CN219506213U - 一种用于船舶的燃料布置结构 - Google Patents

Abstract

一种用于船舶的燃料布置结构，包括甲板层，推进装置，直流配电板，氢燃料电池部分和蓄能电池部分，以及设置在甲板层下方的船桨舱、蓄能电池舱、氢燃料电池舱和设备舱，各个舱之间通过隔板相隔；所述氢燃料电池部分设置于氢燃料电池舱和设备舱，所述蓄能电池部分设置于蓄能电池舱，所述推进装置和所述直流配电板设置于船桨舱；所述直流配电板将从氢燃料电池部分和蓄能电池部分得到的电力输送至推进装置，推进装置通过电能驱动螺旋桨，为船舶提供动力。本实用新型提供了一种安全无污染且稳定的用于船舶的燃料布置结构。

Description

一种用于船舶的燃料布置结构

技术领域

本实用新型属于船舶工程技术领域，尤其涉及一种用于船舶的燃料布置结构。

背景技术

近年来，国际公约法规对船舶排放要求日益严格。2018年4月国际海事组织(IMO)制定了海运温室气体减排初步战略要求：与2008年相比，在2030年船舶二氧化碳排放量至少降低40％，到2050年降低50％以上；从2020年起，全球船舶所用燃油硫含量不得超过0.5％，硫氧化物排放控制区域(SECA)硫含量不超过0.1％。

目前大部分船舶发动机依然使用燃油作为燃料，少部分船舶采用LNG动力，燃料燃烧后排出的废气中含有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)等，严重污染空气，燃油成本也较高。为了减少空气污染及提高货船航运市场的经济性，迫切需要一种能减少排气的有害物质及降低运行成本的新能源动力船舶，实现水运领域碳达峰和碳中和。

现有的柴油机通过机械传动的形式直接驱动螺旋桨的推进形式，柴油机燃烧效能较低，对复杂工况能效适应性差，柴油机燃烧的废气会造成环境污染。

现有的氢燃料电池船中氢燃料储存罐一般都水平布置在舱内，在较小船舶的舱内很难布置，同时因为氢气的逃逸性，布置在舱内易于积聚，空气流通不顺畅，会存在***危险。如果布置在甲板上，露天布置会带来暴晒温度上升过快的问题。

同时存在单纯使用氢燃料电池驱动，航行中不稳定的问题；氢燃料使用完，航行无法继续的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于船舶的燃料布置结构,以解决环境污染，航行稳定，续航和使用安全的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种用于船舶的燃料布置结构的具体技术方案如下：

一种用于船舶的燃料布置结构，包括甲板层，推进装置，直流配电板，氢燃料电池部分和蓄能电池部分，以及设置在甲板层下方的船桨舱、蓄能电池舱、氢燃料电池舱和设备舱，各个舱之间通过隔板相隔；

所述氢燃料电池部分设置于氢燃料电池舱和设备舱，所述蓄能电池部分设置于蓄能电池舱，所述推进装置和所述直流配电板设置于船桨舱；

所述直流配电板将从氢燃料电池部分和蓄能电池部分得到的电力输送至推进装置，推进装置通过电能驱动螺旋桨，为船舶提供动力。

为了提升电能转换效率，使船舶取得优良的操作性，推进装置为无轴环形轮缘电力推进器。

氢燃料电池部分包括氢燃料储气瓶，氢燃料电池和供氧装置；氢燃料电池设置于所述氢燃料电池舱，氢燃料储气瓶和供氧装置设置于所述设备舱。氢燃料储气瓶和供氧装置分别将氢气和氧气输送到氢燃料电池，氢燃料电池将氢气和氧气混合反应产生的化学能转化为电能输出至直流配电板。

为了保证空气流通，氢燃料储气瓶垂直甲板层放置，下半部分置于设备舱内，上半部分置于甲板层之上，利于氢气消散，加快空气流通，避免积聚，减小安全隐患。

为了解决暴晒问题，以及加强对氢燃料储气瓶的保护，氢燃料储气瓶上方设有遮阳篷，周边设有防撞栏杆。

为了实现富余电力的存储，增加航行中的稳定性，本申请的所述蓄能电池部分为锂电池组，锂电池组与直流配电板连接。

当需要加速时，氢燃料电池可能存在不稳定性，此时锂电池组可以输出电能作为燃料电池的补充完成过渡。当氢燃料储气瓶中的燃料用完时，作为补充的锂电池组也可以单独作为推进电源来临时使用。

锂电池有着突出的优点，主要体现在：绿色环保、使用安全、机舱布置灵活、自动化程度高。相比传统电池，氢燃料电池是一种发电装置，不具备传统电池的储存电能的功能。所有单纯使用氢燃料电池不够稳定，可以依靠锂电池来增加航行中的稳定性，并且在停泊状态下可以依靠锂电池对船舶上的负载进行短时供电。

为了解决船舶日常用电问题，所述直流配电板还包含直流转换模块，为船舶提供日常用电。

有益效果：

氢燃料电池部分的发电效率高，能源利用率高，在使用过程中不产生废气和油液泄漏，采用电力推进更有利于船舶控制环境污染。氢燃料电池不会制造噪音，没有难闻的气味，也不会产生机械震动，增加船员航行途中的舒适度，而且可以提供洁净的饮水。

蓄能电池部分，不仅可以存储氢燃料电池部分发电产生的富余电量，当氢燃料不足时，也可以释放电量维持船舶的航行，且绿色安全。

附图说明

图1为本申请的一种用于船舶的燃料布置结构的示意图；

图2为本申请的一种用于船舶的燃料布置结构的示意图；

图中标记说明：100、氢燃料电池部分；200、蓄能电池部分；300、甲板层；400、推进装置；500、直流配电板；110、氢燃料储气瓶；120、氢燃料电池；130、供氧装置；111、遮阳篷；112、防撞栏杆；210、锂电池组；310、船桨舱；320、蓄能电池舱；330、氢能电池舱；340、设备舱；410、无轴环形轮缘电力推进器。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

实施示例：

本申请的用于船舶的燃料布置结构，包括甲板层300，推进装置400，直流配电板500，氢燃料电池部分100和蓄能电池部分200，以及设置在甲板层300下方的船桨舱310、蓄能电池舱320、氢燃料电池舱330和设备舱340，船桨舱310紧靠螺旋桨设置，蓄能电池舱320和氢燃料电池舱330并排设置在船桨舱310和设备舱340之间，各个舱之间通过隔板相隔。

氢燃料电池部分100设置于氢燃料电池舱330和设备舱340，所述蓄能电池部分200设置于蓄能电池舱320，所述推进装置400和所述直流配电板500设置于船桨舱310。

氢燃料电池部分100包括氢燃料储气瓶110，氢燃料电池120和供氧装置130；氢燃料电池120设置于所述氢燃料电池舱330，氢燃料储气瓶110和供氧装置130设置于所述设备舱340。氢燃料储气瓶110和供氧装置130分别将氢气和氧气输送到氢燃料电池120，氢燃料电池120将氢气和氧气混合反应产生的化学能转化为电能输出至直流配电板500，直流配电板500将电能输送至推进装置400，推进装置400通过电能驱动螺旋桨，为船舶提供动力；直流配电板500还包含直流转换模块，可以为船舶提供日常用电。

推进装置400无轴环形轮缘电力推进器410为全回转环推，尽管没有舵，但是可将推进器的推力完全转换为相当于舵力的作用，且360°回转推进器单位功率推力大，可在任意角度产生推力，极大的改善船舶的操纵性，进而提升推进效率。推进电机的转速易于调节，在正反转各种转速下都能提供恒定的转矩，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得优良的操作性。

本申请采用氢燃料储气瓶110垂直甲板层放置的方法，储气瓶下半部分置于设备舱340内，上半部分置于甲板层300之上的开放空间，同时在储气瓶周围设置防撞栏杆112。

储气瓶一般设计为狭长型，在较小船舶的舱内很难布置，采用垂直方式布置可以节约机舱空间。同时因为氢气的逃逸性，布置在舱内易于积聚，空气流通不顺畅，会存在***危险。而采用垂直布置的方法可以利于氢气逃逸，加快空气流通，避免积聚，减小安全隐患。

因为露天布置带来暴晒温度上升过快的问题，本发明在氢燃料储气瓶110上方设有采用玻璃钢、高分子防晒材料等制造的遮阳篷111。遮阳篷111前端与甲板钢型支架相连，后端与防撞栏杆112相连。这样一来，不仅解决了暴晒问题，同时还避免储气瓶外表面保护层玻璃纤维的老化现象。氢燃料电池120则布置在舱内，这样也能和氢燃料储气瓶110很好地分隔，避免了泄漏***的风险。

蓄能电池部分200为锂电池组210，不限于锂电池组210，所有具有电量存储功能和释放功能的结构皆可。

锂电池组210与直流配电板500连接。锂电池组210既可以保存氢燃料电池部分反应过后富余的电力，也可以在氢燃料不足时承担电力输出的责任。

行驶过程中，氢燃料储气瓶110给氢燃料电池120提供氢气，供氧装置130给氢燃料电池120提供氧气，氢燃料电池120将氢气和氧气混合反应产生的化学能转化为电能输出至直流配电板500，锂电池组210也能将储存的电能输出至直流配电板500，然后直流配电板500将电能输送至无轴环形轮缘电力推进器410，驱动螺旋桨，为船舶提供动力；直流配电板500还包含直流转换模块，可以为船舶提供日常用电。

正常航行工况下氢燃料电池转化的电能供无轴环形轮缘电力推进器使用，冗余电力可以供日用负载及锂电池组210充电。需要加速时，锂电池组210可以输出电能作为氢燃料电池120的补充，当氢燃料储气瓶110中的燃料用完时，作为补充的锂电池组210也可以单独作为推进电源来临时使用，确保船舶能够继续航行一段时间。

当船舶到达码头短暂停泊时，此时锂电池组210在之前航行中已经是充满电的状态，此时也可以利用锂电池组210为船舶日用负载供电，无需启用氢燃料电池120，充分利用储存电能，提高利用效率。等船舶再次启动，氢燃料电池120发电富余电力为锂电池组210充电。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，包括甲板层，推进装置，直流配电板，氢燃料电池部分和蓄能电池部分，以及设置在甲板层下方的船桨舱、蓄能电池舱、氢燃料电池舱和设备舱，各个舱之间通过隔板相隔；

所述氢燃料电池部分设置于氢燃料电池舱和设备舱，所述蓄能电池部分设置于蓄能电池舱，所述推进装置和所述直流配电板设置于船桨舱；

所述直流配电板将从氢燃料电池部分和蓄能电池部分得到的电力输送至推进装置，推进装置通过电能驱动螺旋桨，为船舶提供动力。

2.根据权利要求1所述的用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，所述推进装置为无轴环形轮缘电力推进器。

3.根据权利要求1所述的用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，所述氢燃料电池部分包括氢燃料储气瓶，氢燃料电池和供氧装置；氢燃料电池设置于所述氢燃料电池舱，氢燃料储气瓶和供氧装置设置于所述设备舱。

4.根据权利要求3所述的用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，所述氢燃料储气瓶垂直所述甲板层放置，下半部分置于所述设备舱内，上半部分置于甲板层之上。

5.根据权利要求4所述的用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，所述氢燃料储气瓶上方设有遮阳篷，周围设有防撞栏杆。

6.根据权利要求1所述的用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，所述蓄能电池部分为锂电池组，锂电池组与直流配电板连接。

7.根据权利要求1所述的用于船舶的燃料布置结构，其特征在于，所述直流配电板还包含直流转换模块，为船舶提供日常用电。