CN104709454A - 可充气式襟翼风帆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可充气式襟翼风帆，包括帆体，帆体上固连的主桅杆端部与旋转基座固连，旋转基座与主齿轮啮合，主齿轮由第一液压马达驱动，所述帆体的端部通过转动机构安装有软质充气腔，软质充气腔可相对帆体进行上下翻转，软质充气腔的端部固连硬质尾尖；转动机构包括安装于帆体端部的空心转轴及转动控制轴，空心转轴与软质充气腔固连，其内腔与软质充气腔连通，空心转轴的端部与气泵连接；转动控制轴上固连有圆柱齿轮，圆柱齿轮与空心转轴外壁的弧形齿条啮合，转动控制轴的端部与第二液压马达连接。本发明采用软质充气腔及特殊的气腔设计实现风帆襟翼的自动展开，提高该类型翼型帆推进效率，降低工程应用成本，具有结构简单、实用性强的特点。

Description

可充气式襟翼风帆

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及适用于海上远洋船舶助航推进的风帆。

背景技术

风动力作为船舶推进动力具有悠久的历史，从帆船的产生到发展，风力资源一直扮演着重要的角色。目前国内海上远洋船舶助航推进主要为传统软质风帆，其主要利用帆面受到的风力驱动船舶航行。然而，由于海上风力资源的不稳定性，传统风帆作为海上远洋船舶推进手段时，存在效率较低、装置收放不便、影响船舶驾驶、通航限制等诸多不利因素，大大制约了现代风翼船舶的工程应用前景。

发明内容

本申请人针对上述现有技术存在的缺点，进行研究和设计，提供一种可充气式襟翼风帆，其具有结构简单、适应性强、应用成本低、操作方便的特点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种可充气式襟翼风帆，包括帆体，所述帆体上固连的主桅杆端部与旋转基座固连，旋转基座与主齿轮啮合，主齿轮由第一液压马达驱动，所述帆体的端部通过转动机构安装有软质充气腔，软质充气腔可相对帆体进行上下翻转，软质充气腔的端部固连硬质尾尖。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述转动机构包括安装于帆体端部的空心转轴及转动控制轴，空心转轴与软质充气腔固连，其内腔与软质充气腔连通，空心转轴的端部与气泵连接；转动控制轴上固连有圆柱齿轮，圆柱齿轮与空心转轴外壁的弧形齿条啮合，转动控制轴的端部与第二液压马达连接。

圆柱齿轮间隔布置于转动控制轴上，空心转轴的外壁沿其轴向间隔设置有与圆柱齿轮分别啮合的齿条。

空心转轴带有椭圆形气腔，椭圆形气腔的一侧带有与软质充气腔连通的气孔。

空心转轴的外壁固连有限定其转动角度的限位板。

所述帆体的上下两侧分别安装有皮带扣，软质充气腔上安装有与皮带扣对应的皮带。

所述第一液压马达与计算机控制终端远程连接。

所述第二液压马达及气泵分别与计算机控制终端远程连接。

本发明的有益效果如下：

本发明采用软质充气腔及特殊的气腔设计，保证了襟翼翼型的截面几何构型，实现风帆襟翼的自动展开，可提高该类型翼型帆推进效率，降低工程应用成本，为海上远洋船舶提供助航推进，具有较强的适应性，操作方便、科学合理、气动性能优良等特点。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的A处局部放大图。

图3为图1的俯视图。

图4为本发明的另一结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图中：1、椭圆形气腔；2、气孔；3、软质充气腔；4、硬质尾尖；5、限位板；6、空心转轴；7、弧形齿条；8、转动控制轴；9、圆柱齿轮；10、主桅杆；11、第二液压马达；12、气泵；13、旋转基座；14、第一液压马达；15、主齿轮；16、皮带；17、皮带扣；18、帆体。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图3所示，本实施例的可充气式襟翼风帆，包括帆体18，帆体18上固连的主桅杆10端部与旋转基座13固连，旋转基座13与主齿轮15啮合，主齿轮15由第一液压马达14驱动，帆体18的端部通过转动机构安装有软质充气腔3，软质充气腔3可相对帆体18进行上下翻转，软质充气腔3的端部固连硬质尾尖4。

如图1、图2及图3所示，转动机构包括安装于帆体18端部的空心转轴6及转动控制轴8，空心转轴6与软质充气腔3固连，其内腔与软质充气腔3连通，空心转轴6的端部与气泵12连接；转动控制轴8上固连有圆柱齿轮9，圆柱齿轮9与空心转轴6外壁的弧形齿条7啮合，转动控制轴8的端部与第二液压马达11连接。圆柱齿轮9间隔布置于转动控制轴8上，空心转轴6的外壁 沿其轴向间隔设置有与圆柱齿轮9分别啮合的弧形齿条7，弧形齿条7为空心转轴6外壁加工而成，只具有一端弧长，在空心转轴6的外壁还固连有限位板5，限位板5用于限定其转动角度，当圆柱齿轮9带动弧形齿条7至末端位置时，限位板5正好与帆体18的端部触接，从而防止空心转轴6由于惯性而继续旋转，从而限定其位置。

空心转轴6带有椭圆形气腔1，椭圆形气腔1的一侧带有与软质充气腔3连通的气孔2；椭圆形气腔1利于气流的推进，提高软质充气腔3的充气效率。 

如图4、图5所示，帆体18的上下两侧分别安装有皮带扣17，软质充气腔3上安装有与皮带扣17对应的皮带16，当软质充气腔3需要收起时，通过挤压将其内部的气体释放，将皮带16与皮带扣17相扣。

第一液压马达14、第二液压马达11及气泵12分别与计算机控制终端远程连接。

通过计算机远程控制终端，可实现对第二液压马达11、第一液压马达14的转速控制、对气泵12的出气流量、压强控制。通过第一液压马达14驱动主齿轮15转动，主齿轮15带动旋转基座13旋转，与旋转基座13连接的帆体18旋转；通过第二液压马达11驱动转动控制轴8，转动控制轴8上的圆柱齿轮9通过弧形齿条7带动空心转轴6转动，转向保护限位板5与软质充气腔3、硬质尾尖4、空心转轴6固连在一起，构成整个充气式襟翼，通过空心转轴6转动，实现对整个襟翼机构的旋转控制。通过气泵12在空心转轴6内的椭圆形气腔1压缩空气，并随狭缝气孔2向软质充气腔3内充气，实现风帆襟翼的成型展开；当软质充气腔3需要收起时，将其内部的气体挤出，将其挤压一起后通过皮带16、皮带扣17将翻折固定在帆体18上，实现对风帆襟翼的回收。

本发明中，还包括用于实时感应测量外风力场的传感器系统和计算机内置的翼型剖面气动升力迎风面的优化分析系统，通过对帆体18表面风压及尾涡流场分析，对风帆的襟翼(软质充气腔3)收放形式以及与之匹配的转动角度的研究，得到帆体18的最佳迎风角和襟翼(软质充气腔3)最佳转角，从而保证该风帆在实际风场环境下的最佳气动特性和风能利用效益最大化。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。 沿其轴向间隔设置有与圆柱齿轮9分别啮合的弧形齿条7，弧形齿条7为空心转轴6外壁加工而成，只具有一端弧长，在空心转轴6的外壁还固连有限位板5，限位板5用于限定其转动角度，当圆柱齿轮9带动弧形齿条7至末端位置时，限位板5正好与帆体18的端部触接，从而防止空心转轴6由于惯性而继续旋转，从而限定其位置。

空心转轴6带有椭圆形气腔1，椭圆形气腔1的一侧带有与软质充气腔3连通的气孔2；椭圆形气腔1利于气流的推进，提高软质充气腔3的充气效率。 

如图4、图5所示，帆体18的上下两侧分别安装有皮带扣17，软质充气腔3上安装有与皮带扣17对应的皮带16，当软质充气腔3需要收起时，通过挤压将其内部的气体释放，将皮带16与皮带扣17相扣。

第一液压马达14、第二液压马达11及气泵12分别与计算机控制终端远程连接。

通过计算机远程控制终端，可实现对第二液压马达11、第一液压马达14的转速控制、对气泵12的出气流量、压强控制。通过第一液压马达14驱动主齿轮15转动，主齿轮15带动旋转基座13旋转，与旋转基座13连接的帆体18旋转；通过第二液压马达11驱动转动控制轴8，转动控制轴8上的圆柱齿轮9通过弧形齿条7带动空心转轴6转动，转向保护限位板5与软质充气腔3、硬质尾尖4、空心转轴6固连在一起，构成整个充气式襟翼，通过空心转轴6转动，实现对整个襟翼机构的旋转控制。通过气泵12在空心转轴6内的椭圆形气腔1压缩空气，并随狭缝气孔2向软质充气腔3内充气，实现风帆襟翼的成型展开；当软质充气腔3需要收起时，将其内部的气体挤出，将其挤压一起后通过皮带16、皮带扣17将翻折固定在帆体18上，实现对风帆襟翼的回收。

本发明中，还包括用于实时感应测量外风力场的传感器系统和计算机内置的翼型剖面气动升力迎风面的优化分析系统，通过对帆体18表面风压及尾涡流场分析，对风帆的襟翼(软质充气腔3)收放形式以及与之匹配的转动角度的研究，得到帆体18的最佳迎风角和襟翼(软质充气腔3)最佳转角，从而保证该风帆在实际风场环境下的最佳气动特性和风能利用效益最大化。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种可充气式襟翼风帆，包括帆体(18)，所述帆体(18)上固连的主桅杆(10)端部与旋转基座(13)固连，旋转基座(13)与主齿轮(15)啮合，主齿轮(15)由第一液压马达(14)驱动，其特征在于：所述帆体(18)的端部通过转动机构安装有软质充气腔(3)，软质充气腔(3)可相对帆体(18)进行上下翻转，软质充气腔(3)的端部固连硬质尾尖(4)。

2.如权利要求1所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：所述转动机构包括安装于帆体(18)端部的空心转轴(6)及转动控制轴(8)，空心转轴(6)与软质充气腔(3)固连，其内腔与软质充气腔(3)连通，空心转轴(6)的端部与气泵(12)连接；转动控制轴(8)上固连有圆柱齿轮(9)，圆柱齿轮(9)与空心转轴(6)外壁的弧形齿条(7)啮合，转动控制轴(8)的端部与第二液压马达(11)连接。

3.如权利要求2所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：圆柱齿轮(9)间隔布置于转动控制轴(8)上，空心转轴(6)的外壁沿其轴向间隔设置有与圆柱齿轮(9)分别啮合的弧形齿条(7)。

4.如权利要求2所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：空心转轴(6)带有椭圆形气腔(1)，椭圆形气腔(1)的一侧带有与软质充气腔(3)连通的气孔(2)。

5.如权利要求2所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：空心转轴(6)的外壁固连有限定其转动角度的限位板(5)。

6.如权利要求1所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：所述帆体(18)的上下两侧分别安装有皮带扣(17)，软质充气腔(3)上安装有与皮带扣(17)对应的皮带(16)。

7.如权利要求1所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：所述第一液压马达(14)与计算机控制终端远程连接。

8.如权利要求1所述的可充气式襟翼风帆，其特征在于：所述第二液压马达(11)及气泵(12)分别与计算机控制终端远程连接。