一种节能减排船舶桅杆机构的制作方法

本实用新型涉及船舶桅杆机构，尤其涉及一种利用旋筒风帆助推和风能发电的船舶桅杆机构。

背景技术：

随着航运技术的升级换代，世界各国的货物交易愈发的频繁，船舶运输已成为货物运输的重要途径，然而船舶在运输过程中会消耗大量的燃油，不可避免会排放出一些有害废气，对环境造成严重的污染，所以如何降低船舶燃油损耗、减少船舶废气排放成为21世纪船舶业亟待解决的问题。

近年来，已有研究人员在航行船舶上对风能利用装置进行了实际应用，并且成功将风能转化为船舶航行时的助推力，为船舶航行提供了部分动力，降低了船舶燃油消耗，实现了船舶节能减排。风能作为一种可再生的清洁能源，尤其是在空旷且风阻小的海平面上，风能资源更加的丰富，所以对船舶而言利用风能助推有着得天独厚优势。

将一根绕轴线旋转的圆柱体垂直安装在船舶上，由于圆柱体的旋转可以带动周围流体旋转，若船舶左舷来风或右舷来风时，那么圆柱体一侧的流体速度会增加，另一侧流体速度会减小，这样就会使圆柱体在水平面沿船长方向形成压力差，产生与船舶航行方向相同的助推力，这就是马格努斯效应力。

基于大部分商船均设有船舶桅杆，在船舶桅杆上通常设有船舶航行信号灯，若是能将上述基于马格努斯效应的圆柱体与船舶桅杆进行巧妙结合，同时，能够为桅杆信号灯、汽笛等进行供电，以减少燃油损耗，这将对船舶的节能减排的发展具有巨大的现实意义。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种节能减排船舶桅杆机构。

，本实用新型采用的技术方案是：一种节能减排船舶桅杆机构，包括船舶桅杆，它还包括旋筒风帆、电动机；

，旋筒风帆通过滑动轴承嵌套在船舶桅杆上，电动机位于旋筒风帆一侧，且电动机通过电机轴连接有电动机齿轮，旋筒风帆上设置有旋筒风帆外齿，旋筒风帆外齿沿旋筒风帆的外侧壁围设，且旋筒风帆外齿与电动机齿轮相啮合。

进一步地，船舶桅杆与船舶的接触位置处围设有一圈环形轨道，环形轨道的直径大于船舶桅杆的直径，旋筒风帆安装在环形轨道上。

进一步地，该船舶桅杆机构还包括风力机、发电机，发电机位于风力机的一侧，发电机带有发电机齿轮，风力机的旋转轴上设置有与发电机齿轮相啮合的垂直轴外齿。

进一步地，船舶桅杆的顶端固设有固定圆盘，固定圆盘所在平面与船舶桅杆顶端所在平面相重合。

进一步地，固定圆盘的直径与旋筒风帆的外径相等，旋筒风帆的高度等于固定圆盘到环形轨道之间的垂直间距。

进一步地，风力机、发电机均安装在固定圆盘上，固定圆盘上还安装有汽笛、信号灯，汽笛、信号灯分别与发电机电连接。

进一步地，风力机采用垂直轴风力机。

进一步地，船舶桅杆、环形轨道、电动机均安装在船舶的艏楼上。

本实用新型提出了一种节能减排船舶桅杆机构，在船舶桅杆上套有旋筒风帆，在船舶航行过程中，若船舶左舷来风或右舷来风，可以通过调整电动机转向进而驱动旋筒风帆产生沿船首方向的马格努斯助推力，为船舶航行提供了部分动力，实现了船舶节能减排；此外，本实用新型设有垂直轴风力机，可以将船舶航行过程中所受的风力转化为电能，为航行信号灯、汽笛供电，充分利用风能，更进一步的实现了节能减排。本新型的方案，对船舶的节能减排的发展具有巨大的现实意义，并且，大部分船舶上均带有船舶桅杆，使得本新型的方案具有良好的推广意义和市场前景。

附图说明

图1为本实用新型装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型船舶桅杆的装配结构示意图。

图3为本实用新型旋筒风帆的装配结构示意图。

图4为本图1中风力机的结构示意图。

图5为本实用新型在船舶上的设置位置示意图。

图中：1、固定圆盘；2、旋筒风帆；3、旋筒风帆外齿；4、电动机；5、电动机齿轮；6、风力机；7、发电机；8、汽笛；9、信号灯；10、滑动轴承；11、船舶桅杆；12、艏楼；601、垂直轴外齿；701、发电机齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型公开了一种节能减排船舶桅杆机构，用于设有船舶桅杆的船舶上，如图5所示，船舶桅杆通常安装在船舶的艏楼处，由此，本新型所公开的船舶桅杆机构也位于艏楼12上。

如图1-3所示，该船舶桅杆机构包括船舶桅杆11，还包括旋筒风帆2、电动机4；如图3所示，旋筒风帆2呈筒状，旋筒风帆2是具有一定厚度的圆筒，其内径略大于船舶桅杆11的直径，从而，使旋筒风帆2通过滑动轴承10嵌套在船舶桅杆11上；滑动轴承10在船舶桅杆11的上下两端设有两组，使得旋筒风帆2平衡且稳定的沿着船舶桅杆11旋转。

同时，电动机4也安装在船舶的艏楼12上，设置的电动机4为旋筒风帆2的转动提供驱动力，具体有：如图2和图3所示，电动机4位于旋筒风帆2一侧，且电动机4通过电机轴连接有电动机齿轮5，旋筒风帆2上设置有旋筒风帆外齿3，旋筒风帆外齿3沿旋筒风帆3的外侧壁围设，且旋筒风帆外齿3与电动机齿轮5相啮合。并且，由于电动机4的高度有限，为方便旋筒风帆外齿3与电动机齿轮5的啮合设置，旋筒风帆外齿3靠近旋筒风帆2的底部位置。

此外，为进一步提高旋筒风帆2的旋转稳定性，在船舶桅杆11与船舶的接触位置处围设有一圈环形轨道，环形轨道安装在船舶的艏楼12上，环形轨道的直径大于船舶桅杆11的直径，并将旋筒风帆2安装到环形轨道上。

由此，本新型所公开的节能减排船舶桅杆机构，在船舶桅杆上套有旋筒风帆，在船舶航行过程中，若船舶左舷来风或右舷来风，可以通过调整电动机转向进而驱动旋筒风帆产生沿船首方向的马格努斯助推力，为船舶航行提供了部分动力，实现了船舶节能减排。

对于本实用新型所公开的节能减排船舶桅杆机构，除利用旋筒风帆助推外，还利用风能发电，如图1所示，该船舶桅杆机构还包括风力机6、发电机7，风机机6采用垂直轴风力机，垂直轴风力机为现有技术，通过与发电机7相配合，在船舶航行过程中，将所受到的风能转化成电能，进而为信号灯、汽笛等供电。如图4所示，发电机7与风力机6的具体设置有：发电机7位于风力机6的一侧，发电机7带有发电机齿轮701，风力机6的旋转轴上设置有与发电机齿轮701相啮合的垂直轴外齿601。

此外，为方便风力机6、发电机7、汽笛8、信号灯9的安装，如图2所示，船舶桅杆11的顶端固设有固定圆盘1，固定圆盘1所在平面与船舶桅杆11顶端所在平面相重合。风力机6、发电机7、汽笛8、信号灯9均安装在固定圆盘1上，且汽笛8、信号灯9分别与发电机7电连接，使发电机7能够为汽笛8、信号灯9供电。

并且，为使固定圆盘1还能够在旋筒风帆2的顶端起到保护作用，固定圆盘1的直径与旋筒风帆2的外径相等，旋筒风帆2的高度等于固定圆盘1到环形轨道之间的垂直间距，固定圆盘1能够遮挡住旋筒风帆2的顶端面，但不与旋筒风帆2接触；从而，固定圆盘1在不影响旋筒风帆2旋转的同时，还能够在一定程度上起到保护作用。

对于本实用新型所公开的节能减排船舶桅杆机构，具体工作过程有：当设有本实用新型装置的船舶在海上航行时，本实用新型装置中的旋筒风帆2套在船舶桅杆11上并通过电动机4驱动从而实现绕轴线旋转；

若船舶右舷来风，则控制电动机4俯视船舶时顺时针转动，从而带动旋筒风帆2逆时针转动，此时旋筒风帆2周围风力流速发生改变，根据伯努利定律，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋筒风帆2产生沿船首方向的马格努斯效应力，从而通过滑动轴承对船舶桅杆产生沿船首方向的力，进而为船舶航行提供助推力；

若船舶左舷来风时，则控制电动机4俯视船舶时逆时针转动，从而带动旋筒风帆2顺时针转动，此时旋筒风帆2周围风力流速发生改变，根据伯努利定律，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋筒风帆2产生沿船首方向的马格努斯效应力，从而通过滑动轴承对船舶桅杆产生沿船首方向的力，进而为船舶航行提供助推力。所以可通过调控电动机4转向，从而对船舶航行时所受风能的合理利用。

除此之外，本实用新型装置可以将船舶航行时所受风力的作用通过垂直轴风力机6转化为电能，为航行信号灯供电。

与现有技术相比，本新型具有以下有益效果：

1）本实用新型的船舶桅杆机构，在船舶桅杆上套有旋筒风帆，在船舶航行过程中，若船舶左舷来风或右舷来风，可以通过调整电动机转向进而驱动旋筒风帆产生沿船首方向的马格努斯助推力，为船舶航行提供了部分动力，实现了船舶节能减排。

2）本实用新型的船舶桅杆机构，设置有垂直轴风力机，可以将船舶航行过程中所受风力转化为电能，为航行信号灯供电。

3）由于大部分商船上均设有船舶桅杆，因此本实用新型可以应用于大部分商船上，具有良好的推广意义和市场前景。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。