CN109050856A - 一种具有风能辅助推进装置的散货船 - Google Patents

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刘杨
刁峰
陈京普
魏锦芳
杨立
孙文愈
王杉
周伟新
程红蓉
刘勇
赵璐
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Abstract

本发明公开了一种具有风能辅助推进装置的散货船，该散货船的动力系统包括螺旋桨和风能推进装置，所述风能推进装置安装于所述甲板上，且位于相邻的两所述货仓的舱盖之间；所述风能推动装置处于工作状态时，所述推进机构相对于所述基座摆动至直立位置，所述风能推动装置处于维护状态时，所述推进机构相对于所述基座摆动至放倒位置。这样，该船风能推进装置与螺旋桨配合辅助船舶推进，且风能推动装置能够在工作状态直立而在非工作状态放倒，从而在不影响正常工作的前提下，便于维护保养和检修。

Description

一种具有风能辅助推进装置的散货船
技术领域
本发明涉及水路运输设备技术领域，尤其涉及一种具有风能辅助推进装置的散货船。
背景技术
随着全球气候变暖，世界各国对于环境问题日益重视，船舶节能减排在全球节能减排的大趋势下成为船舶水动力研究的热门。国际海事组织也不断以强制性公约、规范的形式加强对海洋环境和大气环境的保护。EEDI(船舶消耗的能量换算成CO2排量和船舶有效能量换算成CO2排量的比例指数)强制性要求已于2013年1月1日正式实施。针对新造船，EEDI限值按不同年限分成四个阶段(Phase0、1、2、3)，要求新造船能效水平(AttainedEEDI)达到相应阶段的能效限值(Required EEDI)，使得船舶能效能够得到持续有效的提高，以降低CO2排放。
为了符合EEDI的强制性要求，世界各国船舶设计者采取了各种可行的手段，发现降低航速无疑是达到EEDI要求的最便捷途径，但是航速过低会造成船舶在恶劣海况下无法保持航向稳定性甚至无法逃离危险区域，从而引发安全事故。为此，在MARPOL附则VI能效要求修正案中明确要求“所安装的推进动力应不小于在恶劣工况下保持船舶操纵性所需要的推进动力”。IACS(International Association of Classification Societies,国际船级社协会)根据IMO要求，专门成立项目组对船舶最小推进功率进行研究，并起草了船舶最小推进功率评估导则草案，以确保船舶在恶劣海况下的操纵性能，最终保证船舶的安全性。现有船舶相关设计技术很难在满足最小安全功率的同时，又能够满足EEDIphase3、phase4对于节能减排的要求，这给以大型散货船为代表的货运船舶的设计带来了极大的困难。
因此，提供一种具有风能辅助推进装置的散货船，以期降低船舶能耗，实现节能减排，同时保证船舶在恶劣海况下的操纵性能，满足船舶最小安全功率的要求，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有风能辅助推进装置的散货船，以期降低船舶能耗，实现节能减排，同时保证船舶在恶劣海况下的操纵性能，满足船舶最小安全功率的要求。
为了解决上述问题，本发明提供一种具有风能辅助推进装置的散货船，包括带有甲板(1)的船体(2)、安装于所述甲板(1)上的若干货仓(3)，和为所述船体(2)提供动力的动力系统；其中动力系统包括螺旋桨(4)和风能推进装置(5)，所述风能推进装置(5)安装于所述甲板(1)上，且位于相邻的两所述货仓(3)的舱盖之间；风能推动装置包括固接于所述甲板(1)上的基座(51)、可转动地安装于所述基座(51)并受第一电机驱动的转轴，和与所述转轴固定连接的推进机构；所述推进机构包括绕其中轴线自转的转筒(52)，所述转筒(52)相对于所述基座在竖直平面上摆动。
进一步地，甲板(1)上还设置有中控室，所述中控室内安装有为所述风能推动装置提供控制指令的总控单元。
进一步地，所述转筒(52)通过传动机构传动连接第二电机。
进一步地，所述风能推进装置(5)的数量为2-8个。
进一步地，所述转筒(52)的高度大于或等于所述货仓(3)的宽度。
进一步地，所述传动机构包括上端与所述转筒(52)下部固定连接的中轴(55)及其轴承座(54)，所述轴承座(54)的上部设有推力轴承(56)。
进一步地，所述中轴(55)的下端连接有齿轮箱，所述齿轮箱通过扭力臂连接连接第二电机。
进一步地，所述传动机构还包括安装于所述中轴与所述基座(51)之间的深沟球轴承(57)。
进一步地，所述传动机构还包括安装于所述基座(51)上的扭矩传感器(58)。
本发明所提供的散货船具有风能辅助推进装置，该散货船包括带有甲板的船体、安装于所述甲板上的若干货仓，和为所述船体提供动力的动力系统；其中，所述动力系统包括螺旋桨和风能推进装置，所述风能推进装置安装于所述甲板上，且位于相邻的两所述货仓的舱盖之间；所述风能推动装置包括固接于所述甲板上的基座、通过轴承可转动地安装于所述基座的转轴，和与所述转轴固定连接、并在第一电机的驱动下相对于所述基座在竖直平面上摆动的推进机构；所述风能推动装置处于工作状态时，所述推进机构相对于所述基座摆动至直立位置，所述风能推动装置处于维护状态时，所述推进机构相对于所述基座摆动至放倒位置；所述推进机构包括在第二电机的驱动下绕其中轴线自转的转筒、安装于所述转筒顶部的端板。
在船舶行驶过程中，将风能推动装置摆动至直立位置，由于转筒能够在水平方向上自转，在风向适宜时，该转筒通过旋转在风能作用下产生马格努斯效应，即当旋转物体的旋转角度速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动角速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力，在这个横向力的作用下物体的飞行轨迹将发生偏转。这样，转筒利用该马格努斯效应产生船舶前进方向的横向力，以与螺旋桨配合辅助船舶推进。另外，该风能推动装置能够在工作状态直立而在非工作状态放倒，从而在不影响正常工作的前提下，便于维护保养和检修。
附图说明
图1为本发明所提供的散货船一种具体实施方式中，风能推进装置处于工作状态的结构示意图；
图2为图1所示散货船中，风能推进装置处于维护状态的结构示意图；
图3和图4为图1所示风能推进装置的结构示意图；
图5为传动机构的结构示意图。
附图标记说明：
1-甲板
2-船体
3-货仓
4-螺旋桨
5-风能推进装置
51-基座 52-转筒 53-端板 54-轴承座 55-中轴 56-推力轴承 57-深沟球轴承58-测量六自由度力/扭矩传感器 59-螺栓 60-传动机构 61-第二电机 62-转轴
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的散货船的具体实施方式进行详细说明，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
请参考图1-图4，在一种具体实施方式中，本发明所提供的散货船具有风能辅助推进装置，该散货船包括带有甲板1的船体2、安装于所述甲板1上的若干货仓3，和为所述船体2提供动力的动力系统；其中，所述动力系统包括螺旋桨4和风能推进装置5，所述风能推进装置5安装于所述甲板1上，且位于相邻的两所述货仓3的舱盖之间，这种设计不占用散货船货舱的空间，不影响装卸货。
所述风能推动装置包括固接于所述甲板1上的基座51、通过轴承可转动地安装于所述基座51的转轴62，和与所述转轴62固定连接、并在第一电机(未示出)的驱动下相对于所述基座51在竖直平面上摆动的推进机构；所述风能推动装置处于工作状态时，所述推进机构相对于所述基座51摆动至直立位置，所述推进机构包括在第二电机的驱动下绕其中轴线自转的转筒52、安装于所述转筒52顶部的端板53；所述风能推动装置处于维护状态时，所述推进机构相对于所述基座51摆动至放倒位置。
具体地，上述风能推进装置5的数量应根据货仓3的数量等确定，可以为2-8个，转筒52的高度大于或等于所述货仓3的宽度。
进一步地，所述甲板1上还设置有中控室，所述中控室内安装有为所述风能推动装置提供控制指令的总控单元。该散货船采用螺旋桨4结合风能推进装置5推进的形式，螺旋桨4与风能推进装置5的动力均由中控室内的船舶主机提供，通过布置在中控室里的智能推进系统控制程序将船舶主机提供的功率进行合理分配，使得整船的推进效率最大化，此外风能推进装置5在风能作用下产生转艏力矩，可提高船舶操纵性。
具体地，上述中控室位于船体2的后部甲板1之上，螺旋桨4位于船体2的尾部，船舶主机位于船体2后部，风能推进装置5布置在船体2的甲板1之上，位于相邻的两货仓3之间，这样的布局使得风能推进装置5的受风风速分布更加均匀，有助于提高风能推进装置5的效率。
在船舶行驶过程中，将风能推动装置旋转至直立位置，由于转筒52能够在水平方向上自转，在风向适宜时，该转筒52通过旋转在风能作用下产生马格努斯效应，即当旋转物体的旋转角度速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动角速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力，在这个横向力的作用下物体的飞行轨迹将发生偏转。这样，转筒52利用该马格努斯效应产生船舶前进方向的横向力，以与螺旋桨4配合辅助船舶推进。另外，该风能推动装置能够在工作状态直立而在非工作状态放倒，从而在不影响正常工作的前提下，便于维护保养和检修。
从理论上来讲，推进机构的直立位置可以为与甲板1呈适当的夹角，例如80°-100°之间的任何角度，优选地，所述推进机构处于直立位置时，所述转筒52与所述甲板1相垂直，以保证具有较大的横向分力。同样地，推进机构的放倒位置可以与甲板1呈适当角度，例如10°以内的任一角度，优选地，所述推进机构处于放倒位置时，所述转筒52与所述甲板1相平行，以进一步降低保养和维修难度。
参见图5，为了提高传动能力，保证横向和纵向的稳定性，所述第二电机61与所述转筒52之间通过传动机构60传动连接，所述传动机构包括安装于所述转筒52的中轴55与所述基座51之间的推力轴承56、安装于所述中轴55与所述基座51之间的深沟球轴承57和安装于所述基座51上的扭矩传感器58。扭矩传感器采58集的数据需要传给中控室，作为中控室调整转筒转速的参考依据。
综上所述，风能属于清洁能源，在特定航线上，据气象统计存在较为恒定的风力风向，对风能的有效利用可以为船舶在现有能耗基础上提供额外的节能减排空间。在存在长期侧向风的航线，利用一种Flettner转筒52(又称马格努斯转筒52)具有为船舶提供额外推力的可能。这种风能推进装置5利用马格努斯效应，在设定转筒52的转速转向后，可以在侧向风中为船舶提供沿船舶前进方向的额外推力，通过进一步调控船舶主机，合理分配风能推进装置5与螺旋桨4的功率，可以使得在这些航线上的船舶能耗大幅降低，从而同时满足EEDIphase3、phase4对于节能减排的要求。风能推进装置5还可以解决船舶在低速状态下的安全问题，风能推进装置5时利用风能的推进装置，即使船舶在很低的航速下航行风能推进装置5依然能够正常工作，使得船舶获得前进方向上的推力与船舶转艏力矩，保证船舶在恶劣海况下的操纵性能，满足船舶最小安全功率的要求。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有风能辅助推进装置的散货船，包括带有甲板(1)的船体(2)、安装于所述甲板(1)上的若干货仓(3)，和为所述船体(2)提供动力的动力系统；其特征在于,
所述动力系统包括螺旋桨(4)和风能推进装置(5)，所述风能推进装置(5)安装于所述甲板(1)上，且位于相邻的两所述货仓(3)的舱盖之间；
所述风能推动装置包括固接于所述甲板(1)上的基座(51)、可转动地安装于所述基座(51)并受第一电机驱动的转轴，和与所述转轴固定连接的推进机构；所述推进机构包括绕其中轴线自转的转筒(52)，所述转筒(52)相对于所述基座在竖直平面上摆动。
2.根据权利要求1所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述甲板(1)上还设置有中控室，所述中控室内安装有为所述风能推动装置提供控制指令的总控单元。
3.根据权利要求1所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于,还包括传动机构，所述转筒(52)通过传动机构传动连接第二电机。
4.根据权利要求1所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述风能推进装置(5)的数量为2-8个。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述转筒(52)的高度大于或等于所述货仓(3)的宽度。
6.根据权利要求3所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述传动机构包括上端与所述转筒(52)下部固定连接的中轴(55)及其轴承座(54)，所述轴承座(54)的上部设有推力轴承(56)。
7.根据权利要求6所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述中轴(55)的下端连接有齿轮箱，所述齿轮箱通过扭力臂连接连接第二电机。
8.根据权利要求6所述的具有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述传动机构还包括安装于所述中轴与所述基座(51)之间的深沟球轴承(57)。
9.根据权利要求6所述的有风能辅助推进装置的散货船，其特征在于，所述传动机构还包括安装于所述基座(51)上的扭矩传感器(58)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111075656A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 上海海事大学 一种风力助推-发电装置及方法
CN112224370A (zh) * 2020-10-15 2021-01-15 青岛科技大学 一种在商船上利用风能的装置及方法
CN114476003A (zh) * 2022-02-28 2022-05-13 广船国际有限公司 一种具有旋风筒的中小型船舶
CN115056955A (zh) * 2022-07-04 2022-09-16 武汉理工大学 一种旋转式翼型帆船

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111075656A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 上海海事大学 一种风力助推-发电装置及方法
CN112224370A (zh) * 2020-10-15 2021-01-15 青岛科技大学 一种在商船上利用风能的装置及方法
CN112224370B (zh) * 2020-10-15 2022-05-17 青岛科技大学 一种在商船上利用风能的装置及方法
CN114476003A (zh) * 2022-02-28 2022-05-13 广船国际有限公司 一种具有旋风筒的中小型船舶
CN115056955A (zh) * 2022-07-04 2022-09-16 武汉理工大学 一种旋转式翼型帆船

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