[發明專利]一種船用風力助推裝置

有效

• 申請號: 201610021948.4
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105545607B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王艷霞;蘇甲;趙強;魏錦芳;陳京普;刁峰;李小冬;蔣武杰;王杉;周偉新;胡江平
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心上海分部
• 主分類號: F03D9/32
• 分類號: F03D9/32;F03D3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種船用風力助推裝置，包括轉筒、葉扇、轉筒驅動電機、動力增強盤、轉筒旋轉軸、葉片旋轉電機和水平旋轉軸，所述轉筒驅動電機安裝在轉筒的底部且通過轉筒旋轉軸與轉筒連接，葉扇由一組葉片組成，葉片以轉筒為中心對稱布置，其特征在于，所述葉扇中的每個葉片的剖面為一段圓弧，該圓弧所對應的圓心角的角度范圍覆蓋0.5～3弧度，葉片的根部設有水平旋轉軸，葉片旋轉電機安裝在水平旋轉軸上；動力增強盤安裝在轉筒的頂端，并與轉筒同軸、同圓心固定連接。本發明船用風力助推裝置，在Flettner轉筒基礎上增加自轉效應，更充分地利用風能，使轉筒能實現自啟動并提高轉筒相對風速的轉速，提高轉筒的助推效果，減少能耗。

技術領域

本發明涉及一種船舶風力助推裝置，特別是助推裝置的轉筒結構。

背景技術

近年來，由于全球能源緊張以及航運形勢的低迷，船舶節能技術已成為航運業研究的熱點之一。同時，隨著世界各國對環保的關注越來越多，航運界和造船界紛紛制定出各種規范以滿足日益嚴格的節能環保要求。能源問題和新的排放規定為全球新造船市場帶來了挑戰，但同時也提供了一次新的發展機遇。設計、開發出了一系列綠色船舶技術產品，切實做好節能減排工作是航運業應對當前局勢的重要途徑。其中，作為新能源之一的風能，將在新形勢下的船舶節能減排技術中扮演重要的角色。

風能作為一種無污染且無限可再生資源，風能助推技術是綠色船舶技術的重要內容之一，合理的節能推進裝置將有效地降低船舶能耗、減少船舶造成的環境污染。在船舶輔助推進(節能)的應用上，風能具有很高的可操作性，不僅能為船舶提供一定的推進力，有效降低船舶能耗，而且這些新技術基本都能用于舊船改裝，對船體結構或者甲板布置的影響不大。因此，國外對此已經開展了不少研究與應用，其中，Flettner轉筒是其中一種節能效果良好、可行性較高的、有應用前景的風力助推裝置。1925年，Anton Flettner與Prandtl提出馬格納斯效應可應用于船舶推進。為了證實他們的理論，Anton Flettner制造了一艘名為Baden Baden(原名Buckau)的以雙圓筒轉筒為推進力的海船，并在1926年成功橫穿了大西洋，隨后這種圓筒體驅動裝置廣為人知，被稱為Flettner轉筒。與傳統風力驅動裝置相比，Flettner轉筒具有輕巧、靈活且更環保節能的優點，且隨著轉筒轉速的增加，其產生的升力也越大，與此同時它的旋轉需要額外的能耗也越大。1924年，Savonius通過在圓筒上增加兩個相反的葉片產生旋轉矩使圓筒自轉，發明了一種新的轉筒——Savonius轉筒，至今為大家所熟知，并應用廣泛。

Savonius轉筒的優點是啟動轉矩大，幾乎能在任何風速下自啟動，且其旋轉方向固定，不受風向變化；缺點是風能轉化率較低。

Flettner轉筒的缺點是自啟動性能差，需要額外的電機帶動其旋轉。但是一旦正常運行，轉速要遠遠高于Savonius轉筒，整體的風能利用率更高。船舶上利用Flettner轉筒產生助推效果時，其旋轉方向需要隨著風向的變化而變化。

因此，將Savonius轉筒裝置和Flettner轉筒裝置的優點相結合，設計一種新型船用風力助推裝置，將具有重要的意義和廣闊的市場前景。而兩者結合時，需要保證Flettner轉筒正常工作的前提下提高自啟動性能，這就意味著增加的Savonius裝置旋轉的方向需隨著風向改變而改變。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明提出了一種船用風力助推裝置，通過對旋轉圓筒的設計，降低船舶能耗、減少污染。

本發明一種船用風力助推裝置，包括轉筒、葉扇、轉筒驅動電機、動力增強盤、轉筒旋轉軸、葉片旋轉電機和水平旋轉軸，所述動力增強盤安裝在轉筒的頂端，并與轉筒同軸、同圓心固定連接，轉筒驅動電機安裝在轉筒的底部且通過轉筒旋轉軸與轉筒連接，葉扇由一組葉片組成，葉片以轉筒為中心對稱布置，其特征在于，所述葉扇中的每個葉片的剖面為一段圓弧，該圓弧所對應的圓心角的角度范圍覆蓋0.5～3弧度，葉片的根部設有水平旋轉軸，葉片旋轉電機安裝在水平旋轉軸上。

所述轉筒為空心筒體。