一种可实现分层展开的风力助推转子制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种可实现分层展开的风力助推转子，包括三层转筒的风力助推转子、风力助推转子旋转机构、转筒液压升降控制系统、转筒展开控制机构、转筒朝向调节机构。第一层转筒和第二层转筒可根据船舶航行时的风向进行展开和闭合操作，展开后的转筒可作为风帆使用，一方面能够为船舶提供附加推力，另一方面能够平衡风力助推转子所产生的偏航力；闭合时的转筒则作为风力助推转子使用。第三层转筒不进行展开，一直作为风力助推转子使用。由风力助推转子旋转机构来带动未展开的转筒进行旋转，利用马格努斯效应为船舶提供附加推力。本发明专利技术解决了现有风力助推转子无法利用与船舶前进方向一致的风这一问题，提高了风力助推转子的风向适用性。推转子的风向适用性。推转子的风向适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现分层展开的风力助推转子


[0001]本专利技术涉及的是一种船舶风帆，具体地说是船舶风帆的风力助推转子。

技术介绍

[0002]随着全球化石能源的日趋短缺以及国际上针对船舶的排放法规日益严格，船舶的节能减排技术逐渐被船东和船舶设计者所关注，其中就包括利用风能进行辅助推进。在船舶航行过程中，风能是最容易开发和利用的可再生能源，能够为船舶提供一定的推力，有效降低船舶能耗和排放，未来的船舶将越来越多地利用风帆助航的技术。
[0003]风力助推转子是一种节能效果良好、可行性高、并具有较强应用前景的风力助推装置，通常由转筒、驱动机构、传动系统和控制系统等子系统组成。其工作原理是马格努斯效应(Magnus效应)，即横向来流在经过旋转的圆柱体时，由于粘性力的存在，使得圆柱体周围流体的速度场发生改变。根据伯努原理，速度场的改变会导致流场中压力场改变，速度大的一端压力减小，速度小的一端压力变大，从而形成压力差，在垂直于来流的方向上形成侧向力。根据风向调整转筒的旋转方向即可控制该侧向力的方向，其在船舶前进方向上的分力即为附加推力，从而达到助推效果。相比风筝、风帆等风力助推技术，风力助推转子对风速和风向的适应性强，体积相对较小，方便控制也更加安全，并且其在甲板上占地面积小，更加便于布置船舶甲板上的货物。
[0004]但是风力助推转子只能产生垂直于风向的侧向力，这使得当风向与船舶航行方向一致时，其无法形成附加推力(侧向力在船舶前进方向上的分力为零)。另一方面，只有当风力助推转子受到横风作用时，其产生的侧向力才与船舶前进方向一致。当风力助推转子受到斜风的作用时，其产生的侧向力与船舶前进方向存在一定的偏差，这会使得船舶在该侧向力的作用下偏离航线，虽然也能起到助推的作用，但是船舶航行的路程也会有所增加，增加的这部分路程也会使得船舶的能耗和排放相应增加，使得风力助推转子的节能减排效果减弱。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供能解决传统风力助推转子受风向限制的问题以及消除或减小传统风力助推转子所引起的船舶偏航等问题的一种可实现分层展开的风力助推转子。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：
[0007]本专利技术一种可实现分层展开的风力助推转子，其特征是：包括船体、第一层转筒机构、第二层转筒机构、第三层转筒机构、转筒展开控制机构，所述第一层转筒机构包括第一层转筒、第一层转筒旋转轴，所述第二层转筒机构包括第二层转筒、第二层转筒旋转轴，所述第三层转筒机构包括第三层转筒，第三层转筒套于第二层转筒旋转轴外部，第二层转筒旋转轴套于第一层转筒旋转轴外部，第一层转筒位于第二层转筒上方，第二层转筒位于第三层转筒上方，所述转筒展开控制机构包括第一转筒展开控制机构和第二转筒展开控制机构，第一层转筒通过第一转筒展开控制机构连接第一层转筒旋转轴，第二层转筒通过第二
转筒展开控制机构连接第二层转筒旋转轴；第三层转筒、第一层转筒旋转轴、第二层转筒旋转轴的下部位于船体之下。
[0008]本专利技术还可以包括：
[0009]1、第三层转筒的顶部设置第三层转筒顶部摩擦传动盘，第二层转筒的顶部和底部分别设置第二层转筒顶部摩擦盘和第二层转筒底部摩擦盘，第一层转筒的底部设置第一层转筒底部摩擦盘，第三层转筒顶部摩擦传动盘与第二层转筒底部摩擦盘组成摩擦传动机构，第二层转筒顶部摩擦盘与第一层转筒底部摩擦盘组成摩擦传动机构。
[0010]2、所述风力助推转子旋转机构包括风力助推转子旋转电机、风力助推转子传动齿轮、第三层转筒旋转齿轮，风力助推转子传动齿轮固定于风力助推转子旋转电机的输出轴上，第三层转筒旋转齿轮固定于第三层转筒的底部并与风力助推转子传动齿轮相互啮合组成齿轮传动机构。
[0011]3、所述转筒朝向调节机构包括第一层转筒朝向调节电机、第二层转筒朝向调节电机、第一层转筒朝向调节齿轮、第二层转筒朝向调节齿轮、第一层转筒朝向一级传动齿轮、第一层转筒朝向二级传动齿轮、第二层转筒朝向传动齿轮；第一层转筒朝向调节齿轮布置于第一层转筒旋转轴上；第二层转筒朝向调节齿轮布置于第二层转筒旋转轴上；第一层转筒朝向一级传动齿轮和第一层转筒朝向二级传动齿轮布置于第一层转筒朝向调节电机的输出轴上；第二层转筒朝向传动齿轮布置于第二层转筒朝向调节电机的输出轴上；当第一层转筒旋转轴移动到一级预定位置时，第一层转筒朝向调节齿轮和第一层转筒朝向一级传动齿轮相互啮合形成齿轮传动机构；当第一层转筒旋转轴移动到二级预定位置时，第一层转筒朝向调节齿轮和第一层转筒朝向二级传动齿轮相互啮合形成齿轮传动机构；当第二层转筒旋转轴移动到预定位置时，第二层转筒朝向调节齿轮和第二层转筒朝向传动齿轮相互啮合形成齿轮传动机构。
[0012]4、所述转筒液压升降控制系统包括油箱、液压油换向装置、第一层转筒液压底座、第二层转筒液压底座，液压油换向装置上行到上止点时，油箱通过高压油泵经液压油换向装置连接液压油管，液压油换向装置下行到下止点时，油箱通过回油管经液压油换向装置连接液压油管，第一层转筒液压底座套于第一层转筒旋转轴底部，第二层转筒液压底座套于第二层转筒旋转轴底部，液压油管支出第一层油管和第二层油管，第一层油管连通第一层转筒液压底座，第二层油管连通第二层转筒液压底座，第一层油管里设置第一层转筒升降控制电磁阀，第二层油管里设置第二层转筒升降控制电磁阀，第一层转筒朝向调节电机的输出轴上固定第一层转筒对正发射器，第一层转筒旋转轴上固定第一层转筒对正接收器，随旋转轴一起转动；第二层转筒朝向调节电机的输出轴上固定第二层转筒对正发射器，第二层转筒旋转轴上固定第二层转筒对正接收器。
[0013]5、所述第一转筒展开控制机构包括转筒展开控制电机、左侧筒叶旋转轴、右侧筒叶旋转轴，转筒展开控制电机的输出轴上安装转筒展开控制齿轮，转筒展开控制电机下方安装左支架和右支架，左支架上安装左侧中间传动齿轮，右支架上安装右侧中间传动齿轮，左侧中间传动齿轮与右侧中间传动齿轮啮合，第一层转筒包括可打开180度的左侧转筒和右侧转筒，左侧筒叶旋转轴安装在左侧转筒上，右侧筒叶旋转轴安装在右侧转筒上，左侧筒叶旋转轴上分别安装左上转筒展开传动齿轮和左下转筒展开传动齿轮，右侧筒叶旋转轴上安装右下转筒展开传动齿轮，左上转筒展开传动齿轮与转筒开展控制齿轮啮合，左下转筒
展开传动齿轮与左侧中间传动齿轮啮合，右下转筒展开传动齿轮与右侧中间传动齿轮啮合。
[0014]6、所述第二转筒展开控制机构与第一转筒展开控制机构的结构相同。
[0015]本专利技术的优势在于：在船舶航行过程中，当风向与船舶前进方向一致时，现有风力助推转子无法形成附加推力(侧向力在船舶前进方向上的分力为零)。而本专利技术所述的可实现分层展开的风力助推转子可将其上部两层转筒全部展开，并通过转筒朝向调节机构使展开后的转筒正对风向，以获得最大的迎风面积，当做风帆使用，能够为船舶前进提供附加推力。而第三层转筒此时不旋转，以免发生偏航。
[0016]当风从船尾吹向船首且与船舶前进方向存在夹角时，现有风力助推转子所产生的侧向力与船舶前进方向存在一定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现分层展开的风力助推转子，其特征是：包括船体、第一层转筒机构、第二层转筒机构、第三层转筒机构、转筒展开控制机构，所述第一层转筒机构包括第一层转筒、第一层转筒旋转轴，所述第二层转筒机构包括第二层转筒、第二层转筒旋转轴，所述第三层转筒机构包括第三层转筒，第三层转筒套于第二层转筒旋转轴外部，第二层转筒旋转轴套于第一层转筒旋转轴外部，第一层转筒位于第二层转筒上方，第二层转筒位于第三层转筒上方，所述转筒展开控制机构包括第一转筒展开控制机构和第二转筒展开控制机构，第一层转筒通过第一转筒展开控制机构连接第一层转筒旋转轴，第二层转筒通过第二转筒展开控制机构连接第二层转筒旋转轴；第三层转筒、第一层转筒旋转轴、第二层转筒旋转轴的下部位于船体之下。2.根据权利要求1所述的一种可实现分层展开的风力助推转子，其特征是：第三层转筒的顶部设置第三层转筒顶部摩擦传动盘，第二层转筒的顶部和底部分别设置第二层转筒顶部摩擦盘和第二层转筒底部摩擦盘，第一层转筒的底部设置第一层转筒底部摩擦盘，第三层转筒顶部摩擦传动盘与第二层转筒底部摩擦盘组成摩擦传动机构，第二层转筒顶部摩擦盘与第一层转筒底部摩擦盘组成摩擦传动机构。3.根据权利要求1所述的一种可实现分层展开的风力助推转子，其特征是：所述风力助推转子旋转机构包括风力助推转子旋转电机、风力助推转子传动齿轮、第三层转筒旋转齿轮，风力助推转子传动齿轮固定于风力助推转子旋转电机的输出轴上，第三层转筒旋转齿轮固定于第三层转筒的底部并与风力助推转子传动齿轮相互啮合组成齿轮传动机构。4.根据权利要求1所述的一种可实现分层展开的风力助推转子，其特征是：所述转筒朝向调节机构包括第一层转筒朝向调节电机、第二层转筒朝向调节电机、第一层转筒朝向调节齿轮、第二层转筒朝向调节齿轮、第一层转筒朝向一级传动齿轮、第一层转筒朝向二级传动齿轮、第二层转筒朝向传动齿轮；第一层转筒朝向调节齿轮布置于第一层转筒旋转轴上；第二层转筒朝向调节齿轮布置于第二层转筒旋转轴上；第一层转筒朝向一级传动齿轮和第一层转筒朝向二级传动齿轮布置于第一层转筒朝向调节电机的输出轴上；第二层转筒朝向传动齿轮布置于第二层转筒朝向调节电机的输出轴上；当第一层转筒旋转轴移动到一级预定位置时，第一层转筒朝向调节齿轮和第一层转筒朝向一...

【专利技术属性】
技术研发人员：随从标，刘航，谭泉，高超楠，刘国政，杨小康，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：