CN109760813B - 一种带襟翼的船用涡轮风帆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，包括固定底座，所述固定底座的上端外表面固定连接有主轴承与自动控制系统主体，所述自动控制系统主体位于主轴承的一侧，所述主轴承的前端外表面设置有椭圆柱形风帆与侧面开孔，所述侧面开孔位于椭圆柱形风帆的两侧。本发明通过风向传感机构，能够实时感知风向和风速，并将其感知的风向和风速信号传递至自动控制系统主体，通过襟翼机构，能够在风向改变时不需要转动风帆，只需要调整涡轮风扇的转速和襟翼板角度，且升力系数高，推进力大，通过联轴器机构，能够方便自动控制系统主体对涡轮风扇的转速进行调节，且结构简单，操作方便，有利于人们的使用。

Description

一种带襟翼的船用涡轮风帆装置

技术领域

本发明涉及船舵风帆领域，具体为一种带襟翼的船用涡轮风帆装置。

背景技术

由于目前的国际油价上涨，航行排放区域控制增多，环保法规趋严等原因，风能作为船舶的一种无污染动力，正被越来越多地研究。近年来，已有很多科研院所和企业对船舶风帆助航技术开展研究，推动了风能的现代化利用。目前利用马格纳斯效应设计的转筒式风帆已在船上得到应用，风翼式风帆、风筝风帆等新形式风帆设计也进入到人们的视野。

在使用过程中，一种带襟翼的船用涡轮风帆装置可完成以下形式的操作：风向改变时不需要转动风帆，只需要调整涡轮风扇的转速和襟翼角度，操作方便。

虽然应用马格纳斯效应的转筒式风帆已经开始应用，但是其结构复杂，消耗能量多，升力系数小等缺点限制了其在远洋船舶上的应用，其他类型的风帆对其空气动力学特性的研究尚不成熟，对风翼失速行为的控制尚不成熟，对于不同角度的风向和风力大小不能做出及时的调整，风能利用率受环境影响较大，当风速较大时对船舶的稳性造成一定的隐患，为此，我们提出一种带襟翼的船用涡轮风帆装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括固定底座，所述固定底座的上端外表面固定连接有主轴承与自动控制系统主体，所述自动控制系统主体位于主轴承的一侧，所述主轴承的前端外表面设置有椭圆柱形风帆与侧面开孔，所述侧面开孔位于椭圆柱形风帆的两侧，所述椭圆柱形风帆的两侧内表面设置有襟翼机构，所述主轴承的上端外表面固定连接有端板，所述端板的上端外表面设置有风向传感机构，所述固定底座的下端外表面设置有安装槽、旋转底座与电气系统控制主体，所述旋转底座的一端外表面设置有联轴器机构。

1．作为本发明的一种优选技术方案，所述襟翼机构的内部固定连接有襟翼板，所述襟翼板的一侧外表面固定连接有固定块，所述固定块的一端外表面设置有传动杆，所述传动杆的一端外表面设置有调节杆，所述传动杆的上方设置有活动轴，所述活动轴与传动杆之间设置有一号活动块，所述传动杆的一侧外表面通过一号活动块与活动轴的外壁活动连接，所述固定块与传动杆之间设置有二号活动块，所述固定块的一端外表面通过二号活动块与传动杆的一端外表面活动连接，所述襟翼板与活动轴的数量均为两组，所述固定块、传动杆与调节杆的数量均为六组。

2．作为本发明的一种优选技术方案，所述联轴器机构的内部设置有一号外壳，所述一号外壳的一端外表面设置有环形弹性片，所述环形弹性片的一侧设置有法兰盘，所述法兰盘的一端外表面固定连接有二号外壳，所述二号外壳的内壁开设有插销槽，所述法兰盘的外表面开设有固定螺孔，固定螺孔的内部设置有固定螺栓，固定螺孔与固定螺栓的数量均为若干组，所述一号外壳的一端外表面通过法兰盘与二号外壳的一端外表面固定连接。

3．作为本发明的一种优选技术方案，所述风向传感机构的外表面设置有指北针，所述风向传感机构的内部设置有电子罗盘，所述风向传感机构的上端外表面固定连接有旋转轴，所述旋转轴的上端外表面固定连接有平衡舵，所述平衡舵的一端外表面固定连接有风向标，所述风向标与平衡舵的外表面均设置有防腐蚀涂层，所述平衡舵的下端外表面通过旋转轴与风向传感机构的上端外表面活动连接，所述指北针与风向传感机构之间设置有固定槽，所述指北针的一侧外表面通过固定槽与风向传感机构的前端外表面固定连接，所述电子罗盘的输出端与风向传感机构的输入端电性连接，所述风向传感机构的输出端与自动控制系统主体的输入端电性连接。

4．作为本发明的一种优选技术方案，所述侧面开孔的数量为八组，所述侧面开孔与主轴承之间设置有固定槽，所述侧面开孔的一侧外表面通过固定槽与主轴承的前端外表面固定连接。

5．作为本发明的一种优选技术方案，所述椭圆柱形风帆的两侧外表面均固定连接有加强筋，所述加强筋的数量为若干组，所述旋转底座位于安装槽的一侧，所述电气系统控制主体位于安装槽的另一侧，所述涡轮风扇的四周外表面通过螺栓与安装槽的内表面固定连接，所述涡轮风扇的外表面通过安装槽与固定底座的内表面固定连接。

6．作为本发明的一种优选技术方案，所述联轴器机构的一侧外表面通过旋转底座与固定底座的下端外表面活动连接，所述涡轮风扇的输入端与联轴器机构的输出端电性连接。

7．作为本发明的一种优选技术方案，所述联轴器机构的输入端与自动控制系统主体的输出端电性连接，所述自动控制系统主体的输入端与电气系统控制主体的输出端电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过，风向传感机构能够实时感知风向和风速，并将其感知的风向和风速信号传递至自动控制系统主体，从而便于自动控制系统主体对装置进行自动调节。

2、本发明通过，襟翼机构能够在风向改变时不需要转动风帆，只需要调整涡轮风扇的转速和襟翼板角度，且升力系数高，推进力大。

3、本发明通过，联轴器机构能够方便自动控制系统主体对涡轮风扇的转速进行调节，且结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明的整体视意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的底部视图；

图4为本发明的图2中襟翼机构7的截面结构示意图；

图5为本发明的图3中联轴器机构14的截面图；

图6为本发明的图1中风向传感机构6的结构示意图；

图中：1、固定底座；2、主轴承；3、椭圆柱形风帆；4、侧面开孔；5、端板；6、风向传感机构；601、指北针；602、电子罗盘；603、旋转轴；604、平衡舵；605、风向标；7、襟翼机构；701、襟翼板；702、固定块；703、传动杆；704、活动轴；705、调节杆；8、加强筋；9、自动控制系统主体；10、安装槽；11、旋转底座；12、电气系统控制主体；13、涡轮风扇；14、联轴器机构；141、一号外壳；142、环形弹性片；143、二号外壳；144、法兰盘；145、插销槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：包括固定底座1，固定底座1的上端外表面固定连接有主轴承2与自动控制系统主体9，自动控制系统主体9位于主轴承2的一侧，主轴承2的前端外表面设置有椭圆柱形风帆3与侧面开孔4，侧面开孔4位于椭圆柱形风帆3的两侧，椭圆柱形风帆3的两侧内表面设置有襟翼机构7，主轴承2的上端外表面固定连接有端板5，端板5的上端外表面设置有风向传感机构6，固定底座1的下端外表面设置有安装槽10、旋转底座11与电气系统控制主体12，旋转底座11的一端外表面设置有联轴器机构14。

能够在风向改变时不需要转动风帆，本实施例中，优选的，襟翼机构7的内部固定连接有襟翼板701，襟翼板701的一侧外表面固定连接有固定块702，固定块702的一端外表面设置有传动杆703，传动杆703的一端外表面设置有调节杆705，传动杆703的上方设置有活动轴704，活动轴704与传动杆703之间设置有一号活动块，传动杆703的一侧外表面通过一号活动块与活动轴704的外壁活动连接，固定块702与传动杆703之间设置有二号活动块，固定块702的一端外表面通过二号活动块与传动杆703的一端外表面活动连接，襟翼板701与活动轴704的数量均为两组，固定块702、传动杆703与调节杆705的数量均为六组。

能够对涡轮风扇13的转速进行调节，本实施例中，优选的，联轴器机构14的内部设置有一号外壳141，一号外壳141的一端外表面设置有环形弹性片142，环形弹性片142的一侧设置有法兰盘144，法兰盘144的一端外表面固定连接有二号外壳143，二号外壳143的内壁开设有插销槽145，法兰盘144的外表面开设有固定螺孔，固定螺孔的内部设置有固定螺栓，固定螺孔与固定螺栓的数量均为若干组，一号外壳141的一端外表面通过法兰盘144与二号外壳143的一端外表面固定连接。

能够实时感知风向和风速，本实施例中，优选的，风向传感机构6的外表面设置有指北针601，风向传感机构6的内部设置有电子罗盘602，风向传感机构6的上端外表面固定连接有旋转轴603，旋转轴603的上端外表面固定连接有平衡舵604，平衡舵604的一端外表面固定连接有风向标605，风向标605与平衡舵604的外表面均设置有防腐蚀涂层，平衡舵604的下端外表面通过旋转轴603与风向传感机构6的上端外表面活动连接，指北针601与风向传感机构6之间设置有固定槽，指北针601的一侧外表面通过固定槽与风向传感机构6的前端外表面固定连接，电子罗盘602的输出端与风向传感机构6的输入端电性连接，风向传感机构6的输出端与自动控制系统主体9的输入端电性连接。

能够便于装置散热，本实施例中，优选的，侧面开孔4的数量为八组，侧面开孔4与主轴承2之间设置有固定槽，侧面开孔4的一侧外表面通过固定槽与主轴承2的前端外表面固定连接。

能够提高椭圆柱形风帆3的稳定性，本实施例中，优选的，椭圆柱形风帆3的两侧外表面均固定连接有加强筋8，加强筋8的数量为若干组，旋转底座11位于安装槽10的一侧，电气系统控制主体12位于安装槽10的另一侧，涡轮风扇13的四周外表面通过螺栓与安装槽10的内表面固定连接，涡轮风扇13的外表面通过安装槽10与固定底座1的内表面固定连接。

能够自动控制涡轮风扇13的转速，本实施例中，优选的，联轴器机构14的一侧外表面通过旋转底座11与固定底座1的下端外表面活动连接，涡轮风扇13的输入端与联轴器机构14的输出端电性连接。

能够自动化进行调节，本实施例中，优选的，联轴器机构14的输入端与自动控制系统主体9的输出端电性连接，自动控制系统主体9的输入端与电气系统控制主体12的输出端电性连接。

本发明的工作原理及使用流程：通过固定底座1将装置安装在船舶的甲板上，然后通过底部的电气系统控制主体12与船舶的电路进行连接，通过风向传感机构6能够实时感知风向和风速，并将其感知的风向和风速信号传递至自动控制系统主体9，再由自动控制系统主体9根据风向和风速，通过电气系统控制主体12与之相连的涡轮风扇13，通过联轴器机构14控制襟翼机构7，由襟翼机构7内部的活动轴704将调节动力传输到调节杆705，再由调节杆705控制传动杆703与固定块702对襟翼板701的方向和通过联轴器机构14改变涡轮风扇13的转速，来改变不同来流风向时椭圆柱形风帆3背面的压力分布，进而控制升力方向和大小，减少船舶侧推力，提升船舶的航行速度，减少船舶横摇运动，提高船舶营运安全性，在大风角时，通过自动控制系统主体9改变涡轮风扇13的抽吸速度和襟翼板701的方向，使船舶不管在什么风浪下可以稳定行驶，从而实现升力系数高，推进力大，且结构简单，操作方便，有利于人们的使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，包括固定底座（1），其特征在于：所述固定底座（1）的上端外表面固定连接有主轴承（2）与自动控制系统主体（9），所述自动控制系统主体（9）位于主轴承（2）的一侧，所述主轴承（2）的前端外表面设置有椭圆柱形风帆（3）与侧面开孔（4），所述侧面开孔（4）位于椭圆柱形风帆（3）的两侧，所述椭圆柱形风帆（3）的两侧内表面设置有襟翼机构（7），所述主轴承（2）的上端外表面固定连接有端板（5），所述端板（5）的上端外表面设置有风向传感机构（6），所述固定底座（1）的下端外表面设置有安装槽（10）、旋转底座（11）与电气系统控制主体（12），所述旋转底座（11）的一端外表面设置有联轴器机构（14）；所述襟翼机构（7）的内部固定连接有襟翼板（701），所述襟翼板（701）的一侧外表面固定连接有固定块（702），所述固定块（702）的一端外表面设置有传动杆（703），所述传动杆（703）的一端外表面设置有调节杆（705），所述传动杆（703）的上方设置有活动轴（704），所述活动轴（704）与传动杆（703）之间设置有一号活动块，所述传动杆（703）的一侧外表面通过一号活动块与活动轴（704）的外壁活动连接，所述固定块（702）与传动杆（703）之间设置有二号活动块，所述固定块（702）的一端外表面通过二号活动块与传动杆（703）的一端外表面活动连接，所述襟翼板（701）与活动轴（704）的数量均为两组，所述固定块（702）、传动杆（703）与调节杆（705）的数量均为六组。

2.根据权利要求1所述的一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，其特征在于：所述联轴器机构（14）的内部设置有一号外壳（141），所述一号外壳（141）的一端外表面设置有环形弹性片（142），所述环形弹性片（142）的一侧设置有法兰盘（144），所述法兰盘（144）的一端外表面固定连接有二号外壳（143），所述二号外壳（143）的内壁开设有插销槽（145），所述法兰盘（144）的外表面开设有固定螺孔，固定螺孔的内部设置有固定螺栓，固定螺孔与固定螺栓的数量均为若干组，所述一号外壳（141）的一端外表面通过法兰盘（144）与二号外壳（143）的一端外表面固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，其特征在于：所述风向传感机构（6）的外表面设置有指北针（601），所述风向传感机构（6）的内部设置有电子罗盘（602），所述风向传感机构（6）的上端外表面固定连接有旋转轴（603），所述旋转轴（603）的上端外表面固定连接有平衡舵（604），所述平衡舵（604）的一端外表面固定连接有风向标（605），所述风向标（605）与平衡舵（604）的外表面均设置有防腐蚀涂层，所述平衡舵（604）的下端外表面通过旋转轴（603）与风向传感机构（6）的上端外表面活动连接，所述指北针（601）与风向传感机构（6）之间设置有固定槽，所述指北针（601）的一侧外表面通过固定槽与风向传感机构（6）的前端外表面固定连接，所述电子罗盘（602）的输出端与风向传感机构（6）的输入端电性连接，所述风向传感机构（6）的输出端与自动控制系统主体（9）的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，其特征在于：所述侧面开孔（4）的数量为八组，所述侧面开孔（4）与主轴承（2）之间设置有固定槽，所述侧面开孔（4）的一侧外表面通过固定槽与主轴承（2）的前端外表面固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，其特征在于：所述椭圆柱形风帆（3）的两侧外表面均固定连接有加强筋（8），所述加强筋（8）的数量为若干组，所述旋转底座（11）位于安装槽（10）的一侧，所述电气系统控制主体（12）位于安装槽（10）的另一侧，涡轮风扇（13）的四周外表面通过螺栓与安装槽（10）的内表面固定连接，涡轮风扇（13）的外表面通过安装槽（10）与固定底座（1）的内表面固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，其特征在于：所述联轴器机构（14）的一侧外表面通过旋转底座（11）与固定底座（1）的下端外表面活动连接，所述涡轮风扇（13）的输入端与联轴器机构（14）的输出端电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种带襟翼的船用涡轮风帆装置，其特征在于：所述联轴器机构（14）的输入端与自动控制系统主体（9）的输出端电性连接，所述自动控制系统主体（9）的输入端与电气系统控制主体（12）的输出端电性连接。

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