本创新设计旨在推出一款高效风力助推转子,具备三层转筒结构,结合旋转机构、液压升降控制及展开调节功能,实现风力能效最大化。
背景技术
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。
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。
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。
实现思路