技术领域
[0001] 本实用新型涉及
船舶配件技术领域，尤其涉及一种
风力助航转筒。
背景技术
[0002] 近年来，由于全球
能源紧张以及航运形势的低迷，船舶节能技术已成为航运业研究的热点之一。同时，随着世界各国对环保的关注越来越多，航运界和造船界纷纷制定出各种规范以满足日益严格的节能环保要求。能源问题和新的排放规定为全球新造船市场带来了挑战，但同时也提供了一次新的发展机遇。设计、开发出了一系列绿色船舶技术产品，切实做好节能减排工作是航运业应对当前局势的重要途径。其中，作为新能源之一的
风能，将在新形势下的船舶节能减排技术中扮演重要的
角色。
[0003] 作为新能源之一的风能可以为船舶提供一定的推进力，从而降低船舶能耗，因此风能助推技术是绿色船舶技术的重要内容之一，这些新技术基本都能用于旧船改装，对船体结构或者甲板布置的影响不大，因此国内外对此已经开展了不少研究与应用。Flettner
转子是其中一种节能效果良好、轻巧灵活的风力助航转筒，其产生的
马格纳斯升力随着圆子转速的增加而增大，但它需要额外的
电机带动才能旋转，并且旋转需要的能耗也随着圆筒转速的增加而增大。同时，Flettner转子本身也会产生阻力，阻力也随着圆筒转速的增加而增大，Flettner转子存在最优的转速比或转速区间，此时
升阻比最大，当转速比超过最优转速比后，升阻比大幅下降。这样若要提高Flettner转子的升力而提高转子的转速时，不仅需要消耗更多的
能量，需要克服的阻力也随之增大，导致节能效果降低。
[0004] 因此，提供一种风力助航转筒，以期结构简单，能够实现高转速下保持高升阻比，从而保证节能效果，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种风力助航转筒，以期结构简单，能够实现高转速下保持高升阻比，从而保证节能效果。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种风力助航转筒,包括筒体，所述筒体的底部固接有
转轴，所述转轴与所述筒体同轴固接，所述转轴传动连接有
驱动电机，所述筒体的顶部固接有端板，所述筒体与所述端板连接端面的直径小于所述筒体与所述转轴连接端面的直径。
[0007] 优选地，所述筒体为圆锥台筒，所述筒体的小端面与所述端板连接，所述筒体的大端面与所述转轴固接。
[0008] 优选地，所述端板为圆形板，所述端板与所述圆锥台筒的轴线垂直。
[0009] 优选地，所述圆锥台筒的轴线经过所述端板的中心。
[0010] 优选地，所述端板的直径和所述筒体与所述转轴的固接端面直径的比为1:1-4:1。
[0011] 优选地，所述筒体的高度和所述筒体与所述转轴的固接端面直径的比为2:1-6:1。
[0012] 优选地，所述转轴与所述电机之间为带传动。
[0015] 本实用新型所提供的风力助航转筒,包括筒体，所述筒体的底部固接有转轴，所述转轴与所述筒体同轴固接，所述转轴传动连接有驱动电机，所述筒体的顶部固接有端板，所述筒体与所述端板连接端面的直径小于所述筒体与所述转轴连接端面的直径。上述筒体上设置有端板和转轴，端板设置在筒体的顶部，转轴设置在筒体的底部，转轴与筒体同轴设置，转轴传动连接有驱动电机，同时筒体的顶部直径小于底部直径，也就是说筒体与转轴的连接端为大端，筒体与端板的连接端为小端。使用时，筒体的外表面产生平行于筒体转轴方向的空气流动分量，转速越快，空气流动分量越强，从而产生的升力越大，同时由于侧投影面积减小，通过数值模拟计算得出该筒体的阻力相比传统的Flettner转子小，从而得到在高转速比下的大升阻比，也就是说，筒体的外表面与来流方向不垂直，因而产生平行于筒体之转轴的流动分量，筒体外周表面的流动呈现三维特征，并且转速越快，三维流动越强，使得旋转筒体产生的马格纳斯升力增大，又由于侧投影面积减小，阻力减小，从而在高转速下也可以达到高升阻比。
[0016] 基于上述结构，部件少，结构简单，能够实现高转速下保持高升阻比，从而保证了节能效果。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型所提供的风力助航转筒一种具体实施方式的结构示意图。
[0018] 附图标记说明：
[0019] 1为筒体；
[0020] 2为端板；
[0021] 3为转轴；
[0022] 4为驱动电机。
具体实施方式
[0023] 下面详细描述本实用新型的
实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024] 参考图1，在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的风力助航转筒,包括筒体1，所述筒体1的底部固接有转轴3，所述转轴3与所述筒体1同轴固接，所述转轴3传动连接有驱动电机4，所述筒体1的顶部固接有端板2，所述筒体1与所述端板2连接端面的直径小于所述筒体1与所述转轴3连接端面的直径。上述筒体1上设置有端板2和转轴3，端板2设置在筒体1的顶部，转轴3设置在筒体1的底部，转轴3与筒体1同轴设置，转轴3传动连接有驱动电机
4，同时筒体1的顶部直径小于底部直径，也就是说筒体1与转轴3的连接端为大端，筒体1与端板2的连接端为小端。
[0025] 需要理解的是，目前的Flettner转子都是圆柱体，后来的改进都是在圆柱体外表面增加附体等，还未发现非圆柱体的。本实用新型所提供的是非圆柱体的。上述筒体1可以是圆锥台筒也可以是圆锥筒，但是圆锥台筒的效果更佳。在进行性能比较时，选取的圆锥台下底面直径与Flettner转子的直径保持相同，因此相对来说，侧投影面积减小。
[0026] 所述筒体1为圆锥台筒的情况下，所述筒体1的上底面为小端面，下底面为大端面。所述筒体1的小端面与所述端板2连接，所述筒体1的大端面与所述转轴3固接。由于筒体1为圆锥台筒，端板2为圆形板，所述端板2与所述圆锥台筒的轴线，两者垂直连接，旋转过程中的受力均匀，同时对于来流的扰流效果佳，从而能够使得效果更佳。
[0027] 具体地，所述圆锥台筒的轴线经过所述端板2的中心，也就是说，圆锥台筒的轴线与端面的轴线处于同一条直线上，此时两者的转动效果佳，同时能够有效提高升阻比，进而有效节能。
[0028] 具体理解的是，所述端板2的直径和所述筒体1与所述转轴3之固接端面直径的比为1:1-4:1，也就是说上述端板2直径最小与筒体1下底面的直径相等，或者端板2直径最大为筒体1下底面直径的四倍，该数值可以在1:1-4:1之间变化。通过改变端板2直径能够有效改变筒体1的升阻比，通过增大端板2直径能够有效使得筒体1的升阻比增大，从而满足筒体1在高转速下提高升阻比的技术效果，进而达到节能的目的。
[0029] 进一步地，所述筒体1的高度和所述筒体1与所述转轴3之固接端面直径的比为2:1-6:1，也就是说筒体1的高度最小值为筒体1下底面直径的两倍，或者筒体1的最大高度时筒体1下底面直径的六倍，该数值可以在2:1-6:1之间变化。通过设置筒体1的高度能够有效使得筒体1在高转速下能够有效提高升阻比，并且随着上述比例数值的增大而增强，从而有效节能，有效避免环境污染。
[0030] 具体地，所述转轴3与所述电机之间为带传动，该种传动方式简单，同时传动效果佳，后期维护成本低，当然在满足设计和使用的前提下传动方式还可以为链传动、
齿轮传动等。
[0031] 具体地，所述筒体1和所述端板2均为碳纤维材质。该种材质的
质量低，能够有效降低自身重量，从而降低能源消耗，进而有效提高升阻比，保护环境。
[0032] 使用时，筒体1的外表面产生平行于筒体1转轴3方向的空气流动分量，转速越快，空气流动分量越强，从而产生的升力越大，同时由于侧投影面积减小，该筒体1的阻力相比传统的Flettner转子小，从而得到在高转速比下的大升阻比，也就是说，筒体1的外表面与来流方向不垂直，因而产生平行于筒体1之转轴3的流动分量，筒体1外周表面的流动呈现三维特征，并且转速越快，三维流动越强，使得旋转筒体1产生的马格纳斯升力增大，又由于侧投影面积减小，阻力减小，从而在高转速下也可以达到高升阻比。
[0033] 通过数值模拟计算研究发现，假定圆锥台筒的高度与其大端直径的比较大时，且筒体1的转速较低时，圆锥台筒的升阻比总是低于等底面直径和等高度的Flettner转子，圆锥台筒的小端面直径为零时，即为圆锥时的升阻比最小，随着小端面直径的增大，圆锥台筒的升阻比增大，直到小端面直径与大端面直径一样大，即为圆柱时升阻比达到最大；圆锥台筒的转速较高时，随圆锥台的小端面直径的增加，其升阻比增大，并且都高于传统Flettner转子的，但当圆锥台筒的大小端面直径相差不大时，升阻比又低于Flettner转子，因此高转速时，圆锥台筒的大小端面直径比存在最优值，此时升阻比最大，且远远大于Flettner转子。当然圆锥台筒的大小端面直径比的最优值，受来流速度、圆锥台筒尺寸参数等的影响。需要指出的是，在筒体1的顶部，设置有比该筒体1上底面直径大的端板2，数值模拟计算的结果表明，低转速时，加端板2的升力系数、阻力系数和升阻比均低于不加端板2的圆台，而当高转速时，加端板2后，虽然升力系数减小10％，但阻力系数减小60％，因此升阻力系数提高一倍之多。
[0034] 上述各实施例仅是本实用新型的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本实用新型技术方案上的变化和改进，不应排除在本实用新型的保护范围之外。
