[發明專利]一種基于馬格納斯效應的新型推進系統

有效

• 申請號: 201310390596.6
• 申請日: 2013-08-25
• 公開（公告）號: CN103434628A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 唐繼偉;胡峪;宋筆鋒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B63H9/02
• 分類號: B63H9/02;F03D9/00;F03D3/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于推進技術領域，具體為基于馬格納斯效應的新型推進系統。

背景技術

經典的馬格納斯效應是指在粘性不可壓縮流體中運動的旋轉圓柱受到舉力的一種現象。比如，足球在氣流中運動時，若其上球面的旋轉方向與氣流同向，則會帶動上球面附近的氣流運動，使得上球面的流速增加，產生低壓；反之，與氣流速度方向相反的下球面則會產生高壓，從而產生舉力。而根據馬格納斯效應設計的推進系統即為馬格納斯效應推進系統。

由于海上風力較強，馬格納斯效應轉子可作為船舶的推進系統。由J·P·溫克勒等人申請的中國專利CN102803065A公開了包括裝載式馬格納斯效應轉子的船舶。該發明提供的船舶方案包括船體和甲板，豎直安裝于甲板上的圓筒形轉子有可繞著自身縱向中心線旋轉的圓筒壁，并具有上部端板。該轉子在不運轉時上部端板位于甲板附近，端板設置有可動邊緣區段，邊緣區段在轉子運轉時從周邊壁徑向向外地延伸，并在轉子不運轉時縮回至靠近周邊壁的位置。該方案的優點是可以充分利用海上風力，為船舶提供部分推力；其局限在于，利用與船舶航向垂直的側向風力，而若風向與航向相同時產生的是側向力，無益于船舶推進，此時該馬格納斯效應轉子不能起到推進作用，對于船體而言成為附加重量，使得該方案對于風向具有較高要求；另外，當船舶靠岸停泊期間不能充分利用風能發電，上述不足降低了其經濟性和實用性。

由村上信博等人申請的中國專利CN1846056公開了一種馬格納斯型風力發電裝置。該發明提供了一種從低風速區域到高風速區域均可發電的馬格納斯型風力發電裝置。該裝置具有：向發電機構部傳遞旋轉力矩的水平旋轉軸；從該水平旋轉軸上呈放射狀配設的旋轉圓柱；以及驅動各旋轉圓柱繞著這些旋轉圓柱的軸旋轉的驅動馬達。通過由各旋轉圓柱的旋轉與風力的相互作用產生的馬格納斯升力使水平旋轉軸旋轉，用以驅動發電機構部。在旋轉圓柱的外周表面上設置空氣流動單元，用于產生空氣流動，并使馬格納斯升力增大。該裝置的不足是：用以驅動水平旋轉軸旋轉發電的各放射狀旋轉圓柱并不能主動繞自身圓柱中心軸線轉動，提供的馬格納斯力十分有限，在低風速時的發電效率可能不如常規水平軸風力發電機。

由J·賽費特申請的中國專利CN102661241A公開了一種風力混合轉子方案，其具有橫流轉子、引導裝置以及馬格納斯轉子。橫流轉子以繞旋轉軸線旋轉的方式保持并且具有多個軸向地伸延的轉子葉片。引導裝置具有罩殼區段，其在周向上部分地如此包圍橫流轉子，即可通過流入的風驅動橫流轉子。馬格納斯轉子布置在橫流轉子之內，其中，馬格納斯轉子軸線在旋轉軸線的方向上伸延。馬格納斯轉子具有封閉的周面，并且可通過驅動裝置以繞所述馬格納斯轉子軸線旋轉的方式驅動馬格納斯轉子。該方案中馬格納斯效應在風力發電中僅起到輔助作用。

從上述內容可以看出，目前馬格納斯效應的應用主要是單獨作為船舶的推進轉子和風力發電的轉子，還沒有將其推進功能和發電功能結合起來充分利用風能資源。若能將兩種工作模式結合起來，則可以使得馬格納斯效應轉子在需要作為推進裝置時在電機驅動下利用風力產生推力，而在如船舶停泊等無需產生推力的情況下，可以充分利用風能進行發電蓄能，從而最大限度的利用海上或高空的豐富風資源。

發明內容

要解決的技術問題

為解決現有技術存在的問題，將馬格納斯效應轉子的推進功能和發電功能結合起來，并在簡單可靠的控制機構下進行任務的快速切換，本發明提出了一種基于馬格納斯效應的新型推進系統。

技術方案

本發明的技術方案為：

所述一種基于馬格納斯效應的新型推進系統，其特征在于：包括馬格納斯效應轉子和任務轉換控制裝置；

所述馬格納斯效應轉子包括主轉軸、主轉筒組件、若干組風葉組件和風葉驅動組件；

所述主轉筒組件包括主轉筒和兩個主轉筒蓋板；主轉筒兩端分別與主轉筒蓋板固定連接；主轉筒側面開有若干軸向的風葉伸縮縫，風葉伸縮縫個數與風葉組件個數相同；兩個主轉筒蓋板與主轉軸同軸固定連接；兩個主轉筒蓋板的內側端面上開有若干風葉夾套安裝孔；

所述風葉組件包括風葉和風葉夾套；所述風葉由平板風葉板和圓弧風葉板組成，平板風葉板的寬度等于圓弧風葉板的圓弧半徑；平板風葉板兩端固連風葉夾套，風葉夾套與風葉夾套安裝孔轉動配合，其中風葉夾套的轉動軸處于對應圓弧風葉板的圓弧圓心位置；當風葉夾套繞轉動軸轉動時，風葉夾套帶動圓弧風葉板沿自身圓弧在主轉筒側面對應的風葉伸縮縫內伸縮；