垂直轴转轮推进器及采用该推进器的发电制氢船

技术领域

本发明涉及垂直轴转轮推进器及采用该推进器的发电制氢船，属于新能源技术领域。

背景技术

水力发电作为一种清洁能源，历来受到各国政府的高度重视，但是水力发电站需要拦河筑坝，投资大，建设周期长，受到水源自然条件及移民等众多限制。能否不筑坝，又能利用水流资源发电呢？2016年4月，四川日报、泸州日报等国内多家媒体和四川新闻网等多家网站相继报道了这样一条新闻：由泸州海事局牵头的“水车式双轮发电船”科研项目，在向省交通运输厅科技处申请立项并获得省交通运输厅批准后，该科研项目的成果：国内首艘发电船杰兴11号，顺利通过由省交通运输厅、省公路学会、长江泸州航道局、重庆轮船集团公司组成的专家组的验收，成功并网发电。此项目为解决不筑坝，又能利用水流资源发电问题开了先河。具报道介绍：该船长68米、宽24.9米、重500吨。船的两侧安装了15个叶片宽幅12米的巨大叶轮，带动5台总功率1500千瓦的发电机，年发电量可以达到900万度。该船虽然成功地利用自然水流发出了电，并成功实现了并网，但是报道中也指出了其存在以下缺陷和不足：1、叶轮安装在船侧，巨大的叶轮几乎全部露出水面，既不美观，又不安全，而且占用空间大、运行效率低下。2、叶轮随着水流速度的变化，转速会变化，这会造成发电电压和频率的不稳，难以达到并网要求，解决发电机调速问题，需要投入很大的资金，而且效果很难达到理想。3、多个叶轮装在船体两侧，前方叶轮会对后面叶轮的水流速度产生阻碍，降低后面叶轮的发电效率和发电功率。4、目前明轮式转轮，因其水平旋转，其阻挡的水流是从叶片下部流走的，无法对后面水轮机叶片做功，在封闭的通道中，叶片更会将通道完全阻断；螺旋桨同样，其叶片旋转平面对水流的阻挡，将会使前面来水受阻而改道，其吸收不完的多余能量，因正面受阻，无法传递给后面的水轮机，只能流失。5、该发电船所发电力需要通过电缆传输到岸边的变电站，由变电站变压后输入电网，这样，需要额外增加变电站和输电电缆的投入，而且发电船只能锚泊于发电站附近，等于是个固定的水上发电站，并非真正意义上的船。在固定的地点，枯水季节水流能量必然减小，不可能保证常年水流能量最大化。针对现有发电船存在的不足，本发明提出的一种发电制氢船，完美地解决了以上所述的现有发电船存在的不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种发电制氢船。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提出的发电制氢船，包括船舱、浮筒舱、水轮机通道底板、导流板、浮筒舱升降支撑装置、垂直轴转轮推进器、发电系统、电解水制氢系统；其外形与普通船相同，浮筒舱升降支撑装置可以控制调整浮筒舱相对船舱的位置，这样可以调整船体吃水深度，便于涉越浅滩，浮筒舱升降支撑装置，还可以控制调整螺杆轴支撑杆的升降，发电时支撑杆插入河底来支撑固定船体；数量众多的垂直轴转轮推进器，集中密集地垂直安装于船底的水下，有效增大了单位面积的装机容量，但密集的布置并不造成相互之间的干扰，也不影响单台水轮机的发电能力；垂直轴转轮推进器既是推进器，又是水轮机，安装于船底的水下，其既不影响安全又不影响外观，而且由于浮筒舱的作用，还不增加船体吃水深度；因为垂直轴转轮推进器为升阻复合型转轮，所以其工作效率相比现有技术的明轮式水轮机提高一倍以上；因其升力侧叶片对水流速度几乎无阻碍，故其不存在明轮式转轮和螺旋桨对水流速度产生阻碍，造成后面水轮机发电能力下降的问题，所以其便于集中密集布置；垂直轴转轮推进器，既是高效的水轮机，又是高效的推进器，其是真正意义的船，其可以根据季节和水情变化，随意选择水流能量大的河段停泊发电，而且行驶中并不影响发电；独特的可收放，可变形导流板设计，在大幅增加发电能力的同时，不占用船体空间，不影响船的行驶，而且其结构简单，控制方便，造价低廉。

本发明所达到的有益效果是：通过在船底安装垂直轴转轮推进器，其不仅在旋转推进划水时，利用阻力产生推进力，同时因其叶片的独特设计，在旋转时还产生有益的正向升力，显著提高推进器效率。而且，该垂直轴转轮推进器通过调整其中心固定轴的角度，可以随意改变推力的方向，利用电动机反转，更可以立即使推力方向改变180度。该特性可以大大改善船的操纵性能，提高机动性。同时可以省去船舵。同时该发电制氢船，外形及外观与普通船相同，吃水浅，便于涉越浅滩，浮筒舱升降支撑装置使发电制氢船发电时，不受河道水深的影响，只要是船能到达的地方，均可以发电。行进时降下浮筒舱，船体上浮行驶；浅滩发电时，利用支撑杆支撑船体。深水发电时，例如在海中，利用浮筒舱的浮力，采用锚泊的方式固定船体。垂直轴转轮推进器可密集安装于船底，占用空间小，垂直轴转轮推进器既可以作为推进器，又可以作为水轮机，其推进效率和发电效率均比现有技术要高，同时此发电制氢船既可以固定发电，也可以行进中发电，所发的电为直流电，可直接用于电解船下取之不尽的水，因此发电控制系统大大简化，降低了设备采购成本，同时由于所发电无需并网，省去了并网的全套变流、变频、变压和输变电设备及输电线路费用，产出的氢气和氧气直接加压储存于钢瓶之中，随时可以在合适地点靠岸交易。