基于可再生能源利用的海水淡化運輸船

1、基于可再生能源利用的海水淡化運基于可再生能源利用的海水淡化運 輸船輸船小組成員：王宇、韓穎駿小組成員：王宇、韓穎駿李子凡、劉凱李子凡、劉凱指導(dǎo)老師：史冬巖指導(dǎo)老師：史冬巖 馬勇馬勇匯報人：趙小林匯報人：趙小林作品來源：國家級立項和準(zhǔn)備發(fā)表的專利作品來源：國家級立項和準(zhǔn)備發(fā)表的專利學(xué)院和班級:船舶工程學(xué)院20080118班團隊：工程之家我要淡水和電島嶼上極度缺乏淡水與電力，制約了島島嶼上極度缺乏淡水與電力，制約了島嶼的發(fā)展！嶼的發(fā)展！傳統(tǒng)的方法傳統(tǒng)的方法是從大陸裝載淡水與電力在輸送至島嶼能耗太高能耗太高往返一次時間較長往返一次時間較長運輸非常不及時運輸非常不及時原來我身邊這么多資源S1風(fēng)能、潮流

2、能、太陽能電能機械場S4淡水海水電場F2S5S4F1S1S2（1）在島嶼上建立各種發(fā)電站和海水淡化站，各種材料）在島嶼上建立各種發(fā)電站和海水淡化站，各種材料都有從大陸運輸，難度較大，成本太高都有從大陸運輸，難度較大，成本太高（2）定期需要工作人員的維護與管理，后期的運行成）定期需要工作人員的維護與管理，后期的運行成本更是高本更是高技術(shù)矛盾1：如果建立各種發(fā)電站和海水淡化站，那么制造難度大，成本高。技術(shù)矛盾2：如果建立各種發(fā)電站和海水淡化站，那么后期的管理與維修難度較大。技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾表中交叉點表中交叉點推薦原理推薦原理原理名稱原理名稱生產(chǎn)率/制造力39/3235性能轉(zhuǎn)換法28系統(tǒng)替代法2提取

3、法24中介法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾表中交叉點表中交叉點推薦原理推薦原理原理名稱原理名稱生產(chǎn)率/自動化水平39/2835性能轉(zhuǎn)換法22變害為利法18機械振動法39惰性環(huán)境法 這些原理建議的解決方法是抽取系統(tǒng)中的風(fēng)能發(fā)電這些原理建議的解決方法是抽取系統(tǒng)中的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備、太陽能發(fā)電設(shè)備、潮流能發(fā)電設(shè)備、海水淡設(shè)備、太陽能發(fā)電設(shè)備、潮流能發(fā)電設(shè)備、海水淡化裝置安裝在可移動的運輸船上，實現(xiàn)可移動?；b置安裝在可移動的運輸船上，實現(xiàn)可移動。 問題問題：運輸船的體積是一定的，要想提高太陽能的發(fā)電：運輸船的體積是一定的，要想提高太陽能的發(fā)電量，通常的做法是增加太陽能片的數(shù)量，將其加在船的甲量，通常的做法是增加太陽能

4、片的數(shù)量，將其加在船的甲板上、上層建筑上或者船舷兩側(cè)。板上、上層建筑上或者船舷兩側(cè)。 但這樣做會占用太多的甲板空間，還會導(dǎo)致但這樣做會占用太多的甲板空間，還會導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，船的制造難度增船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，船的制造難度增大！大！如何增大吸收太陽能的面積如何增大吸收太陽能的面積技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾表中交叉點表中交叉點推薦原理推薦原理原理名稱原理名稱靜物面積/可靠性 6/2732色彩法25性能轉(zhuǎn)換法40復(fù)合材料法4非對稱法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾表中交叉點表中交叉點推薦原理推薦原理原理名稱原理名稱靜物面積/可制造性 6/3240復(fù)合材料法16部分超越法技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾1：如果增加太陽能片的面積，

5、系統(tǒng)的可：如果增加太陽能片的面積，系統(tǒng)的可靠性減少。靠性減少。技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾2：如果增加太陽能片的面積，系統(tǒng)的可：如果增加太陽能片的面積，系統(tǒng)的可制造性降低。制造性降低。性能轉(zhuǎn)換法性能轉(zhuǎn)換法改變改變太陽能片的物理狀太陽能片的物理狀態(tài)態(tài)復(fù)合材料法復(fù)合材料法- -用組合用組合物來代替同類物質(zhì)物來代替同類物質(zhì)太陽能風(fēng)帆 將太陽能片做成柔性的或者是粉狀的將太陽能片做成柔性的或者是粉狀的貼在帆布上，做成可以吸收太陽能的帆貼在帆布上，做成可以吸收太陽能的帆布，既增加了吸收太陽能的面積又不占布，既增加了吸收太陽能的面積又不占用船的空間，并且不會影響風(fēng)帆的正常用船的空間，并且不會影響風(fēng)帆的正常工作，風(fēng)帆的迎

6、風(fēng)角通過電腦控制。工作，風(fēng)帆的迎風(fēng)角通過電腦控制。（1）風(fēng)力發(fā)電機的噪音太）風(fēng)力發(fā)電機的噪音太 大，影響船員的正常生活大，影響船員的正常生活（2）容易產(chǎn)生安全隱患。）容易產(chǎn)生安全隱患。 物理矛盾分析物理矛盾分析通過對問題的分析可知此問題可以轉(zhuǎn)換為物理矛盾：既希望風(fēng)力發(fā)電裝置存在，又不希望其存在！采用空間分離原理采用空間分離原理分離原理分離原理發(fā)明原理發(fā)明原理空間分離1,2,3,4,7,13,17,24,26,30時間分離9,10,11,15,16,18,19,20,21,29,34,37條件分離1,5,6,7,13,14,22,23,25,27,33,35整體與部分分離12,28,31,32,

7、35,36,38,39,40“24中介法中介法”提示找一物體將葉片和船體提示找一物體將葉片和船體“1分離法分離法”提示將風(fēng)力發(fā)電裝置分開提示將風(fēng)力發(fā)電裝置分開“2提取法提取法”提示將風(fēng)力發(fā)電葉片分離出來提示將風(fēng)力發(fā)電葉片分離出來“17多維法多維法”提示可以將葉片升到空中提示可以將葉片升到空中“7套疊法套疊法”提示可以用鋼繩或其他物體穿提示可以用鋼繩或其他物體穿 過葉片聯(lián)系起來。過葉片聯(lián)系起來。 最終方案最終方案 將風(fēng)力發(fā)電葉片通過傘狀風(fēng)箏升到空中，葉片可以隔一將風(fēng)力發(fā)電葉片通過傘狀風(fēng)箏升到空中，葉片可以隔一定距離放置一個。葉片發(fā)來的電用導(dǎo)線傳送至船上的相關(guān)設(shè)定距離放置一個。葉片發(fā)來的電用導(dǎo)線傳

8、送至船上的相關(guān)設(shè)備。通過船上的控制裝置可以調(diào)節(jié)傘狀風(fēng)箏的高度和角度。備。通過船上的控制裝置可以調(diào)節(jié)傘狀風(fēng)箏的高度和角度。 優(yōu)勢優(yōu)勢 這樣以來，葉片升到了空中，不會占用船上的空間，減少了噪音和安全隱患。 高空風(fēng)力更大，發(fā)電效率會提高，并且傘狀風(fēng)箏升到空中之后可以助推船舶前進。 普通升力式葉片的軌跡為圓形，在每個不同的位置葉普通升力式葉片的軌跡為圓形，在每個不同的位置葉片與水流的夾角都不一樣，這就導(dǎo)致在不同的位置葉片獲片與水流的夾角都不一樣，這就導(dǎo)致在不同的位置葉片獲能系數(shù)的不同，從而導(dǎo)致發(fā)電效率的不同。一個葉片在轉(zhuǎn)能系數(shù)的不同，從而導(dǎo)致發(fā)電效率的不同。一個葉片在轉(zhuǎn)動一周的過程中與來流的夾角不停地

9、變化，發(fā)電效率也隨動一周的過程中與來流的夾角不停地變化，發(fā)電效率也隨之改變。之改變。增大可變攻角增加葉片長度技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾1 1：如果增加葉片的長度，則系統(tǒng)的：如果增加葉片的長度，則系統(tǒng)的動物長動物長度增加。度增加。技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾2 2：如果提高葉片的可控攻角，則系統(tǒng)的復(fù)：如果提高葉片的可控攻角，則系統(tǒng)的復(fù)雜性將增加。雜性將增加。技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾表中交叉點表中交叉點推薦原理推薦原理原理名稱原理名稱生產(chǎn)率/裝置復(fù)雜性39/3612等勢原理17多維原理28機械系統(tǒng)替代原理24中介原理技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾表中交叉點表中交叉點推薦原理推薦原理原理名稱原理名稱生產(chǎn)率/控制復(fù)雜性 39/318機械振動法4

10、非對稱法28機械系統(tǒng)替代原理38逐級氧化法原理原理17多維原理多維原理將葉片的圓形運動軌跡改為直線和圓形將葉片的圓形運動軌跡改為直線和圓形組合的軌跡組合的軌跡可用一種高效率的系統(tǒng)替換原來的系統(tǒng)可用一種高效率的系統(tǒng)替換原來的系統(tǒng)原理原理28機械系統(tǒng)替代原理機械系統(tǒng)替代原理原理原理4 非對稱法非對稱法將葉片的圓形對稱軌跡改為非對稱的非將葉片的圓形對稱軌跡改為非對稱的非圓軌跡圓軌跡水輪機的葉片運動軌跡前后為長度相等的平行水輪機的葉片運動軌跡前后為長度相等的平行線段，兩側(cè)為向外張開的半圓，葉片的軌跡為線段，兩側(cè)為向外張開的半圓，葉片的軌跡為“矩形矩形”，葉片用鏈條或柔性帶連接，葉片用鏈條或柔性帶連接（2）在矩形水輪機葉片軌跡的直線段，在常值流速情況下葉片的入射角和受力都保持常值不變，這保證了矩形水輪機葉片的受力在此階段更加穩(wěn)定（1）在相同的迎流面積下，矩形水輪機的葉片軌跡周長比垂直軸水輪機的更小，吸收同樣的能量矩形水輪機所需材料更少，造價更低導(dǎo)流罩可以增加水輪機的導(dǎo)流罩可以增加水輪機的發(fā)電效率發(fā)電效率超系統(tǒng)進化法則超系