專利名稱：游艇及其供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自然能源運用領(lǐng)域，具體涉及一種集太陽能、風能、潮汐能及溫差發(fā)電于一體的低噪新型游艇。
背景技術(shù)：
一般的游艇采用汽油或柴油發(fā)電機作為動力源，驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力，使游艇航行。由于燃料燃燒產(chǎn)生的廢氣以及泄漏的部分燃油對大氣環(huán)境以及水面造成污染，破壞生態(tài)環(huán)境，且發(fā)動機工作時噪聲大，會影響游客的身心健康?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)大多采用太陽能及風能供電裝置對游艇供電，采用天然綠色能源代替汽油、柴油作為動力，達到既節(jié)能又環(huán)保的目的。但是該裝置也存在一定的缺點易受外界環(huán)境影響，當出現(xiàn)連續(xù)陰天或雨天，游艇只能借助交流電源對蓄電池供電，這樣就會影響陰雨天游艇的使用效率；最為重要的是目前硅晶太陽能電池的裝換效率比較低，風能利用又存在著間歇性、噪音大、受地形影響和干擾雷達信號等難以徹底消除的缺點，單一的使用太陽能或是僅結(jié)合風能使用并不能完全解決游艇的供電問題；因此，當游艇遠離岸邊蓄電池電量不足的情況時，給游客帶來極大的不便， 而且存在一定的安全隱患。隨著人們節(jié)能環(huán)保意識和政府對電動交通工具支持的不斷加強，零排放、無噪音、 電動游艇等新一代綠色旅游交通工具有著很大的發(fā)展空間。但是，太陽能、風能、海洋能等清潔能源都是低密度能源，單一的清潔能源作用有限，因此實現(xiàn)各種新能源的混合利用也是關(guān)鍵。目前，游艇開發(fā)大多以太陽能和風能利用為主要動力來源，但仍不能直接作為游艇動力來源，仍需交流電源輔助。為此，有必要設(shè)計一種低噪型游艇及其供電系統(tǒng)，最大限度的利用海上資源，使游艇能夠完全依賴自然能源作為動力基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種低噪型游艇及其供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)集太陽能、風能、潮汐海浪能及溫差發(fā)電于一體，最大限度的利用了海上資源，大大的提高了驅(qū)動游艇運行的動力，使本發(fā)明的游艇不僅可以進行中、遠距離的航行，還適合各種天氣狀況。根據(jù)本發(fā)明的一個目的提出的一種游艇供電系統(tǒng)，包括太陽能發(fā)電機、風能發(fā)電機、潮汐能發(fā)電機、溫差發(fā)電機以及用于將上述4個發(fā)電機發(fā)出的電力進行分配和存儲的控制器，其中所述潮汐能發(fā)電機包括水壓渦輪發(fā)電機、向該水壓渦輪發(fā)電機提供高壓水的高壓水管、連接在該高壓水管上的水壓保持箱以及連接在該水壓保持箱上的海水增壓箱， 所述高壓水管同時還連接冷水循環(huán)裝置，所述冷水循環(huán)裝置包括向太陽能發(fā)電機提供冷卻水的冷卻管、以及連接向溫差發(fā)電機提供低溫水的冷凝管，所述冷卻管中的海水冷卻太陽能發(fā)電機后變成相對所述冷凝管中低溫水的高溫水，該高溫水同時導入溫差發(fā)電機形成該溫差發(fā)電機的熱源，該溫差發(fā)電機通過所述熱源和所述冷凝管中低溫水實現(xiàn)溫差發(fā)電。優(yōu)選的，所述太陽能發(fā)電機包括由光伏電池組成的太陽能電池板，該太陽能電池板設(shè)置于所述游艇表面，所述冷卻管與該太陽能電池板的非受光面保持接觸。優(yōu)選的，所述風能發(fā)電機包括多個風葉和風力發(fā)電機組，該多個風葉設(shè)置于游艇頂端。優(yōu)選的，所述風能發(fā)電機還包括變速器，連接在所述多個風葉和風力發(fā)電機組中。優(yōu)選的，所述潮汐能發(fā)電機設(shè)置于一浮筒中，該浮筒設(shè)有進水口，海水通過所述進水口能夠進入浮筒內(nèi)部的海水增壓箱中，該浮筒在海浪中顛簸產(chǎn)生的機械能對海水進行增壓，當海水增壓箱中的海水達到一設(shè)定壓力后，輸入所述水壓保持箱中。 優(yōu)選的，所述溫差發(fā)電機包括蒸發(fā)器、液體工質(zhì)和氣壓渦輪發(fā)電機，所述熱源中的高溫水經(jīng)過蒸發(fā)器后形成低壓蒸汽，該低壓蒸汽對該液體工質(zhì)加熱后使該液體工質(zhì)變成氣體工質(zhì)，該氣體工質(zhì)推動該氣壓渦輪發(fā)電機進行發(fā)電，然后經(jīng)過所述冷凝管中的低溫水冷凝后變回液體工質(zhì)，以此循環(huán)實現(xiàn)溫差發(fā)電。優(yōu)選的，所述液體工質(zhì)為正丁烷。優(yōu)選的，所述控制器的輸入端分別連接太陽能發(fā)電機、風能發(fā)電機、潮汐能發(fā)電機和溫差發(fā)電機，所述控制器的輸入端分別連接一蓄電池和一負載。優(yōu)選的，當所述負載處于低耗狀態(tài)或空載時，所述控制器控制所述4個發(fā)電機給所述蓄電池充電，當負載處于高耗狀態(tài)時，所述控制器關(guān)閉所述4個發(fā)電機給所述蓄電池的充電，并控制所述4個發(fā)電機和所述蓄電池同時給所述負載供電。根據(jù)本發(fā)明的另一目的提出的一種游艇，該游艇包括上述的供電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)以自然能源作為驅(qū)動該游艇運動及其內(nèi)部耗電裝置的電力來源。本發(fā)明較好的解決了太陽能熱輻射給硅晶元件升溫造成半導體穴位電子無序游離，導致光電效率低的難題，也通過增大太陽能電池面積來增大轉(zhuǎn)換電力，最重要是利用了海面浮體受海浪上下顛簸引起的動能，通過機械傳動實現(xiàn)了發(fā)電，并充分將泵浦與太陽能電池的冷卻循環(huán)裝置排水結(jié)合實現(xiàn)溫差發(fā)電，大大的提高了驅(qū)動游艇運行的動力


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明的游艇供電系統(tǒng)模塊示意圖。圖2是本發(fā)明的供電系統(tǒng)中，太陽能、潮汐能和溫差三種發(fā)電機的工作示意3是本發(fā)明供電系統(tǒng)中，控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式請參見圖1，圖1是本發(fā)明的游艇供電系統(tǒng)模塊示意圖。如圖所示，該供電系統(tǒng)包括太陽能發(fā)電機10、風能發(fā)電機20、潮汐能發(fā)電機30、溫差發(fā)電機40以及用于將上述4個發(fā)電機發(fā)出的電力進行分配和存儲的控制器50。其中所述潮汐能發(fā)電機30包括水壓渦輪發(fā)電機、向該水壓渦輪發(fā)電機提供高壓水的高壓水管31、連接在該高壓水管上的水壓保持箱以及連接在該水壓保持箱上的海水增壓箱，所述高壓水管31同時還連接冷水循環(huán)裝置32，所述冷水循環(huán)裝置32包括向太陽能發(fā)電機10提供冷卻水的冷卻管、以及連接向溫差發(fā)電機40提供低溫水的冷凝管，所述冷卻管中的海水冷卻太陽能發(fā)電機10后變成相對所述冷凝管中低溫水的高溫水，該高溫水同時導入溫差發(fā)電機40形成該溫差發(fā)電機40的熱源，該溫差發(fā)電機40通過所述熱源和所述冷凝管中低溫水實現(xiàn)溫差發(fā)電。進一步的，所述潮汐能發(fā)電機30設(shè)置于一浮筒33中，潮汐能發(fā)電機30通過浮筒 33漂浮在海面上。該浮筒33為一標準箱體，在海水帶動下，浮筒33漂浮擺動最大時箱體軸線的夾角保持在90度-150度范圍內(nèi)。浮筒33設(shè)有進水口，海水通過所述進水口能夠進入浮筒內(nèi)部的海水增壓箱中，該浮筒33在海浪中顛簸產(chǎn)生的機械能對海水進行增壓，當海水增壓箱中的海水達到一設(shè)定壓力后，輸入所述水壓保持箱中。浮筒內(nèi)的海水增壓箱包括一個活塞缸，一個加壓活塞，活塞連桿，進水口以及出水口，其中出水口連接水壓保持箱的進水口。水壓保持箱的箱體一側(cè)有一個出水口和兩個進水口，該水壓保持箱體上部有一個溢流閥，其作用是保證箱體內(nèi)的壓力不超過設(shè)定的壓力；同時箱體內(nèi)與出水口相對應的一側(cè)裝有一個板狀活塞，在板狀活塞與箱壁之間裝有可使板狀活塞平行移動的壓縮彈簧，板狀活塞和壓縮彈簧的作用則是保持箱體內(nèi)海水的壓力穩(wěn)定在設(shè)計值范圍內(nèi)。水壓保持箱的出水口與水壓渦輪發(fā)電機的高壓水管連接，通過海水驅(qū)動水壓渦輪發(fā)電機實現(xiàn)海浪發(fā)電。所述太陽能發(fā)電機10包括由光伏電池組成的太陽能電池板11，該太陽能電池板 11設(shè)置于所述游艇表面，諸如甲板、帆體等具有長時間日照的部位。所述冷卻管與該太陽能電池板的非受光面保持接觸。該冷卻管中的冷卻水可以在一個微型泵的供壓下實現(xiàn)循環(huán)流動，太陽能電池板產(chǎn)生的高溫通過該循環(huán)冷卻水帶走，以此降低太陽能電池板表面的溫度， 解決了太陽能熱輻射給太陽能電池板升溫而造成的半導體穴位電子無序游離，導致光電效率低的難題，提高了光電轉(zhuǎn)化效率。所述風能發(fā)電機20包括多個風葉和風力發(fā)電機組，該多個風葉設(shè)置于游艇頂端。 所述風葉設(shè)計成大風翼型風葉，以此提高風能的利用效率。由于風能變化比較多，為了穩(wěn)定電壓輸出，該風能發(fā)電機還20還包括變速器，連接在所述多個風葉和風力發(fā)電機組中。所述溫差發(fā)電機40包括蒸發(fā)器、液體工質(zhì)和氣壓渦輪發(fā)電機，所述熱源中的高溫水經(jīng)過蒸發(fā)器后形成低壓蒸汽，該低壓蒸汽對該液體工質(zhì)加熱后使該液體工質(zhì)變成氣體工質(zhì)，該氣體工質(zhì)推動該氣壓渦輪發(fā)電機進行發(fā)電，然后經(jīng)過所述冷凝管中的低溫水冷凝后變回液體工質(zhì)，以此循環(huán)實現(xiàn)溫差發(fā)電。請參見圖2，圖2是本發(fā)明的供電系統(tǒng)中，太陽能、潮汐能和溫差三種發(fā)電機的工作示意圖。如圖所示，首先利用潮汐能發(fā)電機30的水壓渦輪發(fā)電機的高壓水管31流出部分海水分為兩部分，一部分作為太陽能電池板的冷卻水，來提高太陽能板的光伏轉(zhuǎn)換效率。然后經(jīng)過太陽能發(fā)電機之后，冷卻管34流出的海水溫度已然升高可作為溫差發(fā)電機的熱源， 將升高的海水通過溫差發(fā)電機的蒸發(fā)器使其蒸發(fā)出來，再利用低壓蒸汽來加熱低沸點液體工質(zhì)41，使其變成氣體工質(zhì)42，在一種具體應用中該液體工質(zhì)為正丁烷。再利用汽化的氣體工質(zhì)42驅(qū)動氣壓渦輪發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電；同時另一部分的海水則作為冷凝管35冷凝汽化的氣體工質(zhì)42，使其重新變成液體工質(zhì)41，實現(xiàn)循環(huán)再利用。以此實現(xiàn)三個發(fā)電機之間的互相配合，并提高發(fā)電效率。請一并參見圖3和圖1，所述控制器50的輸入端分別連接太陽能發(fā)電機10、風能發(fā)電機20、潮汐能發(fā)電機30和溫差發(fā)電機40，所述控制器的輸出端分別連接一蓄電池60
和一負載70。具體地，該控制器50進一步包括供電控制器51、充電控制器52、整流器53、DC/DC 變換器M、DC/AC變換器55和控制開關(guān)56。其中，由于風能發(fā)電機20、潮汐能發(fā)電機30以及溫差發(fā)電機40都是輸出交流電，因此該三個發(fā)電機的輸出端連接在整流器53上進行整流。整流器53將上述三個發(fā)電機輸出的交流電整流成直流電后，分別輸出給供電控制器51 和充電控制器52，同時太陽能發(fā)電機10輸出的直流電也分別輸出給供電控制器51和充電控制器52。該供電控制器51是用來將4個發(fā)電機發(fā)出的電直接提供給負載進行供電，該充電控制器52是用來將4個發(fā)電機發(fā)出的電提供給蓄電池60進行充電。當所述負載處于低耗狀態(tài)或空載時，所述控制器控制所述4個發(fā)電機給所述蓄電池充電，當負載處于高耗狀態(tài)時，所述控制器關(guān)閉所述4個發(fā)電機給所述蓄電池的充電，并控制所述4個發(fā)電機和所述蓄電池同時給所述負載供電。 具體地，負載70的供電電路主要包括由供電控制器51直接控制4個發(fā)電機進行電力輸送的第一供電支路，和由蓄電池60對該負載70進行電力輸送的第二供電支路，該兩個支路連接在一個控制開關(guān)56上，該控制開關(guān)56同時具有偵測負載70用電情況的功能， 以判斷4個發(fā)電機輸出的電力到底輸送給蓄電池還是輸送給負載。由于負載70通常使用交流電，因此在負載70和控制開關(guān)56之間，還需要加入一個DC/AC變換器55。同時由于蓄電池60充電時對電壓有一定的限制，為了在低負載或者空載時給蓄電池充電，因此必須在整流器53和蓄電池60之間加一個DC/DC變換器M，把整流器53產(chǎn)生的直流電壓控制在蓄電池60電壓范圍內(nèi)。以上是本發(fā)明提出的一種游艇的供電系統(tǒng)，作為該供電系統(tǒng)的最常見的一種應用，本發(fā)明的還提出了一種具有上述供電系統(tǒng)的游艇。在該游艇裝備上述供電系統(tǒng)后，能夠?qū)崿F(xiàn)以自然能源作為驅(qū)動游艇運動及其內(nèi)部耗電裝置的電力來源。應當注意的是，本發(fā)明的供電系統(tǒng)雖然只提到使用在游艇上，但是作為其他海上行駛工具，也能以相同的運用方式使用本發(fā)明提出的供電系統(tǒng)，這只是簡單的器件移植，因此所有能夠使用本發(fā)明供電系統(tǒng)的海上行駛工具都應涵蓋在本發(fā)明所欲保護的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種游艇的供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)以自然能源作為發(fā)電動力，向游艇提供電力，其特征在于包括太陽能發(fā)電機、風能發(fā)電機、潮汐能發(fā)電機、溫差發(fā)電機以及用于將上述4 個發(fā)電機發(fā)出的電力進行分配和存儲的控制器，其中所述潮汐能發(fā)電機包括水壓渦輪發(fā)電機、向該水壓渦輪發(fā)電機提供高壓水的高壓水管、連接在該高壓水管上的水壓保持箱以及連接在該水壓保持箱上的海水增壓箱，所述高壓水管同時還連接冷水循環(huán)裝置，所述冷水循環(huán)裝置包括向太陽能發(fā)電機提供冷卻水的冷卻管、以及連接向溫差發(fā)電機提供低溫水的冷凝管，所述冷卻管中的海水冷卻太陽能發(fā)電機后變成相對所述冷凝管中低溫水的高溫水，該高溫水同時導入溫差發(fā)電機形成該溫差發(fā)電機的熱源，該溫差發(fā)電機通過所述熱源和所述冷凝管中低溫水實現(xiàn)溫差發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能發(fā)電機包括由光伏電池組成的太陽能電池板，該太陽能電池板設(shè)置于所述游艇表面，所述冷卻管與該太陽能電池板的非受光面保持接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述風能發(fā)電機包括多個風葉和風力發(fā)電機組，該多個風葉設(shè)置于游艇頂端。
4.如權(quán)利要求3所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述風能發(fā)電機還包括變速器，連接在所述多個風葉和風力發(fā)電機組中。
5.如權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述潮汐能發(fā)電機設(shè)置于一浮筒中，該浮筒設(shè)有進水口，海水通過所述進水口能夠進入浮筒內(nèi)部的海水增壓箱中，該浮筒在海浪中顛簸產(chǎn)生的機械能對海水進行增壓，當海水增壓箱中的海水達到一設(shè)定壓力后，輸入所述水壓保持箱中。
6.如權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述溫差發(fā)電機包括蒸發(fā)器、液體工質(zhì)和氣壓渦輪發(fā)電機，所述熱源中的高溫水經(jīng)過蒸發(fā)器后形成低壓蒸汽，該低壓蒸汽對該液體工質(zhì)加熱后使該液體工質(zhì)變成氣體工質(zhì)，該氣體工質(zhì)推動該氣壓渦輪發(fā)電機進行發(fā)電， 然后經(jīng)過所述冷凝管中的低溫水冷凝后變回液體工質(zhì)，以此循環(huán)實現(xiàn)溫差發(fā)電。
7.如權(quán)利要求6所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述液體工質(zhì)為正丁烷。
8.如權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于所述控制器的輸入端分別連接太陽能發(fā)電機、風能發(fā)電機、潮汐能發(fā)電機和溫差發(fā)電機，所述控制器的輸入端分別連接一蓄電池和一負載。
9.如權(quán)利要求8所述的供電系統(tǒng)，其特征在于當所述負載處于低耗狀態(tài)或空載時，所述控制器控制所述4個發(fā)電機給所述蓄電池充電，當負載處于高耗狀態(tài)時，所述控制器關(guān)閉所述4個發(fā)電機給所述蓄電池的充電，并控制所述4個發(fā)電機和所述蓄電池同時給所述負載供電。
10.一種游艇，該游艇以自然能源作為驅(qū)動游艇運動及其內(nèi)部耗電裝置的電力來源，其特征在于所述游艇包括如權(quán)利要求1至9中任意一項所述的供電系統(tǒng)。
全文摘要
一種游艇及其供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)集太陽能、風能、潮汐海浪能及溫差發(fā)電于一體，最大限度的利用了海上資源，大大的提高了驅(qū)動游艇運行的動力，使本發(fā)明的游艇不僅可以進行中、遠距離的航行，還適合各種天氣狀況。
文檔編號B63H21/17GK102514698SQ201210005320
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者姜杏輝, 孔榮, 張曉俊, 智永軍, 陶智 申請人:蘇州大學, 蘇州星諾游艇有限公司