海洋氢能半潜船的制作方法

本技术涉及半潜船领域，尤其涉及一种海洋氢能半潜船。

背景技术：

1、涵盖专利2021110129269、2021110128976等专利技术的“海能驱航”项目已在中山大学通过仿真数理研究。该项目的研究为“海洋氢能半潜船”的低成本海上移动载体平台提供了技术支撑。

2、涵盖专利2021108861066、2021110153959、2021108875302、2021108875302等技术的“海波能发电”项目已在上海交通大学通过仿真数理研究。该项目的研究为“海洋氢能半潜船”的高效收集海洋能量并转化为电能提供了技术支撑。

3、“海洋氢能半潜船”需要实现以下功能：

4、1)能够科学搭载相关先进的能量收集设备和能量转化设备。

5、2)船舶具有良好的稳定性和在中低速条件下的适航性。

6、3)在低速航行和停泊时均能良好的对海洋能量进行收集。

7、4)能够高效产氢和对其压缩储存。

8、5)在多个能量转换环节实现节能增效。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供能解决上述技术问题的一种海洋氢能半潜船。

2、为实现上述目的，本实用新型提供一种海洋氢能半潜船，包括安装有储气罐和风能收集柱总成的船体；所述风能收集柱总成包括转动设置在船体上的核心传动柱，核心传动柱上沿其长度方向连接有至少两个弹性叶轮，至少一个弹性叶轮的外侧设有与其转动配合的螺型导流涵道；风能收集柱总成联动有风能收集发电系统，风能收集发电系统电性连接有制氢压缩存储系统，制氢压缩存储系统的出气端与所述储气罐连通。

3、所述风能收集柱总成包括风能收集柱和抗弯风能收集柱；风能收集柱中，各弹性叶轮的外侧均设有与其转动配合的螺型导流涵道；抗弯风能收集柱中，位于最上方的弹性叶轮的外侧设有与其转动配合的螺型导流涵道；抗弯风能收集柱设置在船体的顶面中部，风能收集柱设置在船体顶面的左右两侧。

4、所述抗弯风能收集柱的核心传动柱上转动连接有抗拉转盘，抗拉转盘与船体之间通过抗弯斜拉索连接，抗弯风能收集柱的数量为至少两个，相邻抗弯风能收集柱的抗拉转盘之间通过水平网架连杆连接；风能收集柱的数量为至少两个，风能收集柱的核心传动柱上转动连接有拉杆连接转盘，相邻风能收集柱的拉杆连接转盘之间通过水平网架连杆连接。

5、所述螺型导流涵道内腔分为正功区和负功区，螺型导流涵道前后两侧分别设有喇叭口和主导流板，喇叭口朝向所述正功区，螺型导流涵道上位于正功区的一侧设有正功区出风口，螺型导流涵道上位于负功区的一侧设有负功区开口，正功区出风口和负功区开口分别位于主导流板前端的两侧。

6、所述船体包括由下往上依次布置的潜水体、架空层、设备层、功能舱层和天面层；功能舱层设有功能舱甲板；架空层设有第一桁架结构，第一桁架结构连接在潜水体与功能舱甲板之间，所述储气罐安装在第一桁架结构上。

7、所述天面层设有船屋顶，功能舱层还设有若干房间；功能舱甲板、房间和船屋顶三者由下往上依次连接；船屋顶与功能舱甲板两者外侧之间通过第二桁架结构连接，第二桁架结构的下部安装有储气罐；所述核心传动柱转动连接在船屋顶和第二桁架结构上。

8、还包括波浪能收集系统，波浪能收集系统包括相连接的动力浮萍和活塞杆，活塞杆一端与压水缸体滑动配合，压水缸体设置在船体上；船体的左右两侧均设有至少两排动力浮萍；相邻两排动力浮萍中，远离船体的一排动力浮萍其数量少于靠近船体的一排动力浮萍的数量，远离船体的一排动力浮萍中相邻动力浮萍之间留有间隔，该间隔与靠近船体的一排动力浮萍的其中一部分动力浮萍相对应。

9、压水缸体一端连接有吸水口和高压水管网，吸水口和高压水管网两者上均设有单向阀；高压水管网的输出端通过自控电磁阀与高压水轮机的进水端连通，高压水轮机的出水端设有排水口；高压水轮机联动有第二直流发电机。

10、所述风能收集发电系统包括与核心传动柱联动的第一直流发电机；储气罐包括氢储气罐和氧储气罐；所述制氢压缩存储系统包括电解制氢系统，电解制氢系统上设有氢气输出口和氧气输出口；氢气输出口与氢储气罐之间、氧气输出口与氧储气罐之间沿气路方向均依次连接有均压除湿过渡舱、泵体、中继储气罐和空气压缩系统；第一直流发电机与电解制氢系统的直流电输入端电性连接；电解制氢系统上还设有水体输入口。

11、所述均压除湿过渡舱包括依次连通的进气管、舱体和出气管，舱体内设有除湿盘管，除湿盘管两端连接有伸出至舱体外的除湿冷管入口和除湿冷管出口；舱体壁体上设有开口，所述开口处密封设置有均压柔性隔膜；舱体的壁体上还连接有排水单向阀。

12、有益效果

13、与现有技术相比，本实用新型的海洋氢能半潜船的优点为：

14、1、风吹在螺型导流涵道上时，由于主导流板和尾翼的作用，螺型导流涵道旋转至主导流板基本与风的横向移动路径基本一致，此时，风就能从喇叭口进入螺型导流涵道并作用在弹性叶轮上使其转动。螺型导流涵道可以导向正对气流，喇叭口可以增大收集气流面积，同时将气流导向弹性叶轮的正功区。弹性叶轮由于弹性叶在正功区微张而受风面会增大，而在负功区微缩引起受风面会减小，因此会有提高能量转化率的效果，从而实现在有限的空间内可最大限度地提高收集效能的目的。

15、2、多条风能收集柱和抗弯风能收集柱构成风柱林。风能收集柱通过水平网架连杆分层与抗弯风能收集柱拉结，使整个风柱林具有良好的抗风性能。同时风柱林是一个高效吸能整体，海风对船舶的稳定性影响极小。核心传动柱底部座在船体上，上部则由水平网架连杆连接成整体，使其具有良好的整体抗风性能和风能收集空间。风能收集柱和抗弯风能收集柱的竖向结构可以大幅节约空间，做到在船舶有限空间内最大化地收集风能。

16、3、通过周期性往返于基地与风浪海域之间，实现低成本绿色产氢的目的。

17、4、潜水体与储气罐共同提供整船的浮力。通过调节潜水体内的水位调整船舶的实际吃水线，利于船舶的航行，为检修和海波能收集提供良好的条件。

18、5、架空层设有第一桁架结构，可以大幅降低船舶兴波阻力，同时由于海水能很容易穿过第一桁架结构的区域，赋予波浪能收集系统更好的能量收集环境，有利于提高波浪能收集系统的海波能收集效率，使船舶在停泊或低速航行时均具有良好的能量收集效果。船舶利用收集到的海洋能量，实现自身的能源自足、淡水自足，船舶的续航力和生活条件大幅提升。

19、6、在设备层中，波浪能收集系统的动力浮萍分布在船体两侧，而储气罐布置在中间，使船舶具有非常好的稳定性，同时实现能量收集和气体储存的功能。在功能舱层，船体两侧通过第二桁架结构安装有储气罐，赋予专业设备很好的安装和发挥性能的条件。此外，对称大宽度设置加上储气罐的合理布置，使船舶能够在严酷海况下耐久稳定运行。

20、7、在呈长条形船体的两边挂载至少两排动力浮萍，可以在船体有限的控制范围内，占有尽可能大的海面收集面积。此外，由于相邻两排动力浮萍中，远离船体的一排动力浮萍其数量少于靠近船体的一排动力浮萍的数量，远离船体的一排动力浮萍中相邻动力浮萍之间留有间隔，该间隔与靠近船体的一排动力浮萍的其中一部分动力浮萍相对应，可减少外侧动力浮萍对海浪的阻挡，增加位于内侧动力浮萍受海浪的冲击，降低动力浮萍之间的相互影响，从而提高所有动力浮萍的总体海波能收集量。动力浮萍合理的布局最大限度地提高了系统的海波能收集效率，同时提高了船舶的整体稳定性。

21、8、中继储气罐的作用是让空气压缩系统的气源有一定的储备和压力，使其能够连续工作且更节能。

22、9、均压除湿过渡舱能将产出的湿气体在常压下除湿后在进行压缩。均压柔性隔膜存在形变的能力，其作用是让舱内气压与舱外气压基本保持一致，避免内外压差过大，减少舱体出现形变的几率，从而延长其使用寿命。

23、10、通过弹性叶轮带动核心传动柱旋转并驱动直流发电机，由直流发电机给电解制氢系统供电，能实现在海上长时间且大量制氢并储存的目的，而且能耗低。

24、通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。