2015海航器比赛优秀作品新型船用 自追踪太阳能发电系统

 

作品新型船用自追踪太阳能发电系统小船今天给大家带来的是“第四届全国海洋航行器设计与制作大赛”中创意设计类的优...





新型船用

自追踪太阳能发电系统

小船今天给大家带来的是“第四届全国海洋航行器设计与制作大赛”中创意设计类的优秀作品。

首先还是强调一下创作者们的大名,表达对他们的敬佩吧。他们是吴哲、陈佳俊、魏鹏、王明升、江璞玉,可都是我们华科的优秀学长学姐噢。

介绍往届优秀作品的主要目的,是为了帮准备参赛的同学们介绍更多的经验,从前辈们的历程中找到自己队伍的方向。那么,现在就一起来看看该作品的说明吧。

(作品的研究背景和意义在这里就不介绍了,主要还是说说它的设计制作流程,在文章的最后有原文链接,内容更为详细,记得阅读原文)

整体视图

三视图如图所示,整个结构可分成三个部分:支架部分、发动机&发电机部分、聚光镜部分。



支架

支架由铝合金制作,分为水平底座和旋转支架两部分,旋转支架与水平底座通过活动铰链连接,旋转支架可以旋转,以调整聚光镜面对太阳的角度。旋转支架上有发动机和发电机的固定夹具,以及固定聚光镜的支座。在旋转支架左右两侧安装有气缸,用于推动聚光镜左右摆动。支架前段安装有支撑件,支撑件由关节轴承、螺杆、调节螺母和套筒组成,用于支撑旋转支架并调节旋转支架的俯仰角度。



发动机&发电机

配气活塞式斯特林发动机由气缸总成,配气系统总成,弹簧,底座组成。气缸外安装有燃烧室,可通过燃烧乙醇等液体燃料为气缸供热。配气系统包括配气活塞和动力活塞,其中配气活塞并不密封,气体可以从其和气缸间的缝隙中自由流动,动力活塞将气缸一端密封。两个活塞分别与两根弹簧固连,弹簧另一端固定在底座上,保证两活塞可以作直线往复运动。发动机与直线电机通过刚性限位杆固定,使发电机在工作的过程中两者之间的距离保持不变,由此可使发动机的机械能尽可能多的通过直线电机转化为电能。



聚光镜

旋转抛物面聚光镜利用旋转抛物面的聚光原理,经过镜面反射把阳光汇聚到焦点,跟普通平面镜相比,聚光效果更好。聚光镜背面安装有固定圆环,用于与旋转支架和气缸连接,固定圆环上下两连接点与旋转支架通过铰链连接,保证聚光镜可以左右转动,左右两连接点与气缸连接。聚光镜两侧安装有气瓶,用于检测太阳辐射强弱,气瓶通过软管与气缸连接,为气缸工作提供压力。设计原理

(此处从略,详见原文)

1)追踪太阳能

2)斯特林发动机工作循环

(性能分析亦略过, 小船也看不懂什么聚光灯反射太阳能功率、发动机输出功率各过程、活塞泵气损失的公式什么的……有兴趣的同学们可要仔细看咯)

创新点

1)   设计的装置利用太阳的热能通过斯特林直线电机将太阳能转化为电能,与光伏发电相比发电具有光电转换效率高、发电规模灵活、场地平坦性要求低、耗水量少等优点。

2)   该系统的自总追踪装置实现对太阳的实时追踪,提高了对太阳能的利用率,同时也达到了无能耗的目的。

3)   选择采用自由活塞式斯特林直线发动机,将太阳光的热能转化为直线往复运动的机械能,并通过直线发电机将发动机机械能转化为电能输出,两者耦合,弥补了传统斯特林机控制装置复杂、响应慢的劣势,使其效率高,工作可靠。

4)结构重量轻,使用方便,维护简单。

性能预估及技术发展途径

该装置结构简单,质量轻便,维修也方便,其利用太阳热能发电的原理很实用,并且经过简单的计算构建输出功率为40 kW 的斯特林发电系统可以每年为该船舶节省35. 04 t柴油。因此在当今绿色船舶趋势下该装置很有实用价值在船舶领域乃至陆地发电领域有较大的发展空间。现实及潜在应用

太阳能清洁环保,可再生,储量丰富,是拥有良好发展前景的新能源之一,聚光镜与斯特林发动机的结合,既发挥聚光镜接收太阳能效率高的优点,又为斯特林发动机的运行提供了热量来源,利用斯特林发动机高效可靠的特性,将太阳能转化为使用更广泛的电能,达到了高效节能环保的目的,因此具有很高的应用前景。

同时该装置在陆地上发电也较为实用,还可应用于电动汽车的动力来源,建筑物的空调制冷等众多领域,应用范围很广泛。
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要完成一样作品出来,要学习掌握的东西真的很多,在投身科创的过程中,参赛者的综合素质一定会得到大幅提升,说明书的编写,模型的制作,答辩的准备……

故天将降大任于斯人也,必先…所以要成功,就别怕苦!

ps:大家想看这个作品的详细资料,可以后台回复“自追踪太阳能发电系统”,就可以收到了

图文排版:杨伟楠

审核:熊庆辉


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