CN109070974B - 用于航海设备的桅装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航海设备的桅装置(2)，包括：参考平面，其用于与在航海设备的船体的纵向和垂直方向上延伸的对称平面重合；至少一个翼；至少一个刚性支撑件，其能够支撑翼并将翼在受风时产生的气动升力所产生的推进推力传递给航海设备的船体，翼包括彼此相对的第一主面和第二主面，刚性支撑件能够支撑翼处于至少在第一主面或第二主面的至少主要的部分面向参考平面的第一侧的第一操作构造和主要的部分面向参考平面的相反侧的第二操作构造，刚性支撑件包括翼滑动路径，其用于从第一操作构造到第二操作构造的转换，并且反之亦然。

Description

用于航海设备的桅装置

技术领域

在本发明的最一般方面，本发明涉及航海领域，特别是涉及用于航海设备的桅装置(rig)。

更具体而言，本发明涉及一种上述类型的桅装置，其包括桅杆、用于产生气动推力的至少一个元件以及索具。

本发明还涉及一种包括这样的桅装置的航海设备。

背景技术

在航海领域，特别是在航海设备领域，几个世纪以来开发出了不同种类的桅装置，它们都基本上包括至少一个桅杆、与桅杆相关联的至少一个帆以及所谓的索具(即，适于操纵帆并且包括绳、索和线的系统)，以及可选地包括用于控制帆的帆桁及类似元件。

在不同类型的桅装置中，与葡萄牙式(Portuguese)桅装置和拉丁式(Latin) 桅装置相比，所谓的百慕大式(Bermuda)或马可尼式(Marconi)桅装置已经确立了自身的地位，特别是因为其在不同的角度下更有利，包括速度更快和迎风角更好。

拉丁式桅装置的例子在专利FR285341中。

简而言之，百慕大式桅装置基本上由桅杆、桅杆后部的三角帆、操纵帆的帆桁以及上述类型的其他索具形成。

最近，在百慕大式桅装置的基础上，已经开发出了所谓的“翼帆”技术，其中典型的帆或它们的一部分已用翼取代，也就是说，用具有对气动推力值有影响的显著厚度的刚性元件取代。

特别地，包括对称翼或不对称翼的桅装置已变得普遍。

原则上，就进度而言，对称翼允许相同的索具用于配备有传统帆的船，但是它们不允许缩帆或卷帆。

事实上，刚性翼结构不允许减小其表面，确切地说不允许缩帆，也不允许翼像帆一样卷起，确切地说不允许卷帆。

因此，需要使用外部支撑件在翼上进行任何类型的干预，所以在实践中需要为船卸下桅杆。

因此，使用对称翼的方案被用于比赛或短程航行。

另一方面，不对称翼可以达到非常高的气动推力值，以至于为了达到速度记录也在专用于特定比赛的艇中使用专门设计的不对称翼。

然而，尽管在速度方面具有非常高的性能，但是配备有包括不对称翼的桅装置的船不允许典型的航行索具，因此，不对称翼的使用仍然受限并且局限于如上所述的特定比赛。

同样在这种情况下，不能缩帆也不能卷帆。

还已知在意大利专利第1404515号中描述的一种航行桅装置，其中帆与具有倒U形状的桅杆相关联，该航行桅装置缺乏刚性并且在任何情况下都具有较差的帆后缘张力。

发明内容

本发明基础的技术问题是提供一种用于航海设备的桅装置，其具有克服上面参照现有技术提及的一个或多个缺点的结构性和功能性特征。

根据本发明，通过一种用于航海设备的桅装置解决了上述问题，该桅装置包括：

-参考平面，其用于与在航海设备的船体的纵向和垂直方向上延伸的对称平面重合；

-至少一个翼；

-至少一个刚性支撑件，其能够支撑翼，并将翼在受风时产生的气动推力所形成的推进推力传递给航海设备的船体，

翼包括第一主面和第二主面，它们彼此相对并且能够配合产生至少一个气动推力，优选通过与来自至少一个预定的最优方向上的风相互作用而产生至少一个预定方向上的最大推力，所述预定方向优选与上述主面相关联，

刚性支撑件能够支撑翼处于至少第一主面或第二主面的至少主要的部分面向参考平面的第一侧的第一操作构造和主要的部分面向参考平面的相反侧的第二操作构造，

刚性支撑件包括翼的滑动路径，其用于从第一操作构造到第二操作构造或从第二操作构造到第一操作构造的转换。

优选地，翼在至少一个第一操作构造中的位置与在至少一个第二操作构造中的位置相对于参考平面是对称的。

应注意，虽然在优选的实施方式中桅装置相对于上述平面是对称的，但是该对称取向不排除桅装置的不对称性。

桅杆优选包括与航海设备的船体进行连接的部分，其中这考虑了固定的连接件和可以连接和分离的连接件。

根据本发明的优选特征，每个支撑件都仅支撑一个翼，其中这并不排除支撑件一次支撑一个翼的可替换的情况。因此，支撑件能够从参考平面的一侧或另一侧交替地支撑翼(或其主要的部分)从一个操作构造转变到另一个操作构造，以使翼始终在同一面上受风，该面随后在两种构造中都用作抢风部(tack)。

一般而言，桅装置优选包括气动推力的改变装置，该气动推力用于通过刚性支撑件被传递给航海设备的船体以产生推进推力，该改变装置至少包括用于使翼在两种操作构造之间位移的驱动装置，可选地，该改变装置还包括用于调节气动推力的装置。因此应注意的是，例如，“改变”推力包括在从一个操作构造转换到另一个操作构造时改变其方向，或者调节其大小。

根据本发明的一些优选的实施方式，刚性支撑件包括至少一个桅杆，该桅杆具有关于参考平面相对的至少两个部分(优选是对称的)以及用于两个相对的部分的至少一个连接部分，其中两个相对的部分和连接部分限定滑动路径。

在这种情况下，优选地，两个相对的部分各自包括至少一个基本上直线形的延伸部，并且其中优选连接部分包括至少一个弯曲的延伸部。

在优选的实施方式中，可以提出桅杆的形状为相对于参考平面对称的“U”或“O”形。

根据本发明的总体优选的特征，翼具有不对称的翼型。

在这种情况下，优选翼型包括靠近支撑件的近端部分和远离支撑件的远端部分，其中近端部分的宽度大于远端部分的宽度，翼型优选在一个主面上凹入并且优选在另一个主面上凸出。

根据本发明的总体优选的特征，翼以定向的方式连接至支撑件，以在第一操作构造和第二操作构造中都产生朝向参考平面指向的最大气动推力，或者翼被定向为在第一操作构造和第二操作构造中都产生远离参考平面指向的气动推力。这意味着该取向允许推力方向与参考平面相关联，其中不排除迎角。不排除可以利用调节装置调节迎角，也不排除将推力方向调节为平行于参考平面。

一般而言，优选翼可以被拆卸和重新组装，以从最大气动推力方向中的一个转换到另一个或者从另一个转换到一个。

根据一些优选的实施方式，翼包括多个模块，其优选沿着与参考平面垂直的平面分隔开，并且包括用于将每个模块与相邻模块关联的关联装置，其优选可拆卸，每个模块相对于相邻模块可自由旋转至少预定角度。

在这种情况下，优选地，从包括铰链、卡扣关联装置、钩、粘合关联装置、弹性关联装置、撕裂关联装置、拉链的组中选择关联装置。

根据一些优选的实施方式，驱动装置包括用于翼和桅杆之间的可拆卸连接的多个连接元件，更优选包括用于每个模块的至少一个连接元件，每个模块优选能选择性地与桅杆关联并且能从桅杆上拆下，连接元件可沿桅杆的延伸方向滑动。

在这种情况下，优选至少连接元件可在基本上垂直于桅杆的平面上自由旋转至少预定角度，优选约180°的角度，翼能够相对于桅杆旋转至少等于预定角度的范围。

优选地，连接元件可从翼和/或从桅杆拆下，连接元件具有T形并且可相对于翼和/或相对于桅杆旋转，以将连接元件附接至桅杆或将连接元件从桅杆拆下。

根据总体优选的特征，从包括手动操作装置(包括绳、索和线)、机械驱动装置、电驱动装置、气动驱动装置、包括平衡物的装置或这些装置的组合的组中选择推力改变装置。

根据本发明，上述问题也通过一种包括上述类型的桅装置的航海设备解决，其中航海设备表示任何船、任何艇或任何舰，甚至是多体船。

上述表述“翼型”是指根据垂直于翼或模块且平行于翼本身或模块本身的中心线的平面截取的翼或模块的截面。

在实践中，根据本发明，提供了一种用于航海设备的桅装置，其包括翼而不是传统的帆，因此其是用于产生气动推力的、且还具有对相同的气动推力产生影响的厚度的元件。

仍然根据本发明，上述翼可以是刚性的、半刚性的、柔软的或可膨胀的、实心的或空心的，因此上述模块也可以由刚性的、半刚性的、柔软的或可膨胀的材料制成，可以是实心的或空心的。

桅杆可以具有倒U形，其具有一个自由端部和通过至少一个支脚与航海设备关联的一个端部，或者桅杆可以包括U形(直的)或者它可以包括闭合的形状，例如O形，其中桅杆具有单个支脚，两个相对的部分中的一个从该单个支脚延伸，或者桅杆具有两个支脚，上述两个相对的部分各自从这两个支脚延伸(直接关联)，或者桅杆具有单个支脚，至少一个连接部分从该单个支脚延伸(间接关联)，如果包括上述闭合的形状，则该桅杆还包括第二连接部分，该第二连接部分优选具有在两个相对的部分之间延伸的至少一个弯曲的延伸部。不排除其他形状。

因此，根据前述内容，根据本发明的桅装置允许翼从参考平面的一端到另一端、更优选从航海设备的一侧到另一侧的运动，从而允许翼本身通过右舷受风和左舷受风总是在同一侧、优选在翼的凹入侧受风。

仍然根据前述内容，上述翼的模块化允许将多个模块组装为具有期望的翼表面，并且还在翼已经与桅杆关联的情况下允许拆下组装好的翼的一个或多个模块来将其翼表面改变成期望的值(可以缩帆)，并且允许在航行期间卷帆。

附图说明

通过借助于附图通过非限制性的例子示出的以下优选而非唯一的实施方式的详细描述，将更清楚地显现本发明另外的特征和优点，在附图中：

-图1示意性示出了根据本发明配备有桅装置的航海设备，桅装置包括桅杆、可移动的模块化的翼以及索具，翼包括处于第一位置的多个模块；

-图201和图301示意性示出了桅杆上的翼组装件根据两种不同取向的、根据图1的平面P2的截面图；

-图2以相对放大的细节示出了图1中的航海设备，其中上述翼处于第二位置；

-图3示出了图2的航海设备的翼的、沿着平行于上述桅杆的平面的纵向截面图；

-图4示出了图1的航海设备的翼的模块和桅杆的、沿着垂直于上述桅杆的平面的截面图；

-图5示出了从桅杆上拆下模块的操作期间的三个不同时刻的图4的截面；

-图6示出了从桅杆拆下翼的模块期间的图1的航海设备；

-图7示出了拆下模块之后的图6的航海设备。

具体实施方式

参照上述图，附图标记1总体上表示根据本发明的配备有桅装置2的航海设备，桅装置2包括桅杆3、翼4和用于改变推力的设备。

根据本发明的航海设备可以是任何类型，例如船、艇或舰，并且根据图中的例子被表示为具有基本上由船体6和甲板7形成的主体5。

桅装置1包括对称平面P1，其与在航海设备的纵向和垂直方向上延伸的对称平面重合，即，其是从首舷延伸到船尾的垂直平面。然而，不排除船体的对称平面仅仅是与其相关的不对称桅装置的参考平面的实施方式。

详细地，桅杆3包括用于与航海设备1的主体5关联、优选可拆卸的两个支脚8，两个部分9从此处伸出，它们关于平面P1相对并且通过连接部分10 连接在一起。

根据图中的例子，两个相对的部分9基本上是直线形的而连接部分10基本上是弯曲的，因此，桅杆3整体上具有在航海设备1的主体5上封闭的、倒 U形状。

相对的部分9和连接部分10沿着桅杆的整个延伸部限定滑动路径18(在图5中观察的最清楚)，该滑动路径18允许翼通过滑动从相对的部分中的一个移动到另一个，并且反过来也可以，从而使得其取向相对于平面P1翻转。翼或其主要部分在桅杆3的相对的部分9中的一个或另一个上的定位是所述的第一操作构造和第二操作构造。

根据本发明，如将在下文中变得更加显而易见的那样，与桅杆3可拆卸地关联的翼4可借助于上述的改变装置在桅杆3本身的两个相对的部分9之间移动，该改变装置包括用于使翼至少沿桅杆3位移的驱动装置17以及驱动装置上的主动控制装置19。

根据本发明，翼4具有不对称的翼型，根据图中的例子为凹凸翼型，可能是层流凹凸翼型，但是不排除考虑诸如平凸、双凸的不对称翼型或对称翼型的不同翼型的可能性。

根据图中的例子，翼4的翼型以及因此翼本身包括靠近桅杆3的近端部分11和远离桅杆3的远端部分12，其中近端部分11的宽度大于远端部分12的宽度。

仍然关于翼4，应注意根据本发明它包括有利地沿垂直于桅杆3的平面分隔开的多个模块13以及用于将每个模块13与相邻模块进行关联的关联装置 14。

关联装置14允许指定模块13与相邻的每个模块可拆卸地关联，并且例如可以包括铰链、卡扣关联装置、钩、粘合关联装置、弹性关联装置、撕裂关联装置或拉链，在图中的例子中，关联装置14被表示为铰链。

特别地，根据图中的例子，针对两个相邻的模块13，铰链形式的关联装置14包括用于每个模块的一对通道15，因此在相邻的模块中包括成对的、相对的通道，并且包括可拆卸地接合通道15的一对销16，然而，即使单个销可拆卸地接合相邻的模块中的所有相对的通道，也不排除提供不同数量的通道和销的可能性。

根据本发明，应注意每个模块13相对于相邻的模块至少可自由旋转预定角度，因此，借助于驱动装置，翼4能够弯曲，以在桅杆3上滑动并且从两个相对的部分9中的一个转换到另一个上。

关于用附图标记17表示的驱动装置，应注意它们有利地包括用于将翼4 可拆卸地连接至桅杆3的多个连接元件，并且优选包括用于翼4的每个模块 13的至少一个连接元件，因此，即使在将翼4与桅杆3关联时并因此在航行 (缩帆)的同时，也能够选择性地从翼4、因此从桅杆3上拆下期望的模块13，或者将模块13与翼4、因此与桅杆3关联，然而不排除提供少于翼的模块数量的多个连接元件的可能性，但是模块是相互关联的。

详细地，移动装置17、因此连接元件可沿着滑动路径18滑动，例如，滑动路径18沿桅杆3的延展方向被限定在其上或其中，如图中的例子所示，滑动路径在上述后一种情况下具有设置有底部加宽的凹槽的造型，例如，凹槽具有T形截面。

另外，移动装置17、因此连接元件可相对于桅杆3、特别是在基本上与桅杆3正交的平面上自由旋转至少预定角度A(图201和图301)，优选为约180°的角度，即，相对于翼4基本上平行于平面P1的对齐位置成约-90°和约+90°之间的角度。

角度A影响推力，因此可以由用户根据需要通过用于调节气动偏流(drift) 90的装置(例如，将翼相对于船体固定的绳91)来调节。

以这种方式，翼4可以相对于桅杆3旋转等于上述角度的距离，连接元件可相对于桅杆3移动并且也固定到翼4本身上。

在这方面，应注意，对于上述翼4、因此模块1 3与桅杆3的可拆卸的关联，驱动装置17、因此连接元件可从翼和/或从桅杆拆下。

根据图中的例子，驱动装置17、因此连接元件被示出为可从桅杆3拆下，并且特别是它们被示出为可相对于翼和桅杆旋转，并且具有用于将其钩在桅杆 3上或者将其从桅杆3上拆下的T形。

关于驱动装置17上的主动控制装置，应注意，它们可以是手动驱动装置 (例如缆、绳和线)或机械驱动装置、电驱动装置、气动驱动装置以及包括平衡物的装置或这样的装置的组合。

图中的例子示出了绳形式的控制装置19。

图中的例子还通过箭头示出了翼、翼本身的模块、翼和模块的驱动装置和控制装置可以执行的运动。

参照图201，示意性示出了当风在箭头W的方向上冲击翼时翼产生箭头L 方向上的气动推力。该推力通过桅杆传递至船体，从而产生推进推力T，该推进推力T还通过舵95保持在期望的方向上。

在该例子中，翼4与桅杆3关联，使得具有根据取决于调节角度A的、相对于平面P的角度使推力L远离平面P指向的取向。在船尾风的情况下，可能得到与P1平行的推力L。

翼4具有主面4a以及与4a相对的另一个主面4b，主面4a在第一操作构造和第二操作构造中都用作面向平面P1的抢风部。

在图301的例子中，翼的取向(特别是所示的不对称的凹/凸的面4a和4b 的例子)在两种操作构造中与图201相比是相反的。这导致推力L在这种情况下在相同的风条件下朝向平面P1指向。

可以考虑一种桅装置，其中翼4可以从桅杆拆卸并以颠倒的面4a和4b重新组装，以从图201中的取向转换到图301中的取向或从图301中的取向转换到图201中的取向，以及可以考虑翼可以仅以上述两种取向中的一种连接至桅杆3的桅装置。

已经呈现在上面的描述中的本发明的优点可以概括为观察到提供了用于航海设备的桅装置以及包括该桅装置的航海设备，该航海设备与配备有根据现有技术的桅装置的航海设备所实现的性能相比允许更高的整体性能。

事实上，根据本发明的桅装置和航海设备允许总是在翼的同一侧受风，气动推力显著增加(可预测地从20％到50％)，从而提高速度以及逆风方面的性能，该性能可以沿着更接近风向的不同角度的路线。

此外，特别是参照成为倒U形的本发明的桅装置的实施方式，翼在操作构造中距离参考平面P1越远(即，在所示的例子中U形越宽)，达到所示例子中使桅杆在边缘处与船体连接的优选情况，则与单桅杆方案相比航海设备的底板面积越大，并且水手的位置不再受到桅杆、帆桁和/或一些索具相对于航海设备主体的布置的界定或限制。

此外，由于翼的模块化，与现有翼相比，航海设备的装索具和卸索具操作相当方便。

即使在使用装索具后的航海设备和与桅杆安装并关联在一起的翼的航海期间，翼的模块化也允许根据需要改变翼本身的表面、因此改变产生气动推力的元件的表面。

本领域技术人员可以在所示出和描述的实施方式中对本发明进行若干改变和修改，以满足可能的和特定的要求，这些都落入由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。

Claims (18)

1.一种用于航海设备的桅装置，其包括：

-参考平面，其用于与在所述航海设备的船体的纵向和垂直方向上延伸的对称平面重合；

-至少一个翼帆，其与传统帆的区别在于其具有用于产生气动推力的翼型，其还设置有对所述气动推力产生影响的厚度，翼帆能够是刚性的、半刚性的、柔软的或可膨胀的，在刚性的翼帆的情况下，其具有铰接的模块；

-至少一个刚性支撑件，其能够支撑所述翼帆，并将所述翼帆在受风时产生的所述气动推力所形成的推进推力传递给所述航海设备的所述船体，

所述翼帆包括彼此相对的第一主面和第二主面，

所述刚性支撑件能够支撑所述翼帆至少处于第一操作构造和第二操作构造，在所述第一操作构造中所述第一主面或所述第二主面的至少主要的部分面向所述参考平面的第一侧，并且在所述第二操作构造中所述主要的部分面向所述参考平面的相反侧，

所述刚性支撑件包括翼帆的滑动路径，其用于从所述第一操作构造到所述第二操作构造或从所述第二操作构造到所述第一操作构造的转换，

所述刚性支撑件能够从参考平面的一侧或另一侧交替地支撑所述翼帆或其主要的部分从一个操作构造转变到另一个操作构造，以使所述翼帆始终在同一侧上受风，该侧随后在两种构造中都用作抢风部，

所述刚性支撑件包括至少一个桅杆，所述桅杆具有关于所述参考平面相对的至少两个部分以及用于两个相对的所述部分的至少一个连接部分，其中两个相对的所述部分和所述连接部分限定所述滑动路径，以使所述翼帆相对于所述参考平面翻转，所述滑动路径使得所述翼帆的取向相对于所述参考平面翻转，并且所述翼帆具有定向的不对称的翼型，其中所述翼帆连接至所述刚性支撑件，使得：

所述翼帆具有一种取向，从而在所述第一操作构造和所述第二操作构造中都产生朝向所述参考平面指向的至少一个最大气动推力，或者

所述翼帆具有一种相反的取向，从而在所述第一操作构造和所述第二操作构造中都产生远离所述参考平面指向的气动推力。

2.根据权利要求1所述的桅装置，其特征在于，每个所述刚性支撑件都仅支撑单个所述翼帆。

3.根据权利要求1或2所述的桅装置，其特征在于，所述桅装置包括所述气动推力的改变装置，以使所述气动推力通过所述刚性支撑件被传递给所述航海设备的所述船体以产生所述推进推力，所述改变装置至少包括用于使所述翼帆在所述两种操作构造之间位移的驱动装置，所述改变装置还选择性地包括用于调节所述气动推力的装置。

4.根据权利要求1所述的桅装置，其特征在于，两个相对的所述部分各自包括至少一个基本上直线形的延伸部。

5.根据权利要求4所述的桅装置，其特征在于，所述连接部分包括至少一个弯曲的延伸部。

6.根据权利要求1所述的桅装置，其特征在于，所述桅杆的形状为相对于所述参考平面对称的“U”形或“O”形。

7.根据权利要求1所述的桅装置，其特征在于，所述翼型包括靠近所述刚性支撑件的近端部分和远离所述刚性支撑件的远端部分，其中所述近端部分的宽度大于所述远端部分的宽度。

8.根据权利要求7所述的桅装置，其特征在于，所述翼型在一个主面上凹入并且在另一个主面上凸出。

9.根据权利要求1所述的桅装置，其特征在于，所述翼帆能够被附接至所述刚性支撑件和从所述刚性支撑件拆下，以从所述最大气动推力的方向中的一个转换到另一个或者从另一个转换到一个。

10.根据权利要求4或6所述的桅装置，其特征在于，所述翼帆包括多个模块，并且包括用于将每个所述模块与相邻模块关联的关联装置，每个所述模块相对于相邻模块可自由旋转至少预定角度。

11.根据权利要求10所述的桅装置，其特征在于，所述模块沿着与所述参考平面垂直的平面分隔开，并且所述关联装置允许指定的模块与相邻的每个模块可拆卸地关联。

12.根据权利要求3所述的桅装置，其特征在于，所述驱动装置包括用于所述翼帆和所述桅杆之间的可拆卸连接的多个连接元件，所述连接元件能沿所述桅杆的延伸方向滑动。

13.根据权利要求12所述的桅装置，其特征在于，每个所述模块能选择地与所述桅杆关联并且能从所述桅杆上拆下。

14.根据权利要求12所述的桅装置，其特征在于，所述驱动装置包括用于每个所述模块的至少一个连接元件。

15.根据权利要求12所述的桅装置，其特征在于，所述连接元件可在基本上垂直于所述桅杆的平面上自由旋转至少预定角度，所述翼帆能够相对于所述桅杆旋转至少等于所述预定角度的范围。

16.根据权利要求15所述的桅装置，其特征在于，所述预定角度约为180°。

17.根据权利要求12或15所述的桅装置，其特征在于，所述连接元件能从所述翼帆和/或从所述桅杆拆下，所述连接元件具有T形并且能相对于所述翼帆和/或相对于所述桅杆旋转，以将所述连接元件附接至所述桅杆或将所述连接元件从所述桅杆拆下。

18.一种航海设备，其包括根据前述任一项权利要求所述的桅装置。

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