一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统

本发明属于船舶，具体涉及一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统。

背景技术：

1、随着国际海事组织(imo)对船舶排放的标准越来越高，传统的船用燃油已无法满足人们对排放的要求，甲醇作为一种清洁能源，其含碳量低的特点，受到了船舶领域的广泛关注。相比于lng、氨等，甲醇的安全系数更高，更易储存和运输，逐渐成为了许多船舶首选的新型船用替代燃料。

2、甲醇在常温常压下为液态，不同于传统燃油的稳定性，其具有低闪点和易挥发等特性，以甲醇为燃料的船舶(甲醇动力船)甲醇燃料舱存在一定空间的气相空间，在海上航行时，由于波浪的原因，船舶会发生横摇运动，燃料舱内的甲醇燃料也会向船倾斜一侧流动，气相空间为甲醇燃料提供了较大的自由流动的范围，进而会导致船舶的重心发生偏移。对于一般的液货船，例如油船，通常会在液货舱内部设置纵向隔板，以减少舱内液体燃料流动时船舶重心的偏移，而对于大型的集装箱船，因装载众多集装箱的缘故，船舶重量较大，燃料舱内液体重量远小于船舶整体重量，因此燃料舱内液体的流动对船舶整体重心的影响较小，不会导致船舶发生较大的侧倾，故可以不设置纵向舱壁。

3、大型甲醇动力集装箱船庞大的燃料舱内储存甲醇燃料，其液面面积较大，当船舶发生横摇运动，燃料舱内甲醇燃料也随之流动时，甲醇燃料蕴含着丰富的流体动能，随着船舶航行过程中甲醇燃料的不断消耗，燃料舱内甲醇燃料液位下降，甲醇燃料可流动范围变得更大，燃料因船舶横摇晃动更加剧烈，产生更多的流体动能。水轮机作为一种可以捕获流体动能的装置，水轮机的工作原理简单概括为运动的水流冲击水轮机转轮，转轮旋转，水流的能量被转换成了水轮机的机械能。若能利用水轮机捕获大型甲醇动力集装箱船发生横摇运动时燃料舱内甲醇燃料产生的流体动能，进而转变为可供船舶利用的能量，将能有效降低船舶的燃料消耗。

4、基于此，设计一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，利用水轮机捕获船舶燃料舱内甲醇燃料在船舶发生横摇运动时产生的流体动能，进而转变为电能供船舶使用，具有很好的实用性和经济性。

技术实现思路

1、本发明的目的就是基于上述问题，提出一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，在大型甲醇动力集装箱船燃料舱内利用水轮机捕获甲醇燃料在船舶发生横摇运动时产生的流体动能，进而转变为电能供船舶使用，可减少船舶的燃料消耗。

2、一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，该装置包括：燃料舱、固定轴、水平轴、空心圆筒、水轮机、转轴、水轮机叶片、底座、电机箱、发电机组、前浮体、后浮体。

3、所述燃料舱位于船体上层建筑下方，燃料舱内设有两根固定轴，所述两根固定轴所在的平面与船舶的中纵剖面重合，所述水平轴两端设有空心圆筒，通过空心圆筒套在两根固定轴上，水平轴与固定轴垂直，空心圆筒与固定轴可实现滑动配合。

4、所述水轮机为savonius水轮机，在本发明中设有三个水轮机，三个水轮机依次叠加组成水轮机组，所述转轴为空心转轴，套在水平轴上，与水平轴实现转动配合，水轮机组的转轴上连接每个水轮机的两个水轮机叶片，所述水轮机叶片为圆弧形叶片，相邻两个水轮机的水轮机叶片间隔60°布置。

5、所述电机箱设置在水轮机组的一端，所述电机箱内配有发电机组，电机箱起到密封的作用，能够避免燃料与发电机组接触，影响发电机组运行。

6、所述前浮体、后浮体分别固定在水平轴两端，前浮体、后浮体顶部高于水轮机，前浮体、后浮体、水平轴及水平轴上的相关装置等完全浸没在甲醇液体中时受到的浮力略大于整体的重力，满足燃料舱内存有燃料时，前浮体、后浮体顶部始终位于甲醇燃料液体表面之上，水轮机等装置始终刚好位于液体表面之下。

7、当船舶航行期间，遇到较大风浪时，船舶发生横摇运动，燃料舱内甲醇燃料也随着船舶横摇运动发生晃动，流动的甲醇燃料推动水轮机叶片发生旋转，将捕获的甲醇液体动能转化为水轮机叶片旋转的机械能，进而带动发电机组运作产生电能供船舶使用。随着船舶航行过程中燃料的不断消耗，燃料舱内甲醇液体的自由液面不断下降，依靠浮体的浮力作用，水轮机组始终处于自由液面以下、靠近自由液面的位置，从而能够稳定的捕获甲醇燃料的动能实现发电。

8、本发明的有益效果：

9、1.本发明利用水轮机捕获甲醇燃料舱内的燃料因船舶横摇运动发生晃动而蕴含的丰富的流体动能，进而通过发电机组转化为电能，有效降低了船舶燃料的消耗，具有良好的经济性。

10、2.本发明利用浮体产生的浮力使水轮机组始终处于自由液面以下、靠近自由液面的位置，能够稳定的捕获自由液面处更为丰富的甲醇液体动能实现发电，不会受船舶航行过程中甲醇燃料液面不断下降的影响，发电效果更好。

11、3.本发明系统结构简单，易于实现，当前随着甲醇动力船舶的普及，本发明具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，其特征在于：该系统包括燃料舱(1)、固定轴(2)、水平轴(3)、空心圆筒(4)、水轮机(5)、转轴(6)、水轮机叶片(7)、电机箱(8)、发电机组(9)、前浮体(10)、后浮体(11)，

2.根据权利要求1中所述的一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，其特征在于：所述前浮体(10)、后浮体(11)、水平轴(3)、空心圆筒(4)、水轮机(5)、电机箱(8)、发电机组(9)完全浸没在甲醇燃料中时受到的浮力略大于前浮体(10)、后浮体(11)、水平轴(3)、空心圆筒(4)、水轮机(5)、电机箱(8)、发电机组(9)整体的重力，燃料舱(1)内存有燃料时，前浮体(10)、后浮体(11)顶部始终位于甲醇燃料液体表面之上，水轮机(5)始终刚好位于液体表面之下。

3.根据权利要求1中所述的一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，其特征在于：所述两根固定轴(2)所在的平面与船舶的中纵剖面重合。

技术总结本发明公开了一种大型甲醇动力集装箱船回收燃料动能的系统，属于船舶技术领域，该系统包括：燃料舱、固定轴、水平轴、空心圆筒、水轮机、转轴、水轮机叶片、电机箱、发电机组、前浮体、后浮体。大型甲醇动力集装箱船在航行时遇到风浪，船舶发生横摇运动，燃料舱内甲醇燃料也随之向船舶晃动方向流动产生流体动能，本发明巧妙地利用水轮机捕获甲醇燃料产生的流体动能，转变为水轮机的机械能，进而通过发电机组转变为电能供船舶使用。有效降低了甲醇燃料的消耗，具有良好的实用性和经济性。技术研发人员：李博洋,李孜健,李会超,张宝收,杨化林,姚文龙受保护的技术使用者：青岛科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11