CN107651148A - 三角式风帆 - Google Patents

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吴宝山
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Abstract

本发明涉及三角式风帆，括基座，于基座上安装驱动电机及外齿轮回转轴承，驱动电机的输出端连接用于驱动外齿轮回转轴承转动的齿轮；于外齿轮回转轴承上至少设置两个互为嵌接的柱体式机构，各柱体式机构的外周均设置用于接收各方向来风的风帆，在互为嵌接的各相邻柱体式机构之间设置导向机构，在互为嵌接的相邻柱体式机构中，至少有一个柱体式机构为沿在轴线方向上长度可调的活动机构，另一个柱体式机构为沿在轴线方向上固定的固定机构。本发明结构简单、使用方便，通过将风帆设计成三角式可接收各向来风，弧形帆面的布置可以使来风产生的风力增加，大幅度提高了风帆的气动力特性，对风帆船产生有效助推，使船舶360度范围内提供全方位的助推能力。

Description

三角式风帆
技术领域
本发明涉及船舶风帆技术领域，尤其涉及一种可接收各方来风，产生有效的风帆助推功能、并大幅度提高风帆船经济性及工程实用性的三角式风帆，
背景技术
海上及水面上风能是一种清洁、安全、经济的自然资源，风能的利用是船舶绿色能源开发研究的热点；风帆是将风能直接转化为船舶辅助动力的绿色节能装置，风帆助推是绿色船舶技术发展的重要方向。
采用风帆可以有效地利用风能产生可观的助推力和节能效果；风帆助推性能主要体现在风帆气动升力在船舶前进方向上产生的推力分量的大小。风帆可产生气动推力的风向角范围越大，风帆助推效果越好。风帆的横剖面几何外形是决定风帆气动升力特性的主要影响因素，因此，风帆剖面线型设计技术是风帆气动设计的关键技术。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种三角式风帆，其不仅可以提高风帆助推性能，降低风帆运行成本，还能提高风帆可靠性，增加风帆的经济性及工程实用性。
本发明所采用的技术方案如下：
三角式风帆，包括基座，于所述基座上安装驱动电机及外齿轮回转轴承，所述驱动电机的输出端连接用于驱动外齿轮回转轴承转动的齿轮；于所述外齿轮回转轴承上至少设置两个互为嵌接的柱体式机构，各柱体式机构的外周均设置用于接收各方向来风的风帆，在互为嵌接的各相邻柱体式机构之间设置导向机构，在互为嵌接的相邻柱体式机构中，至少有一个柱体式机构为沿在轴线方向上长度可调的的活动机构，另一个柱体式机构为沿在轴线方向上固定的固定机构；在互为嵌接的各相邻柱体式机构中，所述活动机构外周设置的风帆截面积大于所述固定机构外周设置的风帆截面积，使所述活动机构沿轴线方向伸入固定机构时，所述活动机构外周的风帆能与固定机构外周设置的风帆相套接。
其进一步技术方案在于：
所述风帆至少包括三个互为相对布置的帆面，各相邻帆面之间通过连接面连接，使所述风帆的截面形成三角形，各帆面均向所述三角形截面的中心延伸并形成弧形帆面；
所述固定机构为带有内腔的伸缩外立柱，所述活动机构为带有内腔的伸缩内立柱，于所述伸缩外立柱的内腔中设置电动缸，所述电动缸的活塞杆伸入所述伸缩内立柱并与所述伸缩内立柱外周配合的风帆端面连接；所述导向机构包括多个互为配合的导向块与导轨，所述导轨固接于所述伸缩内立柱的外表面四周，所述导向块固接于所述伸缩外立柱的内表面四周；
所述伸缩内立柱与所述伸缩外立柱的截面均为矩形，所述伸缩内立柱的截面积小于所述伸缩外立柱的截面积；
在所述电动缸的活塞杆回缩时，所述伸缩内立柱回缩至伸缩外立柱内，在该状态时，所述伸缩内立柱的上端面高于所述伸缩外立柱的上端面。
本发明的有益效果如下：
(一)本发明结构简单、使用方便，通过将风帆设计成三角式可接收各向来风，弧形帆面的布置可以使来风产生的风力增加，大幅度提高了风帆的气动力特性，对风帆船产生有效助推，使船舶360度范围内提供全方位的助推能力。
(二)本发明具有较强的可靠性及工程实用性，在超过额定风速时，风帆可以下降至安全高度，通过驱动电机、齿轮及外齿轮回转轴承的配合使用可以实现风帆的转动，使风帆的使用达到状态达到最佳。
(三)本发明中风帆设计为三角形截面具有优良的性能，其不仅提高了风帆助推性能，还能降低风帆运行成本，提高风帆可靠性、经济性及工程实用性，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图。
图2为本发明帆面升起状态图。
图3为本发明帆面回收状态图。
图4为本发明装船的主视图。
图5为本发明装船的俯视图。
其中：1、第一风帆；2、伸缩内立柱；3、导轨；4、导向块；5、第二风帆；6、伸缩外立柱；7、电动缸；8、齿轮；9、驱动电机；10、外齿轮回转轴承；11、基座；12、驾驶室；13、船体甲板；1401、帆面；1402、连接面。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1至图3所示，三角式风帆包括包括基座11，于基座11上安装驱动电机9及外齿轮回转轴承10，驱动电机9的输出端连接用于驱动外齿轮回转轴承10转动的齿轮8；于外齿轮回转轴承10上至少设置两个互为嵌接的柱体式机构，各柱体式机构的外周均设置用于接收各方向来风的风帆，在互为嵌接的各相邻柱体式机构之间设置导向机构，在互为嵌接的相邻柱体式机构中，至少有一个柱体式机构为沿在轴线方向上长度可调的的活动机构，另一个柱体式机构为沿在轴线方向上固定的固定机构；在互为嵌接的各相邻柱体式机构中，活动机构外周设置的风帆截面积大于固定机构外周设置的风帆截面积，使活动机构沿轴线方向伸入固定机构时，活动机构外周的风帆能与固定机构外周设置的风帆相套接。
如图1所示，风帆至少包括三个互为相对布置的帆面1401(在本发明实施例中由三个帆面1401构成)，各相邻帆面1401之间通过连接面1402连接，使风帆的截面形成三角形，各帆面1401均向三角形截面的中心延伸并形成弧形帆面。
如图2、图3所示，在本发明实施例中，上述固定机构为带有内腔的伸缩外立柱6，活动机构为带有内腔的伸缩内立柱2，于伸缩外立柱6的内腔中设置电动缸7，电动缸7的活塞杆伸入伸缩内立柱2并与伸缩内立柱2外周配合的风帆端面连接；导向机构包括多个互为配合的导向块4与导轨3，导轨3固接于伸缩内立柱2的外表面四周，导向块4固接于伸缩外立柱6的内表面四周。上述伸缩内立柱2与伸缩外立柱6的截面均为矩形，伸缩内立柱2的截面积小于伸缩外立柱6的截面积。在电动缸7的活塞杆回缩时，伸缩内立柱2回缩至伸缩外立柱6内，在该状态时，伸缩内立柱2的上端面高于伸缩外立柱6的上端面。
如图2、图3所示，在本发明实施例中固定在伸缩外立柱6外周的风帆为第二风帆5，固定在伸缩内立柱2外周的风帆为第一风帆1，第一风帆1的上端面与本发明中活塞杆伸出电动缸7的一端连接。各风帆的数量以及伸缩内立柱2的数量根据不同的试验环境适当增加。
如图4、图5所示，本发明中各风帆均置于船体甲板13上，在船体甲板13上还设置驾驶室12。
本发明的具体工作过程如下：
当需要风帆上升时，如图2所示，电动缸7启动使其活塞杆伸出，由于其活塞杆的端部与第一风帆1的上端面连接，因此在活塞杆上升时带动伸缩内立柱2通过导轨3、导向块4沿伸缩外立柱6在轴线方向上移动，由于伸缩内立柱2伸出伸缩外立柱6，因此套接于第一风帆1内部的第二风帆5(与伸缩内立柱2外周连接)也随伸缩内立柱2上升，由此实现了风帆上升。相反，若需要风帆下降时，如图3所示，电动缸7启动使活塞杆回缩，使伸缩内立柱2回退至伸缩外立柱6内腔中，同时也实现了第二风帆5沿轴线方向收入至第一风帆1的内部，由此实现风帆安全高度的下降。当需要接收各向来风需要第一风帆1、第二风帆5转动时，通过驱动电机9启动并驱动齿轮8与外齿轮回转轴承10转动，由此实现了伸缩外立柱6、伸缩内立柱2、第一风帆1及第二风帆5的转动。
本发明结构简单、使用方便，通过将风帆设计成三角式可接收各向来风，弧形帆面的布置可以使来风产生的风力增加，大幅度提高了风帆的气动力特性，对风帆船产生有效助推，使船舶360度范围内提供全方位的助推能力。
本发明具有较强的可靠性及工程实用性，在超过额定风速时，风帆可以下降至安全高度，通过驱动电机、齿轮及外齿轮回转轴承的配合使用可以实现风帆的转动，使风帆的使用达到状态达到最佳。
本发明中风帆设计为三角形截面具有优良的性能，其不仅提高了风帆助推性能，还能降低风帆运行成本，提高风帆可靠性、经济性及工程实用性，具有广阔的应用前景。
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，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.三角式风帆，其特征在于：包括基座(11)，于所述基座(11)上安装驱动电机(9)及外齿轮回转轴承(10)，所述驱动电机(9)的输出端连接用于驱动外齿轮回转轴承(10)转动的齿轮(8)；于所述外齿轮回转轴承(10)上至少设置两个互为嵌接的柱体式机构，各柱体式机构的外周均设置用于接收各方向来风的风帆，在互为嵌接的各相邻柱体式机构之间设置导向机构，在互为嵌接的相邻柱体式机构中，至少有一个柱体式机构为沿在轴线方向上长度可调的的活动机构，另一个柱体式机构为沿在轴线方向上固定的固定机构；在互为嵌接的各相邻柱体式机构中，所述活动机构外周设置的风帆截面积大于所述固定机构外周设置的风帆截面积，使所述活动机构沿轴线方向伸入固定机构时，所述活动机构外周的风帆能与固定机构外周设置的风帆相套接。
2.如权利要求1所述的三角式风帆，其特征在于：所述风帆至少包括三个互为相对布置的帆面(1401)，各相邻帆面(1401)之间通过连接面(1402)连接，使所述风帆的截面形成三角形，各帆面(1401)均向所述三角形截面的中心延伸并形成弧形帆面。
3.如权利要求1所述的三角式风帆，其特征在于：所述固定机构为带有内腔的伸缩外立柱(6)，所述活动机构为带有内腔的伸缩内立柱(2)，于所述伸缩外立柱(6)的内腔中设置电动缸(7)，所述电动缸(7)的活塞杆伸入所述伸缩内立柱(2)并与所述伸缩内立柱(2)外周配合的风帆端面连接；所述导向机构包括多个互为配合的导向块(4)与导轨(3)，所述导轨(3)固接于所述伸缩内立柱(2)的外表面四周，所述导向块(4)固接于所述伸缩外立柱(6)的内表面四周。
4.如权利要求1所述的三角式风帆，其特征在于：所述伸缩内立柱(2)与所述伸缩外立柱(6)的截面均为矩形，所述伸缩内立柱(2)的截面积小于所述伸缩外立柱(6)的截面积。
5.如权利要求3所述的三角式风帆，其特征在于：在所述电动缸(7)的活塞杆回缩时，所述伸缩内立柱(2)回缩至伸缩外立柱(6)内，在该状态时，所述伸缩内立柱(2)的上端面高于所述伸缩外立柱(6)的上端面。
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