CN1073405A - 帆型控制装置 - Google Patents

Abstract

一种张紧装置，用于将一可折叠翼的翼面上的一 点拉向其迎风前缘。从而增加可折叠翼的凸度，并使 该凸度即使在气流速度高、迎角低的条件下也能被保 持。该装置的长度调节机构可使用于特定条件下的 翼面凸度最佳化。沿可折叠翼的翼弦线方向和翼展 方向安装若干个该装置可以使可折叠翼的翼形按照 凸度及扭曲度进行精细的调节。

Description

本发明涉及利用一种翼形凸度约束带（也称张紧带）控制装置对一折叠翼（诸如帆）所进行的控制，这种装置在使用时是可以很容易地调整的，因而非常适用于低迎角、高风速的场合。一般翼形凸度的变化与张紧索（outhaul）的张紧和翼形凸度约束带无关，但要将若干本发明的装置安装到一个帆上，则可以沿翼弦线及翼展方向精细地调整翼形凸度，并且还可以使帆的扭曲度得到改变和精细地调整。本发明的翼形凸度约束带装置可使帆板在风的推动下，达到一较高的速度，并且可以在较高的航向角（Pointing  angles）下进行操作，而同时帆板却比从前更稳定更容易控制。

本发明的翼形凸度约束带装置的最简单的形式是由一约束带构成，该带用其始端与帆的正面连接，从桅杆的前部绕过后，用其终端与帆的背面在与始端连接点直接邻近的点处连接。该带的长度是这样的，即帆在连接点之前的部分能被弯曲并且/或保持这样的弯曲状态。该带可以围绕桅杆或穿过帆面自由地滑动，使帆面可以根据风向而鼓向或转向一侧，由此使该带滑动，减小其迎风长度而增加背风长度。

下面结合附图对本发明所进行的详细描述是以举例要点的形式进行的。因此，本发明的其它特点和优点将可以很容易地从该描述中得知。

图1是帆的透视图，该帆装有本发明的翼形控制装置;

图2是沿图1中2-2线截取的横截面放大视图;

图3是沿图1中3-3线截取的横截面放大视图;

图4是帆的横截面视图，表示图2和3所示翼形控制装置的一个可供选择的实施例;

图5是帆的横截面视图，表示本发明的翼形控制装置的又一可供选择的实施例，它适用于帆的一种可供选择的设计;

图6是帆的横截面视图，表示本发明的翼形控制装置的另一可供选择的实施例;

图7是图6所示扣环装置的放大透视图;

图8a和8b是图7中的扣环装置在其张紧和松弛状态的俯视图;

图9是一帆装置的横截面视图，该帆装置适合于本发明的另一种可供选择的实施例;

图10是图9所示装置的俯视图;

图11是一安装有本发明的多种可供选择实施例的帆装置的横截面视图;

图12是一帆的透视图，该帆安装有若干本发明的翼形凸度约束带控制装置。

图1和图12概括地表示了本发明的可折叠翼翼形控制装置，该装置是以翼形凸度约束带的形式用在帆板上的。该装置可以对帆的凸度进行调节，并可以在低迎角和高风速的情况下保持这样的凸度。

如图1所示，帆12由一个放置在帆前缘桅杆套14中的桅杆15支撑。帆桁18围绕着帆12的两侧延伸，其前端通过一常规的装置（图中未示）与桅杆连接，后端连接到张紧索19上，利用该张紧索，可改变帆12的张紧量。操纵帆桁18可以对帆的迎角进行控制。以条板16的形式存在的加强件放置在帆12的条板套中，并且基本上从帆的前缘沿帆的翼弦线伸展，透明窗20使得操纵者在帆的两侧都能进行自由地观察。

在图1所示的帆装置中，沿着三个条板16安装了三个约束带21（2）、22。图2是表示其中一条约束带的帆装置的横截面视图。正如图2中所表示的那样，帆前缘的桅杆套14中不仅装有桅杆15，而且还容纳有翼形导引装置17。该导引装置的详细结构见本申请人的US-4708079，该专利在此是本发明的参考文献。简单地说，导引装置17将条板16的前端16a与桅杆15可枢轴转动地联接在一起，防止条板向外凸出干扰气流。

图2中的约束带21构成了本发明的最简单的实施例，它由一圈围着桅杆15的带子构成，带子的两端在点23a和23b处固连在帆上。固连点23a和23b最好彼此重叠在一起，并且最好直接缝合到条板套25上或者直接固接到条板上。这样力就可以直接传递给条板16，从而可以保证对帆的形状进行直接控制。带21的长度可使帆在固连点23a和b之前的部分能被弯曲成一种弯曲的形状，弯曲方向由风向决定。

图3表示了一个可供选择的实施例，在该实施例中，带22的长度可以通过两个梯形扣环26进行调整。由于在帆的每一侧上都安装有一个扣环，因此，从帆的每一侧都可对带的全长进行伸长或缩短的调整。每个扣环通过一段紧固带27联接到帆上，紧固带27最好直接缝在条板套25上。扣环是以一般的形式工作的，即通过一小突舌29将扣环转离开约束带，该带便处于松弛状态，而拉动该带的端部22a，该带便被张紧。

图4表示了另一种可供选择的实施例，在该实施例中，约束带31伸展至条板16的尾端16b附近。一个安装在尾端16b附近的梯形扣环26使得带的长度可以在该处进行调节。带31穿过一个在帆面上的索眼33，该索眼实际上使帆上的该处成为一个连接点，该点的功能类似于被缝合的连接点23b。带31然后在条板套中伸展到尾部，在靠近它与扣环26的连接处显露出来。

图5表示了本发明的一条约束带，该带安装在一个没有翼形导引装置的帆装置中。为了控制条板前端16a，一个不太容易弯曲的塑料罩32在靠近每个条板前端16a处围绕着桅杆套的外端安装。另外，该图还表示了约束带的一个可供选择的伸展路线，其中，带34在35处与前帆边连接，并在46处穿过帆面和条板伸展。在这个具体的实施例中，带可以在46处穿过帆面自由地改变位置。

图6表示了本发明的一条约束带36，它与一个扣环装置安装在一起，该装置在每次抢风行驶时都能自动松弛。带36绕过桅杆15的前侧伸展，并在点23a和b处连接到帆上。正如图7所更清楚地表示的那样，扣环38在其一端与紧固带37连接，在其另一端可调节地与带36连接。扣环可以被转成这样一个角度，即在该角度时，突舌39伸出由带36和37所确定的平面。利用枢轴点40、42彼此间的互相转动，带36的长度正如图8a所示的那样，可以被有效地缩短，并且由于扣环的过中心几何形状而保持在这个位置上。此时，诸如通过帆面施加一轻微的横向压力，扣环便可移过中心并翻转到如图8b所示的加长位置。图6表示在其缩短位置迎风扣环38a和在其伸长位置的背风扣环38b。

图9和10表示了本发明的一个张紧装置，它适合于一种被称为“RAF”（旋转不对称翼“Rotating  Asymmetrical  Foil”）的帆。其中没有使用翼形导引装置。虽然约束带44仍与帆面在点23a和b处连接，并且利用扣环26进行长度调节，但是，带44是在桅杆15之后围绕条板16的前端16a伸展的。一个安装在条板16前端的减少摩擦力的导向件45保持带44与条板16对齐，同时允许带44围绕着条板16的前端自由地滑动。

图11表示了又一个可供选择的实施例。在该实施例中，约束带52适合于一种样式类似图9中所描述的RAF型帆。但是，带52跨过条板16的前端16a并环绕桅杆15和前缘桅杆套14伸展。前缘桅杆套上最好使用一种减小摩擦力的材料或装置，以便每次改变航向时能够方便地使带52进行必要的滑动。该图进一步表示了采用一个第二约束带53对帆12的后部进行控制的结构。带53的前端在连接点23a、b附近与帆连接，或者在连接点23a、b附近穿过帆面向后向着帆14的尾缘伸展到连接点54a和b。扣环55使带53的长度能被调艺节。

图12表示了安装有若干本发明的约束带46a、46b、46c47a、47b和48的帆12，这些带不但沿翼弦线方向分布，也沿翼展方向分布。

在操作过程中，当空气气流沿图3所示方向50冲击帆12时，由于帆对气流的阻断作用使帆被冲满成一般认为是翼面形形状。所用的约束带（21、22、31、34等）的长度决定帆的前部弯曲程度。这些带相对于桅杆可自由地调整其位置，以便调节帆的弧度，也就是说，约束带的迎风部分将自动地缩短，而背风部分将自动地加长。连接点23a和b及33的位置将决定最大凸度位置，而约束带的长度将决定最大凸度的大小。在图3、4、5、6和9所示的实施例中，约束带的长度是可调节的。约束带用于在较高的风速且较低的迎角情况下，通过防止连接点向后移动，可保持翼形凸度不变，从而稳定翼形凸度的位置。这样就可以对帆的控制起一种稳定的作用，由此使帆获得平稳的推力。

当风向变化时，例如需抢风改变航向时，风从另一侧进行作用，从而向相反的方向推动帆，约束带自动围绕桅杆移动它的位置，从而有效地缩短其迎风长度而增加其背风长度。这样帆将再次被吹成一个具有高翼形凸度的形状。

此外，现已发现，本发明的约束带对强风条件下非常适用，否则，在该条件下帆将要受到过大的风力作用。正如图5所示的那样，帆12的尾部51可以自由地“折转”，由此减轻风的作用，而帆12的前部却保持着翼形凸度的位置和大小只有极少变化的形状。这样就允许水手在不利的条件下，以需要的航向角继续航行，并防止被不曾料到的突起阵风吹翻。

图12所示的结构使帆的形状具有最大的可调节性。沿一共同的翼弦线设置的带46a、b、c可使帆的形状沿翼弦方向的全长都能得到精细的调整，而对沿帆的翼展方向设置的带（例如46a、47a48）进行不同的调节，可使帆的扭曲程度得到调节，并在各种条件下都能维持这种扭曲程度。应该注意的是，本发明的约束带可以由一闭合的环带构成。该环带围绕桅杆15并穿过帆面（即穿过条板套25和条板16）伸展。带的两端可以自由地滑动或循环转动，这样在抢风改变航向的过程中能够更容易地转动帆。此外，也可以将本发明的约束带的前端以缝合的方式固定在桅杆上，并使带的后端相对于条板可滑动地横穿帆面和条板的相互对齐的孔。

Claims (9)

1、一种张紧装置，用于当一可折叠翼(诸如帆)受到一空气流作用时，对可折叠翼从其前缘(桅杆)处向尾部伸展的翼形进行自动控制，该张紧装置包括：

一可自由地自调节翼形凸度的约束带，该带与可折叠翼的前缘部分连接，并且从可折叠翼前缘处分别沿可折叠翼两相背的表面并行地伸展至可折叠翼上的一个预定点，并且该带在可折叠翼受一气流作用的表面上的部分被张紧成一直线，且从其与可折叠翼前缘的连接点伸展至可折叠翼受空气流作用的表面，使所说可折叠翼的翼形具有一预定的凸度值；

该带相对于可折叠翼两相背的表面可以自由地移动，使得当带在可折叠翼受空气流作用的表面上的部分处于张紧状态时，其位于与可折叠翼受空气流作用的表面相背的表面上的部分可以自由地增长。

2、如权利要求1的约束带装置，其特征在于，在所说的带上设置有调节装置，以便有选择地改变所说带的长度。

3、如权利要求1或2的约束带装置，其特征在于在所说的可折叠翼中设有一长条形加强构件，该加强构件基本与空气流方向一致，并且，在所说可折叠翼上的所说的预定点基本与一在所说加强构件上的点相重合。

4、如前述任一权利要求的约束带装置，其特征在于，所说的带与所说的加强构件在所说的预定点处连接。

5、如前述任一权利要求所述的约束带装置，其特征在于，所说带的前部与可折叠翼前缘可移动地连接，后部分别固接到可折叠翼两相背的表面上。

6、如权利要求1-4中任一权利要求所述的约束带装置，其特征在于，所说带的前部与可折叠翼前缘固定连接，所说带的后部相对于可折叠翼是可移动的。

7、如权利要求1-4中任一权利要求所述的约束带装置，其特征在于，所说带的前部相对于折叠翼前缘是可移动的，所说带的后部相对于折叠翼是可移动的。

8、一种从一桅杆处向后伸展且帆形可控的帆，具有：

一可自由地自调节翼形凸度的约束带，该带与桅杆连接，并且从桅杆处分别沿着帆的两相背的帆面向后伸展到位于帆上的一个预定点处;并且，该带在帆的迎风表面上的部分被张紧成一直线，且从其与桅杆连接点伸展到帆的迎风表面上，使帆的帆形具有一预定的凸度值;

该带相对于帆的两相背表面可自由地滑动，使得当带在帆的迎风表面上的部分处于张紧状态时，其位于与帆的迎风表面相背的表面（背风表面）上的部分可以自动地增长。

9、如权利要求8所述的帆，其特征在于，该帆具有一基本与风向一致的条板，并且在帆上的所说预定点基本与在条板上的一点重合。

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