CN109890696B - 由铰接的帆板形成的船帆以及装备该船帆的船舶 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种船帆(4)，其包括至少三个边沿，即称为“前帆边”(40)和“后帆边”(41)的两个纵向边沿，以及称为“下帆边”(42)的下部横向边沿，船帆(4)由一组帆板(5)组成，这些帆板(5)具有平行于所述下帆边(42)的横向边缘(50,51)以及平行于所述前帆边(40)和所述后帆边(41)的纵向边缘(52,53)，每个帆板(5)围绕与所述下帆边(42)平行的轴线(X‑X')铰接到相邻的帆板(5sup，5inf)，其特征在于，帆板(5)的每一个包括加强元件(6,6')，所述加强元件(6,6')分布在以下两组中：‑第一组，其中加强元件(6,6')靠近所述横向边缘(50,51)平行地延伸；‑第二组，其中加强元件(6,6')靠近所述帆板的纵向边缘(52,53)平行地延伸；所述加强元件(6,6')通过连接部件(7)两两连接，所述连接部件(7)在所述第二组的加强元件(6')的延续部分中，使得由加强元件(6')承担的力从一个帆板(5)纵向地传送到另一个帆板(5)。

Description

由铰接的帆板形成的船帆以及装备该船帆的船舶

技术领域

本发明涉及一种船帆，特别是大型船帆，以及装备有该船帆的船舶。

背景技术

更确切地说，本发明的目的是实现适用于商业船舶或者客运船舶的操作的船帆，即不管遇到什么样的气象条件都能够广泛地使用的船帆(即使在其复原力矩非常高的船舶上)，同时最大化索具和船帆的投资回报。

现有的船帆在大型船舶中使用时遇到的困难之一在于这些船帆所承受的力很大，在载荷最重的区域(例如帆耳)中可能超过100吨。

这些值远远大于基于目前可用的技术制造的船帆能够抵抗的值(大约50吨)。

目前，就申请人所知，市场上可用的船帆是三种类型的薄膜。

第一种是由缝制和/或胶合幅宽的织物制成的船帆。由于要处理的织物的固有重量以及用于缝制和刺穿相当厚的非常坚固的织物的机器的能力的原因，这种方法非常昂贵并且达到了制造大尺寸船帆的自然极限。

还已知由织物帆板制成的船帆，所述帆板使用圆形碳条(由Doyle Sails公司开发的方法)以及沿着船帆的后帆边(由船帆的边缘形成的三角形的自由边沿，即不旨在附接至桅杆或附接至帆桁的一边沿)延伸的线缆机械地组装在一起。

最后，已知通过模制制成的船帆，其利用模具(例如North Sails公司的3Di和3DL方法)通过使用柔性树脂或者薄膜组装高强度纤维而形成。这种方法非常昂贵，并且主要用于竞赛和用于“超级游艇”领域，即用于豪华游艇。

存在介于上述方法之间的方法，特别是当船帆的尺寸大于模具的尺寸并且船帆基于通过缝合和/或胶合组装在一起的两个或三个模制的子组件实施时。这种类型的一个技术例如由Incidence Sails船帆制造车间采用。

然而，这些现有的船帆具有前述的缺点，当它们的表面显著地增加时，它们对较大的力的抵抗力不足，因此，就申请人所知，不存在能够抵抗大约100吨的力的大尺寸的船帆。

甚至以本申请人的名义在文献WO2010/094770中描述的装置也不能完全解决这组问题。

本发明的目的是填补此项空白并且提出一种能够抵抗较大的力的船帆，并且其使用基本与当前船帆保持相同。

发明内容

因此，本发明涉及一种船舶的船帆，其包括至少三个边沿，即分别称为“前帆边(guindant)”和“后帆边(chute)”的两个纵向边沿，以及称为“下帆边(bordure)”的下部横向边沿，船帆由一组帆板组成，这些帆板具有基本上平行于所述下帆边的横向边缘以及分别基本上平行于所述前帆边和所述后帆边的纵向边缘，该组中的每个帆板围绕与所述下帆边平行或基本平行的轴线铰接到相邻的帆板，

其特征在于，该组中的帆板的每一个包括多个加强元件，这些元件各自具有细长的带子的形状，

这些加强元件至少分布在以下两组中：

-第一组，其中加强元件靠近所述帆板的所述横向边缘平行地延伸；

-第二组，其中加强元件靠近所述帆板的纵向边缘平行地延伸；

所述帆板通过连接部件两两连接，所述连接部件位于所述第二组的加强元件的延续部分中，使得由加强元件承担的力经由所述连接部件从一个帆板纵向地传送到另一个帆板而没有中断。

根据该船帆的其它非限制性和有利特征，单独或在它们的某些的任何组合中考虑：

-所述帆板由例如金属的刚性材料构成，并且每个帆板与其包括的加强元件一起形成单件式组件；

-所述加强元件应用于每个帆板，特别地通过缝合、胶合应用于每个帆板；

-所述加强元件由以下组中选择的材料实施：织物、复合材料、高强度纤维、树脂、金属以及至少两种这些材料的结合；

-所述连接部件也构成帆板的关于相邻的帆板的铰链部件；

-所述铰链部件在其相对的两端处包括连杆，两个相邻的帆板经由垂直于所述第二组的所述加强元件定向的枢轴铰接至所述连杆；

-每个帆板沿其最靠近所述前帆边的纵向边缘并且至少在该纵向边缘的一部分长度上包括引导轨道，在所述引导轨道中布置有称为“帆板台车”的滑动台车，该帆板台车的移动受到所述轨道的端部的限制；

-所述加强元件仅存在于每个帆板的两个相对面中的一个面上；

-所述加强元件存在于每个帆板的两个相对面上并且两两面对彼此；

本发明的另一方面涉及一种船舶，其装备有根据前述特征中的一个或另一个的船帆。

根据该船舶的其它特征：

船帆的每个帆板借助于组件连接到桅杆，所述组件包括称为“桅杆台车”的滑动台车以及连接装置，所述“桅杆台车”构造成沿着所述桅杆滑动，所述连接装置一方面连接到所述“桅杆台车”，另一方面连接到所述帆板，所述连接装置使帆板能够相对于所述“桅杆台车”在前帆边的方向上移动；

-所述连接装置包括附接到所述帆板的柔性连接装置；

-所述连接装置包括帆板台车以及连接和铰链部件，所述帆板台车构造成在位置最靠近所述帆板的前帆边的纵向边缘的引导轨道中滑动；所述连接和铰链部件将帆板台车连接到桅杆台车；

-所述船帆的帆板的至少一部分沿其最靠近所述前帆边的纵向边缘并且至少在该纵向边缘的一部分长度上包括引导轨道，在所述引导轨道中布置有称为帆板台车的滑动台车，该帆板台车的位移受到所述轨道端部的限制，所述帆板台车和桅杆台车借助于连接和铰链部件相对于彼此铰接，帆板台车以及连接和铰链部件组成的整体构成所述连接装置，使得帆板台车和桅杆台车能够在第一位置与第二位置之间移动，当船帆升高时，在所述第一位置中，帆板台车和桅杆台车基本上在同一平面内延伸，当船帆卷起时，在所述第二位置中，帆板台车和桅杆台车沿着基本垂直的平面延伸。

有利地，所述船帆的每个帆板沿其最靠近所述前帆边的纵向边缘并且至少在该纵向边缘的一部分长度上包括引导轨道，在所述引导轨道中布置有称为帆板台车的滑动台车，该帆板台车的位移受到所述轨道端部的限制，其特征在于，所述桅杆设置有称为“桅杆台车”的滑动台车，所述滑动台车形成为沿着所述桅杆滑动，所述帆板台车和桅杆台车借助于连接和铰链部件相对于彼此铰接，使得帆板台车和桅杆台车能够在第一位置与第二位置之间移动，当船帆升高时，在所述第一位置中，帆板台车和桅杆台车基本上在同一平面内延伸，当船帆卷起时，在所述第二位置中，帆板台车和桅杆台车沿着基本垂直的平面延伸。

无论其实施方案如何，船帆的薄膜(即其构成材料)具有满足两个不同功能的表面，即：

1/承受空气动力学压力并且产生局部力的表面，其表现为空气动力学功能；

2/承担空气动力并且将它们传递到索具的表面，其表现为结构功能。

传统制造方法达到其技术和经济限制的主要原因在于船帆的结构功能，其必须承担并且将空气动力传递到索具，即桅杆和帆桁。

本发明的基本思想是将这两个功能分开，即通过帆板组成的船帆使这两个功能分离，所述帆板通过非常有限数量的机械连接相互连接，所述机械连接旨在使力在板之间过渡(即经过)。

因此，每个帆板由增强薄膜构成。薄膜特别地可以由织物、复合材料或金属制成。

薄膜的加强材料基本上在帆板的周边延伸，并且可以由例如高强度纤维、复合材料或金属制成。

这些加强件在帆板内的数量和位置可以适应船帆的尺寸。

薄膜的这些加强件所承受的力可以借助于连接部件从一个帆板传递到另一个帆板，所述连接部件连接相应的加强件，所述加强件平行或基本平行于两个相邻帆板的前帆边和/或后帆边边缘。

通过借助于连接部件将帆板相对于彼此铰接，可以实现该船帆的折叠。

可以添加两个相邻帆板之间的中间连接，以使这两个帆板的相对运动同步，并且避免在折叠期间相对于彼此相反位移。但是，这些中间连接不承受力。

每个帆板可以沿其前帆边设置有引导轨道，所述引导轨道形成为容纳滑动的“双台车”，从而将所述帆板连接到桅杆上承载的引导轨道。所述台车因此可以沿着帆板的引导轨道和桅杆的引导轨道移动。

附图说明

在阅读下面的详细描述后，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。将参考所附附图进行详细描述，在所附附图中：

-图1是根据本发明的实施方案的形成有铰接板的船舶的船帆的高度示意性前视图；

-图2是图1的船帆显示在几乎完全折叠位置的同样高度示意性的立体图；

-图3是构成图1的船帆的三个相邻帆板的局部前视图，该图更具体地旨在示出它们所包括的加强元件；

-图4是两个相邻帆板的局部前视图，具体示出连接它们的连接部件之一，该部件位于船帆的后帆边侧；

-图5也是图4的两个相邻帆板的局部前视图，具体示出连接它们的连接部件之一，该部件位于船帆的前帆边侧，具体而言，在该图中还可以看到用于相对于装备有船帆帆板的船桅杆来引导船帆帆板的一对台车；

-图6是类似如前面的图所示的两个帆板的局部立体图，这些帆板彼此部分地折叠，该图更具体地示出了连接部件之一的定位；

-图7是两个船帆帆板的局部立体图，这些帆板设置有所谓的“同步”带子；

-图8A至图8D是示出图7的帆板和与其相关联的带子的不同的定位的示意图；

-图9是处于部分折叠位置的两个帆板的局部立体图；

-图10是示出将船帆的帆板连接到船舶的桅杆的装置的变体形式的示意图。

具体实施方式

图1中所显示的船帆显示在升起的位置，位于桅杆2上，所述桅杆2设置有帆桁并安装在船舶1的甲板3上。

该船舶将不再详细显示，因为它不真正构成本发明的要点。无论如何，它可以是邮轮、货运船舶、渔船、巡航帆船、游艇等。

在图1所示的实施方案中，船帆具有内接在直角三角形内的四边形形状。更确切地说，该船帆包括在行业内分别称为“前帆边”和“后帆边”的两个纵向边沿40和41，附接到帆桁的称为“下帆边”42的下部横向边沿，以及上部横向边沿43。

在这里未描述的实施方案中，船帆可以内接在如由虚线R限定的矩形内，或者在例如由点划线T界定的直角三角形内，这些线在上述图中可见。

根据本发明，该船帆包括一组帆板5。

在图1中，示出了十个帆板5，但是该数量可以是不同的，即更小或者更大。

图1中的船帆4在图2中示出在折叠位置，使得构成它的不同的帆板5在桅杆上的下部位置处，以“之字形”或“折摺式”布置方式彼此交替地叠置。

更具体地参考图3，下面描述前述帆板5的结构。该描述是针对特定的帆板5及其紧邻的帆板5sup和5inf作出的。然而，该描述也适用于船帆4的整组帆板5。

这些帆板具有上部横向边缘50和下部横向边缘51，以及纵向前帆边边缘52和纵向后帆边边缘53，后两个边缘称为“前帆边边缘”和“后帆边边缘”，因为它们分别与船帆4的前帆边和后帆边相邻。

每个帆板由例如织物、复合材料、金属或这些材料中的至少两种的组合的材料形成。特别合适的材料是以商标MYLAR已知的并且由聚对苯二甲酸乙二酯组成的材料。

这些帆板5包括多个加强元件6和6'，每个元件6和6'具有细长的带子的形状。

加强元件6和6'优选地存在于帆板5的两个相对面的每一个上，但是也可以考虑它们仅存在于一个面上。

这些加强元件分为两组。

第一组由加强元件6组成，加强元件6靠近帆板的上部横向边缘50和下部横向边缘51平行地延伸。这些加强元件在图3中示意性地示出，但是需要考虑这些元件延伸直到紧邻帆板5的纵向边缘52和53。

第二组加强元件由元件6'组成，元件6'靠近帆板5的纵向边缘52和53平行地延伸。

正如第一组的加强元件一样，第二组的加强元件6'优选地延伸到帆板5的横向边缘50和51的紧邻区域。

当帆板由例如金属的刚性材料构成时，这些加强元件可以集成到帆板本身中，以便构成单件式组件。

总之，作为简单的比较，这种帆板在某种程度上类似于将装备有外围模制件的门板。

这表示帆板5具有额外的周边厚度，其通过加强元件6和6'实施。

这种类型的帆板优选地装备承受强负荷的船舶，例如商用船舶、邮轮以及渔船。

在加强元件6和6'不与帆板5形成单件式组件的所有其它具体的情况下，这些加强元件6和6'则施加至每个帆板5，特别是通过缝合、胶合、焊接机械组装等。

与用于构成帆板本身的材料相同，加强元件可以由织物、复合材料、金属或这些材料中的至少两种的组合组成，列表中也可以添上高强度纤维，例如由碳或芳族聚酰胺形成的纤维。

平行于帆板5的侧边缘50和51延伸的加强元件6的存在的价值是：船帆在航行期间受到的横向力基本上传递到船舶1的桅杆2。

对于第二组的加强元件6'，稍后可见，它们承受沿着船帆4从顶部到底部传递的纵向力。

通过连接部件，加强元件6'从一个帆板到相邻的帆板承担力，所述连接部件在图4和图5中用附图标记7标记。在该特定实施方案中，部件7还具有使帆板5能够相对铰接的功能。

更确切地说，这些连接部件位于第二组的加强元件6'的延续部分中。

因此，当参考图4时，后帆边力的传递轴线标记为Y-Y'。该轴线对应于帆板5和下方紧邻的帆板5inf所装备的加强元件6'的纵向轴线。为简化起见，加强元件6'没有表现在图4和图5中。

在图4中可见的连接部件7包括连杆70，连杆70位于上述轴线Y-Y'上。该轴线与两个帆板铰接的横向轴线X-X'(平行于帆板的横向边缘)形成角度α，角度α略大于90°。该角度的值等于下帆边42与船帆4的后帆边41形成的角度的值。

连杆70围绕两个枢轴71铰接，枢轴71集成到各个帆板5中，沿轴线Z-Z'延伸的枢轴垂直于传递轴线Y-Y'。

为了便于两个帆板5的铰链相对于彼此的运动，在这些帆板中设置凹口以容纳连杆70及其枢轴71，如图4所示。

以完全类似的方式，布置在前帆边的纵向边沿52上的加强元件6'通过相同的连接部件7彼此分开。

然而，在这种特定情况下，后帆边力的传递轴线Y1-Y1'形成的角度β垂直于帆板5的铰链轴X-X'。

那里也在该点处设置凹口以便于铰接运动。

当然，尽管在帆板5之间存在使船帆4能够折叠的自由空间，但是本领域技术人员将知道如何将该空间减小到最小，以尽可能少地影响组件的空气动力学。

观察图6，可以理解的是，连杆7的尺寸使得即使当帆板5和5inf一个在另一个上折叠时，它也不会产生任何突出的额外的厚度，所述额外的厚度会阻碍要折叠的其它帆板的正确堆叠。

并不排除将所附附图中未示出的其它加强元件添加至前述元件6和6'。假设如此，这些附加元件优选地基本上垂直地布置在帆板内部，并且如果上面提到的加强元件6和6'不足以独自承担在船帆中产生的纵向力或者如果位于上述仅有的加强元件6和6'的竖直上方的上述两个连接部件不足以确保帆的完整性，则这些附加元件具有承担由船帆产生的力的主要功能。

为了便于折叠船帆4，有利的是使两个相邻的帆板5的相对运动同步，使得连杆70始终保持垂直于由有关的帆板5的两个平面形成的角度的等分线。

为此，可以考虑在两个相邻帆板之间安装防翻转连杆组件或齿轮组件，所述防翻转连杆组件或齿轮组件使两个帆板能够相对于彼此在一个方向上翻转，并且在相反方向上防止翻转。

另一种简单并且实用的实施方案如图7以及图8A至图8D所示。它使用“交叉”带子。

在这种特殊情况下，并且如图7中更具体地所示，成对的带子9和9'布置在帆板5的横向边缘上并且平行于这些相同帆板的纵向边缘。

在这里所示的情况下，由金属制成的帆板5包括单件式加强元件6，所述单件式加强元件6产生非常明显的附加厚度。

这些成对的带子9和9'(在所示的示例中为两对)以这样的方式布置，使得对9在帆板5的前面上开始并且延伸到下方紧邻的帆板5inf的相对面。以这种方式，它们绕过帆板5的下部横向边缘51以及帆板5inf的上边缘50。

以类似的方式，带子9'在帆板5的第二面上开始并且延伸到下面的帆板5inf的前面。

这些是不可伸展的带子，因此它们的路径的展开长度是不变的，这确保折叠而不会使帆板5上的带子9和9'滑动，保持帆板之间的中心距离，如图8A到图8D更具体地示出的。

为了使船帆能够升起或者能够返回到卷起位置，每个帆板5沿其最靠近前帆边40的纵向边缘52设置有引导轨道520，在所述引导轨道520中布置有称为“帆板台车”的滑动台车8'，该台车8'形成为沿轨道自由移动，同时其位移受到该轨道520的相对端的限制。该轨道例如仅在边缘52的一部分上延伸。

此外，并且以已知的方式，与船帆4相关联的桅杆2也设置有称为“桅杆台车”的台车8，该台车8形成为在桅杆中形成的纵向沟槽中滑动。

图5中的这两个台车之间可以看到形成球窝接头80的铰链部件，该铰链部件形成为使台车8'既能够占据平行于台车8的位置，如图5所示，也能够占据垂直于台车8的位置，因此，这个“双台车8-8'”使帆板5能够沿着桅杆2纵向滑动，而不会妨碍船帆的展开和折叠操作。

当然，在本发明的优化配置中，并非船帆的所有帆板将沿其最靠近其前帆边40的纵向边缘52设置引导轨道520。本领域技术人员将能够确定尽可能少地影响组件的空气动力学特性和/或折叠/展开船帆的运动学所需的桅杆台车的数量。

在图9中在中间折叠位置可以看到两个帆板5和5inf，其中所述台车8和8'在它们之间形成锐角。

在图10的变体形式实施方案中，以及如在之前的实施方案中那样，桅杆2装备有台车8。

另一方面，每个帆板5的连接通过连接装置80”来实现，该连接装置80”例如由织物或聚合物材料绳索构成。其在至少一个点8'处牢固地附接到上述台车8以及帆板5上。

Claims (13)

1.一种船舶(1)的船帆(4)，其包括至少三个边沿，即分别称为“前帆边”(40)和“后帆边”(41)的两个纵向边沿，以及称为“下帆边”(42)的下部横向边沿，船帆(4)由一组帆板(5)组成，这些帆板具有基本上平行于所述下帆边(42)的横向边缘(50,51)以及分别基本上平行于所述前帆边(40)和所述后帆边(41)的纵向边缘(52,53)，该组中的每个帆板(5)围绕与所述下帆边(42)平行或基本平行的轴线(X-X')铰接到相邻的帆板(5sup，5inf)，

其特征在于，该组中的帆板(5)的每一个包括多个加强元件(6,6')，这些元件各自具有细长的带子的形状，

这些加强元件(6,6')至少分布在以下两组中：

-第一组，其中加强元件(6)靠近所述帆板(5)的所述横向边缘(50,51)平行地延伸；

-第二组，其中加强元件(6')靠近所述帆板的纵向边缘(52,53)平行地延伸；

所述帆板(5)通过连接部件(7)两两连接，所述连接部件(7)位于所述第二组的加强元件(6')的延续部分中，使得由第二组的加强元件(6')承担的力经由所述连接部件(7)从一个帆板(5)纵向地传送到另一个帆板(5)而没有中断，

每个帆板沿其最靠近所述前帆边(40)的纵向边缘(52)并且至少在该纵向边缘(52)的一部分长度上包括引导轨道(520)，在所述引导轨道(520)中布置有称为“帆板台车”的滑动台车(8')，该帆板台车的位移受到所述轨道(520)的端部的限制。

2.根据权利要求1所述的船帆，其特征在于，所述帆板(5)由刚性材料构成，并且每个帆板(5)与其包括的加强元件(6,6')一起形成单件式组件。

3.根据权利要求1所述的船帆，其特征在于，所述加强元件(6,6')应用于每个帆板。

4.根据权利要求3所述的船帆，其特征在于，所述加强元件(6,6')由以下组中选择的材料实施：织物、复合材料、高强度纤维、树脂、金属以及至少两种这些材料的结合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的船帆，其特征在于，所述连接部件(7)也构成帆板(5)关于相邻的帆板(5sup，5inf)的铰链部件。

6.根据权利要求5所述的船帆，其特征在于，所述铰链部件(7)在其相对的两端处包括连杆(70)，两个相邻的帆板(5)经由垂直于所述第二组的所述加强元件(6')定向的枢轴(71)铰接至所述连杆(70)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的船帆，其特征在于，所述加强元件(6,6')仅存在于每个帆板(5)的两个相对面中的一个上。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的船帆，其特征在于，所述加强元件(6,6')存在于每个帆板(5)的两个相对面上并且两两面对彼此。

9.一种船舶(1)，其设置有桅杆(2)，所述桅杆(2)装备有前述权利要求的任一项所述的船帆(4)。

10.根据权利要求9所述的船舶，其特征在于，船帆(4)的每个帆板(5)借助于组件连接到桅杆(2)，所述组件包括称为“桅杆台车”(8)的滑动台车以及连接装置(80”)，所述“桅杆台车”(8)构造成沿着所述桅杆(2)滑动，所述连接装置(80”)一方面连接到所述“桅杆台车”(8)，另一方面连接到所述帆板(5)，所述连接装置使帆板(5)能够相对于所述“桅杆台车”(8)在前帆边的方向上移动。

11.根据权利要求10所述的船舶，其特征在于，所述连接装置(80”)包括附接到所述帆板(5)的柔性连接装置。

12.根据权利要求10所述的船舶，其特征在于，所述连接装置(80”)包括帆板台车(8')以及连接和铰链部件(80)，所述帆板台车(8')构造成在位置最靠近所述帆板(5)的前帆边(40)的纵向边缘(52)的引导轨道(520)中滑动；所述连接和铰链部件(80)将帆板台车(8')连接到桅杆台车(8)。

13.根据权利要求10所述的船舶，其特征在于，所述船帆(4)的帆板(5)的至少一部分沿其最靠近所述前帆边(40)的纵向边缘(52)并且至少在该纵向边缘(52)的一部分长度上包括引导轨道(520)，在所述引导轨道(520)中布置有称为帆板台车(8')的滑动台车，该帆板台车(8')的位移受到所述轨道(520)端部的限制，所述帆板台车(8')和桅杆台车(8)借助于连接和铰链部件(80)相对于彼此铰接，帆板台车(8')以及连接和铰链部件(80)组成的整体构成所述连接装置(80”)，使得帆板台车(8')和桅杆台车(8)能够在第一位置与第二位置之间移动，当船帆(4)升高时，在所述第一位置中，帆板台车(8')和桅杆台车(8)基本上在同一平面内延伸，当船帆(4)卷起时，在所述第二位置中，帆板台车(8')和桅杆台车(8)沿着基本垂直的平面延伸。

Images