CN104176222B - 一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆，该风帆包含：桅杆组件、多个风帆组件、多对绳缆。其中，桅杆组件包含多根桅杆，多根桅杆的长度均不相同，多根桅杆根据长度大小依次叠加固定在一起；每个风帆组件分别与对应的所述桅杆配合连接；每根所述绳缆呈圆环状；每对所述绳缆的一端套设在对应的所述桅杆上，该对绳缆同时与对应所述风帆组件固定连接。本发明通过设置多根长度不相同的桅杆，并在每根桅杆上设置风帆组件，充分考虑到由于离海平面越高，风能越丰富，考虑到海洋上风速梯度的变化，根据风速梯度，设计的风帆装置应能够充分利用较高空间的风能，此处的风力较大，而且稳定，气流紊流度小，受干扰因素少；有利于船舶稳性。

Description

一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆

技术领域

本发明涉及船舶领域用风帆，具体涉及一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆。

背景技术

在船舶航海的过程中，往往会涉及到方方面面的各个领域的知识，比如会遇到空气动力学原理，即当流体速度增加，其内部压力就会减低；为此，空气要绕过向外弯曲的帆面，必须加快速度，于是压力减小，产生吸力，把风帆扯向一边，风帆背风一面因压力降低而产生的吸力相当大，可比迎风一面把帆推动的力量大1倍，这便是人们发明与使用风帆的原因，且正是由于风帆的出现，使那些缺乏现代动力推进装置的古代船舶，可以有效借助这种挂在桅杆上由帆布或其他织物组成的风帆，来借助大洋上强大而又无穷无尽的风力助航。

目前，随着国内与国际市场上油价的日趋昂贵、各种能源的日趋紧缺，作为世界主要的运输途径的远洋航运，由于大型远洋船舶运输时的成本增长，以至于使整个国内的航运业受到了严重的影响。为此，不少远洋运输公司开始通过各种方法来有效降低航运时的成本，比如在船舶上增设一组或多组风帆来借助风力助航。但有个问题是，传统的船舶风帆都是由一根主桅杆加若干块帆面组成，主桅杆位于风帆的中间位置以支撑风帆，帆面的迎风角由绳索拉动来控制。而且因为风帆安装在一根主桅杆上，这种安装方式，使整块风帆的帆面不可能设置的很大，且对于风帆迎风角的操作也不方便；且主桅杆在安装时往往只能安装在小型内河船的船舯部位。为此，现代大型远洋船舶由于体积庞大，使用传统结构进行安装设置的风帆无法给予足够的推力，且靠拉动绳索的操作方式不可能完成大型风帆的控制和偏转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆，通过设置多根长度不相同的桅杆，并在每根桅杆上设置风帆组件。能够充分考虑到由于离海平面越高，风能越丰富，考虑到海洋上风速梯度的变化，根据风速梯度，设计的风帆装置应能够充分利用较高空间的风能，此处的风力较大，而且稳定，气流紊流度小，受干扰因素少；本发明能够适当增加桅杆高度，以增加风帆的高度，同时风帆的布置应随风速梯度的变化呈层状分布，能够降低风力作用中心点的高度，有利于船舶稳性，在高处和地处均有风帆的布置。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特点是，该风帆包含：

桅杆组件，设置在外部固定底座上；包含多根桅杆，所述多根桅杆的长度均不相同，所述多根桅杆根据长度大小依次叠加固定在一起；

多个风帆组件，每个所述风帆组件分别与对应的所述桅杆配合连接；

多对绳缆，每根所述绳缆呈圆环状；每对所述绳缆的一端套设在对应的所述桅杆上，该对绳缆同时与对应所述风帆组件固定连接。

优选地，每个所述桅杆包含：

工形柱；

圆柱形导轨，截面呈圆环形，与所述工形柱的中部固定连接；

定滑轮组件，设置在所述工形柱顶部。

优选地，所述定滑轮组件包含：支撑台，截面呈长方形，固定设置在所述工形柱顶端中部；一对滑轮支架，分别固定设置在所述支撑台两端上；一对定滑轮，每个所述定滑轮中心部位固定设置在对应所述滑轮支架上；每对所述绳缆分别挂设在对应的一对所述定滑轮上。

优选地，每个所述风帆组件包含：

帆面结构，所述帆面结构的截面呈圆弧形；

多对支架撑杆，所述多对支架撑杆均匀分布设置在所述帆面结构两侧边，每对所述支架撑杆的一端分别对称固定设置在所述帆面结构两侧边；

导板组件，所述导板组件与每对所述支架撑杆的另一端固定连接。

优选地，所述导板组件包含：

多个滑块，每个所述滑块的中部设有通孔，该滑块的一端还设有开口，该开口与所述通孔相贯通；

多根导板杆，所述多根导板杆分别与每个所述滑块的周边固定连接，所述多根导板杆将多个所述滑块等间距的连接在一起。

优选地，所述帆面结构包含：帆面，表面呈矩形；多个支撑杆，每个所述支撑杆呈圆弧形，所述多个支撑杆分别等间距设置在所述帆面上；每对所述支架撑杆的一端分别与对应所述支撑杆的两端固定连接。

优选地，所述导板组件通过多个所述滑块的通孔、开口套置在对应所述桅杆的圆柱形导轨上。

优选地，所述导板组件的多个滑块分别与对应的一对所述绳缆固定连接。

优选地，每对所述绳缆的另一端设置在外部风帆收放机构上；所述外部风帆收放机构与所述外部固定座固定连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明提供的一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆，每个风帆组件可以独立升降，能够灵活调整风帆的整体面积，以适应不同的海上风况。风帆收起时，可以层叠在一起，大帆套小帆，减小占用甲板面积小。在设计风帆装置时。因此可以位置较高处风帆面积要大于位置较低处风帆的面积，以便更好的利用高位置为优质的风能。

附图说明

图1为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的整体结构示意图。

图2为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的桅杆组件截面视图。

图3为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的风帆组件示意图之一。

图4为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的风帆组件示意图之二。

图5为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的风帆组件局部视图。

图6为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的桅杆组件局部视图。

图7为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的整体结构侧视图。

图8为本发明一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆的滑块结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1、图7所示，一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆，该风帆包含：桅杆组件100、多个风帆组件200及多对绳缆300。

桅杆组件100包含多根桅杆，多根桅杆的长度均不相同，多根桅杆根据长度大小依次固定在外部固定座400上。

本实施例中，包含长度依次递减的第一桅杆110、第二桅杆120及第三桅杆130；第一桅杆110、第二桅杆120及第三桅杆130底部均设置在外部固定座400上，第一桅杆110、第二桅杆120及第三桅杆130依次靠近固定在外部固定座400上。

每个风帆组件200分别与对应的桅杆配合连接。如图1所示，本实施例中包含三个大小尺寸依次递减的风帆组件200。最大的风帆组件200与第一桅杆110配合连接，最小的风帆组件200与第三桅杆130配合连接，剩余一个风帆组件200与第二桅杆120配合连接。

如图2、图4、图5所示，每个桅杆包含：工形柱10、圆柱形导轨20及定滑轮组件30。圆柱形导轨20，截面呈圆环形，与工形柱10的中部固定连接；定滑轮组件30设置在工形柱10顶部。

如图4、图5所示，定滑轮组件30包含：截面呈长方形的支撑台31，固定设置在工形柱10顶端中部；分别固定设置在支撑台31两端上的一对滑轮支架32；及一对定滑轮33。每个定滑轮33中心部位固定设置在对应滑轮支架32上；每对绳缆300分别挂设在对应的一对定滑轮33上。

如图3所示，每个风帆组件200包含：截面呈圆弧形的帆面结构210、导板组件220及多对支架撑杆230。每对支架撑杆230的一端分别与帆面结构210两侧边固定连接，每对支架撑杆230的另一端与导板组件220固定连接。

如图3所示，帆面结构210包含：表面呈矩形的帆面211及多个支撑杆212。每个支撑杆212呈圆弧形，多个支撑杆212分别等间距设置在帆面211上；每对支架撑杆230的一端分别与对应支撑杆212的两端固定连接。

本实施例中，帆面211可采用尼龙布制造，表面再涂以桐油，防止空气穿透，这样就形成了硬帆。此种帆面重量轻，价格便宜。支撑杆212的展弦比为1.45，拱度比为0.14。

如图3、图6、图8所示， 导板组件220包含：多个滑块221、多根导板杆222。每个滑块221的中部设有通孔2211，该滑块221的一端还设有开口2212，该开口2212与通孔2211相贯通。多根导板杆222分别与每个滑块221的周边固定连接，多根导板杆222将多个滑块221等间距的连接在一起。

本实施例中，每个风帆组件200的导板组件220包含四根导板杆222、三个滑块221。每个滑块221截面呈矩形，每根导板杆222与滑块221的四个角连接固定；三个滑块221分别设置在四根导板杆222的顶部、中部及底部，使得四根导板杆222与三个滑块221能够固定连接。

导板组件220通过多个滑块221的通孔2211、开口2212套置在对应桅杆的圆柱形导轨20上。使得风帆组件200能够在对应的桅杆上自由上下滑动。

每根绳缆300呈圆环状。每对绳缆300的一端套设在对应的桅杆的一对定滑轮33上；每对绳缆的另一端设置在外部风帆收放机构上；外部风帆收放机构与外部固定座固定连接。如图3所示，该对绳缆300同时通过设置在导板杆222上的固定件2221与对应风帆组件200固定连接。

如图4、图5所示，本实施例中，共有三对绳缆300，第一对绳缆300的一端分别套设在第一桅杆110的一对定滑轮33上；第二对绳缆300的一端分别套设在第二桅杆120的一对定滑轮33上；第三对绳缆300的一端分别套设在第三桅杆130的一对定滑轮33上。导板组件220的多个滑块221分别与对应的一对绳缆300固定连接。每对绳缆300的另一端套置在外部固定座400上；外部固定座400与桅杆组件100的底部固定连接。

在实际工作中，本发明提供的多桅杆回转式层叠风帆的外部固定底座安装在船舶主甲板上的空档位置，可以采用电气或液压动力系统经传动机构进行驱动该回转式层叠风帆工作，带动该回转式层叠风帆可以做360°的自由旋转。

该回转式层叠风帆外部还设有风帆收放机构，每根桅杆设有对应的风帆收放机构，使得多根桅杆能够独立控制设置其上的风帆结构升降。当风帆张帆时，外部绞车上的电机启动，电机带动风帆收放机构，从而带动对应的一对绳缆300运动，从而带动对应风帆结构200上升到预定位置时，电机带动风帆收放机构停止运动，固定风帆结构200的位置。根据实际情况分别设定多个风帆结构200的位置。随后，采用电气或液压动力系统经传动机构进行驱动该回转式层叠风帆，带动风帆旋转至实际需要的位置。

当风帆收帆时，外部固定底座400将风帆转至风帆弦线与船舶横向相平行的位置。电机带动绞车转动，缆绳300带动风帆结构200下降，此时风帆完成收帆动作。

本发明的多桅杆回转式层叠风帆，由于第一桅杆110长度最长，第二桅杆120、第三桅杆130的长度依次递减，因此，高处风帆结构200能够罩住低处风帆结构200，节省了船舶空间。另外，在应急情况下如船舶失电、电机故障损坏等，可由手动操纵外部绞车卷筒来完成风帆的升降动作，保证船舶安全。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，该风帆包含：

桅杆组件，设置在外部固定底座上；所述桅杆组件包含多根桅杆，所述多根桅杆的长度均不相同，所述多根桅杆根据长度大小依次固定在外部固定底座上；

多个风帆组件，每个所述风帆组件分别与对应的所述桅杆配合连接；

多对绳缆，每根所述绳缆呈圆环状；每对所述绳缆的一端套设在对应的所述桅杆上，该对绳缆同时与对应所述风帆组件固定连接；

每个所述桅杆包含：

工形柱；

圆柱形导轨，截面呈圆环形，与所述工形柱的中部固定连接；

定滑轮组件，设置在所述工形柱顶部。

2.如权利要求1所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，

所述定滑轮组件包含：

支撑台，截面呈长方形，固定设置在所述工形柱顶端；

一对滑轮支架，分别固定设置在所述支撑台两端上；

一对定滑轮，每个所述定滑轮中心部位固定设置在对应所述滑轮支架上；

每对所述绳缆分别挂设在对应的一对所述定滑轮上。

3.如权利要求2所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，每个所述风帆组件包含：

帆面结构，所述帆面结构的截面呈圆弧形；

多对支架撑杆，所述多对支架撑杆均匀分布在所述帆面结构两侧边，每对所述支架撑杆的一端分别对称固定设置在所述帆面结构两侧边；

导板组件，所述导板组件与每对所述支架撑杆的另一端固定连接。

4.如权利要求3所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，所述导板组件包含：

多个滑块，每个所述滑块的中部设有通孔，该滑块的一端还设有开口，该开口与所述通孔相贯通；

多根导板杆，所述多根导板杆分别与每个所述滑块的周边固定连接，并将多个所述滑块等间距的连接在一起。

5.如权利要求3所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，

所述帆面结构包含：

帆面，表面呈矩形；

多个支撑杆，每个所述支撑杆呈圆弧形，所述多个支撑杆分别等间距设置在所述帆面上；

每对所述支架撑杆的一端分别与对应所述支撑杆的两端固定连接。

6.如权利要求4所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，所述导板组件通过多个所述滑块的通孔、开口套置在对应所述桅杆的圆柱形导轨上。

7.如权利要求4所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，所述导板组件的多个导板杆分别与对应的一对所述绳缆固定连接。

8.如权利要求1所述的船舶用多桅杆回转式层叠风帆，其特征在于，每对所述绳缆的另一端设置在外部风帆收放机构上；所述外部风帆收放机构与所述外部固定座固定连接。