一种船舶风力推进及节能控制系统的制作方法

本实用新型实施例涉及船舶动力控制技术领域，具体涉及一种船舶风力推进及节能控制系统。

背景技术：

目前各国对燃油排放要求越来越高，各国对碳排放等环保规定越来越严格，有些国家和区域要求必须安装脱硫装置，并且燃油费用近年成上涨趋势，因此风能作为一种绿色能源逐渐被大幅度开发利用。

马格纳斯效应是指在粘性不可压缩流体中运动的旋转圆柱受到举力的一种现象，现有技术中利用马格纳斯效应设计的风筒推进装置，如转子帆能够节约能源，降低单位推力成本，结构简单，便于操作，基于这些优点更深入的研究马格纳斯效应以及将其装置通过船舶控制系统更好与船舶运行相结合能有效的推动船舶行业的发展。

但是马格纳斯效应在船舶推进方面的应用存在很多问题，例如由于材料原因，旋筒过重，导致需要过大功率驱动不能更有效的利用风能，简单的圆筒形转子帆不能对不同角度的风力和风速进行有效调整，风能利用率较低，旋筒转子帆和船舶推进系统没有结合，不能实现船舶油耗所提供的动力与转子帆动力之间的合理分配，并不能有效的节约油耗。

技术实现要素：

为此，本实用新型实施例提供一种船舶风力推进及节能控制系统，以解决现有船舶推进技术中不能合理有效地利用风能的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：提供一种船舶风力推进及节能控制系统，其特征在于，所述系统包括：环境监测单元，用于实时监测天气和船舶的运行状况；油耗动力单元，用于通过燃油为船舶提供主动力；转子帆动力单元，用于利用风能为船舶提供辅动力；AI控制单元，用于调控油耗动力单元和转子帆动力单元的供能比例；所述AI控制单元分别与环境监测单元、油耗动力单元和转子帆动力单元相连。

优选地，所述环境监测单元设置于船舶的端部，环境监测单元包括气象传感器、定位系统和船舶动态综合传感器。

优选地，所述转子帆动力单元包括转子帆动力控制器和多个转子帆，所述转子帆动力控制器的一端连接至AI控制单元，转子帆动力控制器的另一端连接至多个转子帆，所述多个转子帆分布设置于船舶的中部。

优选地，所述转子帆包括底座、支撑轴和旋筒，所述底座于船体焊接固定，所述支撑轴与底座固定连接，所述旋筒套设在支撑轴上并通过轴承与支撑轴连接，支撑轴的下端设置有用于驱动旋筒旋转的驱动电机。

优选地，所述旋筒为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料制成的旋筒。

根据本实用新型的实施方式，本实用新型具有如下优点：本实用新型的旋筒采用碳纤维或玻璃纤维增强复合材料制成，其重量轻，能够提高转子帆的输出效率；控制单元采用AI控制，能够根据环境监测单元收集的数据不断进行学习优化从而更好的分配油耗动力单元和转子帆动力单元的输出功率；本实用新型能够大大提高对风能的利用率，减少油耗，从而减少环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种船舶风力推进及节能控制系统的安装示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种船舶风力推进及节能控制系统的转子帆的结构示意图；

图中：AI控制单元1、转子帆动力控制器2、油耗动力单元3、转子帆4、环境监测单元5、底座6、支撑轴7、旋筒8、驱动电机9、轴承10。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1，本实施例提供一种船舶风力推进及节能控制系统，所述系统包括：环境监测单元5、油耗动力单元3、AI控制单元1和转子帆动力单元，AI控制单元1分别与环境监测单元5、油耗动力单元3和转子帆动力单元相连。环境监测单元5实时监测天气和船舶的运行状况，然后将气象数据和船舶的运行状态数据传输给AI控制单元1，AI控制单元1根据对气象数据和船舶运行状态数据的学习计算合理分配油耗动力单元3和转子帆动力单元的功率输出比例。

进一步地，油耗动力单元3一般设置于船舶的尾部用于通过燃油为船舶提供主动力，一般包括电机、燃油供给泵、油箱等通用装置。环境监测单元5设置于船舶的端部，环境监测单元5包括气象传感器、定位系统和船舶动态综合传感器。气象传感器用于实时感知风向、风速等气象条件，定位系统可以为GRS或北斗定位系统，用于实时对船舶的位置进行定位，船舶动态综合传感器个用于实时测量船速、水流速度等信息。

进一步地，转子帆动力单元，用于利用风能为船舶提供辅动力，转子帆动力单元包括转子帆动力控制器2和多个转子帆4，转子帆动力控制器2的一端连接至AI控制单元1，转子帆动力控制器2的另一端连接至多个转子帆，转子帆动力控制器2用于接收AI控制单元1的分配指令，并对多个转子帆4进行转速控制，多个转子帆4均匀分布设置于船舶的中部。

进一步地，参考图2，转子帆4包括底座6、支撑轴7和旋筒8，所述底座6于船体焊接固定，所述支撑轴7与底座6固定连接，所述旋筒8套设在支撑轴7上并通过轴承10与支撑轴7连接，支撑轴7的下端设置有用于驱动旋筒8旋转的驱动电机9，本实施例中底座6及支撑轴7由DH36钢材制成，转子帆的规格可以为：直径3米×高18米，直径4米×高24米，直径5米×高30米，且本实用新型提供的转子帆的防腐能力满足ISO 12944-C5M标准。

转子帆4是利用马格纳斯效应的空气学原理设置的一种新能源动力装置，当在空气中移动一个物体尤其是旋转的物体时，就会产生侧向力。这个力是这样的：如果球不旋转，空气就会直接流经它，形成一个旋转的尾流，它像彗星的尾巴一样在球的后面延伸。当球旋转时，旋转侧会带动一部分空气，使得尾流成一个角度偏离背风侧而靠旋转球的迎风侧。根据牛顿的第三定律，力的作用是相互的，偏转的尾流将球推向相反的方向，旋转球会受到一个侧向推力。同理，船舶在前进时，转子帆4的旋筒8在高速旋转，相当于移动一个高速旋转的物体，转子帆4产生一个侧向力驱动船舶前进。

且本实施例的旋筒8为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料制成的旋筒8，碳纤维或玻璃纤维增强复合材料强度高重量轻，能最大化利用马格纳斯效应，最小化使用电力能源，达到节能减排的作用。并且转子帆4满足船舶要求，自带除冰装置，以满足全球航行要求。

进一步地，AI控制单元1位于船舶操作室。AI控制单元1采用现有的人工智能分析技术，通过对大数据的学习能够结合风向、风速、气象条件、船速、水流速度等信息信号给出合理的控制方法，同时调节油耗动力单元3和转子帆动力单元的输出功率，如：当海上风比较大时，增加转子帆的输出功率，减小油耗动力单元3的输出功率，风平浪静时反之。AI控制单元1可以提供各种实时参数供操作者参考，并且有自动和人工切换模块，操作灵活。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。