[发明专利]一种基于桁架结构的风力助推转子系统

说明书

技术领域

本发明涉及风能利用领域，尤其涉及一种基于桁架结构的风力助推转子系统。

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。随着MEPC第70次会议的召开，船舶能效问题进一步发酵，已建议在2020年时采取更为严格的设计要求和更改的折减率，将考虑提高PhaseⅢ折减率甚至提出PhaseⅣ。这些对于船舶节能减排新技术提出了迫切的需求，需要在船舶设计过程中，进一步加强对船舶整体性能的研究。

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(又称马格努斯转筒)具有为船舶提供额外推力的可能。这种风力助推装置利用马格努斯效应进行工作，马格努斯效应可表示为绕旋转圆柱的有环流动可产生垂直于来流方向的侧向力，在设定转筒的转速转向后，可以在横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，可以使得在这些航线上的船舶减少能耗。随着对船舶节能减排的进一步精细化要求，系统性的节能技术需要在船舶整体系统中优化配置，对新型的包括转筒外形、支撑结构、传动系统、感应与控制系统的一体化整合设计提出了要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于桁架结构的风力助推转子系统，其特征在于，包括带有m个纵向肋条的转筒、顶部支撑盘、底部支撑台、电机和甲板安装架，m≥2，所述转筒内部安装塔式支撑架，所述顶部支撑盘和底部支撑台均通过深沟球轴承和推力轴承与转筒连接，所述顶部支撑盘顶部安装动力增强盘，所述底部支撑台内嵌行星齿轮传动系统，所述底部支撑台和所述电机固定安装在甲板安装架上，所述行星齿轮传动系统通过变速箱连接电机，涡轮减速器。

进一步地，所述转筒为两端开口的薄壁圆筒结构，且外部安装引导滚轮。

进一步地，所述纵向肋条为圆柱形，均布于转筒外表面。

进一步地，所述纵向肋条的半径为转筒的半径的0.05-0.2倍。

进一步地，所述纵向肋条之间的间距为转筒长度的0.05-0.15倍。

进一步地，所述顶部支撑盘为双向槽道式圆盘。

进一步地，所述塔式支撑架安装在顶部支撑盘和底部支撑台之间，为塔式桁架结构，且内部具有中心轴，所述中心轴为中空圆管。

进一步地，所述动力增强盘为固定式，通过至少一个固定点的固定机构固定在顶部支撑盘上。

进一步地，所述转筒内部安装扭矩传感器，所述动力增强盘上安装风速风向传感器，所述风速风向传感器为柜式结构。

进一步地，所述行星齿轮传动系统包括齿轮轴、太阳轮、行星齿轮、内齿轮和异步电机，所述太阳轮固定在齿轮轴上，所述齿轮轴的下端与异步电机轴连接，所述行星齿轮共有5组，为固定式齿轮，且转轴固定在内部支撑件上，所述内齿轮与转筒的内部强肋骨刚性连接。

本发明用于船舶节能的风力助推转子系统具有提高船舶航行综合性能、达到船舶节能减排目的的优点。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的纵剖图；

图3为图2的局部放大图A；

图4为本发明中转筒的侧视图；

图5为本发明中转筒的横剖面图；

图6为本发明实现控制的原理图。

图中：1-转筒，2-纵向肋条，3-顶部支撑盘，4-底部支撑台，5-塔式支撑架，6-动力增强盘，7-行星齿轮传动系统，8-驱动电机，9-滑槽挡板，10-甲板安装架，11-六自由度力/扭矩传感器，12-风向传感器，13-变速箱，14-深沟球轴承，15-推力轴承，16-内部强肋骨，17-行星齿轮传动系统，18-中心轴，19-齿轮轴，20-太阳轮，21-行星齿轮，22-内齿轮，23-异步电机，24-内部支撑件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于桁架结构的风力助推转子系统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。