本发明涉及旋转风筒,具体是一种船舶用节能型旋转风筒。
背景技术:
1、旋转风筒作为一种利用马格努斯效应产生辅助推力的船舶节能装置,在现代航运中日益受到重视。为了适应不同的航行工况,例如通过限高桥梁或应对恶劣海况,旋转风筒通常需要具备升降功能,以调整其工作高度。
2、现有技术中,旋转风筒的升降机构多采用独立的液压系统驱动,通过液压缸等执行元件推动旋筒上升或下降,整体结构较大,不仅占据了甲板上的宝贵空间,还增加了系统的自重与维护成本。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种船舶用节能型旋转风筒,以解决现有技术中提出的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种船舶用节能型旋转风筒,包括供液系统,包括旋筒、底筒、升降机构和驱动机构,所述旋筒滑动安装在底筒上,所述旋筒与驱动机构的输出端连接;
3、所述升降机构包括随动板、导向轴、加压单元和滑动室,所述随动板转动安装在旋筒上,所述导向轴一端安装在随动板上,所述导向轴另一端安装有升降板,所述滑动室设置在底筒上,所述升降板在滑动室内滑动;
4、所述加压单元包括加压室、往复件和加压件,所述加压室安装在底筒上,所述加压室的进口与供液系统连接,所述加压室的出口与滑动室的进口连接,所述滑动室的出口与供液系统连接,所述往复件滑动安装在加压室内,所述往复件和加压室之间连接有复位件,所述加压件安装在驱动机构的输出端上。
5、供液系统具有储存、输送和能量回收的功能。当旋筒下降时,高压油回流驱动供液系统中的液压马达旋转,液压马达带动供液系统中的发电机发电,产生的电能储存到船载的蓄电池中,用于供应该旋转风筒的控制系统、传感器或甲板照明,实现节能。
6、所述驱动机构包括驱动源、驱动轴和连接轴,所述驱动源安装在底筒上,所述驱动源的输出端与驱动轴连接,所述驱动轴和连接轴之间通过第一单向件连接,所述连接轴与旋筒之间通过导向组件连接;
7、所述加压件包括转动板、连接板和滚轮,所述转动板通过第二单向件安装在驱动轴上,所述连接板安装在转动板上,所述滚轮转动安装在连接板上。第一单向件和第二单向件均为单向轴承,第一单向件和第二单向件为镜像设置,以使连接轴和转动板仅有一个处于工作状态。
8、滚轮跟随转动板旋转时,滚轮能够减少对往复件的撞击,延长往复件的使用寿命。
9、所述导向组件包括固定板,所述固定板安装在旋筒上,所述固定板中部通过花键与连接轴滑动连接。
10、在旋筒向上或向下移动后,旋筒带动固定板跟随移动,固定板通过花键在连接轴上向上或向下滑动。
11、旋筒和固定板旋转时,随动板不跟随旋转。
12、所述加压室设置有进液口和出液口,所述进液口通过管道与供液系统连接,所述出液口通过管道与滑动室连接,所述进液口和出液口内均安装有单向阀和流量计;
13、所述滑动室的出口均安装有电磁阀、平衡阀和压力计。平衡阀可以保证下降时的背压极其稳定,防止因重力失稳导致旋筒突然坠落,实现旋筒缓慢下降。
14、所述导向轴沿轴向间隔设置有多个锁止槽,多个所述锁止槽正对的底筒上安装有锁定件,所述锁定件与控制系统电性连接,所述锁定件的输出端上设置有锁定销,所述锁定销滑动安装在底筒上,所述锁定销和锁止槽为配合设置;
15、所述导向轴上安装有测距元件,所述测距元件与控制系统电性连接,测距元件为位移传感器,用于检测随动板和旋筒的高度,并将高度数据反馈给控制系统。锁定件为电磁铁、油缸等。
16、当旋筒移动至设定高度时,控制系统通过锁定件带动锁定销插入锁止槽内,实现导向轴和旋筒的机械锁定。
17、所述往复件包括活塞杆和滚轮座,所述活塞杆滑动安装在加压室内,所述滚轮座安装在活塞杆外端;所述复位件将活塞杆和加压室连接。
18、所述滚轮座为弧形的板状结构。
19、所述旋筒内设置有加热元件、测温元件和湿度传感器,所述加热元件和测温元件均与控制系统电性连接。
20、加热元件为加热丝,测温元件为温度传感器。加热丝、温度传感器和湿度传感器均通过导电滑环与控制系统电性连接,导电滑环的定子部分安装在底筒上,导电滑环的转子部分安装在旋筒上;
21、船载电源的电流通过静态电缆连接到滑环的定子部分,滑环的转子部分通过耐高温导线与旋筒内的加热元件电性连接。由于转子部分跟随旋筒同步旋转,从而在不影响旋筒旋转自由度的情况下,实现持续、稳定的电力供应。
22、当控制系统通过测温元件检测到环境温度低于设定阈值时,或湿度传感器感应到有结冰风险时,控制系统闭合供电回路。电流经滑环输送至加热元件,电热丝将电能转化为热能,对旋筒加热。热量经热传导传递至旋筒的外壁,使其外表面温度始终保持在冰点以上。
23、所述升降板和滑动室相对的一侧均设置有缓冲件,两个所述缓冲件之间连接有弹性件。
24、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
25、1、通过同一驱动源实现升降和旋转,提高空间利用率。驱动机构包括驱动源、通过第一单向件连接的驱动轴和连接轴,以及通过第二单向件安装在驱动轴上的加压件。驱动源正转时,通过连接轴驱动旋筒旋转工作;驱动源反转时,通过加压件上的滚轮周期性挤压往复件,将液压油泵入滑动室实现旋筒上升;利用一套驱动源和镜像设置的单向件,巧妙地将旋筒的正常旋转工作模式与升降控制模式相分离,简化了机械结构,降低了制造成本和空间占用。滚轮与往复件的接触设计减少了撞击磨损,提高了系统寿命。利用液体的不可压缩性,通过封闭油腔支撑旋筒,使其在工作高度上具有极高的稳定性。同时,通过控制电磁阀开度并结合压力计反馈,能够实现旋筒平稳、可控的下降,避免了卡滞或坠落风险,提升了操作的安全性和可靠性。
26、2、节能设计,提升了船舶的能效水平和经济性。通过将升降机构中的滑动室出口与包含液压马达和发电机的供液系统连接。当旋筒下降时,其重力势能驱动滑动室内的高压油回流,冲击液压马达旋转,进而带动发电机发电,产生的电能储存于船载蓄电池;将旋筒下降过程中的重力势能转化为可用的电能,实现了能源的回收与再利用,避免了传统液压系统中能量以热能形式耗散的浪费。回收的电能可用于供应风筒自身的控制系统、传感器或甲板照明等设备,降低了船舶辅助能源的消耗,进一步增强了旋转风筒的整体节能效果,提升了船舶的能效水平和经济性。
27、3、升降完成后,对旋筒进行机械锁定,确保安全。在导向轴上设置多个锁止槽,并在底筒对应位置安装与控制系统电性连接的锁定件。当位移传感器检测到旋筒移动至设定高度时,控制系统控制锁定件伸出锁定销,插入对应的锁止槽内,实现机械锁定;该机械锁定结构为旋筒在预设工作高度上提供了除液压支撑外的第二重安全保障。即使在液压系统意外失压或长期静态停放的情况下,也能有效防止旋筒因重力而意外滑落,极大地提高了系统的安全性与可靠性。通过测距元件的精确反馈和锁定件的自动化控制,实现了升降位置的精准定位和自动锁定,提升了设备的智能化水平,确保了风筒在各种工况下的稳定与安全。