本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置及方法。
背景技术：
随着船舶运输的兴起和发展，投入运输的船舶数量逐渐增多，而船舶在海上航行过程中，需要燃烧燃油为航行提供动力，这不仅要消耗大量的燃油，而且燃烧燃油排放的二氧化碳等废气也加剧了对环境的污染，尤其是集装箱船，其航速更高，船舶动力设施功率更大，而且集装箱船上设有需消耗船舶电能的冷藏集装箱，所以此类船舶的电网负荷较大，所消耗的燃油更多，能达到其他类型船舶的2倍至3倍，污染更为严重，因此，降低能耗和寻找新型能源成为船舶亟待解决的问题。
波浪能作为一种新兴的清洁能源，其应用在船舶上有着得天独厚的优势。船舶在海洋中航行时，受风浪等因素的影响，船舶会产生剧烈的摇摆运动，使得船体中蕴含着大量的机械能。
为此，专利号为cn211874668u的中国专利公开了一种利用船舶摇摆运动的发电装置，该发电装置通过偏心轮、发电机齿轮等将船舶摇摆运动过程中船体产生的机械能转化为电能，实现船舶航行过程中对波浪能的间接有效利用，为船舶的航行提供了部分动力，降低了船舶的能耗。但该发明装置在回收能量的过程中需固定在船舶上，占据了一定的船舶空间，在油船、散货船等甲板或货舱空间较为开阔的船舶上较为适用，对于集装箱船这种不论是甲板空间，还是货舱空间都较为珍贵的船舶而言，该发明装置并不适用。
集装箱船是专门用于装载集装箱的船舶，也可称之为“班轮”，集装箱船舶停靠的港口较多，由于各港口货运量的不同，造成了集装箱船在每个港口装箱量不同，因此，集装箱船在有些港口无空余箱位，在有些港口有空余箱位，即使有空余箱位时，空余箱位的数目往往也各不相同。
因此，若是能够采取一种方法，将上述用于航行船舶的波浪能利用装置进行集装箱模块化处理，设计出一种船舶利用波浪能的发电箱，该发电箱可灵活地应对集装箱船空余箱位的变化，集装箱船在港口时有空余箱位时将该发电箱吊至船舶上，没有空余箱位时，可将发电箱放至港口堆场，实现发电箱对船舶空间的充分有效利用，进而实现船舶上发电箱最大化的发电，如果还能够将该发电箱产生的电能经过处理后并入船舶的电网，那么这种方法将具有非常大的实际应用价值，意义巨大。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述提到的问题，提出一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置及方法，该装置将波浪能利用装置进行集装箱模块化处理，设计出一种发电箱，该发电箱可以将航行船舶受风浪影响时船体所蕴含的机械能进行回收，并将其转化为电能，产生的电能可经处理后储存在蓄电池中，然后通过电力输出接头与电力输入接口，并入船舶电网，为船舶动力设施供电，进而降低船舶航行过程中的油耗。
其中，发明内容中所提及的发电箱指的是一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置。
本发明的第一个目的是提出一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置。
本发明装置包括发电箱、电力输出接头、电力输入接口、逆变器。
所述发电箱是以船舶集装箱为载体，所设计出的集装箱式发电模块，每个发电箱均能产生电力，所述发电箱包括a发电装置、b发电装置、a整流单元、b整流单元、蓄电池。其中a发电装置和b发电装置相同，在发电箱中并列布置。
由于a发电装置与b发电装置相同，故以a发电装置为例，所述a发电装置包括：偏心圆环、偏心圆环内齿、配重块、发电机、固定底座、固定轴、转轴。
所述固定底座设置在发电箱内部底面上。
所述固定轴的一端固定在固定底座上，另一端与转轴配合，使得转轴可以与固定轴实现相对转动。
所述偏心圆环共有三部分直径相同的圆环组成，三部分圆环按上、中、下顺序依次同轴心布置，三部分圆环通过连接杆分别与转轴相连接，使得偏心圆环可以实现与转轴同步转动。
所述偏心圆环内齿设于最低层的圆环上。
所述发电机固定在固定底座上，并通过发电机的齿轮与偏心圆环内齿相啮合。
所述配重块固定在偏心圆环上，配重块的数量可以根据船舶摇摆幅度来选择。
所述a整流单元与a发电装置中的发电机连接。
所述b整流单元与b发电装置中的发电机连接。
所述蓄电池分别与a整流单元以及b整流单元连接。
所述电力输出接头与蓄电池连接。
所述电力输入接口设于集装箱船舶的绑扎桥上或者货舱中，电力输入接口与电力输出接头相适配。
所述逆变器与电力输入接口连接，可以将发电箱传输的电力进行逆变，满足船舶电网要求，为船舶动力设施供电。
本发明的第二个目的是提出一种用于船舶的可移动集装箱式充电方法。
本发明中的发电箱可以预先放置在各个港口的堆场中，当集装箱船停港靠泊时，若船舶留有空余集装箱位，则可以直接将发电箱吊至船舶上，将电力输出接头与船舶上的电力输入接口连接，实现电力的传输。具体放置发电箱数量的计算方法如下。
集装箱船装载集装箱时，按照以下原则：
优先装载普通集装箱，然后再装载发电箱；
优先将普通集装箱吊至船上的普通集装箱箱位，在普通集装箱箱位已满的前提下，再在发电箱位上放置。
当集装箱船任意港口装货时，设集装箱船上共有t个集装箱总箱位，其中，这t个集装箱箱位包括两种箱位，一种是普通集装箱箱位，一种是设有电力输入接口的发电箱位，普通集装箱箱位可以放置普通的集装箱，但是不能放置本发明中的发电箱；而设有电力输入接口的发电箱位既可以放置普通的集装箱，又可以放置本发明中的发电箱。m为该集装箱船上发电箱位的总数目，设s为装货前船上发电箱的数目，n为若是装货后该集装箱船上发电箱位被普通集装箱所占用的数目。
若s+n＜m，则该集装箱船在此港口最多能装载的发电箱数目为m-s-n；
若s+n＝m，则该集装箱船在此港口装载的发电箱数目为0；
若s+n＞m，且t-m个普通集装箱箱位已满，则该集装箱船在此港口卸载的发电箱数目为s+n-m，也即是当装有本发明发电箱的船舶到港装货时，若是集装箱箱位不足时，可将本发明发电箱卸下，吊至港口发电箱堆场即可。
经过一段时间之后，各个港口之间存放的本发明发电箱的数目各不相同，则需将发电箱从存放较多的港口调拨至存放较少的港口，使各个港口的发电箱数目均匀化。
本发明有益效果：
1.本发明将波浪能利用装置进行集装箱模块化处理，设计出一种有独立发电功能的发电箱，在使用时，只需将发电箱吊至船舶上，即插即用；在不使用时，又可以将发电箱卸下，装卸方便，本发明的灵活性高。
2.本发明将波浪能利用装置进行集装箱模块化处理，也即是设计出一种发电箱，将船舶航行过程中因风浪影响船体中蕴含的机械能进行回收，产生的电力可处理后并入船舶电网，系统地解决了波浪能利用装置产生的电能如何并入航行船舶电网的问题。
3.在优先装载集装箱船所需货运量的前提下，本发明中的发电箱可灵活地应对集装箱船在不同港口空余箱位的变化，有效利用船舶剩余箱位空间，实现集装箱船舶空间的最大化利用。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是本发明中发电箱的示意图；
图3是本发明中发电箱的外观示意图；
图4是本发明中a发电装置的示意图；
图5是本发明的发电箱在船舶上的安装位置示意图；
附图中：1.a发电装置；101.偏心圆环；102.偏心圆环内齿；103.配重块；104.发电机；105.固定底座；106.固定轴；107.转轴；2.b发电装置；3.a整流单元；4.b整流单元；5.蓄电池；6.电力输出接头；7.电力输入接口；8.逆变器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
其中，在具体实施方式中所提及的发电箱，指的是一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置。
一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置及方法，如图1所示，该装置包括：a发电装置1、b发电装置2、a整流单元3、b整流单元4、蓄电池5、电力输出接头6、电力输入接口7、逆变器8。其中，a发电装置1、b发电装置2、a整流单元3、b整流单元4、蓄电池5组成如图2所示的发电箱。
如图3所示，所述发电箱是以船舶集装箱为载体，所设计出的集装箱式发电装置，每个发电箱均能产生电力。所述a发电装置1和b发电装置2相同，在发电箱中并列布置。
由于a发电装置1与b发电装置2相同，故以a发电装置1为例，如图4所示，所述a发电装置1包括：偏心圆环101、偏心圆环内齿102、配重块103、发电机104、固定底座105、固定轴106、转轴107。
所述固定底座105设置在发电箱内部底面上，可以随船舶一同移动。
所述固定轴106的一端固定在固定底座105上，另一端与转轴107配合，使得转轴107可以与固定轴106实现相对转动。
所述偏心圆环101共有三部分直径相同的圆环组成，三部分圆环按上、中、下顺序依次同轴心布置，三部分圆环通过连接杆分别与转轴107相连接，使得偏心圆环101可以实现与转轴107同步转动。
所述偏心圆环内齿102设于最低层的圆环上。
所述发电机104固定在固定底座105上，并通过发电机104的齿轮与偏心圆环内齿102相啮合，其中偏心圆环内齿102的齿数远远多于发电机104的齿轮齿数。
所述配重块103固定在偏心圆环101上，配重块103的数量可以根据船舶摇摆幅度来选择。
所述a整流单元3与a发电装置1中的发电机104连接。
所述b整流单元4与b发电装置2中的发电机104连接。
所述蓄电池5分别与a整流单元3以及b整流单元4连接。
所述电力输出接头6与蓄电池5连接，可以将发电箱产生的电力传输出来。
如图5所示，所述电力输入接口7设于集装箱船舶的绑扎桥上或者货舱中，并且电力输入接口7与电力输出接头6相适配，发电箱产生的电力可以通过电力输出接头6传输到电力输入接口7。
所述逆变器8与电力输入接口7连接，可以将发电箱传输的电力进行逆变，满足船舶电网要求，为船舶动力设施供电。
当设置有本发明装置的船舶在海上航行发生摇摆运动时，无论是横摇还是纵摇都会使得发电箱中a发电装置1和b发电装置2中的偏心圆环101所在平面发生倾斜，偏心圆环101不再保持水平，此时，配重块103就会在偏心圆环101圆周上产生切向的分力，进而产生偏心转矩，偏心圆环101有配重块103的一侧就会向偏心圆环101所在平面最低的方向旋转，偏心圆环101在旋转过程中会带动偏心圆环内齿102旋转，进而带动发电机104的齿轮旋转，从而实现发电机104发电。a发电装置1和b发电装置2中发电机104产生的电力分别通过a整流单元3和b整流单元4进行整流，进而传输到蓄电池5中。在蓄电池5中储存的电力通过电力输出接头6传输到电力输入接口7，再通过逆变器8进行逆变处理后并入船舶电网，为船舶动力设施供电，减少了船舶油耗。
本发明中的发电箱可以预先放置在各个港口堆场中，当集装箱船停港靠泊时，若船舶留有空余集装箱位，则可以直接将发电箱吊至船舶上，将电力输出接头6与船舶上的电力输入接口7连接，实现电力的传输。具体放置发电箱数量的计算方法如下。
集装箱船装载集装箱时，按照以下原则：
优先装载普通集装箱，然后再装载发电箱；
优先将普通集装箱吊至船上的普通集装箱箱位，在普通集装箱箱位已满的前提下，再在发电箱位上放置。
当集装箱船任意港口装货时，设集装箱船上共有t个集装箱总箱位，其中，这t个集装箱箱位包括两种箱位，一种是普通集装箱箱位，一种是设有电力输入接口的发电箱位，普通集装箱箱位可以放置普通的集装箱，但是不能放置本发明中的发电箱；而设有电力输入接口的发电箱位既可以放置普通的集装箱，又可以放置本发明中的发电箱。m为该集装箱船上发电箱位的总数目，设s为装货前船上发电箱的数目，n为若是装货后该集装箱船上发电箱位被普通集装箱所占用的数目。
若s+n＜m，则该集装箱船在此港口最多能装载的发电箱数目为m-s-n；
若s+n＝m，则该集装箱船在此港口装载的发电箱数目为0；
若s+n＞m，且t-m个普通集装箱箱位已满，则该集装箱船在此港口卸载的发电箱数目为s+n-m，也即是当装有本发明发电箱的船舶到港装货时，若是集装箱箱位不足时，可将本发明发电箱卸下，吊至港口发电箱堆场即可。
在实际设计过程中，集装箱总箱位的数目远大于发电箱位的数目。
此外，船舶在装载普通集装箱时，优先将普通集装箱吊至船上的普通集装箱箱位。
当装有本发明发电箱的船舶到港装货时，若是集装箱箱位不足时，可将本发明发电箱卸下，吊至港口发电箱堆场即可。
下面以x、y、z三个港口为例：
假设有x、y、z三个港口都放置一定数目的本发明发电箱，且集装箱船依次经过x、y、z三个港口装卸货物。
当集装箱船停靠在x港口时，若是集装箱船上共有10000个集装箱箱位，船上总共有200个发电箱位，在装卸集装箱之前，船上发电箱的数目为50个，若是在装卸集装箱之后，船上发电箱位被普通集装箱占据了100个，则该集装箱船在x港口最多可以装载50个发电箱。
当集装箱船停靠在y港口时，若是集装箱船上共有10000个集装箱箱位，船上总共有200个发电箱位，在装卸集装箱之前，船上发电箱的数目为100个，若是在装卸集装箱之后，船上发电箱位被普通集装箱占据了100个，则该集装箱船在y港口不能装载发电箱。
当集装箱船停靠在z港口时，若是集装箱船上共有10000个集装箱箱位，船上总共有200个发电箱位，在装卸集装箱之前，船上发电箱的数目为100个，若是在装卸集装箱之后，船上发电箱位会被普通集装箱占据了120个，则该集装箱船在z港口需在装卸之前提前卸下20个发电箱。
经过一段时间之后，各个港口之间存放的本发明发电箱的数目各不相同，则需将发电箱从存放较多的港口调拨至存放较少的港口，使各个港口的发电箱数目均匀化。
除此之外，本发明发电箱优先用于集装箱船，但绝不局限于集装箱船，其它类似船舶也可以考虑应用。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置，其特征在于：该装置包括a发电装置(1)、b发电装置(2)、a整流单元(3)、b整流单元(4)、蓄电池(5)、电力输出接头(6)、电力输入接口(7)、逆变器(8)，其中a发电装置(1)、b发电装置(2)、a整流单元(3)、b整流单元(4)、蓄电池(5)组成发电箱，所述a发电装置(1)包括：偏心圆环(101)、偏心圆环内齿(102)、配重块(103)、发电机(104)、固定底座(105)、固定轴(106)、转轴(107)，所述b发电装置(2)和a发电装置(1)相同，在发电箱中并列布置。
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置，其特征在于：所述蓄电池(5)分别与a整流单元(3)以及b整流单元(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置，其特征在于：所述电力输出接头(6)与蓄电池(5)连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置，其特征在于：所述电力输入接口(7)设于集装箱船舶的绑扎桥上或者货舱中，并且电力输入接口(7)与电力输出接头(6)相适配。
5.根据权利要求1所述的一种用于船舶的可移动集装箱式充电装置，其特征在于：所述逆变器(8)与电力输入接口(7)连接。
6.一种用于船舶的可移动集装箱式充电方法，使用权利要求1的装置，其特征在于：集装箱船装载集装箱时，优先装载普通集装箱，然后再装载发电箱；优先将普通集装箱吊至船上的普通集装箱箱位，在普通集装箱箱位已满的前提下，再在发电箱位上放置，
当集装箱船任意港口装货时，设集装箱船上共有t个集装箱总箱位，m为该集装箱船上发电箱位的总数目，设s为装货前船上发电箱的数目，n为若是装货后该集装箱船上发电箱位被普通集装箱所占用的数目；
若s+n＜m，则该集装箱船在此港口最多能装载的发电箱数目为m-s-n；
若s+n＝m，则该集装箱船在此港口装载的发电箱数目为0；
若s+n＞m，且t-m个普通集装箱箱位已满，则该集装箱船在此港口卸载的发电箱数目为s+n-m。
技术总结