专利名称：自主动力航行船体的制作方法
自主动力航行船体本发明完善了法国工业产权局(INPI)注册的参考编号为0609784(公开编号 2853628)的专利和来自欧洲专利局的参考编号为W0 2004/092006. PCT/FR2004/000900的 专利。欧洲公开编号是1648761，参考编号是0609784000。提及的第一个专利在2003年4月14日提交，称为“自主航行水下站(Station autonome sous-marine) ”，其要求保护的是一种中空的结构，所述结构的特征在于其作为 压舱物的复杂系统整体运转，该系统经设计，在液体环境中，通过进入和排出的水量的持续 的相互作用，消除所述结构自身的重量以及其运作的仪器的重量。该专利还要求保护用于设计选择和装载能量以及运转的自主航行工具的技术推 论，中空结构构思的直接推论。引用的第二个专利在2006年11月9日提交，称为“动力自主航行水下结构 (Structure Dynamique Autonome Sous-marine) ”，其要求保护的是诸如燃料电池/贮藏室 等结构的内部容量的用途，和能抵消施加在该结构的外部压力的系统。本发明的称为“自主动力航行船体(CoqueDynamique Autonome deNavigation)，， 的原理的效用直接来自上述引用的以前的专利，因为本发明重新规定了任何水面而不是水 下船只的船体，含有并且产生其自身用于推进的能源的航行结构，以及其自身的浮力控制 工具。海运船体和河流船体经设计在水面上能够支持的质量等同于它们排出的水的质 量。在无动力设计中，这些船体配备有添加的用于装载燃料的罐，以及相应的推进工具，例 如由一个或多个发动机、一个或多个传动轴和一个或多个螺旋桨组成的装配。这些船体中的大部分并非用来应对严重的损坏，裂缝足以使上述船体陷入麻烦。对于水面船只，船运推进的工具尽管存在技术上的不同和某些无污染的手段，但 还是压倒性地依赖于碳氢化合物的燃烧。那些靠电能运转的船需要大电池，其是将燃烧转化为电的复杂系统，或需要光电 装置或太阳能收集装置。就污染而言，在这些系统的整体中，船只不曾直接或间接污染海水是罕见的。现有技术已经包括基于使用船载燃料电池的船舶推进构思的各种构想，所述构想 由如M Phillip Martin Usher的专利GB 2405742A中所述的产生氢气/氧气或单独氢气 的系统或者来自三菱重工(Mitsubishi Heavy Ind)以编号10167189公开的的专利中的来 提供动力，或者通过在与电池中电储存有关的压力下而装入瓶中的这些即用型气体的存储 来提供动力。就自主航行而言，水面船只依赖于燃料罐的重要性和所用能量。上文列举的方法 没有对船体的原理进行优化来提高关键性的自主航行、安全性和空闲空间的使用。按照本发明，本装置的特征在于，其构成了新型的水面航行船体，旨在于解决上述 列出的问题，即-不使用碳氢化合物-通过分区式结构使船体不会沉没
-缺少机械-很长的自主航行-经济的和非污染的燃料-通过嵌入式系统自产生燃料-无声发动机、无振动、无热量-由计算机控制，通过有内衬的压舱罐船体平衡/质量可变按照本发明，本装置的特征在于，将称为“自主动力航行船体”的船体构建为，能够 不需要碳氢化合物或外部资源例如太阳能来产生动力，通过依靠一个或多个包含在船体中 的燃料电池系统(PCs)，其自身电力形式的能源，由容纳在由两个分区式墙体组成的船体自 身中的可燃气体(G)经水解提供电力，从而提供给现有设备更好的自主航行能力。按照本发明，本装置的特征在于，将称为“自主动力航行船体”的船体建造为，能够 通过一个或多个压舱物系统(B)有效改变其重心和总质量，以便更精细地控制航行时的压 力，所述压舱物系统包括在所述结构中并且由船载电脑控制或从命令控制站手动控制。按照本发明，称为“自主动力航行船体”特征在于，其经设计，从其结构的所有内部 容量的性能中和从适合于本装置及其所包括的互补的现有技术例如燃料电池和电解原理 中，产生其自身的有关船舶航行的能量、浮力和控制的自主航行工具。按照本发明，本装置的特征在于，该结构中的一个或多个防漏水的隔间包含一个 或多个(PC)PEMFC燃料电池的构成性元件，即阳极、阴极、电解质膜和任何其他元件，直接 供应所述燃料电池氢气和氧气，所述氢气和氧气来自含有这些气体的所述结构的其他构成 性隔间，或直接供应所述气体(G)之一，用于除去周围环境中的氧气。称为“自主动力航行船体”的本装置可以应用于船体(图1、2、3、5、6)、半刚性(图 4)、单层船体和多层船体(图7、8)的所有尺寸和形状，以及用于构建这些船体的所有材料， 其与能够容纳这些气体的其按照现有技术标准的不同材料的内衬有关或无关。本装置可以通过其双重墙的最初设计在整体或局部应用于整体船体(图1、2)，或 者局部应用(图5、6)，即通过添加具体的罐、允许现有传统船只的改进和改造以及现有有 造船业中传统专业知识。按照本发明，本装置的特征在于，该航行船由以下组成所讨论的船只的全部或部 分，双壳船体(图1)，所述讨论中的船只由材料制造，该材料的使用使得该船只能够在两个 船体或船体的部分之间的分隔的空间中保持独立，一部分压缩的气体(G)，且在其他部分， 在弹性、有内衬油罐中的海水(B)，以及特征在于，含有气体的所有隔间用自动阀门和一个 或多个燃料电池模块(PC)连接，它们自身包括或不包括在称为“技术(techniques)”的隔 间中的两个船体之间。按照如下所探求的性能，包括在两层船体之间或安装在单层船体中的容器容量的 布局和大小是可变技术考虑的职责-损害抗性鉴于或多或少的严重损坏，大量独立的隔间确保船不会下沉。-自主航行所述容器容量决定接纳的气体的量和所能承受的压力，因此决定自 主航行的重要性。-安全性任何船体意外刺破的可能性需要根据船的使用来划分容量。-船的平衡按照其设计，其用途和期望的性能、所有的容器隔间、水、重气、轻气都会被安排，以便能够适应管理。在海运环境里，压缩气体的保存需要对化学和物理反应特别留意。因此，当制造此 类双层钢铁船体时，所述双层船体侧的内表面需要应用惰性材料处理，所述材料不透气，并 适于支持所用金属的最大膨胀率(例如喷上塑料薄膜，特氟龙(T6fl0n))。在制造船体的材 料不能抵抗该原理所施加的内部压力的情况下，可以按照认可的标准，安装一些适于该船 体内部的隔间容器或罐(图5、6)。在对已有常规船只进行改造的情况下，安装用于燃料电池技术的罐和模块可以代 替传统系统适于生成能量和推进。电子推进系统或适合的分离式舱(P) (adaptepourra)是 非常合适的。按照本发明，本装置的特征在于，在该双壳船体的较低部分，一些隔间作为压舱物 (B)，所述压舱物的特征是根据海的情况、既定速度或船上固定的或可变的负荷，由电脑控 制或者手动操作进行调整，以便根据船体内燃料气体的填充情况优化船只的平衡和浮力。 包括在双壳船体的容量内的该负荷可调整的压舱物的特征通过合适的泵(PP)吸收和排出 海水而产生，所述合适的泵(PP)安装在为此目而提供的隔间外面。海水可以直接容纳在这 些经过抗腐蚀处理的隔间中，或者容纳在内衬在相关隔间内的弹性容器(C)中。泵(PP)直接受命令控制站和管理信息系统束缚。压舱物的隔间或贮藏室在顶部连接到无内衬的压舱物的一个或多个自动外部空 气供给阀上，用于允许容纳在有内衬的压舱物气囊的相邻隔间的可燃气体进入。容纳压缩气体的隔间或罐通过自锁阀互相连接，该自锁阀适于允许内部压力的分 配。所有这些容量连接于一个或多个称为“燃料电池(Pile ^combustible)”的模块，该模 块可以集成或不集成到船体中。所述安全阀系统预期在隔间气体压力突然下降时关闭每个 相应的隔间，同理适用于受到损坏时。整体的“动力船体(coque dynamique)”使用其制造 其能量和消除几乎任何沉没的风险的特性。作为防水中空体的整个船体按船只规模充当漂 浮物。隔间之间的流体循环系统经设计用于通过两个标准的动力入口，在无任何可能错误 的情况下，重新装载所有隔间两种不同的气体或只有一种其他，如果该装置利用外部氧气 的话。在组成双壳船体的内部空间的隔间主体部分中的气体，或者在改造常规船只的情 况下，在改造的罐中的气体，可以是适合燃料电池的电解过程的两种不同类型，例如氧气 和氢气，或者如果该装置和燃料电池的类型预期移除周围环境的氧气，可以是仅一种类型 (氢气)。 如果同时使用两种气体并且它们具有完全不同的密度，它们会来自为了 一直保持 双壳船体或罐的理想平衡而设置的设计，不管这些气体的细分或消耗状态如何。取决于船只的类型、造船技术的性能、材料以及最后既定的的自主航行，在基本上 对应于于未来所允许的标准的压力下，储存气体。设定通过在船体的结构中或在添加的罐中容纳的气体以及如果使用周围环境的 氧气来产生电力的燃料电池(PC)模块的大小，以适合所选择的电动发动机的动力以及为 了优化自主航行所提供的航行类型。按照本发明，本装置的特征在于，包括在该结构中的燃料电池模块使该船只的所 有有用部分不受束缚。配备了用于维护的检查舱口并使用所有适合的手段保证入口和防水
5性。在此情况下，与对常规船只系统的改造不同，所述燃料电池模块是大小设定且定位的， 以便于不需要与可燃物接触的过渡型装置(installations intermediaires)而集成，所述 可燃物事先在位于该燃料电池模块任一侧的“减压(de entente)”隔间内减压(图版3)。由于不同的技术原因，一些类型的船只的内部和外部大小是受限的。为适合这些 系统限制以及为现有船只提供改善，本发明涉及用于连接于水面船只燃料电池系统的压缩 气体的罐装配的任何安装，其目的是产生电能。在本发明所预期的水面航行中燃料电池装置的不同类型是多种多样的-独立于安装在常规航行船只或原型内部的船体的“燃料电池/罐(Pile acombustible/reservoir) ”模块装置(图 5、6)，-可以包括在或不包括在称为“半刚性，，航行船只结构中的“燃料小室/罐，，模块 装置(图4)，-包括在任何航行船只或航行船只部分的船体内的“燃料小室/罐”模块装置(图 1、2、3、7、8)o按照本发明，本原理的特征在于，由作为燃料电池的“自主动力航行船体”所提供 的电能与船只的大小成比例，并且不需要任何其他能源。其按照适于运行相关燃料电池类 型并且适于贮存能量的所有类型的电池组的需要进行装备。该基础设备适合为置于水中的船只准备的用途功能类型。除电池组外，该设备包 括各种电动船舶推进器、各种压缩机、泵和阀，以及中央电脑和所有控制材料以及控制用于 容纳的气体和水的体积交换的复杂系统的材料。它们包括用于全航行系统和所有对海运或 河流航行有用的设备。
图版1 图1和2用于大型船只的双壳船体图3用于游船、钓鱼等的船体_罐图4集成到半刚性结构中的系统图版2 图5和6在船体的整体或部分内开发的系统图7和8适用于多船体的系统图版3 集成到船只结构中的或独立的“燃料电池”装配的图解
权利要求
自主动力航行船体，其结构集成或添加了称为燃料电池的技术、双壳船体、具有弹性内部罐的有内衬的压舱物和任何内部信息技术支持工具，所述称为燃料电池的技术例如″(Journal of Power Sources(能源杂志))″中题名为″Fuel cells going on board(船载燃料电池)″(XP004194100)中列举的现有技术，所述自主动力航行船体的特征在于，其经设计能在其建造的规模上产生其自身的电为形式的能源，并具有完全的自主航行，该船体包括 用于船只全部或部分的双壳船体(图1、2、3)，构成所述双壳船体的隔间一方面这种技术含有一个或多个完整的可进入的“燃料电池”(PC)装置，另一方面，由阀门或片状封口物辅助的一些互相连接的隔间、容器或罐和燃料电池模块，其容量内含有不同属性的所有相关气体，所述气体是大量分隔并压缩的，并且如果需要的话通过水解作为燃料使用，例如氢气“H2”(G)和氧气“O”(G) 一个或多个称为“PEMFC燃料电池”(PC)(图版3)的模块或等同的发电机，其通过将阳极、阴极和电解质膜插入所述双壳船体的隔间或安装在所述双壳船体的隔间内，根据船只的能源需要来计算，并通过所述船体的容器容量或隔间供给燃料气体(G) 压舱物系统，其容纳在所述船体的某些隔间内，用用来容纳水的弹性内囊作为内衬，通过双流量泵直接连接到外部，并具有控制航行控制系统的功能，更好地控制重心的功能，以及整个所谓的船体的吸入和排出水的适航性。 综合的计算机化和手动控制系统，用于所有称为“动力”的元件，例如气罐、海水罐、燃料电池模决、推进器、泵、电池组和其他仪器。
2.如权利要求1中所述的动力航行船体，其特征在于所述能量系统呈现为称为“燃料 电池”PEMFC(PC)的模块的形式，即包括在双壳船体中的阳极、阴极、电解质膜和所有需要的 其他物品；其特征在于不需要任何形式的用于燃料贮存的系统，所述双壳船体或改造的船 体自身实现该功能，按照本发明在水面航行中不同类型的燃料电池装置如下-独立于安装在常规航行船只或原型内部的船体的“燃料电池/罐”模块装置(图5、6)-可以包括在或不包括在称为“半刚性”的航行船只结构中的“燃料小室/罐”模块装 置(图4)-包括在任何航行船只或航行船只部分的船体内的“燃料电池/罐”模块装置(图1、 2、3、7、8)
3.如权利要求1或2所述的动力航行船体，其特征在于基本设计适用于任何形状和比 例，例如单层船体，多层船体或半刚性，同时保留相同的特征，一些船体元件不能具有内衬， 例如与多层船体相关的主体。
4.如以上权利要求中所述的动力航行船体，其特征在于，通过添加燃料气体的压缩罐、 一个或多个称为“燃料电池”的模块和相容的发动机，并且基于现在或未来可允许的技术标 准，其原理适用于安装在常规船体内。
全文摘要
本发明涉及称为“自主动力航行船体”的一般性的船体原理，其整体或部分以下述方式建造在其结构的厚度内，在因此而间隔开并设定大小的隔间内，在双船体限定的空间内或该船体的部分空间内或适于船只内部空间的空间内，在全局反馈控制系统中，容纳一种或两种不同类型的气体，并且在某些隔间中，容纳海水，从而一方面能够通过电解、通过一个或多个集成的称为PEMFC燃料电池模块来产生根据其所需既定用途进行推进和装配所需的能源(电力)，另一方面，能够通过吸入或排出海水来调节船体的质量从而调节船体的航行。
文档编号B63H21/17GK101932502SQ200980103832
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年2月1日
发明者斯特凡·塔科瓦奇 申请人:斯特凡·塔科瓦奇