本发明专利技术提供的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，主要包括潮流能能量转换系统、储能系统和辅助动力驱动系统。其中，潮流能能量转换系统用于将潮流能转化为电能，并将电能传输到储能系统；所述储能系统一方面用于存储电能，另一方面需要时向辅助动力驱动系统提供电能；所述辅助动力驱动系统用于为船舶行驶提供辅助(替代)动力；本装置作为重油、柴油等化石燃料的辅助动力，替代(配合)使用，可减少具有高污染的重油、柴油等化石燃料的碳排放，具有清洁环保属性。该装置原理简单，可长时间无限次使用，同时减少购买柴油或燃煤动力原料，节省成本。
An auxiliary power device for ship driving based on tidal energy
【技术实现步骤摘要】
一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置
本专利技术属于可再生能源尤其是潮流能能源应用领域，特别涉及一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置。
技术介绍
随着经济发展，我国水路货物运输量和港口吞吐量连续多年稳居世界第一。世界十大最繁忙的港口有7个在中国，占全球货物吞吐量的四分之一以上。繁忙的水运和海运带来了空气污染，由于船舶所使用的燃料主要是渣油或重油，都属于柴油范畴，其含硫量是车用油的100至3500倍，并且还含有镉、钒、铅等重金属。在京津冀、长三角、珠三角及沿海沿江地区，船舶港口排放已成为大气污染的重要来源之一。潮流主要是由潮汐引起的海水流，我国潮流能资源极为丰富，沿岸130个水道的理论平均功率约为1.4×104MW。其中浙江、福建、山东和台湾海峡是世界上潮流能资源最丰富的地区之一。潮流能作为绿色可再生能源，具有能量密度高、可预测性强、蕴藏量丰富等特点，越来越受到世界各国的重视。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，解决了现有的船舶行驶动力能源造成的环境污染问题。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，包括潮流能能量转换系统、升降系统、储能系统、辅助动力驱动系统和控制系统。其中，潮流能能量转换系统用于将潮流能转化为电能，并将电能传输到储能系统；所述升降系统用于将潮流能能量转换系统置于海水中或升至船舱室内；所述储能系统用于存储电能并向辅助动力驱动系统提供电能；所述辅助动力驱动系统用于为船舶行驶提供辅助动力；控制系统用于控制该装置正常运行。优选地，潮流能能量转换系统包括箱体、叶轮、垂直转轴、增速箱和发电机。其中，所述箱体是左右两端为喇叭口开口设计的箱体，其喇叭口朝向处于水平状态；所述垂直转轴的一端与箱体连接，且该端沿其圆周方向均布有四个叶轮，所述叶轮置于箱体的内腔中；所述垂直转轴的另一端通过增速箱与发电机连接；所述发电机与储能系统连接。优选地，所述垂直转轴为两段式结构，分别为上段和下段，且两者之间通过法兰连接；所述叶轮布置在下段，且该下段与箱体下导流板连接；所述上段为嵌套多层伸缩式结构。优选地，所述潮流能能量转换系统箱体上安有方向传感器和偏航装置；所述方向传感器和偏航装置均与控制系统连接。优选地，储能系统包括蓄电池组，所述蓄电池组的输入端连接潮流能能量转换系统的发电机末端；所述蓄电池组的输出端连接辅助动力驱动系统。优选地，所述蓄电池组的输入端通过整流器与潮流能能量转换系统的发电机输出端口连接。优选地，所述辅助动力驱动系统包括行驶电动机、传动轴和螺旋桨，其中，所述传动轴的一端与螺旋桨连接，另一端与行驶电动机的输出轴连接；所述行驶电动机与储能系统连接。优选地，所述控制系统包括控制器，所述控制器上设置有输入端口和输出端口；所述输出端口连接储能系统和安装在潮流能能量转换系统上的偏航装置；所述输入端口连接有安装在潮流能能量转换系统上的方向传感器。优选地，所述升降系统包括升降电机；所述升降电机的输出轴连接有两条钢缆；所述钢缆通过锁扣与潮流能能量转换系统箱体连接；所述升降电机与控制系统连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，利用船舶停靠港口位置处潮流速度大、岸边集流作用明显的有利条件，将清洁可再生能源潮流能的能量转化为电能进行存储，需要该装置工作时，储能系统为动力驱动系统输出电能，使电动机工作带动螺旋桨转动，进而推动船舶行驶。作为重油、柴油等化石燃料的辅助动力，替代(配合)使用，可减少具有高污染的重油、柴油等化石燃料的碳排放，具有清洁环保属性；该装置原理简单，可长时间无限次使用，不需要反复(或少量)购买柴油或燃煤动力原料，节省成本。附图说明图1是船舶行驶辅助动力装置整体结构示意图；图2是控制系统连接图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，包括潮流能能量转换系统1、升降系统2、储能系统3、辅助动力驱动系统4和控制系统5五大部分。其中，潮流能能量转换系统1用于将潮流能转化为电能；升降系统2用于将潮流能能量转换系统置于海水中或升至船舱室内；储能系统3用于将潮流能能量转换系统产生的动力来源电能统一存储与输出；辅助动力驱动系统4用于为船舶行驶提供辅助(替代)动力与驱动；控制系统5用于控制该装置正常运行。具体来说，潮流能能量转换系统包括箱体1-1、叶轮1-2、垂直转轴1-3、增速箱1-4、发电机1-5和基础1-6。其中，箱体1-1是由上、下、前、后、四个导流板组成的；下导流板与基础1-6连接；四个导流板组合成左右两端海水可流过的喇叭口设计，喇叭口朝向处于水平状态，该设计可增大潮流能进入量，加快潮流能通过叶轮的速度，保证水平轴方向的潮流能从叶轮1-2快速通过。叶轮1-2置于箱体1-1的内腔中，采用四片均匀排布式，叶轮1-2与垂直转轴1-3之间通过支撑臂连接。这样潮流流过叶轮，叶轮1-2转动带动垂直转轴1-3一起同步转动。垂直转轴1-3分为两段式，箱体以上的为上段，下部为下段，上下两段通过法兰连接；下段为固定的长度，底部安装在下导流板上。上段采用套嵌多层伸缩式结构，每层转轴内壁上下两端都有卡死结构，保证各层可拉伸至一定范围卡死固定且不会脱离。所述垂直转轴3的轴线方向与箱体1-1的喇叭口朝向方向互相垂直。垂直转轴1-3多层套嵌的最内层与增速箱1-4连接；增速箱1-4的输出端与发电机1-5的输入端连接，增速箱1-4与发电机1-5固定置于船板内，不接触海水。发电机1-5末端为电缆1-7将产生的电能输送至储能系统中3。在潮流能能量转换系统箱体的上导流板上设有方向传感器1-8，用来接收潮流能流向信息，并与控制系统连接。在箱体1-1内设置有用于改变箱体方向的偏航装置1-9，所述偏航装置1-9与控制系统连接，接受控制系统控制。升降系统包括升降电机2-1、输出轴2-2和钢缆2-3。钢缆2-3为两条采用对称排布，每条钢缆的一端固定在输出轴2-2上，另一端穿过船板通过锁扣与潮流能能量转换系统箱体1-1的上导流板连接。这样，通过升降电机2-1的正反转动，带动潮流能能量转换系统箱体1-1升降。不工作时，箱体1-1叶轮1-2一体放置船舱室内部；工作时，打开舱盖，升降系统将箱体1-1下放于海水里，垂直转轴1-3套嵌的各层同步被动拉伸直至基础1-6坐落于海床上。储能系统3是由蓄电池组3-1组成，其材料选择市场上最为普遍的铅蓄电池。蓄电池组3-1的外壳两端为多种常见规格的输入输出端口，蓄电池组3-1的输入端接入潮流能能量转换系统产生的电能；所述蓄电池组3-1的输出端与辅助动力驱动系统4的行驶电动机4-1连接；同时，蓄电池组3-1还与控制系统连接，接受控制系统充、放电命令。蓄电池组3-1的输入端通过整流器3-2与发电机1-5输出端口本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，其特征在于，包括潮流能能量转换系统(1)、升降系统(2)、储能系统(3)、辅助动力驱动系统(4)和控制系统(5)，其中，潮流能能量转换系统(1)用于将潮流能转化为电能，并将电能传输到储能系统(3)；升降系统(2)用于将潮流能能量转换系统置于海水中或升至船舱室内；所述储能系统(3)用于存储电能并向辅助动力驱动系统(4)提供电能；所述辅助动力驱动系统(4)用于为船舶行驶提供辅助动力；控制系统(5)用于控制该装置正常运行。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，其特征在于，包括潮流能能量转换系统(1)、升降系统(2)、储能系统(3)、辅助动力驱动系统(4)和控制系统(5)，其中，潮流能能量转换系统(1)用于将潮流能转化为电能，并将电能传输到储能系统(3)；升降系统(2)用于将潮流能能量转换系统置于海水中或升至船舱室内；所述储能系统(3)用于存储电能并向辅助动力驱动系统(4)提供电能；所述辅助动力驱动系统(4)用于为船舶行驶提供辅助动力；控制系统(5)用于控制该装置正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，其特征在于，潮流能能量转换系统包括箱体(1-1)、叶轮(1-2)、垂直转轴(1-3)、增速箱(1-4)和发电机(1-5)；其中，所述箱体(1-1)是左右两端为喇叭口开口设计的箱体；所述垂直转轴(1-3)的一端与箱体(1-1)连接，且该端沿其圆周方向均布有四个叶轮(1-2)，所述叶轮(1-2)置于箱体(1-1)的内腔中；所述垂直转轴(1-3)的另一端通过增速箱(1-4)与发电机(1-5)连接；所述发电机(1-5)与储能系统(3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，其特征在于，所述垂直转轴(1-3)为两段式结构，分别为上段和下段，且两者之间通过法兰连接；所述叶轮(1-2)布置在下段，且该下段与箱体(1-1)下导流板连接；所述上段为嵌套多层伸缩式结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于潮流能的船舶行驶辅助动力装置，其特征在于，潮流能能量转换系统箱体上安有方向传感器(1-8)和偏航装置(1-9)；所述方向传感器(1-8)和偏航装置(1-9)均与控制系统连...
【专利技术属性】
技术研发人员：李腾，郭辰，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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