基于绿色能源的自适应航行船舶的制作方法

本实用新型属于节能能源船舶技术领域，涉及一种基于绿色能源的自适应航行船舶。

背景技术：

目前，我国船舶主要还是使用化石燃料作为动力源，但在化石燃料在燃烧过程中会造成大量的污染，排出的废气会污染大气，泄露的柴油还会污染海洋环境，危害海洋生物，造成难以估量的直接经济损失与间接环境经济损失。随着社会经济的快速发展，人口的持续增加，如何缓解资源不足的矛盾，切实改善生态环境，减少环境污染，实现国家可持续发展战略，成为十分紧迫的问题。同时船舶在运动过程中由于海浪的干扰，其使用受到了很大的限制，一方面在大浪中船舶会有倾覆的危险，使得在风浪很大的情况下船舶不得不停港；另一方面，风浪引起的船舶振动会对船舶结构造成恶劣影响，如疲劳损伤，严重限制了船舶的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于绿色能源的自适应航行船舶，能够尽量使得船舶平稳航行，同时能够节约能源。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于绿色能源的自适应航行船舶，包括船舶、设置在船舶中的动力系统，其特征在于：它还包括垂直轴风车、陀螺减摇装置、发电机及减摇发电切换结构；其中，

垂直轴风车包括风车和随风车转动而转动的驱动轴；

所述的发电机通过储能装置与船上用电设备连接；

所述的陀螺减摇装置设置在船舶中；

减摇发电切换结构包括与驱动轴连接的机械调速装置、与驱动轴通过齿轮传动的主动轮、变速器、与发电机连接的第一从动轮、与陀螺减摇装置连接的第二从动轮，变速器的两端分别与第一从动轮和第二从动轮连接；所述的机械调速装置包括与驱动轴连接的轴套，轴套上连接有飞球，轴套通过传动杆与所述的变速器连接；所述的轴套受飞球离心力而上下运动，从而通过传动杆带动变速器运动使得第一从动轮或第二从动轮与所述的主动轮啮合。

按上述方案，它还包括太阳能发电系统，太阳能发电系统的输出端与所述的储能装置连接。

按上述方案，所述的太阳能发电系统包括设置在船舶甲板上的太阳能板，太阳能板上设有光敏传感器和热敏传感器，光敏传感器和热敏传感器的输出端与控制单元连接，控制单元的输出端用于控制太阳能板的角度；太阳能板产生的电能存储在所述的储能装置中。

按上述方案，它还包括风力发电系统，风力发电系统的输出端与所述的储能装置连接。

按上述方案，所述的风力发电系统包括设置在船舶甲板上的水平轴风车，风力发电机设置在水平轴风车的轮毂上，轮毂后设有尾舵，轮毂下端通过支架固定在船舶甲板上。

按上述方案，它还包括波浪储气增压系统，波浪储气增压系统包括设置在船底两侧的凹槽，凹槽内设有进气阀，进气阀与设置在船舶内的空气压缩瓶连接，空气压缩瓶通过控制开关和节流元件与所述的动力系统中的柴油机气路连接。

本实用新型的有益效果为：

1、通过采用垂直轴风车、陀螺减摇装置、发电机及减摇发电切换结构，当风力较大时，船舶的摇摆厉害，此时切换到陀螺减摇装置，通过垂直轴风车的转速来调节陀螺减摇装置的减摇效果，当风力较小时，船舶比较平稳，此时切换到发电机进行风力发电，最终实现尽量使得船舶平稳航行，同时能够节约能源。

2、通过增加其它的风力发电系统和/或太阳能发电系统，进一步的节约能源。

3、通过增加太阳能板角度的控制单元，能够自适应调节太阳能角度，保持光能的最大利用率。

4、通过在风车的轮毂后增加尾舵，能够可以实现水平轴风车随风的方向改变而改变，保证最大迎风面，实现风能的最大利用。

5、通过增加波浪储气增加系统，由于凹槽的存在，由于波浪的拍打，凹槽的内的空气会不断的通过单向阀存储在空气压缩瓶中，再通过控制开关和节流元件流入柴油机的进气管，增加进气压力，使柴油机燃烧效率变高。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的原理框图。

图2为本实用新型一实施例的结构示意图。

图3为水平轴风车结构示意图。

图4为垂直轴风车结构示意图。

图5为太阳能发电系统结构示意图。

图6为波浪储气增压系统结构示意图。

图中：1-风力发电系统，2-太阳能发电系统，3-垂直轴风车，4-凹槽，5-前罩，6-叶片，7-风力发电机，8-轮毂，9-尾舵，10-连接法兰，11-支架，12-船舶甲板，13-储能装置，14-风车，15-驱动轴，16-直齿圆柱齿轮，17-主动轮，18-万向节，19-陀螺减摇装置，20-第二从动轮，21-第一从动轮，22-变速器，23-机械调速装置，24-发电机，25-液压马达，26-油泵，27-。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型提供一种基于绿色能源的自适应航行船舶，如图1和图4所示，包括船舶、设置在船舶中的动力系统，它还包括垂直轴风车3、陀螺减摇装置19、发电机及减摇发电切换结构；其中，垂直轴风车3包括风车14和随风车14转动而转动的驱动轴15；所述的发电机24通过储能装置13与船上用电设备连接；所述的陀螺减摇装置19设置在船舶中；减摇发电切换结构包括与驱动轴15连接的机械调速装置23、与驱动轴15通过齿轮传动的主动轮17、变速器22、与发电机24连接的第一从动轮21、与陀螺减摇装置19连接的第二从动轮20，变速器22的两端分别与第一从动轮21和第二从动轮20连接；所述的机械调速装置23包括与驱动轴15连接的轴套，轴套上连接有飞球，轴套通过传动杆与所述的变速器连接；所述的轴套受飞球离心力而上下运动，从而通过传动杆带动变速器22运动使得第一从动轮21或第二从动轮20与所述的主动轮啮合。本实施例中，在垂直轴风车3的带动下，力矩通过直齿圆柱齿轮16和主动轮17传动传给变速器22，影响主动轮17的转速。在驱动轴15转速的变大（风速大）的情况下，机械调速装置23的飞球受离心运动向上飞起，轴套位置向上运动，带动曲柄，变速器22朝逆时针方向运转，进而使得输出力矩通过万向节18传递给陀螺减摇装置19，达到减摇效果；在驱动轴15转速的较小（风速小）的情况下，机械调速装置23的飞球受离心作用较小，使轴套位置基本不变，联动曲柄，变速器22的从动轮处于顺时针方向，进而使得输出力矩通过万向节18传递给发电部分，达到风能发电效果。其中发电部分由油泵26、液压马达25、发电机24组成，整个装置用固定套筒来固定，实现了自适应分配功能。

优选的，如图2所示，它还包括太阳能发电系统2，太阳能发电系统2的输出端与所述的储能装置连接。

进一步的，如图5所示，所述的太阳能发电系统包括设置在船舶甲板上的太阳能板，太阳能板上设有光敏传感器和热敏传感器，光敏传感器和热敏传感器的输出端与控制单元连接，控制单元的输出端用于控制太阳能板的角度；太阳能板产生的电能存储在所述的储能装置中。本实施例中，船舶自带的AIS系统还与所述的控制单元连接，使得控制单元获取船舶的经纬度及航行状态，从而自适应调整太阳能板的角度，保持最大利用率。

优选的，如图2所示，它还包括风力发电系统1，风力发电系统1的输出端与所述的储能装置13连接。

进一步的，如图3所示，所述的风力发电系统1包括设置在船舶甲板上的水平轴风车，风力发电机7设置在水平轴风车的轮毂8上，轮毂8后设有尾舵9，轮毂8下端通过支架11固定在船舶甲板12上。本实施例采用舷边风力发电设计模式。当风吹到前罩5上时，更多的有效风将吹在风车的叶片6上，带动风力发电机7进行发电，能量储存在储能装置13中。其中，轮毂8后与尾舵9相连接，可以实现水平轴风车随风的方向改变而改变，保证最大迎风面，实现风能的最大利用；轮毂8下过连接法兰10与支架11连接，支架11固定在船舶甲板12上，整个水平轴风车在船舶甲板12上呈2×5放置。

优选的，如图2和图6所示，它还包括波浪储气增压系统，波浪储气增压系统包括设置在船底两侧的凹槽4，凹槽4内设有进气阀，进气阀与设置在船舶内的空气压缩瓶连接，空气压缩瓶通过控制开关和节流元件与所述的动力系统中的柴油机气路连接。本实施例中凹槽4为U形槽。由于U形槽的存在，U形槽内的空气会不断地通过单向阀储存在储气瓶中，通过控制开关和节流元件，储气瓶中的空气以均匀的流速流出，进入柴油机的进气管，增加进气压力，使柴油机燃烧效率变高。在测量单元的正反馈调节作用下，进气压力不会过大而对元件造成损坏，最终实现了波浪能的利用。

陀螺减摇装置的原理为：风车转动后，通过机械调速装置和其他机械结构带动转子高速旋转，产生足够的动量矩（减摇能力容量）。当船舶在波浪的作用下发生摇摆时，转子框架会自发地围绕进动轴往复进动，进动产生的反作用力矩将通过安装基架作用于船舶上，在进动调速装置的合理控制下，可使陀螺的反作用力矩在相位上与波浪的作用力矩保持反向，达到船舶减摇的目的。

本实施例在主甲板舷边两侧布置5组水平轴风机，在尾部布置1组垂直轴风机。在船舶甲板合适部分安装智能太阳能电池板，共2块。 在船底两侧设计两个U形凹槽，凹槽内的空气在波浪压缩下，压强增大，通过进气阀存储到储气瓶中。 设计三体船模型，在船体两侧分别布置子船体。本实施例主要包含四大子系统，分别为风力发电系统及机械驱动系统，陀螺减摇装置，波浪储气增压系统，太阳能发电系统。其中风力发电系统原理为：风驱动风车，主要将能量转变为电能，其中，在恶劣海况下，风车的机械能更多的分配给减摇陀螺；陀螺减摇原理为：利用垂直轴的风车，驱动陀螺减摇装置，时刻对船舶产生减摇作用；波浪储气增压系统原理为：通过波浪压缩空气，增加采油机进气压力，提高机械效率，减小燃油消耗；太阳能发电系统原理为：利用甲板上太阳能板进行储能，并将能量并入电网储存。最终实现船舶的自适应状态。

以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。