一种新型氢能混动游艇

技术领域

本发明涉及游艇技术领域，具体而言，尤其涉及一种新型氢能混动游艇。

背景技术

随着经济的发展和生活水平的提高，在满足物质生活需求的同时，人们更加重视精神文化水平的提高。旅游已经成为居民节假日休闲生活的重要组成部分，以游艇为载体的水上游玩项目受到游客的高度赞扬。然而目前的游艇大多以汽、柴油发动机为动力，会产生大量CO

目前的游艇应用汽、柴油发动机，燃料和空气在气缸中混合燃烧、膨胀，推动活塞做功，通过传动机构将机械功输出到以螺旋桨为主的推进系统，驱动游艇行进。发动机和推进装置运行过程中会产生较大噪音和震动，影响了游艇的舒适性和游客游玩体验。传统动力装置经曲轴传动与推进装置的搭配，过程中存在动能损失，能量利用率低，不利于船舶的节能发展。此外，对于能耗问题，传统游艇多为钢制结构，重量较大，耗能较高。对于游艇动力系统、推进系统以及船体结构的开发和升级是水上旅游行业发展进步的关键问题。

发明内容

根据上述提出的目前游艇应用汽、柴油发动机，燃料和空气在气缸中混合燃烧、膨胀，推动活塞做功，通过传动机构将机械功输出到以螺旋桨为主的推进系统，驱动游艇行进，发动机和推进装置运行过程中会产生较大噪音和震动，影响了游艇的舒适性和游客游玩体验；传统动力装置经曲轴传动与推进装置的搭配，过程中存在动能损失，能量利用率低，不利于船舶的节能发展；此外，对于能耗问题，传统游艇多为钢制结构，重量较大，耗能较高；对于游艇动力系统、推进系统以及船体结构的开发和升级是水上旅游行业发展进步的关键问题的技术问题，而提供一种新型氢能混动游艇。本发明主要以燃料电池和超级电容组成混合动力系统燃，搭配无轴环形推进器，整体上减少能量传递过程的损失，提高能量利用率；料电池供电较传统柴油机更加安静，无轴环形推进器可减少船舶航行时的震动和噪声，节能环保的同时提高了游艇安静舒适的效果；游艇整体由铝合金型材焊接而成；船体型线采用深V型双折角剖面，单体单挂机；整体质量较轻，有利于节能减排。

本发明采用的技术手段如下：

一种新型氢能混动游艇，包括：由首至尾依次设置的防撞舱、卫生储物间、甲板功能区和艉阱以及燃料电池系统和超级电容系统，所述甲板功能区包括甲板上功能区和甲板下功能区，所述燃料电池系统和所述超级电容系统共同为整个游艇供电，在不同工况下，分别有不同的供电组合方式；

所述甲板功能区的两舷设有栏杆扶手；

所述甲板上功能区设有驾驶室以及设置在驾驶室外部的变压器和推进器控制箱，所述变压器和所述推进器控制箱均位于所述驾驶室门口；所述驾驶室前端为驾驶台，左侧设有五张座椅，右侧设有两张座椅以及茶水台，后端安装有配电柜，所述配电柜经所述驾驶室的后端墙壁与所述变压器和所述推进器控制箱间隔设置；所述驾驶室的两侧设置窗户；

所述甲板下功能区上由首至尾依次设置有超级电容舱、燃料电池舱和压载舱，分别用于存放超级电容、燃料电池堆和压载水；

所述艉阱上安装无轴环形推进器，驱动整个游艇进行行进；

所述燃料电池系统包括置于甲板上功能区上的储氢气瓶组、设置在甲板下功能区的燃料电池堆以及位于驾驶台中的燃料电池控制器，所述储氢气瓶组布置在所述燃料电池堆上方甲板上，用于存储高压氢气燃料，位于所述驾驶室外且置于游艇后部，缩短氢气传输路径的同时避免爆炸造成人员伤亡；

所述超级电容系统由超级电容组成；

由所述燃料电池控制器控制所述燃料电池堆和所述超级电容启动运行，通过所述储氢气瓶组为所述燃料电池堆提供氢燃料；所述燃料电池堆和所述超级电容的电能由所述配电柜配送经所述变压器处理后送至所述推进器控制箱，进而控制所述无轴环形推进器运行。

进一步地，所述窗户为推拉式舷窗。

进一步地，所述艉阱的两侧设有排水口，防止海水聚集在船内。

进一步地，所述游艇在不同工况下，分别具有如下不同的供电组合方式：

通过所述驾驶台的电池控制板对各个发电装置进行控制：启动过程中，由所述超级电容为所述燃料电池堆以及整个游艇供电；加速过程中，由于需要较大动力输出功率，由所述燃料电池堆和所述超级电容共同供电，实现大功率输出；游艇进入匀速巡航过程中，由所述燃料电池堆单独供电，电量充足的情况下同时为所述超级电容充电，避免电能浪费，节省充电时间。

进一步地，整艘游艇由铝合金型材焊接而成。

进一步地，所述游艇的船体型线采用深V型双折角剖面，单体单挂机，整体质量较轻，有利于减轻能耗。

进一步地，所述无轴环形推进器的功率为50KW。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的新型氢能混动游艇，整体由铝合金型材焊接而成，包括主船体、驾驶室在内；船体型线采用深V型双折角剖面，单体单挂机；整体质量较轻，有利于节能减排。

2、本发明提供的新型氢能混动游艇，以燃料电池和超级电容组成混合动力系统，搭配无轴环形推进器，整体上减少能量传递过程的损失，提高能量利用率；燃料电池供电较传统柴油机更加安静，无轴环形推进器可减少船舶航行时的震动和噪声，节能环保的同时提高了游艇安静舒适的效果。

综上，应用本发明的技术方案能够解决目前游艇应用汽、柴油发动机，燃料和空气在气缸中混合燃烧、膨胀，推动活塞做功，通过传动机构将机械功输出到以螺旋桨为主的推进系统，驱动游艇行进，发动机和推进装置运行过程中会产生较大噪音和震动，影响了游艇的舒适性和游客游玩体验；传统动力装置经曲轴传动与推进装置的搭配，过程中存在动能损失，能量利用率低，不利于船舶的节能发展；此外，对于能耗问题，传统游艇多为钢制结构，重量较大，耗能较高；对于游艇动力系统、推进系统以及船体结构的开发和升级是水上旅游行业发展进步的关键问题的问题。

基于上述理由本发明可在游艇领域或科研考察船等领域内船舶设计广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的剖面图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的工作原理图。

图中：1、防撞舱；2、卫生储物间；3、艉阱；4、变压器；5、推进器控制箱；6、储氢气瓶组；7、驾驶台；8、座椅；9、茶水台；10、配电柜；11、窗户；12、超级电容；13、燃料电池堆；14、栏杆扶手；15、无轴环形推进器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

目前，游艇主要采用汽、柴油发动机，会产生大量CO

如图所示，本发明提供了一种新型氢能混动游艇，是一种安静舒适节能的铝合金游艇，包括：由首至尾依次设置的防撞舱1、卫生储物间2、甲板功能区和艉阱3以及燃料电池系统和超级电容系统，即所述防撞舱1和所述艉阱3分别设置在游艇的头端和尾端，所述卫生储物间2设置游艇前端的船体上，位于所述防撞舱1的后方且靠近所述甲板功能区，所述甲板功能区设置在所述防撞舱1和所述艉阱3之间，包括甲板上功能区和甲板下功能区，所述燃料电池系统和所述超级电容系统共同为整个游艇供电，在不同工况下，分别有不同的供电组合方式。

所述甲板功能区的两舷设有栏杆扶手14。

所述甲板上功能区设有驾驶室以及设置在驾驶室外部的变压器4和推进器控制箱5，所述变压器4和所述推进器控制箱5均位于所述驾驶室门口；所述驾驶室前端为驾驶台7，左侧设有五张座椅8，右侧设有两张座椅8以及茶水台9，后端安装有配电柜10，所述配电柜10经所述驾驶室的后端墙壁与所述变压器4和所述推进器控制箱5间隔设置；所述驾驶室的两侧设置窗户11。

所述甲板下功能区上由首至尾依次设置有超级电容舱、燃料电池舱和压载舱，分别用于存放超级电容12、燃料电池堆13和压载水。

所述艉阱3上安装无轴环形推进器15，驱动整个游艇进行行进。

所述燃料电池系统包括置于甲板上功能区上的储氢气瓶组6、设置在甲板下功能区的燃料电池堆13以及位于驾驶台7中的燃料电池控制器，所述储氢气瓶组6布置在所述燃料电池堆13上方甲板上，用于存储高压氢气燃料，位于所述驾驶室外且置于游艇后部，缩短氢气传输路径的同时避免爆炸造成人员伤亡。

所述超级电容系统由超级电容12组成。

由所述燃料电池控制器控制所述燃料电池堆13和所述超级电容12启动运行，通过所述储氢气瓶组6为所述燃料电池堆13提供氢燃料；所述燃料电池堆13和所述超级电容12的电能由所述配电柜10配送经所述变压器4处理后送至所述推进器控制箱5，进而控制所述无轴环形推进器15运行。

实施例1

如图1-4所示，一种新型氢能混动游艇，由首至尾划分为防撞舱1、卫生储物间2、甲板功能区和艉阱3(游艇尾部的开放空间)。甲板功能区包括甲板上功能区和甲板下功能区。防撞舱1采用现有结构，位于船头的空舱，防止撞击造成内部机械损坏，防撞舱壁是一道贯穿上下的水密舱壁。

甲板上功能区主要设置有驾驶室、变压器4(采用巨澜牌船用变压器，型号规格为DC500V/AC220V 3kVA)、推进器控制箱5(为现有技术，内含推进遥控面板)以及储氢气瓶组6，储氢气瓶组6为由十二个储氢气瓶组合而成的储氢系统，用于存储高压氢气燃料，位于驾驶室外游艇后部，尽量避免爆炸造成人员伤亡，变压器4和推进器控制箱5位于驾驶室门口；驾驶室前端为驾驶台7，视野开阔，中间左侧为五张座椅8，右侧为两张座椅8以及茶水台9，驾驶室后端安装配电柜10(为现有技术，内含变频直流配电板，型号规格为IP23 DC 200V/AC400/230V)，与变压器4和推进器控制箱5一墙之隔，方便各个系统之间的连接，驾驶室两侧设置窗户11，该窗户11为推拉式舷窗。

甲板下功能区由首至尾划分为超级电容舱、燃料电池舱以及压载舱，分别存放超级电容12(型号规格为DC450V 130kW)、燃料电池堆13(型号规格为DC500V 70KW)以及压载水。

甲板功能区两舷设有栏杆扶手14。

艉阱3处安装无轴环形推进器15(型号规格为永磁同步电机850r，AC380V 50KW)，驱动游艇行进，两侧设有排水口，防止海水聚集在船内。

包括主船体、驾驶室在内的整艘游艇由铝合金型材焊接而成，船体型线采用深V型双折角剖面，单体单挂机。整体质量较轻，有利于减轻能耗。

游艇由燃料电池系统和超级电容系统共同供电，在不同工况下，分别有不同的供电组合方式。

燃料电池系统包括甲板上功能区的储氢气瓶组6、甲板下功能区的燃料电池堆13以及位于驾驶台7的燃料电池控制器(为现有技术，用于控制燃料电池起停的装置)，由驾驶台7的燃料电池控制器控制燃料电池堆13和超级电容12启动运行(将控制燃料电池堆13和超级电容12的燃料电池控制器集成在驾驶台7电池遥控板上，方便控制运行)，由储氢气瓶组6为燃料电池堆13提供氢燃料，储氢气瓶组6布置在燃料电池堆13上方甲板上，一方面缩短氢气传输路径，另一方面氢气瓶露天存放保证安全，避免氢气聚集产生爆炸。燃料电池堆13和超级电容12的电能由配电柜10配送经变压器4处理后送至推进器控制箱5，进而控制艉阱3的无轴环形推进器15运行。整个过程中无论是燃料电池系统发电、无轴环形推进器15运行均能减少噪音震动的产生。

游艇在不同工况下，分别有不同的供电组合方式，通过驾驶台7的电池控制板(为整体控制各个发电装置的电池控制器)对各个发电装置(燃料电池堆13和超级电容12)进行控制。启动过程中，由超级电容12为燃料电池堆13以及整船供电；加速过程中，由于需要较大动力输出功率，由燃料电池堆13和超级电容12共同供电，实现大功率输出；游艇进入匀速巡航过程中，由燃料电池堆13单独供电，电量充足的情况下可以同时为超级电容12充电，避免电能浪费，节省充电时间。

本发明以燃料电池和超级电容组成混合动力系统，搭配无轴环形推进器15，整体上减少能量传递过程的损失，提高能量利用率。燃料电池供电较传统柴油机更加安静，无轴环形推进器可减少船舶航行时的震动和噪声，节能环保的同时提高了游艇安静舒适的效果。

本发明考虑到游艇舒适性的要求，采用50KW无轴环形推进器，由氢燃料电池和超级电容供电。全船铝合金焊接而成，包括主船体及驾驶室。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。