CN212313845U - 一种利用马格纳斯效应的转子帆装置及具有其的船舶 - Google Patents

Abstract

一种利用马格纳斯效应的转子帆装置及具有其的船舶，前者包括底座、支撑轮、内筒、外筒、电机、驱动轴和驱动大圆盘；底座固定安装于甲板上，底座上安装有圆锥滚子，圆锥滚子倾斜设置于底座上，其圆锥面的顶部呈水平方向；外筒的底部与圆锥滚子接触；支撑轮的中心位于内筒的侧壁上，其边缘与外筒接触；驱动大圆盘的中心设置有驱动轴，驱动大圆盘的边缘与外筒连接；内筒中安装有电机，电机驱动所述驱动轴转动，驱动轴带动驱动大圆盘转动，带动外筒进行转动。通过设置底座和圆锥滚子，可使得整个转子帆装置稳定地固定在船舶上，提高整个转子帆装置对重力的支撑力，对外筒提供侧向支撑力；通过调整电机的转速和转向，可对外筒的转速和转向进行控制。

Description

一种利用马格纳斯效应的转子帆装置及具有其的船舶

技术领域

本实用新型涉及运输装置技术领域，具体涉及一种利用马格纳斯效应的转子帆装置及具有其的船舶。

背景技术

目前各国对燃油排放要求越来越高，有些区域要求必须安装脱硫装置，对碳排放等环保规定越来越严格，风能作为一种绿色能源又回归人们的视野。

虽然马格纳斯效应的发现已经有一百多年的历史了，但是马格纳斯效应在船舶推进方面的应用只有十几年的研究，在具体应用方面存在很多问题，例如旋筒过重，导致需要过大功率驱动不能更有效的利用风能，风能利用率较低，对重力及侧向支撑力不足，并且能量损耗较大等问题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种利用马格纳斯效应的转子帆装置及具有其的船舶，以解决至少现有技术中的装置对重力及侧向支撑力不足的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型，提供了一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，包括底座、支撑轮、内筒、外筒、电机、驱动轴和驱动大圆盘；其中，所述底座固定安装于甲板上，所述底座上安装有圆锥滚子，所述圆锥滚子倾斜设置于所述底座上，其圆锥面的顶部呈水平方向；所述外筒的底部与所述圆锥滚子接触；

所述支撑轮的中心位于所述内筒的侧壁上，其边缘与所述外筒接触；所述驱动大圆盘的中心设置有所述驱动轴，所述驱动大圆盘的边缘与所述外筒连接；所述内筒中安装有所述电机，所述电机驱动所述驱动轴转动，所述驱动轴带动所述驱动大圆盘转动，带动所述外筒进行转动。

进一步地，所述支撑轮的数量为多个，多个所述支撑轮的中心均匀地分布于所述内筒的侧壁上。

进一步地，转子帆装置还包括变速箱，所述变速箱通过联轴节与所述驱动轴连接。

进一步地，所述驱动轴的轴向中心处设安装有滚子轴承。

进一步地，所述滚子轴承包括第一滚子轴承和第二滚子轴承，其中，所述第一滚子轴承通过滚子轴承支架固定，所述第二滚子轴承通过支撑杆固定，所述滚子轴承支架的底部和所述支撑杆的底部均设置于所述内筒的顶部。

进一步地，转子帆装置还包括旋盖，所述旋盖设置于所述外筒的顶部，用于封闭所述外筒。

进一步地，所述底座和所述驱动轴的材质均为DH36钢，所述外筒的材质为复合材料。

进一步地，所述外筒的底部设有耐磨层，所述耐磨层与所述圆锥滚子的侧面接触。

进一步地，转子帆装置还包括防雨罩和密封圈，所述防雨罩固定于所述底座的上方，所述防雨罩与所述外筒之间设置有所述密封圈。

根据本实用新型，还提供了一种船舶，包括气象传感器、控制面板和如上面所述的利用马格纳斯效应的转子帆装置，所述气象传感器设置于所述船舶的船头位置，所述控制面板设置于驾驶室内，所述转子帆装置设置于所述船舶的中部。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型通过设置底座和圆锥滚子，可使得整个转子帆装置稳定地固定在船舶上，提高整个转子帆装置对重力的支撑力；通过设置支撑轮，可对外筒提供侧向支撑力；另外通过调整电机的转速和转向，可对外筒的转速和转向进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为一种利用马格纳斯效应产生驱动力示意图；

图2为根据一示范性实施例示出的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置的结构示意图；

图3为根据一示范性实施例示出的一种圆锥滚子的安装结构示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为根据另一示范性实施例示出的一种圆锥滚子的安装结构示意图；

图6为根据另一示范性实施例示出的一种圆锥滚子的安装结构示意图；

图7为根据另一示范性实施例示出的一种圆锥滚子的安装结构示意图；

图8为根据一示范性实施例示出的一种船舶的主视图；

图9为根据一示范性实施例示出的一种船舶的俯视图；

图中：10、转子帆装置；11、底座；12、甲板；13、支撑轮；14、内筒；15、外筒；16、驱动轴；17、驱动大圆盘；18、变速箱；19、第一滚子轴承；20、第二滚子轴承；21、滚子轴承支架；22、支撑杆；23、第一滚子平台；24、第二滚子平台；25、旋盖；26、电机；27、联轴节；28、驱动轴压盖；29、耐磨层；30、防雨罩；31、密封圈；32、螺栓；33、凸起；34、凹槽；35、圆锥滚子；351、安装轴；36、气象传感器；37、控制面板；38、自动化装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型实施例，提供了一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，如图1所示，在风W吹向转子帆装置10时，转子帆装置10产生顺时针方向的转动，产生向前的推动力F，推动船舶向前运动，从而实现节能降耗，当风W的方向相反时，会使得转子帆装置10产生逆时针方向的转动，产生向前的推动力。如图2所示，利用马格纳斯效应的转子帆装置包括底座11、支撑轮13、内筒14、外筒15、电机26、驱动轴16和驱动大圆盘17；其中，所述底座11固定安装于甲板12上，所述底座11上安装有圆锥滚子35，所述圆锥滚子35倾斜设置于所述底座11上，其圆锥面的顶部呈水平方向；所述外筒15的底部与所述圆锥滚子35接触；

所述支撑轮13的中心位于所述内筒14的侧壁上，其边缘与所述外筒15接触；所述驱动大圆盘17的中心设置有所述驱动轴16，所述驱动大圆盘17的边缘与所述外筒15连接；所述内筒14中安装有所述电机26，所述电机26驱动所述驱动轴16转动，所述驱动轴16带动所述驱动大圆盘17转动，带动所述外筒15进行转动。

本实用新型通过设置底座11和圆锥滚子35，可使得整个转子帆装置10稳定地固定在船舶的甲板12上，提高整个转子帆装置10对重力的支撑力；通过设置支撑轮13，可对外筒15提供侧向支撑力；另外通过调整电机26的转速和转向，可对外筒15的转速和转向进行控制。

在一些可选实施例中，所述支撑轮13的数量为多个，多个所述支撑轮13的中心均匀地分布于所述内筒14的侧壁上，其中内筒14为圆柱形筒状，支撑轮13的数量可以为6至8个，每个支撑轮13的中心均位于内筒14的侧壁上，且，多个所述支撑轮13呈均匀分布，也就是在内筒14的侧壁对应的圆形面上均匀设置多个所述支撑轮13，其可在外筒15进行旋转时，支撑轮13在水平面内进行旋转，其中，支撑轮13设置于内筒14靠近下部的位置，主要对外筒15进行支撑，在外筒15与支撑轮13相对的内壁上设有凸起33，其中，凸起33朝向支撑轮13的表面上设有凹槽34，在外筒15进行转动时，支撑轮13在外筒15的作用下进行转动。

在一些可选实施例中，转子帆装置10还包括变速箱18，所述变速箱18通过联轴节27与所述驱动轴16连接。通过设置变速箱18可对电机26的转速进行调整。

在一些可选实施例中，所述驱动轴16的轴向中心处设安装有滚子轴承。所述滚子轴承包括第一滚子轴承19和第二滚子轴承20，其中，所述第一滚子轴承19通过滚子轴承支架21固定，所述第二滚子轴承20通过支撑杆22固定，所述滚子轴承支架21的底部和所述支撑杆22的底部均设置于所述内筒14的顶部，其中，第一滚子轴承19安装在第一滚子平台23，第一滚子平台23呈圆环形薄片，其下方安装有滚子轴承支架21对其形成支撑，所述第二滚子轴承20安装在第二滚子平台24上，其下方安装有支撑杆22对其形成支撑。

在一些可选实施例中，转子帆装置10还包括旋盖25，所述旋盖25设置于所述外筒15的顶部，用于封闭所述外筒15，旋盖25的材质选用玻璃钢，采用螺钉与外筒15固定连接。

在一些可选实施例中，所述底座11和所述驱动轴16的材质均为DH36钢，所述外筒15的材质为复合材料。其中，底座11和驱动轴16采用的材质为DH36钢，保证强度，外筒15的材质为复合材料，如GFRP/CFRP复合材料，这种高强度轻质材料能够较大效率的利用马格纳斯效应并且结合DH36钢制驱动轴16及底座11能够保证船舶重心的稳定，可以使外筒15的重量降低20％，使得驱动外筒15的电机功率降低25％，另外可以有效地提供侧向及重力支撑，降低了极端海况时的危险性，提高了船舶在行驶的过程中安全性，大大提高了利用马格纳斯效应的效率。

在一些可选实施例中，转子帆装置10还包括驱动轴压盖28，设置于驱动轴16的顶端，对驱动轴16进行封盖。

在一些可选实施例中，如图4所示，所述外筒15的底部设有耐磨层29，所述耐磨层29与所述圆锥滚子35的侧面接触，其中，耐磨层29的横截面呈U形，整体呈圆环形，可直接固定于外筒15的底部，由耐磨材料制成，防止圆锥滚子35对外筒15造成磨损。

在一些可选实施例中，转子帆装置10还包括防雨罩30和密封圈31，所述防雨罩30固定于所述底座11的上方，所述防雨罩30与所述外筒15之间设置有所述密封圈31，防止雨水进入转子帆装置10的内部，在外筒15进行转动时，防雨罩30和密封圈31均固定不动，其中，防雨罩30余底座11之间采用螺栓32进行固定，密封圈31固定于防雨罩30上即可实现。

圆锥滚子35安装于底座11的结构有四种，如图4所示，圆锥滚子35的两端设有安装轴351，通过安装轴351将圆锥滚子35安装于底座11上，其中，底座11呈一体结构，在朝向所述圆锥滚子35的表面上设有安装空间，容置部分所述安装轴351，底座11的底部采用焊接方式固定于甲板12上，圆锥滚子35侧面的顶部凸出于底座11的顶部。如图5所示，底座11也可采用分体结构，两部分的底部均固定于甲板12上，圆锥滚子35侧面的顶部凸出于底座11的顶部。如图6所示，底座11采用一体结构，其中，容置安装轴351的空间设置于底座11的内部，圆锥滚子35侧面的顶部与底座11的顶面平齐。如图7所示，底座11也可采用分体结构，容置安装轴351的空间设置于底座11的内部，圆锥滚子35侧面的顶部与底座11的顶面平齐。

根据本实用新型实施例，还提供了一种船舶，如图8和图9所示，包括气象传感器36、控制面板37、自动化装置38和上面所述的利用马格纳斯效应的转子帆装置10，所述气象传感器36设置于所述船舶的船头位置，所述控制面板37设置于驾驶室内，可以提供各种实时参数供操作者参考，并且有自动和人工切换装置。所述转子帆装置10设置于所述船舶的中部，其中转子帆装置10的数量为六个，分别对称地设置在船舶宽度方向的两侧，沿着船舶长度方向上设有三个转子帆装置10，自动化装置38与控制面板37电连接，对船舶进行控制。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，包括底座、支撑轮、内筒、外筒、电机、驱动轴和驱动大圆盘；其中，所述底座固定安装于甲板上，所述底座上安装有圆锥滚子，所述圆锥滚子倾斜设置于所述底座上，其圆锥面的顶部呈水平方向；所述外筒的底部与所述圆锥滚子接触；

所述支撑轮的中心位于所述内筒的侧壁上，其边缘与所述外筒接触；所述驱动大圆盘的中心设置有所述驱动轴，所述驱动大圆盘的边缘与所述外筒连接；所述内筒中安装有所述电机，所述电机驱动所述驱动轴转动，所述驱动轴带动所述驱动大圆盘转动，带动所述外筒进行转动。

2.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，所述支撑轮的数量为多个，多个所述支撑轮的中心均匀地分布于所述内筒的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，还包括变速箱，所述变速箱通过联轴节与所述驱动轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，所述驱动轴的轴向中心处设安装有滚子轴承。

5.根据权利要求4所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，所述滚子轴承包括第一滚子轴承和第二滚子轴承，其中，所述第一滚子轴承通过滚子轴承支架固定，所述第二滚子轴承通过支撑杆固定，所述滚子轴承支架的底部和所述支撑杆的底部均设置于所述内筒的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，还包括旋盖，所述旋盖设置于所述外筒的顶部，用于封闭所述外筒。

7.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，所述底座和所述驱动轴的材质均为DH36钢，所述外筒的材质为复合材料。

8.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，所述外筒的底部设有耐磨层，所述耐磨层与所述圆锥滚子的侧面接触。

9.根据权利要求1所述的一种利用马格纳斯效应的转子帆装置，其特征在于，还包括防雨罩和密封圈，所述防雨罩固定于所述底座的上方，所述防雨罩与所述外筒之间设置有所述密封圈。

10.一种船舶，其特征在于，包括气象传感器、控制面板和如权利要求1至9中任一项所述的利用马格纳斯效应的转子帆装置，所述气象传感器设置于所述船舶的船头位置，所述控制面板设置于驾驶室内，所述转子帆装置设置于所述船舶的中部。

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