[发明专利]一种航行船舶利用波浪能的发电装置

说明书

本发明提出了一种航行船舶利用波浪能的发电装置，该装置包括：转动面、外壳、捕能板、齿条、齿条轨道、发电机、发电机齿轮和轴封，本发明巧妙地与船体相结合，船舶在波浪作用下发生横摇运动时，船体会产生较大的转动角度，捕能板因受到海水较大的阻尼作用，故外壳与船体产生非常大的相对转动角度，并且外壳上的齿条与发电机齿轮产生较大的扭矩，使得装置发电功率非常大，实现了船舶对波浪能的间接利用，解决了航行船舶难以利用波浪能的难题。此外，由于水下捕能板的长度长、面积大，捕能板对船舶横摇有较大的阻尼作用，故本发明装置可降低船舶的横摇幅度，提高了船舶航行过程中航向的稳定性。

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种航行船舶利用波浪能的发电装置。

背景技术

船舶在海上航行，需要燃烧大量的燃油为航行提供动力，随之排放出氮氧化物、硫氧化物等污染物加剧了对环境的污染。为降低船舶油耗，减小船舶排放对环境的污染，国际海事组织(IMO)对船舶的排放提出了更高的要求，因此，降低能耗和寻找新型能源成为船舶业亟待解决的问题。

波浪能作为一种理想的可再生能源，其应用在航行船舶上有着得天独厚的优势。船舶在海洋中航行时，受波浪等因素的影响，会发生横摇、纵摇、艏摇、纵荡、横荡和垂荡六个自由度的运动，其中，船舶横摇运动最为剧烈，船体本身蕴含着丰富的机械能。

基于波浪能在海洋中能流密度大、储量丰富等优势，波浪能发展至今也有了各种应用形式，如振荡水柱式、摆式、筏式等波浪能利用形式，但这些波浪能利用装置都是一些岸基装置或是安装在趸船这种固定不动船舶的装置，由于这些装置需与海水进行接触，应用在航行船舶上会增加额外的阻力，装置产生的能量无法抵消克服阻力所消耗的能量，出现得不偿失的现象，因此这些波浪能利用装置无法应用在航行船舶。

基于此，若是设计出一种航行船舶在波浪作用下利用船体机械能的发电装置，那么这种装置将具有非常大的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对上述提到的问题，提出一种航行船舶利用波浪能的发电装置，本装置在安装船舶之前，先对所用船舶船体中间一段进行改造，使改造段的船体部分沿船长方向截面形状为圆心角大于230°的扇形，底部为圆弧，本发明巧妙地与改造段船体进行结合，当船舶因波浪作用发生横摇运动时，装置可以实现与船体改造段之间相对转动，进而通过齿条和发电机齿轮传动使得发电机发电，达到了利用波浪能的目的，解决了航行船舶难以利用波浪能的难题。

本发明上述提到对船体进行改造，将改造后的这段船体定义为改造段，设改造段沿船长方向的宽度为D，改造段的船体在安装本发明装置后依然与船体前部分和船体后部分保持流线型，船体无任何凹陷和凸出现象，因此不会增加船体的航行阻力。

一种航行船舶利用波浪能的发电装置，该装置包括：转动面、外壳、捕能板、齿条、齿条轨道、发电机、发电机齿轮和轴封。

所述转动面是上述船体改造段中的圆弧面部分，设转动面的圆弧半径为r；设与改造段前后相连接的船体圆弧部分半径为R。

所述外壳套于船体改造段的外部，可以实现与转动面相对转动，设外壳沿船长方向的宽度为d，d略小于D，外壳与改造段为间隙配合；设外壳的壳厚为t，通过调整r与t，使r+t＝R，所以安装外壳的船体依然保持流线型。

所述捕能板与外壳底部连接，捕能板沿船长方向的长度较长；所述齿条固定在外壳的内表面中间位置。

所述齿条轨道是船体改造段中的开设的弧形凹槽。

所述发电机设于船体货舱内，其转轴通过轴封与发电机齿轮连接，所述发电机齿轮在齿条轨道中，可以与齿条啮合传动。