一种能源双体船发电装置及其发电方法

1.本发明涉及船舶动力技术领域，尤其涉及一种能源双体船发电装置。


背景技术：

2.近年来越来越多的研究人员开始致力于探索新能源，以解决能源短缺危机，而绿色清洁能源船舶作为其中一员备受关注，在船舶的众多船型中，双体船作为航行系数优秀的船型，因其具有甲板开阔，船舶设备的布置方便等许多优点而受到欢迎，现在国内外主流的双体船采用太阳能发电装置发电，但太阳能发电受天气影响巨大，在遇到恶劣天气影响时双体船往往只能依靠蓄电池储存的电力维持运作，同时太阳能板占据双体船甲板面积大，导致船舶可用甲板面积减少，为解决这些问题，有些能实现其它发电，但实现效果不佳，我们提出了一种能源双体船发电装置，尽可能依靠环境实现能源转化为电能。


技术实现要素：

3.本发明提出的一种能源双体船发电装置及其发电方法，解决了现有的部分双船体发电装置发电效率低，船体甲板利用面积小，且容易受恶劣环境影响的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种能源双体船发电装置，包括用于电路安装的安装机构，所述安装机构的内部设置有用于发电的发电机构，所述安装机构的顶部设置有用于电能储存的储能机构，所述发电机构是一种上下活动的振幅发电结构。
6.优选的，所述安装机构包括船体，所述船体的底部开设有凹槽，所述船体内部设置有船舱，所述船体的上表面设置有太阳能发电板。
7.优选的，所述储能机构包括储能箱，所述储能箱的内部设置有安装板，所述安装板的上表面设置有储能电池所述储能箱的顶部设置有固定板，所述储能箱位于船体的上表面。
8.优选的，所述发电机构包括浮体和安装箱，所述浮体位于凹槽内部，所述浮体的上表面设置有导管，所述导管内部滑动连接有导杆，所述安装箱位于船舱内部。
9.优选的，所述安装箱内部侧面设置有基板，所述安装箱呈圆筒形设置，所述基板沿安装箱内部环形设置，且所述基板内部设置有压电振子，所述基板在安装箱侧壁设置有多个，每个所述基板内部均设置有压电振子，所述导管穿过船舱底部，且所述导管顶部位于安装箱内部，所述导管顶部圆周侧壁设置有拨片，所述拨片设置有多个，且均与压电振子匹配。
10.优选的，所述发电机构设置有多个，每个所述发电机构的形状结构均相同，且每个所述发电机构均位于船舱内部。
11.一种如上述的一种能源双体船发电装置的发电方法，其特征在于，其方法包括如下:
12.1)通过浮体与波浪相互运动，可将波浪能转换为浮体上下运动的动能，从而带动
导杆运动，导杆运动时，导杆上带有的金属拨片会因此与压电振子接触，压电振子受力作用后发生压电效应，就可以将动能转换为电能；
13.2)通过将太阳能电池板安装在甲板表面，同时内嵌在甲板表面，实现太阳能转化为电能。
14.所述的动能转换为电能，通过压电振子受到外力激励作用后产生的电压和电流进行整流，再用储能机构将这些电能储存起来后供应给负载，采用四倍整流倍压电路形成。
15.本发明的有益效果为：
16.1、通过浮体与波浪相互运动，可将波浪能转换为浮体上下运动的动能，从而带动导杆运动。导杆运动时，导杆上带有的金属拨片会因此与压电振子接触，压电振子受力作用后发生压电效应，就可以将动能转换为电能，使装置的发电能频率不再受波浪频率的限制，受环境的影响因素小，增加了装置的实用性。
17.2、通过将太阳能电池板安装在甲板表面，同时内嵌在甲板表面，减少对甲板的占用率，增加夹板的利用面积，提升装置的实用性。
18.该装置不仅可以使装置的发电能频率不再受波浪频率的限制，受环境的影响因素小，同时减少对甲板的占用率，增加了装置的实用性，解决了现有的部分双船体发电装置发电效率低，且容易受恶劣环境影响的问题。
19.其发电方法合理、实用。
附图说明
20.图1为本发明的主视图。
21.图2为本发明的剖面结构示意图。
22.图3为本发明图2中a处放大图。
23.图4为本发明的使用的四倍压整流电路图。
24.图5为本发明中波浪能发电装置转化过程图。
25.图6为本发明中长度振动模式下的压电振子结构图。
26.图中标号：1、安装机构；101、船体；102、凹槽；103、船舱；2、储能机构；201、储能箱；202、固定板；203、安装板；204、储能电池；3、发电机构；301、浮体；302、安装箱；303、导管；304、导杆；305、基板；306、压电振子；307、拨片；4、太阳能发电板。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
28.参照图1-图6，本发明提供如下技术方案：
29.一种能源双体船发电装置，包括用于电路安装的安装机构1，所述安装机构1的内部设置有用于发电的发电机构3，所述安装机构1的顶部设置有用于电能储存的储能机构2，所述发电机构3是一种上下活动的振幅发电结构。
30.所述安装机构1包括船体101，所述船体101的底部开设有凹槽102，所述船体101内部设置有船舱103，所述船体101的上表面设置有太阳能发电板4。是一种多晶硅太阳能电池板，太阳能电池板型号为apm36p65w82x67，它的最大电功率75w，最大点电压17.5v，最大点
电流4.29a，开路电压21.5v，短路电流4.84a，尺寸为670*990*40(单位：mm)。
31.所述储能机构2包括储能箱201，所述储能箱201的内部设置有安装板203，所述安装板203的上表面设置有储能电池204所述储能箱201的顶部设置有固定板202，所述储能箱201位于船体101的上表面，且其太阳能储电电路属于成熟简单电路，不作详细描述。
32.所述发电机构3包括浮体301和安装箱302，所述浮体301位于凹槽102内部，所述浮体301的上表面设置有导管303，所述导管303内部滑动连接有导杆304，所述安装箱302位于船舱103内部，所述安装箱302内部侧面设置有基板305，所述安装箱302呈圆筒形设置，所述基板305沿安装箱302内部环形设置，且所述基板305内部设置有压电振子306，所述基板305在安装箱302侧壁设置有多个，每个所述基板305内部均设置有压电振子306，所述导管303穿过船舱103底部，且所述导管303顶部位于安装箱302内部，所述导管303顶部圆周侧壁设置有拨片307，所述拨片307设置有多个，且均与压电振子306匹配，所述发电机构3设置有多个，每个所述发电机构3的形状结构均相同，且每个所述发电机构3均位于船舱103内部。
33.发电机构3的电源使用采用整流电路实现，参照图5，压电振子306受到外力激励作用后产生的电压和电流是低压，瞬时，极其微小的，同时其供应的电能还会随着外部作用力的减小，振动的幅度和振动频率的变化而时刻发生着改变，无法直接给用电负载供应稳定的电流，并且压电效应生成的电场也会使其自身发生逆压电效应，增大振动的阻尼，外力消失后压电振子306生成的能量也会很快消失，因为压电振子306存在的这些特性，当使用压电振子306作能源供应源时，需要我们对压电振子306产生的电能进行整流，再用储能机构2将这些电能储存起来后供应给负载；压电振子受力后产生的是交流电。
34.压电振子受力后产生的是交流电采用四倍整流倍压电路整流，四倍压整流电路能同时完成滤波、整流、放大直流电压等工作。压电振子生成的电流通过四倍压整流电路后，电压近似等于原来电压的倍，所以说四倍压整流电路非常适合压电振子进行整流电路的，同时简单高效的电路设计也减轻了设备重量和用材，所以选用四倍压整流电路。
35.参照图4当该电路开始运作时，交流电压源开始工作，在电路刚开始运作时，二极管导通，电容c1和c3被充电，实际电压为0；当极性变正时，d1和d3关断，c1和c3停止充电；d2导通，c1上的电压将增加，c2再次充电达到原来的2倍，同样，c4也被充到2v，由于c2和c4不能放电，这就使接在其两端的超级电容器c5的电压保持为直流4v，事实上，因为每个二极管都会有不可避免地向电压降存在，所以c5上的直流电压不能完全达到4v，但会无限接近于4v，接下来的半个周期，c2和c4对负载放的电，通过c1和c4来补充；从这方面来看c2和c4起滤波器的作用，相当于输出电压的波纹被整流器的滤波器减小的作用；
36.参照图6，当海水表面的波浪做正弦规律的上下运动时，导上杆的拨片307会因为浮体301受力，在力的传递作用而开始上下抖动，使得压电振子306因此发生形变，进而生成电能，从这个过程中我们不难发现，悬臂梁压电振子306的振动频率与波浪的频率成正弦关系，当设定w0是压电振子306的最大振动频率，w1是波浪的频率时，可用w＝w0sin(w1t)来表示悬臂梁上压电振子306的振动频率，下面通过对压电振子306的发电特性进行讨论，求出单个压电振子306的输出功率和输出电压，再结合实际选取压电振子306是串联还是并联，对应于电场方向和受力方向的不同，压电振子306一般有四种振动模式，其中长度振动模式(又称le振动模式)的发电量最多，故本文提出的压电发电装置采用长度振动模式，该模式下的压电振子306即使受到一个很小的外部力，也可以发生较大的变形；
37.综上所述，通过浮体301与波浪相互运动，可将波浪能转换为浮体301上下运动的动能，从而带动导杆304运动，导杆304运动时，导杆304上带有的拨片307会因此与压电振子306接触，压电振子306受力作用后发生压电效应，将动能转换为电能即可。
38.一种如上述的一种能源双体船发电装置的发电方法，其特征在于，其方法包括如下:
39.1)通过浮体与波浪相互运动，可将波浪能转换为浮体上下运动的动能，从而带动导杆运动，导杆运动时，导杆上带有的金属拨片会因此与压电振子接触，压电振子受力作用后发生压电效应，就可以将动能转换为电能；
40.2)通过将太阳能电池板安装在甲板表面，同时内嵌在甲板表面，实现太阳能转化为电能。
41.其动能转换为电能，通过上述压电振子受到外力激励作用后产生的电压和电流进行整流，再用储能机构将这些电能储存起来后供应给负载，采用四倍整流倍压电路形成。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。