一种用于船舶上边舱的发电装置

1.本实用新型属于船舶发电技术领域，特别涉及一种用于船舶上边舱的发电装置。


背景技术：

2.随着船舶航运事业的飞速发展，海上航运成为许多大型货物运输方式的首选，全球船舶数量和大型货物运输总量的之间不平衡的问题日益突出，船舶航运市场竞争也随之日趋激烈。随着海上运输船舶数量的增加，船舶在海上航行的过程中需要消耗大量的燃油来提供动力，而燃烧燃油会排放出二氧化碳等污染物，给环境造成了严重的污染。所以，研究如何减少船舶能源消耗和为船舶航行寻找新的可再生清洁能源迫在眉睫。
3.波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，波浪能具有清洁无污染的优势，并且在海洋中普遍存在，可以作为一种船舶航行中可使用的替代性能源加以开发利用。由于船舶本身的结构尺寸比较大，船长较长，所以当船舶在海洋中航行时，受海上波浪的作用，船舶的横摇运动最为剧烈，使得船体中蕴藏着大量的机械能，所以，如何将这部分能量进行充分回收利用已经成为当前的研究热点。
4.尽管在相关领域已有部分研究人员提出在航行船舶上利用波浪能进行发电的装置，但是此类装置在回收能量的过程中需固定在船舶的甲板上，这就会占据船舶宝贵的甲板或其它空间，给船舶人员日常行动和船舶装卸货造成不便。所以，此类发电装置具有一定的短板和不足。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于船舶上边舱的发电装置，在使用时将本发电装置安装在船舶上边舱预设的底板上，并且可在多个上边舱上安装多组本装置。本发电装置可以将船舶航行过程中船体横摇所产生的机械能进行回收利用，并转化为电能，为船舶电网供电，节省了船舶航行过程中的燃油消耗。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
7.一种用于船舶上边舱的发电装置，包括框架和位于其上的轨道，所述框架安装在船舶上边舱预设的底板上；所述轨道的两侧依次安装有导轨和齿条，所述轨道、导轨和齿条均为向下弯曲的弧形，且弧度一致；所述轨道上设置滚筒，所述滚筒内部设置发电机，所述发电机两端固定有滑块，所述滑块上开设弧形孔，所述导轨穿过所述弧形孔，位于滑块至少一侧的导轨上套装有弹簧，所述弹簧的一端固定在框架上，另一端固定在滑块上；所述发电机的转轴两端安装有齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合。
8.优选地，位于滑块两侧的导轨上均套装有弹簧。
9.当船舶在航行过程中时，受波浪的作用船舶会发生剧烈的横摇运动，船体左倾和右倾交替进行，本装置的滚筒会在重力的作用下沿着轨道发生来回滚动，滚筒带动发电机通过滑块沿导轨来回移动，从而带动发电机转轴上的齿轮与安装在框架上的齿条啮合传动，最终实现发电机发电，产生的电力经处理后并入船舶电网，为船舶上的用电设备供电；
在发电机移动过程中，滑块两侧的弹簧起到限位作用，在弹簧的作用下实现发电机实现平稳移动，防止发电机在移动过程中碰撞到框架上。
10.通过上述技术方案，本实用新型提供的一种用于船舶上边舱的发电装置具有如下有益效果：
11.1.本装置巧妙的嵌入在船舶上边舱预设的底板上，不占用船舶宝贵的甲板空间，在船舶航行过程中本装置回收由于船体横摇而产生的机械能，并将其转换为电能，为船舶动力设备供电，实现了间接利用波浪能，减少了船舶航行中的燃油消耗，降低了船舶运输的成本。
12.2.本装置基于船舶上边舱沿船长方向足够长的特点，将用来捕获船体机械能的滚筒设计的足够长，当船舶因波浪作用发生横摇运动时，本装置的滚筒进一步提高了对船体机械能的回收功率，使本装置有较好的发电效果。
13.3.本实用新型结构简单，制造安装成本低，易于实现，有较好的推广应用价值。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍。
15.图1为本发电装置的框架、轨道和导轨示意图；
16.图2为本发电装置的整体示意图；
17.图3为本发电装置的发电机与滚筒配合剖视图；
18.图4为本发电装置的发电机与滚筒拆分示意图；
19.图5为本发电装置的滑块与导轨配合示意图；
20.图6为图2中a部分放大示意图；
21.图7为本发电装置在船舶上的嵌入位置示意图；
22.图8为图8中b部分放大示意图；
23.图9本发电装置在船舶上的安装位置俯视图；
24.图10本发电装置滚筒滚动的理论极限位置示意图；
25.图11本发电装置弹簧变形示意图。
26.图中：1、框架；2、齿条；3、发电机；4、滚筒；5、轨道；6、滑块；7、导轨；8、齿轮；9、弹簧；10、弧形孔；11、上边舱；12、底板；13、船舶；14、发电装置。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.本实用新型提供了一种用于船舶上边舱的发电装置，如图1和图2所示，包括框架1和位于其上的轨道5，框架1用来对本发电装置起支撑作用。轨道5的两侧依次安装有导轨7和齿条2，轨道5、导轨7和齿条2均为向下弯曲的弧形，且弧度一致。
29.如图3和图4所示，轨道5上设置滚筒4，滚筒4可在轨道5上来回滚动；滚筒4为空心圆筒，长度为l，滚筒4用于捕获船舶航行中因波浪作用产生的机械能。在实际应用中，可以按照船舶上边舱的实际长度来调整滚筒4的长度l，从而提高滚筒4对于船体机械能的捕获
效率，增加发电机3的发电功率。
30.滚筒4内部设置发电机3，发电机3两端固定有滑块6，滑块6上开设弧形孔10，导轨7穿过弧形孔10，因此，发电机3通过两端的滑块6安装在导轨7上，且可沿着导轨7来回移动。
31.如图5所示，本实施例中，位于滑块6两侧的导轨7上均套装有弹簧9，弹簧9的一端固定在框架1上，另一端固定在滑块6上，在滑块6来回滑动过程中，弹簧9可对其进行复位。
32.如图6所示，发电机3的转轴两端安装有齿轮8，齿轮8与齿条2啮合。当滚筒4在轨道5上来回滚动时，会带动发电机3沿导轨7来回移动，在滚筒4滚动过程中，发电机3与滚筒4之间处于相对滑动状态。
33.本发电装置14在船舶13的上边舱11上安装的位置如图7和图8所示，本发电装置14通过框架11安装在船舶上边舱11预设的底板12上。图7中x、y、z方向分别对应船的右舷、船首和船正上方。
34.本发电装置14在船舶上的安装位置俯视图如图9所示，本发电装置14可以在船舶上对称安装多组，提高发电效率，产生的电能为船舶动力设备供电，减少船舶电网的负荷。
35.如图10所示，本发电装置14的滚筒4在轨道5上来回滚动，设c点为滚筒4的初始位置，也即船体保持正浮状态下的位置；a点为滚筒4沿轨道5向左方向(图示方位)滚动所到达的极限位置点，也即船体左倾时，滚筒4沿着轨道5滚动的极限位置点；b点为滚筒4沿轨道5向右方向(图示方位)滚动所到达的极限位置点，也即船体右倾时，滚筒4沿着轨道5滚动的极限位置点；其中a点和b点为滚筒4在轨道5上滚动所到达的两个理论极限位置点，并不是滚筒4在实际滚动过程中所能到达的位置。
36.当船舶在航行过程中时，受波浪的作用船体发生横摇运动时，船体左倾和右倾交替进行。
37.如图11所示，以船体先发生左倾为例：当船体向左倾斜时，本发电装置的滚筒4会在重力作用下沿着轨道5向左滚动(图示方位)，滚筒4在向左滚动的同时与发电机3保持相对滑动，从而带动发电机3通过滑块6沿导轨7向左移动，在发电机3向左移动的过程中，安装在发电机3转轴上的齿轮8与齿条2啮合传动，进而实现发电机3发电。在发电机3沿导轨7向左移动的过程中，安装在滑块6左侧的弹簧9和右侧的弹簧9发生形变，滑块6左侧弹簧9受到力而压缩，滑块6右侧的弹簧9受力而拉伸变长，当滑块6两侧的弹簧9达到最大形变量时，发电机3停止向左移动。
38.同理，当船体由左倾向右倾斜时，本发电装置14的滚筒4在重力的作用下向右滚动，滚筒4在向右滚动的同时与发电机3保持相对滑动，从而带动发电机3通过滑块6沿导轨7向右移动，在发电机3向右移动的过程中，安装在发电机3转轴上的齿轮8与齿条2啮合传动，进而实现发电机3发电。在发电机3沿导轨7向右移动的过程中，安装在滑块6左侧的弹簧9和右侧的弹簧9发生形变，滑块6左侧弹簧9先复位，再受到力而拉伸变长，滑块6右侧的弹簧9先复位，再受力而压缩，当滑块6两侧的弹簧9达到最大形变量时，发电机3停止向右移动。
39.在发电机3通过滑块6沿导轨7来回移动的过程中，在弹簧9的作用下实现发电机3平稳移动，还起到限位的作用，防止滚筒4在来回滚动的过程中碰撞到框架1。
40.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。