CN107187572A - 一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置 - Google Patents

一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置 Download PDF

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郭春雨
孙守超
魏少鹏
林洪志
景涛
徐佩
宋科委
林健峰
佘文轩
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    • B63H19/00—Marine propulsion not otherwise provided for
    • B63H19/02—Marine propulsion not otherwise provided for by using energy derived from movement of ambient water, e.g. from rolling or pitching of vessels
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Abstract

本发明提供一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置,包括双船体、隐藏浮子、设置在隐藏浮子下端的浮子连接件、设置在双体船下端的梯度翼，梯度翼的每个翼型通过连接杆与浮子连接件铰接，所述双体船上设置有两个圆柱形孔，隐藏浮子位于圆形孔中。利用浮子随波浪的起伏，使其获得垂向的运动，进而带动船体下方与起相连的梯度翼发生转动，将浮子的竖直运动转换成了翼型的旋转运动。进而使船舶获得前进的动力。本装置属于被动式振荡水翼，采用的是通过隐藏浮子控制翼型的旋转，相比于现有的主动式水翼结构更简单，且推进效率更高，同时相比于目前的水翼助推装置，其充分利用了整个垂向梯度上的波浪的能量，节能效果更佳明显。

Description

一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置
技术领域
本发明涉及船舶新型波浪推进领域，尤其涉及一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置。
背景技术
20世纪中期以来，随着温室气体的大量排放，全球变暖的步伐被加快，伴随而来的是全球环境的日益恶化、资源短缺等问题越发的凸显。节能减排理念也逐渐的深入人心。波浪助推装置就是目前探索的方法之一，目前的波浪助推装置主要利用的水翼有主动式水翼和被动式水翼两种，主动式水翼通过复杂的系统控制水翼进行摆动，这种方法存在结构复杂，操作系统消耗较多能量，节能效果不明显的缺点，而现有的被动式水翼多采用单水翼结构，只利用了波浪某一深度的能量，存在能量利用不充分的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置，设计结构简单，成本较低，而且能够有效地利用波浪中的能量，具有很高的经济效益。
本发明的目的是这样实现的：包括双船体、隐藏浮子、设置在隐藏浮子下端的浮子连接件、设置在双体船下端的梯度翼，梯度翼的每个翼型通过连接杆与浮子连接件铰接，所述双体船上设置有两个圆柱形孔，隐藏浮子位于圆形孔中。本发明还包括这样一些结构特征：
1.梯度翼的每个翼型通过连接杆与浮子连接件铰接是指：每个翼型与连接杆的一端连接，连接杆的另一端与浮子连接件铰接。
2.所述梯度翼包括对称设置在双体船下端的两个翼型连接件、通过安装轴设置在两个翼型连接件之间的三个翼型，且三个翼型呈阶梯状上下布置。
3.所述隐藏浮子是下方为半球形、上方为圆柱形的结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明目的在于提供一种新型的波浪推进装置，这种新型的波浪推进装置原理是利用隐藏浮子在水面上随波浪发生垂向运动，进而带动下方的多尺度梯形翼绕其旋转轴发生转动，梯度翼在波浪中的旋转运动会使其获得前进的推力，选择梯度翼的目的是：随着波浪随着水深的的增加，其振幅会明显的衰减，对于不同的振幅的波浪，翼型运动能够获得推力的最佳角度也会随之发生改变。通过改变不同深度下翼型的尺度和翼型所绕旋转安放的位置来控制翼型可以旋转的角度，保证了各个翼型都能在最佳的角度范围内运动，使每个翼型均能有很高的效率，进而为船舶的运动提供持续前进的动力。多个翼型相比于单一翼型，充分利用不同深度下的波浪能。
本发明中的翼型根据船型的不同可以发生更换，可以采用同一翼型的多个尺度，也可以选择不同翼型的多个尺度，通过不同的组合，相比于其他波浪助推装置，适用范围广，推进效率高，节能减排效果明显。
附图说明
图1a和图1b分别是本发明的主视图和俯视图；
图2是本发明的具体结构示意图；
图3a、图3b、图3c分别是本发明隐藏浮子的主视图、侧视图和俯视图；
图4a、图4b分别是本发明的梯度翼的翼型的主视图和俯视图；
图5是本发明的工作过程示意图；
图6是本发明的翼型的受力示意图；
图7是本发明的立体结构示意图。
图中：1.双体船，2.隐藏浮子，3.梯度翼，4.浮子连接件，5.翼型连接件，6.波浪，7.连接杆。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图7，本发明是通过利用海洋中的波浪能，使船舶获得在海洋中航行的动力的一种新型的船舶推进装置，包括双船体1、隐藏浮子2、设置在隐藏浮子2下端的浮子连接件4、设置在双体船下端的梯度翼3，梯度翼3的每个翼型通过连接杆7与浮子连接件4铰接，所述双体船上设置有两个圆柱形孔，隐藏浮子2位于圆形孔中。所述梯度翼3包括对称设置在双体船下端的两个翼型连接件5、通过安装轴设置在两个翼型连接件之间的三个翼型，且三个翼型呈阶梯状上下布置。
本发明设计的是一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪能推进装置，其采用的是隐藏浮子与梯度翼的结合，将浮子的垂荡运动转换为翼型的旋转运动，从而为船舶在波浪中提供前进的动力。所述梯度翼(3)的翼型可以选择很多种，不同的翼型存在不同的波浪的适应范围和推进效率，其尺度及安放位置也存在不同。隐藏浮子(2)设计成下方为半球形，上方为圆柱形的结构，可最大程度的利用波浪能以获得最大的垂向运动。下方的梯度翼的多个翼型的旋转轴随着水深的增加，位置会发生改变，力求保证其可旋转的角度满足所选翼型在所处水深的波浪条件下能够获得向前的推力。
浮子在波浪的作用下，会产生竖直方向的运动，带动下方的多个翼型发生旋转，进而使船舶获得前进的动力。这种结构通过浮子和下方的多个翼型结合，充分收集了波浪的能量，并将其转换为船舶前进的动力，具有较好的节能效果
本发明主要是利用波浪能进行推进，适用于长期波浪条件较好的水域。当无波浪时，隐藏浮子2处于自由液面位置，保持不动。当波浪来临时，其使用原理如附图5，波浪6的波峰和波谷经过船体中部时，船中的隐藏浮子会随着波浪上下的运动(且浮子的浮动范围很小)，进而带动下方的浮子连接件4运动，浮子连接件4的运动带动梯度翼3绕着固定的轴进行旋转，梯度翼在波浪中旋转时，当来流方向与水翼方向存在一个角度时，会使水翼产生一个斜向前的力F，受力情况如附图6，将F沿水平方向分解，会使船舶产生向前的推力,通过多个水翼翼型的作用，充分利用波浪的能量，使船舶获得前行的动力。
本发明为了是浮子获得最大程度的垂荡运动，对于浮子的设计进行了考虑，将浮子的下部设计成半球形，上部设计成圆柱形，采用这种方式，同时使其尺寸仅小于在船体中部开的小孔的直径，这样能保证浮子获得的能量充分转换为其竖直方向的运动。浮子的结构示意图如附图2，采用此种浮子对于波浪能的利用率高，效果好。
综上，本发明设计的是一种利用隐藏浮子和梯度翼相结合的新型波浪推进器。其结构是由双体船体1，隐藏在船体内部的浮子2，位于水面下方的梯度翼3以及浮子连接件4和连接杆5组成。船体采用的是双体船的船型具有很好的稳定性和抗风浪能力，船体中间开一圆柱形孔洞，用于安放浮子，浮子的设计采用球形结构(下部)和圆柱形结构(上部)相结合，下部的球形结构可以保障浮子在波浪中获得较大的垂向运动，该波浪推进器的推进装置由多个尺度的NACA系列翼型组合成的梯度翼承担，通过将梯度翼与浮子结构连接起来，利用浮子带动梯度翼运动。其工作原理是：利用浮子随波浪的起伏，使其获得垂向的运动，进而带动船体下方与起相连的梯度翼发生转动，将浮子的竖直运动转换成了翼型的旋转运动。进而使船舶获得前进的动力。本装置属于被动式振荡水翼，采用的是通过隐藏浮子控制翼型的旋转，相比于现有的主动式水翼结构更简单，且推进效率更高，同时相比于目前的水翼助推装置，其充分利用了整个垂向梯度上的波浪的能量，节能效果更佳明显。

Claims (5)

1.一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置,其特征在于：包括双船体、隐藏浮子、设置在隐藏浮子下端的浮子连接件、设置在双体船下端的梯度翼，梯度翼的每个翼型通过连接杆与浮子连接件铰接，所述双体船上设置有两个圆柱形孔，隐藏浮子位于圆形孔中。
2.根据权利要求1所述的一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置,其特征在于：梯度翼的每个翼型通过连接杆与浮子连接件铰接是指：每个翼型与连接杆的一端连接，连接杆的另一端与浮子连接件铰接。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置,其特征在于：所述梯度翼包括对称设置在双体船下端的两个翼型连接件、通过安装轴设置在两个翼型连接件之间的三个翼型，且三个翼型呈阶梯状上下布置。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置,其特征在于：所述隐藏浮子是下方为半球形、上方为圆柱形的结构。
5.根据权利要求3所述的一种利用隐藏浮子和梯度翼的新型波浪推进装置,其特征在于：所述隐藏浮子是下方为半球形、上方为圆柱形的结构。
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