阅读说明：本技术 一种利用船舶两舷波浪能的发电装置 (Power generation device utilizing wave energy of two sides of ship ) 是由 李博洋 杨倩倩 王晓栋 张宝收 韩淑洁 于 2020-05-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用船舶两舷波浪能的发电装置,该装置主要包括：浮块、轨道、拉绳、传动轮、传动轴、发电机、发电机底座、限位底座、限位弹簧、套管。本发明的主要目的利用设置在船舶左侧和右侧的浮块,实现在船舶航行过程中对波浪能的利用,为航行中的船舶提供部分动力,达到节能减排的效果。本发明中浮块对称于船舶左舷和右舷安装,对称的两浮块形状相同,质量相等。每个浮块对拉绳的拉力等于浮块的重力,两浮块达到平衡,此时,即使浮块受到较小的波浪的浮力或向上的冲击力,也能够达到较好的发电效果。本发明装置在船舶上可安装多组,可充分利用船舶周围的波浪能资源,发电量大,且本发明易于实现,实际应用价值大。(The invention discloses a generating set using wave energy of two sides of a ship, which mainly comprises: the device comprises a floating block, a track, a pull rope, a transmission wheel, a transmission shaft, a generator base, a limiting spring and a sleeve. The invention mainly aims to utilize the floating blocks arranged on the left side and the right side of the ship, so that the wave energy is utilized in the sailing process of the ship, partial power is provided for the sailing ship, and the effects of energy conservation and emission reduction are achieved. The floating blocks are symmetrically arranged on the port and the starboard of the ship, and the two symmetrical floating blocks have the same shape and the same mass. Every kicking block equals the gravity of kicking block to the pulling force of stay cord, and two kicking blocks reach equilibrium, at this moment, even the kicking block receives the buoyancy of less wave or ascending impact force, also can reach better electricity generation effect. The device can be provided with a plurality of groups on the ship, can fully utilize wave energy resources around the ship, has large generating capacity, is easy to realize and has large practical application value.)

一种利用船舶两舷波浪能的发电装置

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种利用船舶两舷波浪能的发电装置。

背景技术

船舶航行在浩瀚的海洋中，其航行动力主要是由柴油机提供的，不仅如此，船舶上多数大型设施所消耗的电能也都是由柴油机带动发电机产生，船舶不仅需要携带大量的燃油，而且燃油的燃烧和泄漏均会带来严重的污染。所以，寻找新的船用可替代能源和节能措施成为船舶亟待解决的问题。

海洋中可利用的资源十分丰富，波浪能、潮汐能、海流能等，其中波浪能具有能流密度大、能量分布广及强度规律性强等优势，是一种优质的可再生资源。目前已经出现了多种以波浪能为能量来源的发电装置，从原理上可分为：振荡水柱式、振荡浮子式、摆板式、收缩水道式等等，但是这些波浪能利用装置大多一些岸基装置，即使是有小部分应用在海洋中，却也无法应用在航行中的船舶上。若是将这些波浪能利用装置安装在船舶上，将会对船舶的航行增加额外的附加阻力，装置产生的电能无法抵消克服阻力所消耗的能量，得不偿失。因此，若是能够开发出将波浪能直接用于航行中的船舶上，将能减少船舶航行所需的燃油，且航行中的船舶周围的波浪能资源更加丰富，这种船舶之上的波浪能利用装置将具有更大的实际意义。

基于上述原因，目前已经有学者提出了在航行中的船舶上利用波浪能的装置。专利号为CN 110821742 A的中国专利公开了一种商船船艏浮体波浪能发电装置及方法，该装置安装在船体艏部，水线之上，主要包括浮体波浪能收集装置，波浪能转换装置以及发电装置。该装置的浮体形状特殊，不仅能够实现船舶正常航行时，船艏浮体在波浪的作用下时而入水，时而出水，实现发电，而且在船舶航行过程中浮体能够起到劈浪作用，减少船舶行进的阻力，解决了航行中船舶对波浪能的利用问题。

但目前类似上述能在航行中船舶上利用波浪能的装置仍是极少，且基于上述装置在船舶上所取得的节能效果及船舶数目的与日俱增，在航行中的船舶上利用波浪能具有极佳的发展前景。

大型商船在航行时，由于船舶较长，所以船舶两舷附近有更加丰富的波浪能资源，若是能够有效利用两舷侧的波浪能资源进行发电，将能够产生更好的发电效果，产生电能若是用于为船舶的航行提供部分动力，也将产生更好的节能减排效果。

发明内容

本发明的目的是基于上述提到的问题，提出了一种利用船舶两舷波浪能的发电装置。该装置主要包括：浮块、轨道、拉绳、传动轮、传动轴、发电机、发电机底座、限位底座、限位弹簧、套管。

所述浮块为轻体材料，浮块的平均密度约等于海水的密度，平均密度为浮块质量与体积之比，且浮块对称安装在船舶的左舷和右舷，对称的两个浮块形状相同，质量相等。所述轨道固定在船舶外船体上，与浮块相扣合，浮块能够沿着轨道在外船体上滑动。相邻两浮块之间的连接面是斜面，最靠近船首的浮块的迎浪面为一斜面，且斜面朝向舷外。

所述拉绳的两端分别连接对称于船舶中线面的两个浮块。所述传动轮安装在靠近舷边的船舶甲板上，且同浮块一样对称于船舶中线面布置。拉绳经过两个传动轮连接对称的两个浮块，并部分包覆在传动轮上。当浮块运动时，拉绳可以带动传动轮转动。另外，为避免占据甲板空间，拉绳通过套管设置在船舶甲板之下。传动轮的转动轴与传动轴的一端刚性连接，传动轴的另一端与发电机相连。发电机固定在发电机底座上，而发电机底座固定在船舶的甲板上。

所述拉绳的长度需保证一侧的浮块压缩至限位弹簧极限位置时，对应的另一侧的浮块的下缘恰好处于船舶水线上。

所述限位底座近似为一个长方体，一侧固定在船体外板上，上端面与船舶甲板上表面在同一水平面，下端面固定有限位弹簧。既可以保证船舶在大风浪中航行时浮块不会冲出轨道，同时也可以避免浮块上升的距离过大，导致对应的另一侧的浮块低于船舶的水线，浮块入水有可能会增加船舶额外的阻力。

当安装有本发明装置的船舶左舷出现涌浪时，安装在船舶左舷的浮块会受到浮力或是波浪向上的冲击力，左舷的浮块会在浮力或冲击力作用下沿着轨道向上滑动，而拉绳不能承受压力，安装在船舶右舷的浮块会在自身重力的作用下沿着轨道向下滑动，此时，两个浮块的运动就会带动其上固定的拉绳的移动，从而带动传动轮的转动，进而通过传动轴带动发电机发电。

同理，当船舶右舷出现涌浪时，处在右舷的浮块会在波浪的作用下沿着轨道向上运动，此时左舷的浮块受力不平衡，然后在自身重力的作用下沿着轨道向下滑动，进而实现发电机发电。

本发明的有益效果：

1.本发明装置的两浮块对称安装在船舶的左舷和右舷，两侧的浮块达到平衡，所以即使是受到较小的浮力或是波浪向上的冲击力，浮块也能够带动拉绳运动，从而带动传动轴转动，进而实现发电，大大提高了对波浪的利用率。

2.本发明实现了船舶航行过程中波浪能的回收和利用，将其转化电能，为正在航行中的船舶提供部分动力，解决了航行过程中船舶利用波浪能的难题。

3.本发明装置沿着船长方向左舷和右舷对称布置，由于船长较长，所以装置与波浪接触的面积大，可以充分利用船舶周围的波浪能资源，发电量非常大。此外，本发明制作工艺简单，易于实现，具有很高的实际应用意义。

附图说明

图1是本发明装置示意图

图2是本发明装置中浮块的三维模型

图3是本发明装置中套管的示意图

图4是本发明装置中限位底座和限位弹簧的结构示意图

图5是本发明装置安装在船舶上的示意图

图6是船舶左舷涌浪时安装在左舷的浮块的运动示意图

图7是船舶左舷涌浪时安装在右舷的浮块的运动示意图

图8是船舶右舷涌浪时安装在右舷的浮块的运动示意图

图9是船舶右舷涌浪时安装在左舷的浮块的运动示意图

1.浮块；2.轨道；3.拉绳；4.传动轮；5.传动轴；6.发电机；7.发电机底座；8.限位底座；9.限位弹簧；10.套管；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

一种利用船舶两舷波浪能的发电装置，如图1所示，主要包括：浮块(1)、轨道(2)、拉绳(3)、传动轮(4)、传动轴(5)、发电机(6)、发电机底座(7)、限位底座(8)、限位弹簧(9)、套管(10)。

所述浮块(1)对称安装在船舶的两舷，轨道(2)固定在船舶外船体上，轨道(2)和浮块(1)相扣合，浮块(1)能够沿着轨道(2)在外船体上滑动。

所述浮块(1)为轻体材料，浮块(1)的平均密度约等于海水的密度，平均密度为浮块(1)质量与体积之比，此时浮块(1)能在不具备过大质量的前提下达到更好的发电效果。浮块(1)的形状如图2所示，相邻两浮块(1)之间的连接面是斜面，最靠近船首的浮块(1)的迎浪面为一斜面，且斜面朝向舷外。

所述拉绳(3)的两端分别连接对称于船舶中线面的两个浮块(1)。所述传动轮(4)安装在船舶甲板上，靠近舷边，且同浮块(1)一样对称于船舶中线面布置。拉绳(3)经过两个传动轮(4)连接左舷和右舷对称的两个浮块(1)，并部分包覆在传动轮(4)上，当浮块(1)运动时，拉绳(3)可以带动传动轮(4)转动。传动轮(4)的转动轴与传动轴(5)的一端刚性连接，传动轴(5)的另一端与发电机(6)相连。发电机(6)固定在发电机底座(7)上，而发电机底座(7)固定在船舶的甲板上。

所述拉绳(3)的长度需保证一侧的浮块(1)压缩至限位弹簧(9)极限位置时，对应的另一侧的浮块(1)的下缘恰好处于船舶水线上。

本发明装置的浮块(1)分别对称安装在船舶的左舷和右舷，对称的两浮块(1)形状相同，质量相等。每个浮块(1)对拉绳(3)的拉力等于浮块(1)的重力，两浮块(1)达到平衡，此时，即使是受到较小的浮力或是波浪向上的冲击力，浮块(1)也能够带动拉绳(3)运动，实现发电。更重要的是，本发明装置在船舶上可安装多组，通常情况下大多数船舶的船长远远大于波长，相比于仅设一组超长的浮块(1)，这种多组装置对波浪能的利用率更高，发电量更大。

如图3所示，为避免占据甲板空间，拉绳(3)通过套管(10)设置在船舶甲板之下。另外，如果拉绳(3)及套管(10)所在的位置处在舱口附近，可能会影响装卸货，此时，可通过增设滑轮组等措施将拉绳(3)和套管(10)平移到在货舱与货舱中间的甲板之下。

如图4，所述限位底座(8)近似为一个长方体，一侧固定在船体外板上，上端面与船舶甲板上表面在同一水平面，下端面固定有限位弹簧(9)，既可以保证船舶在大风浪中航行时浮块(1)避免冲出轨道(2)，同时也可以避免浮块(1)上升的距离过大，导致对应的另一舷侧的浮块(1)低于船舶的水线，浮块(1)入水有可能增加船舶额外的阻力。

本发明主要应用在一些大型船舶上，多组安装在船舶上的示意图如图5所示。

基于图5，当船舶船航行过程中左舷出现涌浪时，安装在船舶左舷的浮块(1)会受到浮力或是波浪向上的冲击力，左舷的浮块(1)会在浮力或冲击力作用下沿着轨道(2)向上滑动，如图6所示，而拉绳(3)不能承受压力，所以安装在船舶右舷的浮块(1)会在自身重力的作用下沿着轨道(2)向下滑动，如图7所示，此时，两个浮块(1)的运动就会带动其上固定的拉绳(3)的移动，从而带动传动轮(4)的转动，进而通过传动轴(5)带动发电机(6)发电。

同理，当船舶航行过程中右舷出现涌浪时，安装在该船右舷的浮块(1)将在波浪的作用下沿着轨道(2)向上滑动，如图8所示，而安装在船舶左舷的浮块(1)将在自身的重力作用下沿着轨道(2)向下滑动，如图9。此时，这对分别位于两舷的浮块(1)就会带动相连接的拉绳(3)的移动，之后，拉绳(3)带动传动轮(4)转动，从而通过传动轴(5)带动发电机(6)发电。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。