基于可再生能源利用的海水淡化运输船

1、基于可再生能源利用的海水淡化运基于可再生能源利用的海水淡化运 输船输船小组成员：王宇、韩颖骏小组成员：王宇、韩颖骏李子凡、刘凯李子凡、刘凯指导老师：史冬岩指导老师：史冬岩 马勇马勇汇报人：赵小林汇报人：赵小林作品来源：国家级立项和准备发表的专利作品来源：国家级立项和准备发表的专利学院和班级:船舶工程学院20080118班团队：工程之家我要淡水和电岛屿上极度缺乏淡水与电力，制约了岛岛屿上极度缺乏淡水与电力，制约了岛屿的发展！屿的发展！传统的方法传统的方法是从大陆装载淡水与电力在输送至岛屿能耗太高能耗太高往返一次时间较长往返一次时间较长运输非常不及时运输非常不及时原来我身边这么多资源S1风能、潮流

2、能、太阳能电能机械场S4淡水海水电场F2S5S4F1S1S2（1）在岛屿上建立各种发电站和海水淡化站，各种材料）在岛屿上建立各种发电站和海水淡化站，各种材料都有从大陆运输，难度较大，成本太高都有从大陆运输，难度较大，成本太高（2）定期需要工作人员的维护与管理，后期的运行成）定期需要工作人员的维护与管理，后期的运行成本更是高本更是高技术矛盾1：如果建立各种发电站和海水淡化站，那么制造难度大，成本高。技术矛盾2：如果建立各种发电站和海水淡化站，那么后期的管理与维修难度较大。技术矛盾技术矛盾表中交叉点表中交叉点推荐原理推荐原理原理名称原理名称生产率/制造力39/3235性能转换法28系统替代法2提取

3、法24中介法技术矛盾技术矛盾表中交叉点表中交叉点推荐原理推荐原理原理名称原理名称生产率/自动化水平39/2835性能转换法22变害为利法18机械振动法39惰性环境法 这些原理建议的解决方法是抽取系统中的风能发电这些原理建议的解决方法是抽取系统中的风能发电设备、太阳能发电设备、潮流能发电设备、海水淡设备、太阳能发电设备、潮流能发电设备、海水淡化装置安装在可移动的运输船上，实现可移动。化装置安装在可移动的运输船上，实现可移动。 问题问题：运输船的体积是一定的，要想提高太阳能的发电：运输船的体积是一定的，要想提高太阳能的发电量，通常的做法是增加太阳能片的数量，将其加在船的甲量，通常的做法是增加太阳能

4、片的数量，将其加在船的甲板上、上层建筑上或者船舷两侧。板上、上层建筑上或者船舷两侧。 但这样做会占用太多的甲板空间，还会导致但这样做会占用太多的甲板空间，还会导致船体结构的稳定性降低，船的制造难度增船体结构的稳定性降低，船的制造难度增大！大！如何增大吸收太阳能的面积如何增大吸收太阳能的面积技术矛盾技术矛盾表中交叉点表中交叉点推荐原理推荐原理原理名称原理名称静物面积/可靠性 6/2732色彩法25性能转换法40复合材料法4非对称法技术矛盾技术矛盾表中交叉点表中交叉点推荐原理推荐原理原理名称原理名称静物面积/可制造性 6/3240复合材料法16部分超越法技术矛盾技术矛盾1：如果增加太阳能片的面积，

5、系统的可：如果增加太阳能片的面积，系统的可靠性减少。靠性减少。技术矛盾技术矛盾2：如果增加太阳能片的面积，系统的可：如果增加太阳能片的面积，系统的可制造性降低。制造性降低。性能转换法性能转换法改变改变太阳能片的物理状太阳能片的物理状态态复合材料法复合材料法- -用组合用组合物来代替同类物质物来代替同类物质太阳能风帆 将太阳能片做成柔性的或者是粉状的将太阳能片做成柔性的或者是粉状的贴在帆布上，做成可以吸收太阳能的帆贴在帆布上，做成可以吸收太阳能的帆布，既增加了吸收太阳能的面积又不占布，既增加了吸收太阳能的面积又不占用船的空间，并且不会影响风帆的正常用船的空间，并且不会影响风帆的正常工作，风帆的迎

6、风角通过电脑控制。工作，风帆的迎风角通过电脑控制。（1）风力发电机的噪音太）风力发电机的噪音太 大，影响船员的正常生活大，影响船员的正常生活（2）容易产生安全隐患。）容易产生安全隐患。 物理矛盾分析物理矛盾分析通过对问题的分析可知此问题可以转换为物理矛盾：既希望风力发电装置存在，又不希望其存在！采用空间分离原理采用空间分离原理分离原理分离原理发明原理发明原理空间分离1,2,3,4,7,13,17,24,26,30时间分离9,10,11,15,16,18,19,20,21,29,34,37条件分离1,5,6,7,13,14,22,23,25,27,33,35整体与部分分离12,28,31,32,

7、35,36,38,39,40“24中介法中介法”提示找一物体将叶片和船体提示找一物体将叶片和船体“1分离法分离法”提示将风力发电装置分开提示将风力发电装置分开“2提取法提取法”提示将风力发电叶片分离出来提示将风力发电叶片分离出来“17多维法多维法”提示可以将叶片升到空中提示可以将叶片升到空中“7套叠法套叠法”提示可以用钢绳或其他物体穿提示可以用钢绳或其他物体穿 过叶片联系起来。过叶片联系起来。 最终方案最终方案 将风力发电叶片通过伞状风筝升到空中，叶片可以隔一将风力发电叶片通过伞状风筝升到空中，叶片可以隔一定距离放置一个。叶片发来的电用导线传送至船上的相关设定距离放置一个。叶片发来的电用导线传

8、送至船上的相关设备。通过船上的控制装置可以调节伞状风筝的高度和角度。备。通过船上的控制装置可以调节伞状风筝的高度和角度。 优势优势 这样以来，叶片升到了空中，不会占用船上的空间，减少了噪音和安全隐患。 高空风力更大，发电效率会提高，并且伞状风筝升到空中之后可以助推船舶前进。 普通升力式叶片的轨迹为圆形，在每个不同的位置叶普通升力式叶片的轨迹为圆形，在每个不同的位置叶片与水流的夹角都不一样，这就导致在不同的位置叶片获片与水流的夹角都不一样，这就导致在不同的位置叶片获能系数的不同，从而导致发电效率的不同。一个叶片在转能系数的不同，从而导致发电效率的不同。一个叶片在转动一周的过程中与来流的夹角不停地

9、变化，发电效率也随动一周的过程中与来流的夹角不停地变化，发电效率也随之改变。之改变。增大可变攻角增加叶片长度技术矛盾技术矛盾1 1：如果增加叶片的长度，则系统的：如果增加叶片的长度，则系统的动物长动物长度增加。度增加。技术矛盾技术矛盾2 2：如果提高叶片的可控攻角，则系统的复：如果提高叶片的可控攻角，则系统的复杂性将增加。杂性将增加。技术矛盾技术矛盾表中交叉点表中交叉点推荐原理推荐原理原理名称原理名称生产率/装置复杂性39/3612等势原理17多维原理28机械系统替代原理24中介原理技术矛盾技术矛盾表中交叉点表中交叉点推荐原理推荐原理原理名称原理名称生产率/控制复杂性 39/318机械振动法4

10、非对称法28机械系统替代原理38逐级氧化法原理原理17多维原理多维原理将叶片的圆形运动轨迹改为直线和圆形将叶片的圆形运动轨迹改为直线和圆形组合的轨迹组合的轨迹可用一种高效率的系统替换原来的系统可用一种高效率的系统替换原来的系统原理原理28机械系统替代原理机械系统替代原理原理原理4 非对称法非对称法将叶片的圆形对称轨迹改为非对称的非将叶片的圆形对称轨迹改为非对称的非圆轨迹圆轨迹水轮机的叶片运动轨迹前后为长度相等的平行水轮机的叶片运动轨迹前后为长度相等的平行线段，两侧为向外张开的半圆，叶片的轨迹为线段，两侧为向外张开的半圆，叶片的轨迹为“矩形矩形”，叶片用链条或柔性带连接，叶片用链条或柔性带连接（2）在矩形水轮机叶片轨迹的直线段，在常值流速情况下叶片的入射角和受力都保持常值不变，这保证了矩形水轮机叶片的受力在此阶段更加稳定（1）在相同的迎流面积下，矩形水轮机的叶片轨迹周长比垂直轴水轮机的更小，吸收同样的能量矩形水轮机所需材料更少，造价更低导流罩可以增加水轮机的导流罩可以增加水轮机的发电效率发电效率超系统进化法则超系