[实用新型]基于马格纳斯效应的旋筒风帆装置

说明书

本实用新型公开一种基于马格纳斯效应的旋筒风帆装置，包括旋筒风帆、电机、GPS传感系统及中控装置，所述旋筒风帆包括风筒及其主轴，风筒的上下两端分别设置有上端盖和下底座，主轴与下底座固定连接，下底座与甲板铰接连接，实现旋筒风帆的转动；风筒的外表面沿其长度方向设置有螺旋槽道，螺旋槽道的槽深不超过风筒半径的1/2，且所述螺旋槽道为单螺旋矩形槽道，风可通过槽道进入风筒，辅助风筒的转动，以提高其旋转后产生的流场分布的均匀性，通过螺旋槽道的巧妙设计，使其在流场中旋转时受到的马格努斯力更大，风能转化率更高，且其螺旋槽道还具有消涡的作用，减少尾涡及振动，提高实际应用效果。

技术领域

本实用新型涉及船舶风能辅助推进领域，具体涉及一种利用马格努斯原理，将风能转化为动能的螺旋槽道旋筒风帆装置。

背景技术

随着现代航运技术的发展，远洋船舶和内河船舶发展势头迅猛，特别是在世界及地区贸易快速发展背景下，船舶运输仍是大宗货物运输的重要渠道。仅就我国来讲，渤海、东海、南海沿海航运及京杭大运河、长江等水路运输动脉，正在支撑全国及世界范围内的货物、人员等的流通，是繁荣经济不可或缺的运输模式。但现代航运的繁荣，也带来前所未有的污染。而风能作为一种清洁能源再一次回归人们的视野中。

当一个旋转物体的旋转角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飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应，利用马格努斯效应设计的风筒结构简单，易用安装和操作，其能够有效的将风能转化为船舶前进的动能。虽然马格纳斯效应的发现已有100多年，但是对于马格纳斯效应在船舶推进方面的应用只是近十几年的研究，其在具体的实际应用方面还存在一定的缺陷与弊端。

目前市面上应用的船舶马格努斯风筒主要是以光滑圆柱体为主体，其风能利用率有限，且尾部容易产生尾涡，使圆筒产生一定幅度的振动，实际应用效果差。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种基于马格纳斯效应的旋筒风帆装置，通过设计螺旋槽道辅助风筒的转动，以提供更多的风能，在同等工况下产生的马格努斯力也更大、风能利用率更高。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种基于马格纳斯效应的旋筒风帆装置，包括安装在甲板上的旋筒风帆、电机、GPS传感系统及中控装置，旋筒风帆通过传动机构与电机相连，GPS传感系统和电机均与中控装置相连；

所述旋筒风帆包括风筒及其主轴，所述风筒为圆柱形结构，风筒的上下两端分别设置有用以稳定气流、减小风筒背风面压力梯度的上端盖和下底座，且上端盖和下底座的直径大于风筒的直径；所述主轴与下底座固定连接，下底座与甲板铰接连接，实现旋筒风帆的转动；风筒的外表面沿其长度方向设置有螺旋槽道，螺旋槽道的槽深不超过风筒半径的1/2，螺旋槽道的圈数为4-8圈，且所述螺旋槽道为单螺旋矩形槽道，通过对旋筒风帆的结构进行改进设计，与传统圆筒形风帆装置相比，在受到横向风时，旋筒风帆产生的马格纳斯力为一个沿轴向的梯度力，受力中心下移，使船舶在行驶过程中受力更加稳定。

进一步的，还包括设置在船舶上用以检测风速风向的风速风向传感器，所述风速风向传感器与中控装置相连。

进一步的，所述中控装置包括MCU控制单元及与其相连的控制面板，MCU控制单元采用MCS51单片机。

进一步的，所述旋筒风帆采用钢制材料。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型提出的螺旋槽道旋筒风帆装置，风可通过槽道进入圆筒，辅助风筒的转动，以提高其旋转后产生的流场分布的均匀性，通过螺旋槽道的巧妙设计，使其在流场中旋转时受到的马格努斯力更大，风能转化率更高，且其螺旋槽道还具有消涡的作用，减少尾涡及振动，提高实际应用效果。

附图说明