一种船舶波浪能发电和减摇系统的制作方法

2021-02-09 08:02:03|

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本发明涉及船舶领域，尤其涉及一种船舶波浪能发电和减摇系统。

背景技术：

波浪能发电技术：波浪能发电是以波浪的能量为动力生产电能。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。但是，波浪能在双体船上没有很好地将波浪能充分采集；发电量相对于船舶耗能较低；并且在回收波浪能的同时无法提高船舶的稳定性。

技术实现要素：

本发明提供一种船舶波浪能发电和减摇系统，以克服上述技术问题。

本发明提供一种船舶波浪能发电和减摇系统，包括，上船体、下船体、油箱、液压泵、电动机、先导溢流阀、马达、发电机、液压发电单元和控制器；

所述液压发电单元包括：液压缸、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀；

所述液压缸固定于所述上船体和所述下船体之间，所述液压缸的下缸与所述第一单向阀的出口和所述先导溢流阀一端连接，所述先导溢流阀另一端与所述马达一端连接，所述马达与所述及所述发电机连接，所述马达另一端与所述第一单向阀的入口和第三单向阀的入口连接，所述第三单向阀的出口与所述液压缸的上缸连接；所述液压缸的上缸与所述第二单向阀的入口连接，所述第二单向阀的出口与所述马达一端连接；

所述油箱设置于所述上船体内，所述液压泵与所述马达所在管路连接，所述电动机驱动所述液压泵将所述油箱的油供给系统；

所述控制器与所述马达电连接；

所述上船体通过多个所述液压缸支撑于两个所述下船体上。

进一步地，还包括，第一蓄能器和第二蓄能器；

所述第一蓄能器设置于所述马达和所述先导溢流阀之间的管路上；所述第二蓄能器设置于所述马达后端的回油管路上。

进一步地，所述液压发电单元还包括，第一直动溢流阀；所述第一直动溢流阀两端分别与所述第三单向阀两端相连。

进一步地，还包括，第二直动溢流阀；

所述第二直动溢流阀设置于所述液压泵和所述第二蓄能器之间的管路上。

进一步地，还包括，升降支柱；

所述升降支柱固定于所述上船体与下船体相对的一面，调节所述升降支柱的长度，对所述上船体和下船体进行支撑。本发明在双体船上设置发电单元将波浪能充分采集；使得发电量多于船舶耗能量；进一步在波浪能回收的同时提高船舶的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的电气原理示意图；

图2为本发明实施例的整体结构示意图；

图3为本发明实施例的侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种船舶波浪能发电和减摇系统，包括，上船体1、下船体3、油箱11、液压泵13、电动机12、先导溢流阀5、马达8、发电机7、液压发电单元和控制器；

所述液压发电单元包括：液压缸2、第一单向阀4、第二单向阀15、第三单向阀16；

所述液压缸2固定于所述上船体1和所述下船体3之间，所述液压缸2的下缸与所述第一单向阀4的出口和所述先导溢流阀5一端连接，所述先导溢流阀5另一端与所述马达8一端连接，所述马达8与所述及所述发电机7连接，所述马达8另一端与所述第一单向阀4的入口和第三单向阀16的入口连接，所述第三单向阀16的出口与所述液压缸2的上缸连接；所述液压缸2的上缸与所述第二单向阀15的入口连接，所述第二单向阀15的出口与所述马达8一端连接；

所述油箱11设置于所述下船体3内，所述液压泵13与所述马达8所在管路连接，所述电动机12驱动所述液压泵13将所述油箱11的油供给系统；

所述控制器与所述马达8电连接；

所述上船体1通过多个所述液压缸2支撑于两个所述下船体上。

进一步地，还包括，第一蓄能器6和第二蓄能器9；

所述第一蓄能器6设置于所述马达8和所述先导溢流阀5之间的管路上；所述第二蓄能器9设置于所述马达8后端的回油管路上。

具体而言，本发明在双体船的上船体和下船体之间设置发电和减摇系统；该发电和减摇系统为闭式液压传动系统，船舶在正常航行时，如图2所示，液压缸2两端分别与上船体1和下船体3固定连接，液压缸2将上船体1支撑在下船体3上。当船舶由于波浪产生纵向或者横向运动时，船体与水面接触部分即下船体吸收波浪能量，通过液压缸2实现传递，马达最终带动转子切割磁力线发电，并入船舶电网；同时，由于波浪能被液压缸2部分吸收，上船体摇晃减少，船舶整体舒适性得到改善。

如图1所示，虚线框内为液压发电单元，本申请中的液压发电单元设置为五对，每对液压发电单元中的两个液压缸2分别设置在两个下船体3与上船体1之间，所述液压发电单元包括：液压缸2、第一单向阀4、第二单向阀15、第三单向阀16；

所述油箱11设置于所述上船体1内，所述液压泵13与所述马达8所在管路连接，所述电动机12驱动所述液压泵13将所述油箱11的油供给系统；

当船舶靠泊时，下船体3不受波浪载荷的作用，此状态下，高压液压油在液压缸2的下缸，即液压活塞下方，低压液压油在所述液压缸2的上缸，液压缸2内的高压液压油压力没有达到先导溢流阀5的开阀压力，此时先导溢流阀5阀口关闭，液压缸2的液压活塞没有往复运动，船舶的多个液压发电单元处于平衡状态。

当船舶在波浪载荷下航行时，下船体3在波浪的作用下上下运动，驱动液压缸2的活塞产生往复运动，当下船体3受到波浪向上的作用力时，液压缸2的下缸内为高压液压油，高压液压油的压力达到先导溢流阀5的开阀压力后，阀口开启，下缸内的高压液压油经过先导溢流阀5进入第一蓄能器6，第一蓄能器6为高压蓄能器，高压液压油在第一蓄能器6中经过蓄能稳压后驱动马达8转动，所述马达8为变量液压马达，马达8带动发电机7工作；下缸内的高压液压油做功后压力降低，经过第一蓄能器6后再进入第二蓄能器9，第二蓄能器9为低压蓄能器，最后经第三单向阀16进入液压缸2的上缸；先导溢流阀5适于在高压、大流量下工作，宜用于系统溢流稳压，当无浪时压力未达到先导溢流阀开阀压力，阀口关闭，能够承受液压油的高压。直动溢流阀不适用于高压所以此处不宜使用，在别处当安全阀用于卸荷。

当下船体3受到波浪向下的作用力时，液压缸2的上缸产生高压液压油，上缸产生的高压液压油流经第二单向阀15进入第一蓄能器6，高压液压油在第一蓄能器6中稳压后驱动马达8转动，带动发电机7工作；液压缸2的上缸产生高压油做功后压力降低，经过第一蓄能器6后再进入第二蓄能器9，再流经单向阀4进入液压缸2的下缸。

蓄能器是液压系统中的一种能量储蓄装置，它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压能释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，第一蓄能器6可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。因为液压油流量是脉动不均匀的，使用蓄能器之后，使液压油从蓄能器中稳定流出。这样有利于发电机匀速转动，提高发电质量。

进一步地，为了对所述液压发电单元进行保护，所述液压发电单元还包括，第一直动溢流阀17；所述第一直动溢流阀17两端分别与所述第三单向阀16两端相连。

进一步地，还包括，第二直动溢流阀10；

所述第二直动溢流阀10设置于所述液压泵13和所述第二蓄能器9之间的管路上。为了保护液压缸，当液压发电单中液压油压力过高，达到直动溢流阀10开启压力时，液压油泄至油箱11。

进一步地，还包括，升降支柱18；

所述升降支柱18固定于所述上船体1与下船体3相对的一面，调节所述升降支柱18的长度，对所述上船体1和下船体3进行支撑。

当船舶长时间停航或者坞修时，液压缸不适合承受高压，如图3所示，在上下船体之间增加升降支柱18，所述升降支柱18的一端与上船体靠近下船体的一面固定连接，所述升降支柱18为电动液压推杆；当船停泊或者进坞时，使电动液压推杆的杆体伸出，代替液压缸2支撑上下船体，此时液压缸不受高压，防止液压油泄漏，易于维修。

本发明的闭式液压传动系统采用闭式液压传动系统，该系统将马达产生的低压油有效利用，可以使液压能的损失降低，有利于提升液压发电单元的效率；通过控制器自动调节变量液压马达，使液压马达工作参数与输入端的高压油参数相匹配，有利于提高液压能的转化效率；当液压缸2中的高压油流量大时，控制器控制马达增大流量，当液压油流量减小时控制马达减小流量，目的是使发电机匀速旋转。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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