【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶设计，具体而言，尤其涉及一种基于气囊减重的表面转筒帆。
技术介绍
1、近年来，国际航运业机遇与挑战并存，一方面国际局势给航运业带来了大量的订单与利润，另外一方面，日益上涨的油价和对于碳排放量日益增大的需求，也对航运行业节能减排、采用各种绿色能源提出了要求。在船舶推进这一领域，使用风能推进是一个古老而又可靠的方法；风能作为一种免费的可再生能源，在海洋中广泛存在，虽然对于大多数国际航运船舶来说风力不适合作为主要能源使用，但关于航运中典型船舶的平均输出功率与主机功率要求的比较表明，风可以提供相当大的功率份额。例如，在5500dwt的普通货船上安装三个转筒帆，在典型的慢速航行条件下，平均可提供主机所需功率的一半以上。转筒帆助推技术能在航运中提供的大幅减排的可能性，在当下轮机效率难以突破的情况下成为了下一个热点。
2、转筒帆作为一种高效特种帆，目前在很多船舶中都有所应用。2020年6月，上海船舶设计院为巴西淡水河谷公司设计的一条32.5万吨货轮上，就配备了转筒帆，经统计可以为船舶节约8％的燃料消耗。目前配备于船舶上的转筒帆有两种，在大型船舶上配备的转筒帆主要为垂直布置，在船舶受到侧风影响的时候，转筒帆能够为船舶提供大量的推力；在小型船舶上比较常见的是水平布置的转筒帆，在小型船舶向前快速航行时，转筒帆水平转动，在上下形成流速差，为船舶提供向上的升力，从而达到减少阻力的效果。但是现有的转筒帆，整体规格较重，转动所需要消耗的功率很大，整体能量损耗大。
技术实现思路
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2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种基于气囊减重的表面转筒帆，包括：内部框架、蒙皮框架、气囊、蒙皮和蒙皮传动装置，所述内部框架安装在甲板上，其内部空间与甲板下方舱室相通，所述内部框架中心为容纳气囊的空心结构，所述气囊安装在蒙皮框架上，所述蒙皮框架能够安装在内部框架上，所述蒙皮套接在蒙皮框架的外部，所述蒙皮的底端与蒙皮传动装置相连，通过所述蒙皮传动装置带动蒙皮旋转。
4、进一步地，所述气囊中填充有氦气。
5、进一步地，所述内部框架包括底板、上限位器、下限位器和支撑结构，所述底板上开设有电机传动轴预留孔，所述下限位器安装在底板上，上限位器、下限位器之间通过支撑结构相连。
6、进一步地，所述上限位器的内部设置有限位框架，所述限位框架的中心设置有匹配气囊规格的孔，蒙皮框架与内部框架连接后，通过所述限位框架限制气囊的位移。
7、进一步地，所述蒙皮框架包括上端板、蒙皮框架上限位器、蒙皮框架下限位器和蒙皮框架支撑结构，所述蒙皮框架上限位器安装在上端板的下方，蒙皮框架上限位器、蒙皮框架下限位器之间通过蒙皮框架支撑结构相连。
8、进一步地，所述上端板的直径不少于蒙皮直径1.5倍。
9、进一步地，所述蒙皮传动装置包括转动电机和齿轮传动带，所述蒙皮的下缘与齿轮传动带相连，下部的船舱内部安置有转动电机，转动电机的输出轴上连接的齿轮与蒙皮传动带啮合。
10、进一步地，所述蒙皮框架采用高分子复合材料制造。
11、启动电机前，对气囊充气，平衡结构重力，转动电机在航行时根据不同风速和需求，以不同转速启动。在转动时，船舶受到侧向来风，同时转筒帆高速转动，带动表面空气，与航行中受到的侧向来风结合，在风帆表面形成高流速区和低流速区，根据玛格努斯原理，转筒帆在这种情况下产生大量推力。同时上端板起到了整流作用，最大限度的提升转筒帆的推力效率。
12、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本装置相比于传统转筒帆，区别于传统转筒帆整体转动，本专利技术通过蒙皮与框架相连，减少转动部分结构重量；本专利技术蒙皮框架使用轻质复合材料，减少结构重量；本专利技术通过内部气囊充入氦气，与结构重量相平衡，减少两组限位器边界部分摩擦力。
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1.一种基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，包括：内部框架、蒙皮框架、气囊、蒙皮和蒙皮传动装置，所述内部框架安装在甲板上，其内部空间与甲板下方舱室相通，所述内部框架中心为容纳气囊的空心结构，所述气囊安装在蒙皮框架上，所述蒙皮框架能够安装在内部框架上，所述蒙皮套接在蒙皮框架的外部，所述蒙皮的底端与蒙皮传动装置相连，通过所述蒙皮传动装置带动蒙皮旋转。
2.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述气囊中填充有氦气。
3.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述内部框架包括底板、上限位器、下限位器和支撑结构，所述底板上开设有电机传动轴预留孔，所述下限位器安装在底板上，上限位器、下限位器之间通过支撑结构相连。
4.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述上限位器的内部设置有限位框架，所述限位框架的中心设置有匹配气囊规格的孔，蒙皮框架与内部框架连接后，通过所述限位框架限制气囊的位移。
5.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述蒙皮框架包括上端板、蒙皮框架
6.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述上端板的直径不少于蒙皮直径1.5倍。
7.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述蒙皮传动装置包括转动电机和齿轮传动带，所述蒙皮的下缘与齿轮传动带相连，下部的船舱内部安置有转动电机，转动电机的输出轴上连接的齿轮与蒙皮传动带啮合。
8.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述蒙皮框架采用高分子复合材料制造。
...【技术特征摘要】
1.一种基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，包括：内部框架、蒙皮框架、气囊、蒙皮和蒙皮传动装置，所述内部框架安装在甲板上，其内部空间与甲板下方舱室相通，所述内部框架中心为容纳气囊的空心结构，所述气囊安装在蒙皮框架上，所述蒙皮框架能够安装在内部框架上，所述蒙皮套接在蒙皮框架的外部，所述蒙皮的底端与蒙皮传动装置相连，通过所述蒙皮传动装置带动蒙皮旋转。
2.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述气囊中填充有氦气。
3.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述内部框架包括底板、上限位器、下限位器和支撑结构，所述底板上开设有电机传动轴预留孔，所述下限位器安装在底板上，上限位器、下限位器之间通过支撑结构相连。
4.根据权利要求1所述的基于气囊减重的表面转筒帆，其特征在于，所述上限位器的内部设置有限位框架，所述限位框架的...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿荣泽，张桂勇，周波，周云龙，徐子嵬，吴涛，祝晓，
申请(专利权)人：大连中远海运川崎船舶工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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