[发明专利]船用风力助推与风力发电可切换的装置

说明书

本发明涉及一种船用风力助推与风力发电可切换的装置，由支撑架承载两个风力机叶片，支撑架与立轴连接；模式切换时，至少一个风力机叶片自身旋转并锁定后，使两个风力机叶片的迎风面符合风力助推模式或风力发电模式下的位置要求；风力助推模式下，步进电机通过锥形卡环与立轴啮合，使立轴转动，并通过支撑架带动两个风力机叶片整体转动来调整风帆角；风力发电模式下，锥形卡环取出而使步进电机与立轴脱离；两个风力机叶片整体转动，并通过支撑架带动立轴转动，进而由连接立轴的盘式电机来发电。本发明通过模式切换，在船舶航行遇到有利风向时进行风力助推，在船舶停航时利用风力发电，大大提高了船舶对风能的利用效率和综合利用效果。

技术领域

本发明涉及新能源利用领域，特别涉及一种船用风力助推与风力发电可切换的装置。

背景技术

风能的开发利用，可以在一定程度上解决能源危机，对船舶运输的节能减排也非常重要。目前船舶对风能的利用技术主要有风力助推和风力发电两种方法。风力助推是将风能直接转化为船舶推进动力，风能利用效率最高，但对风向有一定的要求：例如，在±60°的风向角范围内，不仅不能助推，还会对船舶有一定的阻力。而利用垂直轴风力机进行船载风力发电，可以不受风向的影响，任何风向角的风能都可以利用，特别是在船舶停航不需要风力助推时，风力发电一样可以利用。目前，还没有一种装置既可以风力助推，又可以风力发电。

发明内容

本发明提供一种船用风力助推与风力发电可切换的装置，既可以构成风力助推装置，又可以构成阻力型风力机发电装置，使船舶在不同航行状态下都能够对风能进行有效利用。

本发明的技术方案在于提供一种船用风力助推与风力发电可切换的装置，能够在风力助推模式与风力发电模式切换；其中，两个风力机叶片由支撑架承载，所述支撑架与立轴连接；模式切换时在至少一个风力机叶片自身旋转后对其锁定，使这两个风力机叶片的迎风面的法线夹角落在风力助推模式相应的阈值范围内，或是落在风力发电模式相应的阈值范围内；

风力助推模式下，步进电机通过锥形卡环与所述立轴啮合，以使立轴转动，进而通过支撑架带动两个风力机叶片整体转动来调整风帆角；

风力发电模式下，所述锥形卡环取出而使所述步进电机与立轴脱离；两个风力机叶片整体转动，并通过支撑架带动所述立轴转动，进而通过与立轴连接的盘式电机进行发电。

优选地，可自身旋转的每个风力机叶片，其纵向的两边分别设有若干锁紧孔；该风力机叶片自身旋转后靠近立轴这一边的锁紧孔，由立轴上与之相应设置的一组锁紧机构来锁定。

优选地，每一组包含从上到下间隔设置的多个锁紧机构；每个所述锁紧机构的外壳横向布置，外壳一端的外部连接至立轴，内部设有绕了线圈的电磁铁，所述线圈通过开关与电源连接；该锁紧机构的活动连接杆从外壳的另一端插入外壳内，所述活动连接杆的第一端与电磁铁之间设有弹簧；

断开开关使线圈失电时，所述活动连接杆被弹簧弹出，使该活动连接杆的第二端插入到风力机叶片的锁紧孔内；闭合开关使线圈得电时，所述活动连接杆的第一端被电磁铁吸住，使该活动连接杆的第二端从风力机叶片的锁紧孔脱离。

优选地，模式切换时在至少一个风力机叶片自身旋转并对其锁定后，两个风力机叶片的迎风面在风力助推模式下朝着同一方向，而在风力发电模式下朝着相反的方向。

优选地，所述锥形卡环、步进电机位于装置的底座上；所述立轴下部穿过锥形卡环进入装置的底座，与位于底座内的盘式电机连接；所述底座内，分别在盘式电机上下方设置有滚动轴承；该盘式电机放置在一底部承载结构上，该底部承载结构环绕在下方的滚动轴承外围。

优选地，所述锥形卡环包含两个半圆的锥形体，顶部分别设有凸肩；两个锥形体在风力助推模式下合拢并包围着立轴，使锥形卡环的内齿面与立轴的齿面啮合，且该锥形卡环的外齿面与步进电机的齿面啮合；两个锥形体在风力发电模式下分离以取出锥形卡环，使该锥形卡环与立轴、步进电机脱离。