰值区域对应的船底板7内壁上竖直焊接多块纵横交叉的多块板体以形成具有多个隔间的船底板架1,该船底板架1用于固定产能装置。

如图1和图2所示,产能装置包括固定在船底板架1的隔间中的电能产生装置2、升压与控制中心4以及将电能产生装置2和升压与控制中心4电连接的连接线路3,电能产生装置2产生电能并通过连接线路3将电能输送给升压与控制中心4进行储存。见图3和图4,电能产生装置2包括固定在船底板架1的隔间中的固定装置、设置在固定装置中的多个螺线隔板格11以及可移动地设置在螺线隔板格中的运动磁棒15。固定装置包括中空的主箱体5以及与主箱体5连接且中空的箱体框6,主箱体5和箱体框6均竖直固定在船底板架1的隔间中,多个螺线隔板格11贯穿地设置主箱体5和箱体框6中。为了进一步稳固固定装置,箱体框6的内围尺寸与主箱体5的内围尺寸相同,主箱体5的侧壁厚度大于箱体框6的侧壁厚度,即箱体框6的外围尺寸小于主箱体5的外围尺寸,并且在箱体框6周向外壁上设置有多个气囊9,多个气囊9在充气时通过充气接口10与气泵连接,在将主箱体5卡设在船底板架1中时,采用充气泵通过充气接口10对多个气囊9充气进而将箱体框6卡设在船底板架1的隔间中,从而加固固定装置。多个螺线隔板格11贯穿地设置在箱体框6和主箱体5中,而在每个螺线隔板格11的侧壁上缠绕有环形线圈12,环形线圈12通过电路与连接线路3连接。在每个螺线隔板格11中设置有运动磁棒15,运动磁棒15垂直于环形线圈12径向平面可移动地设置在螺线隔板格11中,在自然状态下,运动磁棒15在重力作用下与船底板接触连接且在此时,运动磁棒15的顶端与主箱体5的顶端之间具有间距,在运动磁棒15受到外力作用时会在螺线隔板格中上下移动以切割环形线圈12产生的磁感线。为了防止运动磁棒15向上运动的过程中脱出螺线隔板格11,在主箱体5背离箱体框6的端面上设置有上背板7,上背板7将运动磁棒15向上运动的顶点限位在其底面处,而船底板17则将运动磁棒15向下运动的极限位置限位在其顶面处,进而防止了运动磁棒15在上下运动地过程中从螺线隔板格11中脱出。

为了更好地固定环形线圈12,每个螺线隔板格11包括内板格110和包裹在内板格外110的外板格111,内板格110和外板格111之间具有空腔112,环形线圈12缠绕在该空腔112中,运动磁棒15的上下运动切割磁感线产生电能,该电能通过连接线路3输送到升压及控制中心4进行储存,当船体需要使用电能时,升压及控制中心4将电能输送给船体使用。在波浪对船体产生冲击时,为了防止运动磁棒15受力发生歪斜而导致上下运动受阻,在内板格110两相对的内侧壁上对称地设置有滑槽13,在运动磁棒15的外壁上对应地设置有两滑块16,两滑块16一一对应地滑设在滑槽13中,滑块16在滑槽13中上下运动的过程中带动运动磁棒15在内板格110中上下移动切割磁感线,从而保证了运动磁棒15平稳的上下运动。此外,还在运动磁棒15的底部和顶部均设置有缓冲套14,从而减小了运动磁棒15在运动过程中撞击上背板7和船底板8产生的噪音,同时也减缓了其对上背板7和船底板8的冲击作用,提高了上背板7和船底板8的使用寿命。

在应用本实施例的江海直达船的产能装置时,将该产能装置设置在江海直达船船底最大砰击压力峰值区域对应的腔体中。在海上航行时,波浪冲击船体时会造成船体的震颤,该震颤力会传递至运动磁棒15上,运动磁棒15受震颤作用影响在螺线隔板格11中上下运动从而切割环形线圈12产生的磁感线产生电能,另外,与波浪直接接触的船底板8受波浪的拍打作用也会发生变形和震颤,船底板8受到的作用力也会传递给电能产生装置2,从而使得运动磁棒15在螺线隔板格11中上下运动,进一步运动产生电能,产生的电能通过连接线路3输送到升压及控制中心4进行储存,当船体需要使用电能时,升压及控制中心4将电能输送给船体使用,从而实现将船舶砰击的波浪能转化为有益、可控的清洁能源,实现节能减排的作用,绿色环保。

基于上述技术方案,还要在选定的船底砰击压力幅值较高区域安装位移传感器,并结合前期工作中对于江海直达船航线载荷调研结果,提取江海直达船在江段和海段航行所受位移响应中间值作为控制指标,此控制指标满足下列要求:在江段航行时的位移响应值小于此数值,而在海段航行时一定时间内的最大位移响应值必然超过此数值。当江海直达船在海段航行时,在位移传感器对船底砰击位移响应监控数值在一定时间内出现大于控制指标的数值时,此时升压及控制中心4判定产能装置不满足供电要求,产能装置产能并储能,当江海直达船在江段航行时,位移传感器对船底砰击位移响应监控数值在一定时间内都低于控制指标,升压及控制中心4判定产能装置满足供电要求,开始为船体相关系统供电,以实现在海段航行时,产能装置产能并储能,而在江段航行时产能装置供能,从而为江海直达船相关系统运行提供能源,其流程图如图5所示。

以上仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。

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