CN107826230A - 巨型远洋运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巨型远洋运输系统，包括至少三艘船舶，其中一艘为发电船、其余为电动船，每一所述电动船均由发电船通过电缆供电。本发明通过设置一艘发电船和多艘电动船，并利用发电船通过电缆向电动船供电，从而提供了一种巨型远洋运输系统，显著地提高了运输量、降低了生产、运行和管理成本，并降低了环境污染，具有构思巧妙、生产容易、经济效益高等特点。

Description

巨型远洋运输系统

技术领域

本发明属于远洋运输设备技术领域，具体地讲，特别涉及一种巨型远洋运输系统。

背景技术

目前，国际贸易总运量中的2/3以上、中国进出口货运总量的约90％都是利用海上运输，海洋运输是国际物流中最主要的运输方式，在国际货物运输中使用最为广泛，海洋运输对世界的改变是巨大的。为了提高经营效益，远洋运输船舶的规模越来越大，自动化程度越来越高，技术也越来越复杂，其造价也突飞猛进。目前，运输量80万吨级别已是远洋运输船舶的极限，很难再继续大幅提高。

并且，现有的远洋运输船舶主要是依靠燃烧燃油推动主机曲轴转动，带动螺旋桨转动，从而实现航行。这种以燃油为动力的船舶具有以下显著缺陷：

一、燃油主机造价昂贵，船舶的造价高；

二、燃油主机的相关附属和配套设备多而复杂，挤占了远洋运输船舶的运输量和空间；

三、操作管理十分繁杂，需要的操作人员多，管理使用成本高；

四、船舶需要携带大量的燃料油航行，如果操作不当或者发生海事，容易发生火灾或者燃油泄漏，对环境造成严重的污染；

五、燃油是不可再生能源，消耗大、排放的废气、废水多，不利于节能减排。

近年来，面对更为严格的排放要求、更为高昂的燃油价格和劳动力成本、以及更为微薄的经营利润，人们从节能、减员和改进运输系统等方面去研究新的远洋运输船舶技术、新的能源利用、以及新的自动控制方法和新的船型，其中电力推进则是最为热门的研究方向。

申请号为201120033841.4的实用新型专利公开了一种船舶，以直流电动机取代传统的燃油发动机作为船舶的主机，在船舶上设置蓄电池组和充电机，以岸电给蓄电池组充电作为船舶的主要能源，以充电方式形成以蓄电池组为中心的船舶动力，驱动作为船舶主机的直流电动机转动，带动船舶的螺旋桨转动，实现全电力推进船舶航行。申请号为201220227186.0的实用新型专利也公开了一种新能源电动船。申请号为201611090847.9的发明专利申请公开了一种千吨级以上电动船舶，利用超级电容的瞬间放电能力得到与传统燃油船相当的瞬时爆发力，利用500Ah锂电池单体串并联满足功能需求的续航能力，在通过控制器系统装置，经过整合匹配的船载系统为大功率的动力系统总成，从而采用全电力推进船舶航行。

纯电动船所配置动力锂电池的能量基本在几百安时或成千上万安时，基本的运行模式是：由超级电容承担瞬间功率并提供较大的功率，由动力锂电池配置的能量以供所需的续航里程。当500吨级集装箱船或散货船，以及更高等级的船舶续航里程需要在48小时以上时，所需的电池容量一般在5000安时以上或几万安时不等。当面对如此大的电池容量，采用地面充电桩实施充电，所面临的问题是，所需大功率充电桩的电流过于大，无法满足大功率电池的充电，再则，如此大功率的充电桩，所需的瞬间功率也太大而难于实现配置。事实上，纯电动船存在的问题主要在于：动力不足、运载量和续航能力有限；如果电池组布置简单轻便，就存在动力不足、续航能力有限的问题，运载量也受限；如果提高运载量和续航能力，就需要布置大量的、复杂的电池组，存在充电困难的问题。

申请号为200710135390.3的发明专利公开了一种电动船运输系统，包括供电系统和电动船，通过沿河流方向设置导线，在电动船上设置电动机和将电流从导线引入电动机的受电弓，从而解决了航行时间的限制问题。但是，该技术只适于河道航运，对于远洋海运不具备参考性。

为了解决船舶在短时间内多变的工况和输出较大推力的需求，减小船舶的总燃油消耗量和排放，同时提高船舶运行的可靠性，混合动力作为新型的船舶动力推进形式，将机械(柴油机)推进和电力(发电机组)推进有机结合，根据不同工况，适时切换柴油机和轴带电机驱动螺旋桨，或者两者同时驱动螺旋桨，申请号为201220488313.2的实用新型专利即公开了这样一种船舶混合动力系统。但是混合动力推进的船舶仍然存在发动机占用空间大、污染大和劳动力成本高的问题。

申请号为201410249510.2的发明专利公开了一种LNG单燃料船舶，以实现LNG储气罐的安置，提高船舶的强度和稳定性，优化设计LNG供气管路系统和电控安全预警系统，以实现燃料加注、燃料供给、安全防护，确保船舶动力系统的安全。申请号为201610721286.1的发明专利申请也公开了一种单一LNG燃料动力货船，解决了LNG供气气化器的加热热源问题，实现同时或单独提供余热，增强了季节环境温度变化时LNG汽化器的调节能力。这些采用LNG单燃料的船舶，利用清洁能源克服了高污染的问题，但是燃机占用空间大，船舶运载量仍然受限，并且每一条船上都要有大量的操作人员，劳动力成本高。

综上，运输量提高遭遇瓶颈，生产、运营成本高，污染大，仍然是现有远洋运输船舶有待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种巨型远洋运输系统，以显著提高运输能力、降低经营成本、减小环境污染。

本发明的技术方案如下：一种巨型远洋运输系统，包括至少三艘船舶，其中一艘为发电船、其余为电动船，每一所述电动船均由发电船通过电缆供电。

采用上述结构，发电船专用于发电并向各个电动船供电，整体的控制系统布置在发电船上，只需要在发电船配置相应的船员；电动船由发电船供电确保航行和运转，电动船通过电动机驱动螺旋桨，不设置发动机舱，整个电动船专用于运载货物，每一电动船的运输量可高达60-80万吨，并且可以全自动化控制，实现无人值守；从而提供了一种巨型远洋运输系统，整个系统的运输量远远超过100万吨，根据现有的电气技术，通过合理设置电动船的数量，整个系统的运输量可以达到300-500万吨，运输量得到了极大地提高；并且，电动船的自动化程度高，整个巨型远洋运输系统的劳动力成本低、管理成本低；再则，电动船上只需要配置电气系统，不用配置复杂的发动机，船体舱位分配和配重都更加简单，可以采用多个电动机和螺旋桨分散驱动，不需要配置大型昂贵的曲轴和巨型螺旋桨，电动船的生产成本低，整个巨型远洋运输系统的生产成本低；并且，这种电动船乃至整个巨型远洋运输系统在抗风浪性能和操控性方面更加优越；综上，本巨型远洋运输系统的运输量显著提高、生产经营成本极大降低，显著地提高了远洋运输的经营效益。并且在实际使用中，各个电动船可以在不同的港口进行货物装卸，整个巨型远洋运输系统每次可以对多个港口的货物进行运输，使用更加灵活，远洋运输效率更高。

所述发电船为LNG单燃料发电船。LNG也即液化天然气，是一种清洁能源，对大气和水域几乎没有污染，发电船采用LNG单燃料，显著地降低了远洋运输对环境的污染；并且，天然气的价格低，有利于进一步提高远洋运输的经营效益。

作为优选，所述电缆为架设在相应船舶之间的空中电缆，用于发电船向电动船供电。空中电缆的架设操作简单。

在每一所述空中电缆的其中一端均固定连接有接线端子，所述接线端子是防水密封的，并且接线端子与空中电缆之间的连接也是防水密封的；所述接线端子与对应船舶之间可拆卸连接。这样一来，在极端天气情况下，可以断开空中电缆的连接，避免空中电缆受损、也避免空中电缆造成船舶之间的牵绊。

每一所述空中电缆的另一端均连接在卷扬机上，所述卷扬机固定在对应的船舶上。当空中电缆断开之后，卷扬机便于及时收卷空中电缆，避免空中电缆落在水中干扰船舶航行。

作为另一优选，所述电缆为连接在相应船舶之间的悬浮电缆，用于发电船向电动船供电。悬浮电缆位于水中，避免空中架设的电缆受到极端恶劣天气以及风浪的干扰。

在每一所述悬浮电缆上均套装有至少两根支撑管，每一所述支撑管长10-20m，在相邻所述支撑管相互靠近的端头之间连接有铁链。这样在悬浮电缆上设置支撑管，可以有效地避免悬浮电缆发生缠绕。

在所述悬浮电缆上还固定有浮力可调节的浮块，在所述浮块上安装有深度传感器。这样设置浮块和深度传感器，便于实时监测悬浮电缆的深度，并根据监测的结果及时调整浮块的浮力，最终确保悬浮电缆始终位于合适的深度。

在每一所述悬浮电缆的其中一端均固定连接有接线端子，所述接线端子是防水密封的，并且接线端子与悬浮电缆之间的连接也是防水密封的；所述接线端子与对应船舶之间可拆卸连接，在所述悬浮电缆另一端对应的船舶上安装有升降装置，所述升降装置包括与支撑管匹配的抱夹。这样设置接线端子，方便悬浮电缆的断开，在对应的船舶上安装带有抱夹的升降装置，便于将悬浮电缆放入水中或者收捡回船。

其中一艘所述船舶上配置有飞行器，在每一所述船舶上均布置有停机位。这样布置飞行器，便于利用飞行器在船舶间进行物资和人员的运输，并且可以协助空中电缆和/或悬浮电缆的连接和收捡。

有益效果：本发明通过设置一艘发电船和多艘电动船，并利用发电船通过电缆向电动船供电，从而提供了一种巨型远洋运输系统，显著地提高了运输量、降低了生产、运行和管理成本，并降低了环境污染，具有构思巧妙、生产容易、经济效益高等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例一中空中电缆架设的结构示意图。

图3为实施例二的结构示意图。

图4为实施例二中升降装置的结构示意图。

图5为实施例二中支撑管和浮块的安装结构示意图。

图6为实施例三的结构示意图。

附图标记：发电船1、电动船2、停机位3，空中电缆4、悬浮电缆5、升降装置6、支撑管7、铁链8、浮块9、深度传感器10、抱夹11。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：

如图1所示，本实施例包括至少三艘船舶，其中一艘为发电船1、其余为电动船2，每一所述电动船2均由发电船1通过电缆供电。

所述发电船1可以是柴油机发电船、也可以是汽油机发电船、还可以是燃煤发电船、甚至可以是核电船，均不作限定。这些发电船的具体结构为现有技术，诸多文献中均有介绍，在此不做赘述。为了减小污染，本实施例优选发电船1为LNG单燃料发电船，LNG单燃料发电船的具体结构为现有技术，国际船舶网2017年3月11日发布的标题为“中国船级社今年将发布LNG发电船1规范”的新闻报道(链接：http://www.eworldship.com/html/2017/classification_society_0311/125675.html)：近年来，LNG发电船走入人们视野，目前全球约有75艘类似船舶。本领域技术人员选用现有的LNG单燃料发电船即可，当然也可以采用诸如背景技术中介绍的现有LNG单燃料船舶改造成发电船1，这些均为本领域技术人员能够实现的。由于本实施例发电船1的规模大，本实施例优选在现有LNG发电船的基础上，设有余热回收再发电装置。所述电动船2的具体结构为现有技术，在此不做赘述；本领域技术人员根据设计规模选用诸如背景技术中介绍的现有纯电动船即可。

所述发电船1与电动船2之间的电缆布置方式不做限定，可以是采用发散连接的方式，即发电船1与各个电动船2之间均连接有电缆；也可以采用线性连接的方式，即发电船1与第一艘电动船2之间连接电缆，第一艘电动船2再与第二艘电动船2之间连接电缆，依次类推将所有的船舶连接在一起；还可以采用发散连接与线性连接相结合的方式。但是，无论电缆怎么连接，所有的电动船2均是电并联在发电船1上的。每一电缆在对应船舶上的连接点均位于船舶的主甲板上方，该连接点作为电源输入点也布置有相应的电气设备。并且，连接有电缆的船舶之间的直线距离D根据航行需要设置，在此不做限定；综合成本和管理因素，优选5≤D≤500(单位：m)。

所述电动船2的数量不做限定，可以是两艘、也可以是三艘、四艘、五艘等，根据用户定制规模并结合电气布置成本设置即可。本实施例优选所述发电船1连接的电动船2有六艘，其中两艘电动船2各自通过电缆与发电船1连接，另外四艘电动船2分成两组分别与发电船1线性连接；在实际使用中，电动船2与发电船1的空间位置不限定，只要确保电缆连接可靠、不发生缠绕即可。本实施例中每一所述电动船2的运输量均为80万吨，整个巨型远洋运输系统的运输量达到480万吨。

如图1和图2所示，所述电缆为架设在相应船舶之间的空中电缆4，用于发电船1向电动船2供电。在所述空中电缆4两端所对应的船舶上架设有铁塔，所述空中电缆4通过铁塔架设在相应船舶之间。事实上，铁塔越高，空中电缆4两端所对应的两艘船舶之间的距离可调节范围越大，越有利于整个巨型远洋运输系统的布置。在每一所述空中电缆4的其中一端均固定连接有接线端子(附图未示出)，所述接线端子是防水密封的，并且接线端子与空中电缆4之间的连接也是防水密封的；所述接线端子与对应船舶之间可拆卸连接。每一所述空中电缆4的另一端均连接在卷扬机(附图未示出)上，所述卷扬机固定在对应的船舶上，用于收卷空中电缆4。

如图1所示，为了便于船舶之间的运输，其中一艘所述船舶上配置有飞行器，在每一所述船舶上均布置有停机位3。所述飞行器不做限定，可以是直升机、也可以是四旋翼飞行器，本领域技术人员根据成本和运载能力选用或设计即可。本实施例优选所述飞行器为有线四旋翼飞行器。该有线四旋翼飞行器通过线缆与发电船1电连接，用于从发电船1获取电力。这样一来，由于船舶之间的距离处于一定的范围内，采用有线供电的方式避免四旋翼飞行器搭载电源，虽然飞行距离受线缆限制，但是功率强大、运力强劲，并且四旋翼飞行器的结构简单、稳定性强、使用维护方便。所述有线四旋翼飞行器的具体结构与现有的大疆无人机相似，区别在于无人机采用电池续航，本实施例所述四旋翼飞行器采用线缆直接供电。当然，也可以是在发电船1上布置电动的直升机。

实施例二：

如图3所示，本实施例优选所述发电船1连接的电动船2有三艘，该三艘电动船2与发电船1之间采用线性连接，也即在发电船1与第一艘电动船2之间连接电缆，在第一艘电动船2与第二艘电动船2之间连接电缆，在第二艘电动船2与第三艘电动船2之间连接电缆。每一所述电动船2的运输量均为40万吨，整个巨型远洋运输系统的运输量达到120万吨。

如图3、图4和图5所示，所述电缆为连接在相应船舶之间的悬浮电缆5，用于发电船1向电动船2供电。悬浮电缆5可以是悬浮在海面，也可以是悬浮在海水中，本实施例优选所述悬浮电缆5悬浮在海面以下3m深处。因为正常天气情况下，海面以下3m处悬浮电缆5受到海浪的影响最小。在每一所述悬浮电缆5位于水中的部分上均套装有至少两根支撑管7，每一所述支撑管7长10-20m，在相邻所述支撑管7相互靠近的端头之间连接有铁链8，所述铁链长度为1-3m。事实上，在相邻支撑管7相互靠近的端头之间也可以通过万向节连接。在所述悬浮电缆5上还固定有浮力可调节的浮块9，在所述浮块9上安装有深度传感器10。浮力可调节的所述浮块9的具体结构也不做限定，现有技术中有很多类似的装置，本领域技术人员选用即可，在此不做赘述。所述浮块9可以是位于相邻的支撑管7之间，也可以是固定在支撑管7上，在此不做限定；当浮块9固定在支撑管7上时，优选浮块9固定在每一支撑管7的中部，以便于获取整条悬浮电缆5在水中的深度。在每一所述悬浮电缆5的其中一端均固定连接有接线端子，所述接线端子是防水密封的，并且接线端子与悬浮电缆5之间的连接也是防水密封的；所述接线端子与对应船舶之间可拆卸连接，在所述悬浮电缆5另一端对应的船舶上安装有升降装置6，所述升降装置6包括与支撑管7匹配的抱夹11，升降装置6的布置可以便于将悬浮电缆5放入水中和收捡回船。所述支撑管7优选硬质塑料材质。

本实施例的其它结构与实施例一相同，在此不做赘述。

实施例三：

如图4所示，本实施例优选所述发电船1连接的电动船2有两艘，该两艘电动船2各自通过电缆与发电船1连接，每一所述电动船2的运输量为50万吨，整个巨型远洋运输系统的运载量为100万吨。所述电缆采用空中电缆4联合悬浮电缆5，即在每一电动船2与发电船1之间既布置有空中电缆4又布置有悬浮电缆5，便于确保电动船2的供电充足，并且在实际使用中可以根据运行情况收捡空中电缆4或者悬浮电缆5。所述空中电缆4的结构与实施例一相同，但是并不布置卷扬机，而是在所述空中电缆4的接线端子一端连接有牵引绳，所述牵引绳的另一端固定在卷轴上，所述卷轴与电机连接，所述电机固定在空中电缆断开的船舶上，当极端天气情况下，接线端子断开之后，空中电缆的该端极有可能落入水中，在天气好转后，只需要启动电机通过牵引绳拉回空中电缆的端头即可。所述悬浮电缆5的结构与实施例二相同。本实施例的其它结构与实施例一相同，在此不做赘述。

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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种巨型远洋运输系统，其特征在于：包括至少三艘船舶，其中一艘为发电船、其余为电动船，每一所述电动船均由发电船通过电缆供电。

2.根据权利要求1所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：所述发电船为LNG单燃料发电船。

3.根据权利要求1所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：所述电缆为架设在相应船舶之间的空中电缆，用于发电船向电动船供电。

4.根据权利要求3所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：在每一所述空中电缆的其中一端均固定连接有接线端子，所述接线端子是防水密封的，并且接线端子与空中电缆之间的连接也是防水密封的；所述接线端子与对应船舶之间可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：每一所述空中电缆的另一端均连接在卷扬机上，所述卷扬机固定在对应的船舶上。

6.根据权利要求1所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：所述电缆为连接在相应船舶之间的悬浮电缆，用于发电船向电动船供电。

7.根据权利要求6所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：在每一所述悬浮电缆上均套装有至少两根支撑管，每一所述支撑管长10-20m，在相邻所述支撑管相互靠近的端头之间连接有铁链。

8.根据权利要求7所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：在所述悬浮电缆上还固定有浮力可调节的浮块，在所述浮块上安装有深度传感器。

9.根据权利要求8所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：在每一所述悬浮电缆的其中一端均固定连接有接线端子，所述接线端子是防水密封的，并且接线端子与悬浮电缆之间的连接也是防水密封的；所述接线端子与对应船舶之间可拆卸连接，在所述悬浮电缆另一端对应的船舶上安装有升降装置，所述升降装置包括与支撑管匹配的抱夹。

10.根据权利要求1至9任一所述的巨型远洋运输系统，其特征在于：在其中一艘所述船舶上配置有飞行器，在每一所述船舶上均布置有停机位。