[發明專利]一種基于船舶多自由度運動的發電裝置

有效

• 申請號: 202010854165.0
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112160883B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王龍金;郭超;李博洋;鄧芳;楊化林
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: F03G7/08
• 分類號: F03G7/08
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明提出了一種基于船舶多自由度運動的發電裝置，該裝置包括裝置架、發電裝置組、移動導桿架、滾動球組、連接桿組等。船舶航行時受到波浪影響會產生六個自由度運動，本發明裝置可以采用滾動球捕獲其中多個自由度耦合運動所產生的機械能，實現船舶航行過程中對波浪能的間接利用，解決航行船舶利用波浪能的難題。另外，本發明裝置采用多層構架，可以實現采用同一裝置同時對多層空間的能量回收，充分利用船舶垂向空間，減少裝置所占據的面積，從而可放置更多的裝置，利用船體中蘊含的更多的機械能。

技術領域

本發明屬于船舶技術領域，具體涉及一種基于船舶多自由度運動的發電裝置。

背景技術

船舶航行在海洋過程中，需要燃燒燃油為航行提供動力，這不僅要消耗大量的燃油，而且燃燒燃油排放的二氧化碳等廢氣加劇了對環境的污染。為降低船舶油耗，減小船舶排放對環境的污染，世界各國紛紛出臺各種船舶節能減排的舉措，國際海事組織(IMO)也對船舶的排放提出了更高的要求，因此，降低能耗和尋找新型能源成為船舶業亟待解決的問題。一些學者對太陽能、風能等清潔能源在航行船舶上應用進行了研究并取得一定的效果。而波浪能作為一種在海洋中儲量豐富的可再生清潔能源，其在航行船舶上應用有著得天獨厚的優勢。

船舶在海洋中航行時，受波浪等因素的影響，會發生橫搖、縱搖、艏搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩六個自由度的運動，船舶的實際運動實質上就是這六個自由度運動的耦合。當船舶在風浪天中航行時，船舶的運動會更加劇烈，其蘊含的機械能會更加豐富。若是將船舶航行過程中產生的機械能回收利用起來，為船舶航行提供部分動力，將能有效的減少船舶的燃料消耗，實現船舶節能減排。

由于船舶的運動是由波浪引起的，所以對船體中蘊含機械能的利用實質上就是實現了間接對波浪能的利用，因此，一些學者對如何在航行中船舶上來間接利用波浪能進行了初期的研究，并取得了一定的效果，開發出一些航行船舶波浪能利用裝置，這些裝置有效的減少了船舶的能源損耗和廢氣排放。因此，開發航行船舶波浪能利用裝置具有更大的實際意義。

此外，基于船舶運動的特點和復雜性，船舶每個自由度中都蘊含著一定的機械能，僅對一種自由度方向的機械能進行回收相對容易，而如何同時高效地回收兩個或者多個自由度中蘊含的機械能，仍是個不小的難題，若要解決此問題，能量回收裝置中能量捕獲單元應擁有盡可能多的自由度，而擁有一定質量的球體放置在平面上，其自身擁有五個方向上的自由度，且由于球體與平面的接觸面積小，平面稍有傾斜，球體就會發生滾動，所以放置在船舶平面上的球體對船舶的運動反應較為迅捷，靈敏度高，可考慮作為船舶運動中蘊含機械能的捕獲裝置。

發明內容

本發明的目的是針對上述提到的問題，提出一種基于船舶多自由度運動的發電裝置，用來回收船舶航行過程中所蘊含的機械能，進而轉化為電能。

該裝置包括：裝置架、發電裝置組、移動導桿架、滾動球組、連接桿組。所述裝置架包括：滾動盤A、滾動盤B、滾動盤C、齒條Ⅰ、齒條Ⅱ、齒條Ⅲ、齒條Ⅳ、滑軌Ⅰ、滑軌Ⅱ、滑軌Ⅲ、滑軌Ⅳ。所述發電裝置組包括：導向槽Ⅰ、導向槽Ⅱ、導向槽Ⅲ、導向槽Ⅳ、發電機Ⅰ、發電機Ⅱ、發電機Ⅲ、發電機Ⅳ、發電機齒輪Ⅰ、發電機齒輪Ⅱ、發電機齒輪Ⅲ、發電機齒輪Ⅳ、滑塊Ⅰ、滑塊Ⅱ、滑塊Ⅲ、滑塊Ⅳ。所述移動導桿架包括：球套A、球套B、球套C、導桿Ⅰ、導桿Ⅱ、導桿Ⅲ、導桿Ⅳ。所述滾動球組包括：滾動球A、滾動球B、滾動球C。所述連接桿組包括：連接桿Ⅰ、連接桿Ⅱ、連接桿Ⅲ、連接桿Ⅳ。

所述裝置架自上而下依次分為A層、B層、C層，其中，每層截面都為大小相同的正方形，層與層之間通過金屬桿連接。裝置架的A層、B層、C層依次設有滾動盤A、滾動盤B、滾動盤C，所述滾動盤A、滾動盤B、滾動盤C均是具有一定直徑的圓形凹槽，且凹槽的底面為平面，可以形成局部空間使滾動球A、滾動球B、滾動球C自由滾動。所述裝置架中層橫截面正方形靠近左舷的邊線設為邊線Ⅰ，靠近船首的邊線設為邊線Ⅱ，靠近右舷的邊線設為邊線Ⅲ，靠近船尾的邊線設為邊線Ⅳ。