[發(fā)明專利]一種利用船舶橫搖的舷側(cè)外板壓電發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110596907.9
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113131792B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈小平;李博洋;孫成琪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;B63B17/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 韓麗萍

本發(fā)明提出了一種利用船舶橫搖的舷側(cè)外板壓電發(fā)電裝置，該裝置包括：固定鉸支座、彈性材料、壓板、墊塊、壓電材料和復(fù)位彈簧。本發(fā)明裝置是在船舶設(shè)計之初，就將壓電材料嵌入船體干舷部分的舷側(cè)外板內(nèi)，在船舶航行過程中發(fā)生橫搖運動時，利用水壓對壓電材料進行擠壓發(fā)電，產(chǎn)生的電能經(jīng)處理后并入船舶電網(wǎng)，為船舶動力設(shè)備供電，實現(xiàn)了船舶節(jié)能減排。此外，由于船舶水線以上干舷部分沿船長方向的長度非常長，這樣可以在干舷凹槽中設(shè)置非常多的本發(fā)明裝置，當船舶發(fā)生橫搖運動時，干舷部分浸入海水的面積非常大，造成海水對干舷部分的舷側(cè)外板壓力很大，所以，本發(fā)明可回收的能量是十分巨大的，發(fā)電效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用船舶橫搖的舷側(cè)外板壓電發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

當前，船舶數(shù)量逐漸增多，這些船舶在航行過程中，需要燃燒燃油為航行提供動力，燃燒燃油排放的二氧化碳等廢氣加劇了對環(huán)境的污染。因此，降低能耗和尋找新型能源成為船舶業(yè)亟待解決的問題。一些學(xué)者開始對太陽能、風(fēng)能等可再生能源應(yīng)用在航行船舶上進行研究，并設(shè)計出能量回收裝置，這些裝置均取得一定的應(yīng)用效果。而波浪能作為一種在海洋中儲量豐富的可再生能源，其在航行船舶上應(yīng)用有著得天獨厚的優(yōu)勢。

船舶在海洋中航行時，受波浪等因素的影響，會發(fā)生橫搖、縱搖、艏搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩六個自由度的運動，船舶的運動實質(zhì)上就是這六個自由度運動的耦合，其中，船舶的橫搖運動最為劇烈。

此外，隨著科技進步，壓電材料越來越受到重視，這種材料即使受到較小程度的機械擠壓，也會在兩端面間出現(xiàn)電壓，能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化成電能。

基于此，專利號為CN 204304833 U的中國專利公開了一種船舶用風(fēng)浪壓電發(fā)電裝置，該專利將懸臂梁外掛在船沿上，在懸臂梁表面貼合壓電片，利用波浪能和風(fēng)能的作用，使得壓電片發(fā)電。該專利雖然實現(xiàn)了對風(fēng)能和波浪能的回收利用，但在船沿外掛懸臂梁進行能量回收的這種方式會造成船體嚴重的表面不規(guī)則，使得船體凹凸不平，破壞了船體原有的流線型，在船舶航行過程中發(fā)生橫搖運動時，船沿下端的懸臂梁會增大船體與水面的接觸面積，這樣裝有該裝置的船舶航行時會產(chǎn)生非常大的額外阻力，導(dǎo)致發(fā)電裝置產(chǎn)生的能量不足以彌補船舶因額外阻力所消耗的能量，得不償失，因此該專利沒有實施價值和創(chuàng)新性。

當船舶在風(fēng)浪天航行發(fā)生橫搖運動時，船體兩側(cè)干舷交替浸入水中，海水對兩側(cè)干舷的壓力交替變化，此外，由于船舶水線以上干舷部分沿船長方向的長度很長，干舷接觸的海水面積非常大，因此，海水對干舷的壓力很大。

基于此，若是采取壓電方式將這部分壓力進行回收利用，那么這種設(shè)計將具有非常大的實際應(yīng)用價值，意義巨大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述提到的問題，提出一種利用船舶橫搖的舷側(cè)外板壓電發(fā)電裝置，該裝置是在船舶設(shè)計之初將壓電材料嵌入船體兩側(cè)干舷部分的舷側(cè)外板內(nèi)，在船舶航行過程中發(fā)生橫搖運動時，船舶左右兩側(cè)干舷部分會交替浸入水中，浸入水中的干舷可利用水壓對壓電材料進行擠壓發(fā)電，產(chǎn)生的電能經(jīng)處理后并入船舶電網(wǎng)，為船舶動力設(shè)備供電，實現(xiàn)了船舶節(jié)能減排。

本發(fā)明裝置包括：固定鉸支座、彈性材料、壓板、墊塊、壓電材料和復(fù)位彈簧。

在船舶設(shè)計之初將船體兩側(cè)干舷位置開設(shè)凹槽，凹槽下邊緣位于吃水線上，所述凹槽是將干舷部分的舷側(cè)外板向內(nèi)變形所得，凹槽內(nèi)的舷側(cè)外板實際為船體鋼板，開設(shè)的凹槽不會對船體的整體結(jié)構(gòu)強度造成破壞。所述壓電材料貼合在凹槽內(nèi)的船體鋼板上。

所述固定鉸支座設(shè)有兩個，分別固定在凹槽頂部。

所述壓板設(shè)于凹槽內(nèi)，在壓板上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，壓板的轉(zhuǎn)軸兩端分別與兩個固定鉸支座配合。

所述墊塊設(shè)于壓板與壓電材料之間，固定在壓板中間位置。

所述復(fù)位彈簧位于凹槽底部位置，復(fù)位彈簧兩端分別固定在壓電材料與壓板上。