[发明专利]一种应用马格努斯效应的船只自动化行驶系统

说明书

本发明涉及水上交通工具动力技术领域，具体指一种应用马格努斯效应的船只自动化行驶系统；包括船舶和若干马格努斯转子，所述若干马格努斯转子竖直地设置在船舶上且马格努斯转子的顶部设有超声波传感器，若干马格努斯转子均由独立的电马达驱动且电马达上配置有变流器；所述船舶上设有主控计算机，主控计算机分别与若干马格努斯转子上的超声波传感器和变流器连接；本发明结构合理，通过传感器监测和主控计算机分析结合，使马格努斯转子船舶航行推进力最大化增强，节省能量以获得更好的经济性；自动化程度高，通过重力传感器和侧面的反径向力推进器，实现船舶防碰防侧翻的应用，对于驾驶员技术要求降低，提高船舶安全性。

技术领域

本发明涉及水上交通工具动力技术领域，具体指一种应用马格努斯效应的船只自动化行驶系统。

背景技术

马格努斯效应的基本原理与机产生升力的原理类似。当旋转圆柱体受到横向流动的流体作用时，将改变圆柱体周围流体的速度分布。圆柱体上半部顺着横向流体流动的方向转动，增大了流体的速度。圆柱体下半部对着横向流体流动的方向转动，减小了流体的速度。根据伯努利(Bernoulli)定理，旋转圆柱体上半部压力比下半部压力小，这样产生了一个向上的合力P，称为马格努斯效应力。当横向流体流动的方向不变时，改变圆柱体的旋转方向，马格努斯效应力的作用方向改变180°。因此，船设有旋转的或转动的转子，转子在风流中产生相对于有效的、随着最高速度修正的风向垂直的力，力与在帆船行驶时相似地用于推进船。垂直直立的圆柱体围绕其轴线转动，那么从侧面流过的空气由于表面摩擦优选地沿转动方向围绕圆柱体流动。因此，在前侧上，流动速度是较大的并且静态压力时较小的，使得船获得沿前进方向的力。

从US4,602,584中已知一种用于船的驱动系统，所述驱动系统具有带有一个或多个转子帆的传统的螺旋桨和舵装置。在此，推进力的产生经由传统的驱动装置和利用通过转子帆产生的马格努斯效应来实现，所述传统的驱动装置通过传统的控制来控制。传统的驱动装置能够驱动转子帆，所述自动化转子帆固然也能够通过自有的驱动装置来驱动。对转子帆的控制通过设在转子帆上风向风力传感器的控制单元来进行，所述控制单元具有两个显示仪器和备用操纵杆，经由所述传感器连接的自动化设备和备用操纵杆能够调节转子帆的转速和转动方向，以便由此对通过马格努斯效应引起的推动力的方向产生影响。

目前所研究的马格努斯效应在船只上的应用仅限于推进力的补充，独立控制的转子并不能很好的随着风力和风向进行调整，导致风力与推进力的转换效率不高。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、通过对各马格努斯转子所处位置的风力监测，由主控计算机分析和控制各马格努斯转子的转向与转速，可实现船舶推进力和航行平稳性增强的应用马格努斯效应的船只自动化行驶系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种应用马格努斯效应的船只自动化行驶系统,包括船舶和若干马格努斯转子，所述若干马格努斯转子竖直地设置在船舶上且马格努斯转子的顶部设有超声波传感器，若干马格努斯转子均由独立的电马达驱动且电马达上配置有变流器；所述船舶上设有主控计算机，主控计算机分别与若干马格努斯转子上的超声波传感器和变流器连接。

根据以上方案，所述至少有两个马格努斯转子分别设置在船舶的船体两侧，且这两个马格努斯转子横向设置从而构成船体两侧的反径向力推进器。

根据以上方案，所述船舶的重心处设有重力感应器，重力感应器与主控计算机连接。

根据以上方案，所述船舶的主推进器包括至少一个的马格努斯转子。

根据以上方案，所述超声波传感器可同时检测风向和风力的变化情况，且超声波传感器以无线的方式连接主控计算机。