包括具有靠近旋筒布置的翼片的旋筒的船舶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶，該船舶包括船體和甲板、具有外周壁的大致圓筒形的旋筒，該外周壁可相對(duì)于甲板繞縱向中心線旋轉(zhuǎn)。該旋筒以這樣的方式安裝在甲板上，使得在運(yùn)行狀態(tài)下，該旋筒基本豎直定向。本發(fā)明還涉及一種用于操作具有這樣的翼片的旋筒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]旋筒船，或弗萊特納船，是被設(shè)計(jì)成利用馬格納斯效應(yīng)來提供推進(jìn)力的船舶。為了利用這種效應(yīng)，船舶采用了由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力的圓筒形旋筒。馬格納斯效應(yīng)是垂直于氣流方向作用在運(yùn)動(dòng)氣流中的旋轉(zhuǎn)體上的力。這種力能夠被好好利用來推動(dòng)船舶行進(jìn)，從而節(jié)省燃料。
[0003]這樣的弗萊特納旋筒的缺點(diǎn)是它們需要很大，并因此很重很龐大，以便為船舶提供足夠的推進(jìn)力。因此，弗萊特納旋筒還使用大量材料來建造它們。弗萊特納旋筒的另一缺點(diǎn)是它們?cè)诘惋L(fēng)速下以及利用自不期望風(fēng)向吹來的風(fēng)的情況下性能較低。
[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是克服或改善上述至少其中一個(gè)缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在此，根據(jù)本發(fā)明的船舶的特征在于，翼片大致在平行于旋筒的旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)延伸地靠近該旋筒布置，且該翼片的弦長(zhǎng)RfC為旋筒直徑的20% -90%，其中，該翼片的位置可相對(duì)于縱向中心線進(jìn)行調(diào)節(jié)。該翼片顯著增強(qiáng)了旋筒的舉力，因此，允許旋筒在產(chǎn)生相同推進(jìn)力情況下較小，還能使得旋筒能采用更少量的材料構(gòu)造成。此外，由于翼片的可調(diào)整性，弗萊特納旋筒船舶在低風(fēng)速和存在從不期望風(fēng)向吹來的風(fēng)的情況下的性能得到改口 ο
[0006]優(yōu)選地，該旋筒和翼片將由選自但不限于重型鑄鐵、鋁、鋁合金或具有高強(qiáng)度-重量比的層壓材料如復(fù)合材料、碳纖維和玻璃纖維制成。
[0007]有利地，通過將翼片弦長(zhǎng)增加至高達(dá)某一特定值，該旋筒力向量以及因此的升力和升阻比將呈指數(shù)級(jí)增加。另一有利之處是將翼片與旋筒一起使用，因?yàn)橐砥氖褂媚軌蛟陲L(fēng)速很高時(shí)將旋筒轉(zhuǎn)速提高至高達(dá)1500轉(zhuǎn)/分。
[0008]此外，翼片可具有一定的曲度，該曲度將增加由旋筒產(chǎn)生的舉力。該翼片曲度可利用多種公知方法中的其中一種方法實(shí)現(xiàn)，所述方法包括一種或多種鉸接和/或開槽部件以滿足在兩個(gè)航向上的運(yùn)行。
[0009]優(yōu)選地，該翼片將由選自但不限于平板形、中空葉片形或機(jī)翼形的橫截面形狀。
[0010]有利地，通過使翼片具有一定弧度，這能為具有不同幾何形狀的旋筒提供額外的方案并且這種適應(yīng)將取決于旋筒的幾何形狀以及該旋筒將要運(yùn)轉(zhuǎn)的船舶。此外，提供具有不同橫截面形狀的翼片是有利的，因?yàn)檫@有利于減少在旋筒中使用的材料并增強(qiáng)升力并降低旋筒的升阻比。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該翼片包括上端和下端，該翼片的下端沿支承在甲板上的圓形軌道被引導(dǎo)，該圓形軌道的中心與旋筒的縱向中心線對(duì)準(zhǔn)。
[0012]這提供的優(yōu)點(diǎn)是具有獨(dú)立的系統(tǒng)，用于翼片在旋筒周圍的位置的精確可控性，以最優(yōu)化旋筒的馬格納斯效應(yīng)。
[0013]此外，該翼片可在旋筒上端的上方或在旋筒上端處通過翼片的上端在縱向中心線上的某位置處被鉸接至該旋筒。
[0014]此外，該翼片包括上端和下端，該翼片在旋筒的下端附近通過翼片的下端在縱向中心線上的某位置處被鉸接至該旋筒?；蛘咴撘砥谛采隙烁浇ㄟ^翼片的上端在縱向中心線的某位置處被鉸接至旋筒。另一個(gè)翼片端也在靠近另一翼片端的相應(yīng)旋筒端附近在縱向中心線上的某位置處被鉸接至該旋筒。
[0015]有利地，通過將翼片鉸接至該旋筒，該旋筒和該翼片可容易被組裝或拆卸。而且，這種配置將為該組件提供額外的強(qiáng)度。
[0016]應(yīng)當(dāng)理解，該旋筒可例如通過旋筒的下邊緣和/或上邊緣或在下邊緣和上邊緣之間的位置被可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定柱上，其中，該固定柱被連接至旋筒的外周壁。
[0017]有利地，這建立了翼片相對(duì)于旋筒的自主性，以這種方式，該翼片可獨(dú)立于旋筒來進(jìn)行調(diào)節(jié)，為旋筒提供最佳控制，以減少能量消耗。
[0018]因此，該翼片包括前邊緣和后邊緣，該翼片的前邊緣位于離旋筒的外周壁0-1米的距離D處。此外，該翼片設(shè)置有翼片定位機(jī)構(gòu)，其允許翼片以這樣的方式被定位，即翼片的弦與相對(duì)風(fēng)成30° -60°的角a 0
[0019]該翼片可在不同距離處與相對(duì)風(fēng)呈特定角度定位的事實(shí)有利地提供了非常有效的方法來最佳化翼片的使用，以提供旋筒所需的額外的升力，并且這種事實(shí)還提供了具有相對(duì)較輕的旋筒的可能性。
[0020]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該翼片是楔形翼片，其具有介于旋筒直徑Dr的10% -70%的弦長(zhǎng)Rfc。該楔形翼片可包括在后邊緣處連接在一起的兩個(gè)側(cè)壁，相對(duì)于它們?cè)诤筮吘壧幍倪B接位置，兩個(gè)側(cè)壁相對(duì)于彼此最大夾角為150°。
[0021]有利地，這種特定配置將改善翼片的空氣動(dòng)力學(xué)，提供輕量級(jí)結(jié)構(gòu)并通過幫助控制旋筒來增強(qiáng)翼片的效力。
[0022]因此，該翼片可包括在翼片后邊緣上的翼梢小翼。該翼梢小翼在翼片后邊緣的每側(cè)沿遠(yuǎn)離翼片弦的方向橫向延伸出約0.5-1米并且其大致垂直于翼片弦Rfc延伸。
[0023]有利地，在翼片后邊緣上的該翼梢小翼通過改進(jìn)旋筒的升阻比增強(qiáng)了翼片在翼片的兩側(cè)以及旋筒自身表面上的效力。
[0024]優(yōu)選地，該翼梢小翼將具有選自但不限于平板形、中空葉片形、楔形或圓形的橫截面形狀。
[0025]此外，本發(fā)明涉及一種操作旋筒的方法，包括將該翼片定向成使得該翼片弦具有相對(duì)于縱向中心線成45° -60°的角度β的步驟。
[0026]有利地，通過使翼片定向成相對(duì)于縱向中心線成45° -60°的角度，該旋筒和該翼片將在它們的最好狀態(tài)下運(yùn)行，以增強(qiáng)升力和升阻比。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，旋筒可與翼片同時(shí)從垂直位置折疊到水平位置處。該旋筒和翼片的收攏可在旋筒和翼片邊緣被組裝的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)。
[0028]有利的是提供這種一種船舶，其中在大風(fēng)條件下旋筒和翼片處于折疊位置的船舶是有利的，以便降低旋筒端部和翼片與波浪和風(fēng)的相互作用。
[0029]此外，該船舶可設(shè)置有液壓系統(tǒng)，用于幫助旋筒和翼片的收攏。該液壓系統(tǒng)尤其是在高濕度和鹽含量干擾運(yùn)動(dòng)部件時(shí)提供了相對(duì)可靠操作的益處。
[0030]具有小翼片的、用于產(chǎn)生高驅(qū)動(dòng)力的設(shè)備在美國(guó)專利US4，630，997中有所記載。該文獻(xiàn)描述了一種具有小翼片的非圓形中空體，該翼片相對(duì)于該非圓形的中空體向外伸出。該非圓形的中空體能夠在非圓形旋筒的傾角小于90°時(shí)降低阻力。該非圓形筒體不得不很好地定向以正確地運(yùn)行，因?yàn)槿绻皇沁@種情況，則該非圓形筒體的旋轉(zhuǎn)會(huì)延遲并降低空氣流從該旋筒的非圓形表面上的分離并且增加在該非圓形中空體上的渦流空氣量。此夕卜，在US4，630，997中描述的翼片與本專利申請(qǐng)中所述的旋筒不兼容，因?yàn)閁S4，630，997中的主體不得不是靜止的以便運(yùn)行，這與本申請(qǐng)所述的液壓的、旋轉(zhuǎn)的旋筒截然相反。
[0031]此外，US2，713，392描述了在船舶上用于提供推進(jìn)力的豎直的圓筒體的使用，具有空氣可滲透的筒體，其將空氣吸入筒體內(nèi)來維持筒體表面附近的空氣流。短折流板導(dǎo)致筒體周圍氣流的分離以具有不同長(zhǎng)度的路徑，產(chǎn)生在筒體上的橫向力。這種配置需要額外的力來使該筒體運(yùn)動(dòng)并且還因?yàn)樗栩?qū)動(dòng)力而具有大量的能量消耗，并且由于需要以每分鐘幾百轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速來使筒體連續(xù)旋轉(zhuǎn)以提供期望的推進(jìn)力所導(dǎo)致的不期望的機(jī)械復(fù)雜性。由于涉及不同的機(jī)械學(xué)，因此，US2, 713，392中的折流板并不適合與翼片旋筒一起使用。
【附圖說明】
[0032]通過參考結(jié)合了附圖的優(yōu)選實(shí)施例的下文詳細(xì)說明以及從所附權(quán)利要求中所述，本發(fā)明的其它方面、特征和細(xì)節(jié)將容易被理解。在所附附圖中:
[0033]圖1示出了裝備有旋筒和翼片的船舶的側(cè)視示意圖，其中該旋筒被安裝在船舶的甲板上；
[0034]圖2示出了直接流動(dòng)到旋筒和翼片上的風(fēng)的示意圖；
[0035]圖3示出了處于組裝狀態(tài)下的旋筒和翼片的透視圖；
[0036]圖4示出了處于組裝狀態(tài)下的旋筒和翼片的主視圖；
[0037]圖4a示出了處于組裝狀態(tài)下的旋筒和翼片沿圖4中示出的IVa-1Va線的橫截面視圖；
[0038]圖4b示出了處于組裝狀態(tài)下的旋筒和翼片的沿圖4中示出的IVb-1Vb線的橫截面視圖；
[0039]圖5示出了翼片鉸接件的透視圖；
[0040]圖6示出了處于組裝狀態(tài)下的楔形翼片和翼梢小翼的詳細(xì)視圖；以及
[0041]圖7示出了旋筒和在收攏狀態(tài)下鉸接連接的翼片。
【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的裝配有運(yùn)行狀態(tài)下的旋筒6和翼片18的船舶I的側(cè)視示意圖。該船舶I設(shè)置有甲板2，該甲板在船體3的上部形成。旋筒6優(yōu)選是大體圓筒形的，并且該旋筒布置在船舶I的甲板2上。該旋筒6包括外周壁8，該外周壁8可繞縱向中心線20相對(duì)于該甲板2旋轉(zhuǎn)。該旋筒6還包括上端6a和下端6b。平行于該旋筒設(shè)置有相對(duì)于該旋筒6具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的翼片18。該轉(zhuǎn)動(dòng)自由度涉及繞旋筒6的縱向中心線20的旋轉(zhuǎn)。該翼片18包括上端18a和下端18b。該翼片18還在其下端18b處包括支承在甲板2上用于沿圓形軌跡被引導(dǎo)以提供轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的機(jī)構(gòu)。該翼片18的下端18b可通過不同的方式以這樣的軌跡引導(dǎo)翼片18用于使翼片18具有固定的或可變的路徑。并且，布置在翼片下端18b下方的輪子可用于環(huán)繞旋筒6引導(dǎo)該翼片18。
[0043]在一個(gè)結(jié)構(gòu)性的變型中，在此示出的旋筒