CN111094120B - 风帆构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风帆构造，所述风帆构造包括可折叠风帆支撑件(2)、横梁(3)、支架(1.1)、风帆(1)、底部支架(4)、绳索(4.3)以及螺栓和滑车系统。所述风帆可以是设计成类似于滑翔伞的自充气风帆(1 SN)，其是部分或完全可充气的。

Description

风帆构造
背景技术
本发明涉及一种不具有桅杆的风帆构造，其替代了桅杆的作用，并且同时允许竖立所有技术上已知的用于船舶或其他运输工具的风帆。
本发明的主题覆盖整套系统，所述系统具有通过其翼型取代桅杆的功能并在船舶或其他运输工具的导航方向上产生附加升力的元件。
发明内容及相关技术
本发明解决的技术问题是提供这样一种风帆支撑构造，其取代基本桅杆功能并且不需要辅助绕绳系统。另外，其允许竖立所有已知的风帆解决方案。
本发明要解决的另一个技术问题是，风帆构造元件的横截面设计成翼型，该翼型还可以与风帆平行地转动并减小空气阻力，同时由于翼型和朝向风入射的旋转角，另外地增加船舶在航行方向上的升力。
本发明解决的第四个技术问题是风帆结构可以简单地向下折叠到较低的高度，从而有助于船舶在桥梁下、在暴风雨中航行或用于维护。
到目前为止，我们还未观察到任何类似的已知解决方案。
下面列出SIPO专利数据库中的以下专利，这些专利概述并保护了与船舶风帆有关的技术发明，并且这些专利在以下专利申请号下公开，即：
专利申请号22619
该专利展示了一种具有可伸缩桅杆和风帆的皮艇。根据该专利，桅杆可以快速回缩，而皮艇可以在没有风帆的情况下使用，反之亦然。
本发明不涉及不具有桅杆的风帆的发明，并且因此与我们提出的发明没有任何关系，而堆叠桅杆的方法与所提出的发明建议的完全不同。
专利申请号0989939
该专利涉及一种具有主要用于决定空气动力学风帆轮廓的三个轻型桅杆的风帆。
该专利不涉及不具有桅杆的风帆，并且与我们的发明完全不同。
专利申请号9500182
该专利涉及异型风帆。所提出的技术发明涉及风帆中的空气动力学肋在位于桅杆处的风的入口处的布局。其提出将风帆肋缠绕在桅杆周围。
本发明也不涉及不具有桅杆的风帆的发明，并且因此与我们提出的发明没有任何关系另外，该异型风帆也以与所提出的发明建议的完全不同的方式设计。
专利申请号22790
本发明涉及与前述发明类似的技术发明，唯一的区别在于，本发明提出了用于三体航行皮艇的类似解决方案。
本发明也不涉及不具有桅杆的风帆的发明，并且因此与我们提出的发明没有任何关系本发明的异型风帆设计成与本发明建议的完全不同。
上述所有专利均代表现有技术，并且未提供类似于我们的技术发明的技术解决方案，本发明实质上不使用桅杆来竖立风帆构造，由两个支撑件即连接耦接头和支索组成的该风帆构造可以折叠到较低高度，并且支撑件的横截面被制成翼型的形式，该翼型可以围绕纵向轴线自由移动或者围绕纵向轴线被控制成与风帆成一直线，以便由于风流而在船舶或任何其他载具的导航方向上实现升力。
具体实施方式和附图说明
根据本发明，解决消除主桅杆或所有桅杆的问题的解决方案是在桅杆的每一侧竖立两个风帆支撑件，该风帆支撑件具有通过其相应的横截面设计的翼型，该风帆支撑件可围绕风帆支撑件的纵向轴线旋转，同时风帆支撑件还可经由用于与风帆成特定关系地旋转风帆支撑件的翼型的系统来控制。在中间处或中间处附近，两个风帆支撑件设计成使得它们能够相对于船舶或载具的轴线来回折叠，以便能够将高度减小至少一半。为此，两个风帆支撑件的柔性部分装配有专用接头，风帆支撑件围绕该接头旋转。在上侧，风帆支撑件与具有连接支撑件的功能和向上张紧风帆的功能的连接耦接头连接。
支撑件通过支索紧固到船舶或载具。也可以通过释放支索来进行支撑件的堆叠。
根据本发明，任何具有可选形状和轮廓的风帆可以安装到该构造上。
为此，我们还可以使用具有袋的可充气风帆或可预充气风帆，这种风帆可以使用手动泵或压缩机来充气，以便在低风速下形成翼型，从而产生用于风帆的升力。
风帆可以夹紧在入射角的轴线或空气动力学升力的轴线(或者可选地)中。
在实施方案和附图中概述了本发明，这些附图显示：
图1示出了具有完整系统和标准风帆的整个船舶的透视图，该标准风帆通过风帆的力的空气动力学施加点的轴线被夹紧。
图2示出了具有完整系统和标准风帆的整个船舶的顶视图，该标准风帆通过风帆的力的空气动力学施加点的轴线被夹紧。
图3示出了如本发明概述的具有用于紧固风帆的多个安装系统的船舶。
图4示出了经由风帆支撑件中间的旋转回转接头的风帆支撑件的堆叠。
图5A和图5B示出了经由在风帆支撑件的基部或起始处的旋转回转接头堆叠风帆支撑件，在该基部或起始处仅安装了前支索5.1和后支索6.1。在这种情况下，我们不必需要前支索5和后支索6。
图6A和图6B示出了图4的细节A，其示出了风帆支撑件的分段接头，该分段接头也可以在船舶的甲板上安装在风帆支撑件的底部基部上。
图7A和图7B示出了风帆支撑件的横截面，其中翼型和围绕风帆支撑件的纵向轴线的旋转方式是可见的。
图8示出了夹紧在不具有桅杆的风帆构造中的部分可充气风帆的横截面。
图9示出了夹紧在不具有桅杆的风帆构造中的完全可充气风帆的横截面，其中示意性地示出了风流动。
图10示出了自充气风帆的横截面，并且示出了将风帆夹紧到底部支架4上的图示。
图11示出了底部支架4的横截面，该底部支架具有与风帆1连接的轴4.1和用于提升和下降风帆1的绳索4.3，以及底部支架4控制系统。
不具有中央桅杆的风帆构造作为单个系统或若干个可选择地安装的系统竖立在船舶P或另一个载具上。这些变型之一如图3所示。
本发明概述的统一系统由以下基本元件或部件组成：
风帆1，其在某些情况下也可以是自充气风帆1SN或部分或完全可充气风帆1TN，两个支架1.1，风帆2的横向于导航方向SP或船舶P航向安装在船舶P或风帆1的每一侧上的两个支撑件，第一滑轮3.1安装在其上的连接耦接头3，该连接耦接头3也是风帆1的顶部支点，其传递风帆1的预张紧力。
另外，该技术组件还由底部支架4以及风帆1的支点OK组成，该底部支架4向下张紧风帆1，并且用作风帆1的折叠或存放隔室。
风帆1在绳索4.3上张紧，绳索也可以是编织物或类似物，即使得集成在风帆1的上部部分中的支架1.1与绳索4.3连接。绳索4.3 穿过第一滑轮3.1或安装在连接耦接头3上和船舶P的甲板上的一些其他装置，在那里它通过任何可选的装置紧固。第二种方法是使绳索4.3穿过第二滑轮4.3.1，绳索停在船舶P的甲板上，并且继续向轴4.1延伸，在该轴4.1处绳索4.3被牢固地固定。
轴4.1枢转地安装在底部支架4的横截面的中间，并且可由杠杆 4.2.1或由马达电动马达4.2驱动。
该方法在下面更详细地描述。
在下部部分中，风帆1被夹紧至底部支架4，风帆可借助底部支架卷绕在底部支架4的轴4.1上，或者风帆可以可选地紧固。如果底部支架4装配有用于卷绕风帆1的内置轴4.1，则风帆在航行期间可以可选地通过将其缠绕到底部支架4的轴4.1上连续缩帆，反之亦然。
风帆1由两个弹性预张紧的风帆支撑件2支撑，所述风帆支撑件通过专用分段接头7或经由现有技术中已知的技术方案分段地在点 PP处安装在船舶P的每一侧上，其在图1、图2、图4A、图5A和图 5A中示出，并且在图6A和图6B中作为细节A放大示出。
风帆支撑件2通过将作用在风帆1上的风力SV的风动能转换成风帆支撑件2的内部预张紧或弹性能来积累能量振荡，反之亦然，如图1、图2、图3和图9所示。
风帆支撑件2还可以在风帆2的支撑件的长度的中间部分或大致在风帆2的支撑件的中间部分处装配有内置分段接头7。
如果风帆2的支撑件也具有内置分段接头7，或者仅在长度的中间部分具有内置分段接头，则先决条件是前支索5和后支索6的紧固件安装在分段接头7的下方。这是必须的，因为仅通过释放前支索 5.1即可将风帆支撑件2的上部部分朝向导航方向SP折回。
期望前支索5和后支索6在风帆2的支撑件上的上部紧固件尽可能靠近分段接头7的底部，以实现前支索5和后支索6和风帆2的支撑件的连接部分的尽可能高的静强度。
前支索5、5.1和后支索6和6.1的底部和顶部紧固件可以使用任何已知的技术方法来设计。
如果分段接头7仅安装在风帆2的支撑件的下部部分上，则通过释放前支索5和5.1两者的两个底部紧固件5.2，可以将风帆2的整个支撑系统和连接耦接头3朝向导航方向SP向后堆叠。
风帆2的支撑件围绕分段接头7转动一定角度，该角度是风帆2 的支撑件的上部部分或连接耦接头3牢固地坐置在船舶P的甲板上所需的角度，在船舶P的甲板上安装有专用的凸轮垫圈，该凸轮垫圈可以承载折叠的风帆结构的质量。
当将风帆2的支撑件堆叠在较小的船舶P上时，它们也可能接触船舶P所航行的水域的表面。为此，连接耦接头3可以设计成具有附加的内置浮子3.2，该内置浮子具有20升至200升的足够大的容积，以使用排出的水的质量将连接耦接头3或折叠的风帆构造保持在水面上方。这样的折叠结构在图5A和图5B中示出。
在分段接头7仅装配在风帆支撑件2的长度的大致中心的情况下，我们可以通过释放两个前支索5.1的两个底部紧固件5.2，将风帆支撑件2的上部部分与连接耦接头3朝向船舶P的导航方向向后堆叠。
风帆支撑件2的上部部分围绕分段接头7的轴7.1旋转一定角度，该角度是将风帆支撑件2的上部部分或连接耦接头3装配到底部支架 4或装配到专用可移动支撑件以使浮子3.2接触船舶P后侧的水面所需要的。这种类型的折叠在图4A和图4B中示出。
如上所述，分段接头7也可以同时安装在风帆支撑件2的两个位置。在这种情况下，我们可以通过首先释放前支索5.1的下部紧固件 5.2将风帆支撑件2或整个系统堆叠起来。由于其自身的质量，风帆支撑件2围绕分段接头7的支点朝向船尾K或沿船舶P的导航方向SP的相反方向向后旋转至一定角度，在该角度下连接耦接头3坐置在底部支架4上或坐置在专用可移动支撑件或类似物上。
然后，我们还释放后支索6和6.1的底部紧固件6.2。由于其自身的质量，先前已经堆叠一次的风帆支撑件2也围绕安装在底部的分段接头7的支点沿朝向船舶P的导航方向SP的向前方向旋转至一定角度，使得在该角度下风帆支撑件2的边缘坐置在船舶P的甲板上或坐置在预先安装的可移动支架上，而连接耦接头3同时沿底部支架4 或沿专用可移动支架沿朝向船舶P的导航方向SP的向前方向滑动。这种堆叠方法在图4A、图4B和图4C中示出。对于某些构造测量，即主要针对小型船舶P，浮子3.2可在船舶P接触水面之前接触水面并将整个结构保持在水面以上。
分段接头7被设计成使得风帆支撑件2只能在一个方向上旋转最多180度的角度。分段接头7在另一个旋转方向上自锁。
以这样的方式执行自锁，使得分段接头7的轴7.1装配在风帆支撑件2的横截面之外的一侧。然而，风帆支撑件2的表面7.2和7.3 被设计成位于这样的位置，使得伸出的或打开的风帆支撑件2以牢固接触的方式坐置在表面7.2和7.3上。
表面7.2和7.3被接合，并且不允许分段接头7在与堆叠风帆支撑件2所预见的相反方向上旋转。在图6A和图6B中示出了在方向 SZ上围绕分段接头7的这种旋转。
在堆叠风帆支撑件2之前，有必要移除风帆1或将其存放在底部支架4中。如果在堆叠风帆支撑件2之前未能做到这一点，这可能会导致整个系统破裂或损坏风帆1。
分段接头7总是以这样的方式安装，即分段接头7的轴7.1垂直于风帆支撑件2的堆叠方向，或者垂直于船舶的P对称轴线。
如果分段接头7仅安装在风帆支撑件2的底部部分上或船舶P的甲板处，则其必须定向成使得分段接头7的轴7.1更靠近船舶P的船尾K。
这样，当堆叠风帆支撑件2时，风帆支撑件2的上部部分围绕分段接头7的轴7.1在方向SZ上朝向船舶P的船尾K向后旋转，然后表面7.2和7.3分离。
在两个分段接头7也安装或仅安装在风帆2的支撑件的中间部分的大致中心处的情况下，它们必须安装成使得上部分段接头7的轴 7.1更靠近船舶P的船尾K，而下部分段接头7的轴7.1与船舶P的船尾K相距一定距离且更靠近船舶P的船首。
分段接头7的轴7.1必须以彼此平行的方式安装。如果轴线不平行，则由于堆叠而会在轴7.1上作用相对较大的力，该力作为扭转力传递到风帆支撑件2，并且可损坏风帆支撑件2或风帆支撑件2在船舶P的甲板上的支点PP以及连接耦接头3与风帆支撑件2之间的紧固件。
为了消除分段接头7在风帆支撑件2上的设计和安装公差，轴 7.1设计成使得轴7.1在分段接头7中的配合非常松，并且轴7.1在分段接头7的孔中的配合的松弛度在0.5至5mm的范围内，从而允许在3至30度的角度范围内的扭转旋转。
在开始堆叠风帆支撑件2之前，必须验证分段接头7的表面7.2 和7.3是干净的，或者在这些表面上没有异物，这将妨碍风帆支撑件 2的上部部分或整个风帆支撑件2重复转动到基本位置，在该基本位置，安装在分段接头7的下方和上方的风帆支撑件2的所有部分都是平行的，或者沿着沿风帆支撑件2的长度延伸的相同对称轴线定位。
在风帆支撑件2之间的中间或在连接耦接头3的下方，底部支架 4枢转地安装在船舶P的甲板上，该支架用于张紧风帆1，同时也用作风帆1的卷绕或存放隔室。
底部支架4在中间具有安装的轴4.1，风帆1在折叠或缩帆过程中或在展开风帆1时的展开过程期间被卷绕。
风帆1的卷绕可以使用具有齿轮箱的电动马达4.2进行。当不使用下文所述的具有无极绳4.3的螺栓和滑车系统时，齿轮箱必须采用自锁机构，以使轴4.1无法展开，从而使风帆1保持拉紧状态。风帆 1的卷绕或展开也可以使用杠杆4.2.1手动进行，该杠杆驱动内置的自锁齿轮箱，该齿轮箱可以是蜗轮或类似装置。
风帆1装配有集成在风帆1的上部部分中的支架1.1，系统4.3 的绳索固定到该支架，支架通过安装在连接耦接头3上的第一滑轮3.1张紧风帆1。
风帆1使用相当大的力张紧，该力也决定了纵向方向上的风帆1 轮廓。
由于风帆1的空气动力学升力，风帆1产生相对较大的预张紧力，因此用于预张紧风帆1的所有部件都必须考虑到相当大的安全系数。
具有所谓的无极绳4.3的风帆1拉出和折叠系统被设计成使得绳索4.3在一侧被紧固到风帆1的支架1.1上，绳索然后穿过第一滑轮 3.1向下延伸到第二滑轮4.3.1上，从而将绳索4.3朝向底部支架4 引导。在底部支架4上，绳索穿过第三滑轮4.3.2到达第四滑轮4.3.3 上，第四滑轮4.3.3将绳索朝向第五滑轮4.3.4引导。该滑轮将绳索 4.3垂直于绳索4.3牢固地固定在其上的轴4.1引导。张紧系统4.4 如图11所示，其用于设置绳索4.3的预张紧。
当折叠风帆1时，转动安装在底部支架4中的轴4.1。这样，风帆1下降和提升系统的绳索4.3开始缠绕到轴4.1上。同时，风帆1 开始缠绕到轴4.1上。由于绳索和风帆1在轴4.1上的缠绕轨迹相同，绳索4.3始终处于拉紧状态，并且经由集成在风帆1的上部部分中的支架1.1使风帆1始终处于拉紧状态。
当风帆1完全折叠到轴4.1上时，将其存放在底部支架4中。在这种情况下，绳索4.3也缠绕在底部支架4中的轴4.1上。
当拉出风帆1时，我们按照相反的方向进行操作。通过沿相反方向旋转轴4.1，系统的绳索4.3经由第一滑轮3.1从底部支架4拉动风帆1，风帆1开始展开。风帆1相对于系统4.3的绳索对称地从轴4.1展开。
这样，可以连续地将风帆1拉出至期望高度。风帆1的调整和拉出是在没有绳索的情况下进行的，绳索是船舶P甲板上的干扰元件。
风帆1的拉出、缩帆或折叠可以由电动马达4.2马达驱动，或者使用杠杆4.2.1手动驱动。在这两种情况下，使用具有集成制动器的常规或自锁齿轮箱两者。
齿轮箱或与齿轮箱集成的制动器的使用期望附加地锁定轴4.1 的旋转，从而使得产生预张紧风帆1的力，尽管绳索4.3是环形并且预张紧的，以便防止轴4.1展开。
当不使用如上所述的绳索4.3进行连续卷绕/展开，而是使用第一滑轮3.1通过固定在船舶P的甲板上的普通绳索张紧/下降风帆1 时，必须使用自锁齿轮箱或具有集成制动器的齿轮箱。
在使用电动马达4.2的情况下，风帆1可以完全自动化，并且风帆的调整和风帆P的舵KP的位置可以经由计算机与船舶P的自动驾驶仪连接。
底部支架4固定到船舶P的甲板上，使得其可以围绕支点OK旋转，支点OK位于底部翼型风帆1深度的大致三分之一的长度处，并且可以位于支架4的任何选定长度处。底部支架4到船舶P的甲板的紧固可以以多种方式进行，即使用所有已知的技术方法，由此它必须被设计成能够容易地传递预张紧风帆1的所有力以及由风帆1的空气动力和风阻力产生的力。
底部支架4固定到支点OK，从而使其可以在-25到+25度的角度范围内自由地或以最高50Nm的扭矩在方向SVOK上横向于纵向轴线倾斜，同时底部支架4可以在方向VOK上围绕支点OK自由旋转。
可以使用所有已知的技术方案来实现将底部支架4可移动地紧固到支点OK上，条件是它们可以容易地传递由于风帆1张紧和作用在船舶P上的风帆1的空气动力而产生的所有负载。
底部支架4在SVOK方向上的倾斜可能是必要的，以便由于张紧特别是后边缘上的张紧而在风帆1的整个表面上均匀地张紧风帆1，因为底部支架4连同风帆1的底部夹紧适应所选择的风帆的实际形状或尺寸。
为了在方向VOK上围绕支点OK控制间接控制风帆1的底部支架 4，可以使用代表现有技术的各种系统。最基本的系统在图11中示出，并且表示围绕所谓的阿基米德滑轮系统缠绕的绳索组件AS，绳索通过该阿基米德滑轮系统紧固到船舶P的甲板。
控制也可以以更简单的方式进行，诸如通过使用控制杆，控制杆可以分段夹紧在底部支架4的后端，或者以更复杂的方式进行，其中底部支架4的支点OK夹紧到具有电动马达或任何其他发动机机构的控制齿轮箱。齿轮箱必须具有集成制动器或具有自锁机构，以使定位的底部支架4保持在期望的位置。
底部支架4的控制机构驱动器也可以与船舶P的自动驾驶仪AP 连接，或者可以以任何其他方式进行控制。
沿着两个风帆支撑件2的长度安装的翼型2.1可以设计成如图 7A或图7B所示。
在图7A所示的示例中，内置管2.2位于轮廓的出口边缘上，这增加了翼型的稳定性，并且防止了船员在与风帆支撑件2的翼型2.1 的出口边缘碰撞时受伤。
图7B示出了在出口边缘上没有集成管的翼型。然而，两个翼型表面2.1被组装以形成锋利的边缘。
翼型安装在风帆支撑件2上，并且可以围绕它们自由旋转。
翼型2.1和风帆支撑件2之间的自由间隙在0.5mm至15mm的范围内，这足以使翼型2.1即使在较小风力下也不会卡在风帆支撑件2 轮廓上，而是在由风力SV产生的最小风阻的方向上自由旋转。
由于风力SV，翼型2.1可以具有自由旋转。这减小了风帆支撑件2上的风阻，并且使得能够更有效地使用船舶P。
风帆支撑件2的翼型2.1的旋转也可以使用任何已知方法通过机械控制来执行。在这种情况下，期望旋转风帆支撑件2的翼型2.1完全相同的角度VP，以便在船舶P的导航方向SP上获得翼型2.1的更高升力，同时获得围绕翼型流动的风的最小阻力。
可以与底部支架4或风帆1围绕支点OK的旋转控制VOK相关联地执行翼型2.1控制，或者可以使用集成的独立系统，该系统将翼型 2.1转动角度VP，该角度VP在船舶P的方向上提供最佳升力，并且在船舶P的导航方向SP上提供最小空气阻力。
在这种情况下，控制装置必须与舵角计、底部支架4围绕支点 OK的VOK角、速度计和风力SV的角度连接，经由计算机显示与船舶 P的速度和航线、船舶P从自动驾驶仪AP的倾斜有关的信息。
众所周知，风帆1在大多数情况下可以是单层的。通过在轴4.1 上卷绕风帆1纵向折叠风帆1，风帆1可以具有形成风帆1的翼型横截面的内置板条1.2。
通过使用这种风帆1，极大地提高了风帆1的空气动力学升力。风帆1的每延米可具有10个板条1.2。
可用于本发明的风帆的另一个特征是所谓的可充气风帆1SN，其可夹紧在集成在顶部风帆(1)部分中的支架(1.1)和底部支架(4)之间，并且其具有由自充气风帆1SN的两层的层连接PJ形成的集成袋，该集成袋以与滑翔伞类似的方式设计。
这大致意味着所提出的发明允许安装滑翔伞的节段。
由于空气流动，具有集成开放的、形成翼型的自充气袋的滑翔伞的构造在技术上是已知的，并且因此未单独概述。
自充气风帆1SN的这种翼型形状提供了所谓的厚翼型，这种厚翼型在低风力SV下产生较大升力。因此，使用这种自充气风帆1SN 比使用传统的单层风帆1是一种更好的选择。
然而，这种具有集成自充气袋的自充气风帆1SN的使用在技术上对于配备有中央桅杆的船舶P是无效或不可行的，因为在这种情况下，自充气风帆1SN不能自由悬挂在该构造中，而是用前缘夹紧在桅杆上，这在此种情况下破坏了自充气风帆1SN的空气动力学性能。
图10示出了自充气风帆1SN的横截面，其在风帆的两层上具有可见的层连接PJ。
可以在所提出的发明中使用的第三风帆特征是所谓的可充气风帆1TN，其可以使用手动泵或压缩机通过超压来充气。在这种情况下，可充气风帆1TN由腔室组成，或者沿翼型长度在两层之间具有内置层连接PJ，该内置层连接PJ决定了可充气风帆1TN沿可充气风帆1TN的整个长度的翼型形状。
可以以与在自充气风帆1SN上的层连接PJ相似的方式来进行层连接PJ，由此在这种情况下，可充气风帆1TN在入口和出口边缘处也被完全封闭。
图9中示出了这种类型的风帆1TN，其还示出了风力SV。
可充气风帆1TN也可以仅在入口边缘VR处充气。这种类型如图 8所示。这样的风帆1TN被称为部分可充气风帆1TN。然而，如果风帆可以在整个横截面中充气，则称为完全可充气风帆1TN。
在可充气风帆1TN的轴4.1上缩帆、折叠或卷绕的情况下，必须释放可充气风帆1TN中的压力。释放压力后，可以将可充气风帆 1TN卷绕到轴4.1上。当可充气风帆1TN再次用绳索4.3固定后，可以通过使用超压来充气以实现期望的翼型。
没有具体概述可充气风帆1TN，因为这代表了现有技术。然而，其还没有被用于这个目的，即作为船舶上的风帆，因为中央桅杆阻止了这一点。所提出的发明还概述并提出了所描述的所有风帆系统的使用，其范围包括具有或不具有板条1.2的传统单层、自充气以及部分或完全可充气的风帆系统。

Claims (29)

1.一种用于船舶的风帆构造，其特征在于，包括：两个可折叠风帆支撑件(2)，所述两个可折叠风帆支撑件可安装在所述船舶(P)每一侧的甲板上，并且具有被布置成围绕所述可折叠风帆支撑件(2)的纵向轴线自由旋转的翼型(2.1)；连接耦接头(3)，所述连接耦接头用于在所述可折叠风帆支撑件(2)的顶部连接所述可折叠风帆支撑件；风帆(1)，所述风帆由所述可折叠风帆支撑件(2)支撑；支架(1.1)，所述支架用于将所述风帆(1)向上保持和张紧；底部支架(4)，所述底部支架可枢转地安装在所述船舶(P)的所述甲板上位于两个所述可折叠风帆支撑件(2)之间的中间，其中所述底部支架(4)被布置成张紧和卷绕所述风帆(1)并且被布置作为所述风帆(1)的存放隔室；绳索系统、螺栓、滑轮组系统、前支索(5、5.1)和后支索(6、6.1)，其用于将所述可折叠风帆支撑件(2)弹性地紧固和预张紧在所述船舶上，其中所述绳索系统的绳索(4.3)被布置成穿过安装在所述连接耦接头(3)上的第一滑轮(3.1)延伸至所述支架(1.1)，以用于提升和下降所述风帆(1)；其中，所述两个可折叠风帆支撑件(2)分别在其长度的中心处或其长度中心的附近处具有第一内置分段接头，使得两个所述可折叠风帆支撑件(2)能够相对于所述船舶(P)的轴线来回折叠，以便能够将高度减小至少一半。
2.根据权利要求1所述的风帆构造，其特征在于，具有从20到200升的容积范围的可充气浮子(3.2)被布置成安装在所述连接耦接头(3)上。
3.根据权利要求1所述的风帆构造，其特征在于，所述绳索(4.3)可以从所述支架(1.1)中拉出，在所述支架(1.1)处所述绳索(4.3)通过所述第一滑轮(3.1)固定地夹紧到第二滑轮(4.3.1)，所述第二滑轮(4.3.1)将所述绳索引导到第三滑轮(4.3.2)，所述第三滑轮(4.3.2)将所述绳索引导到第四滑轮(4.3.3)和所述底部支架(4)，在该处所述第四滑轮(4.3.3)转向其路线并将所述绳索引导到第五滑轮(4.3.4)和所述底部支架(4)，第五滑轮(4.3.4)垂直于所述底部支架(4)处的轴(4.1)转向所述绳索(4.3)，在所述底部支架(4)处所述绳索(4.3)固定地夹紧到所述轴(4.1)。
4.根据权利要求1所述的风帆构造，其特征在于，所述风帆(1)的部分固定地夹紧到所述底部支架(4)中。
5.根据权利要求3所述的风帆构造，其特征在于，所述风帆(1)的底部部分可以固定地夹紧到安装在所述底部支架(4)的中心的所述轴(4.1)上。
6.根据权利要求5所述的风帆构造，其特征在于，所述风帆(1)被布置成使用所述轴(4.1)连续地向上卷绕和展开，同时所述轴(4.1)传递所述风帆(1)的预张紧力和作用在所述风帆(1)上的风力的空气动力学分量。
7.根据权利要求6所述的风帆构造，其特征在于，在卷绕/展开所述风帆(1)的情况下，所述轴(4.1)在延伸部中配备有内置自锁齿轮箱，所述齿轮箱可以由杠杆(4.2.1)启动。
8.根据权利要求7所述的风帆构造，其特征在于，除了手动驱动之外，所述轴(4.1)还可以在所述延伸部中容纳内置齿轮箱，所述齿轮箱必须包括自锁机构或者具有集成制动器，并且在需要提升/下降所述风帆(1)的情况下由电动马达(4.2)驱动。
9.根据权利要求3所述的风帆构造，其特征在于，在使用绳索（4.3）提升/下降所述风帆（1）的情况下，所述绳索（4.3）是环形的并且在一侧固定到所述支架(1.1)；同时在另一侧，所述风帆（1）被固定在非自锁且没有集成制动器的轴(4.1)上，同时使用自锁齿轮箱或具有集成制动器的齿轮箱固定所述风帆（1）。
10.根据权利要求1所述的风帆构造，其特征在于，所述两个可折叠风帆支撑件(2)分别经由第二内置分段接头夹紧到所述船舶(P)的每一侧上。
11.根据权利要求1所述的风帆构造，其特征在于，所述前支索(5)和后支索(6)的上部紧固元件安装在所述可折叠风帆支撑件(2)上的所述第一内置分段接头的正下方处。
12.根据权利要求10所述的风帆构造，其特征在于，处于延伸或闭合位置的所述第一内置分段接头在一侧具有自锁机构，使得所述第一内置分段接头的表面彼此接合，同时在所述第一内置分段接头打开期间，所述可折叠风帆支撑件(2)的上部部分围绕所述第一内置分段接头的轴旋转至可选角度，所述可选角度在0度至最大180度的角度范围内。
13.根据权利要求12所述的风帆构造，其特征在于，每个所述第一内置分段接头的轴以平行方式延伸，同时垂直于可折叠风帆支撑件(2)的方向。
14.根据权利要求10所述的风帆构造，其特征在于，所述第一内置分段接头或所述第二内置分段接头的轴与所述第一内置分段接头或所述第二内置分段接头中的孔配合的松弛度在0.5至5mm的范围内，从而允许所述可折叠风帆支撑件(2)在所述轴中的扭转，所述扭转在3至30度的角度范围内。
15.根据权利要求10所述的风帆构造，其特征在于，如果只有单个第二内置分段接头安装在所述船舶(P)的甲板上的所述可折叠风帆支撑件(2)的底部部分上，则所述第二内置分段接头的轴必须定向成更靠近所述船舶的船尾(K)，同时垂直于所述船舶(P)的对称轴线。
16.根据权利要求12或13所述的风帆构造，其特征在于，所述第二内置分段接头的轴比所述第一内置分段接头的轴更靠近所述船舶(P)的船尾，并且第一内置分段接头和第二内置分段接头的所有轴彼此平行并且定向成垂直于所述船舶(P)的对称轴线。
17.根据权利要求4所述的风帆构造，其特征在于，所述底部支架(4)通过支点枢转地安装在所述船舶(P)的所述甲板上，所述支点位于底部翼型深度的大致三分之一长度处。
18.根据权利要求17所述的风帆构造，其特征在于，所述支点将预张紧所述风帆(1)的力和作用在所述风帆(1)上的空气动力学风力分量经由所述底部支架(4)传递到所述船舶(P)。
19.根据权利要求18所述的风帆构造，其特征在于，所述底部支架(4)可围绕所述支点在一个方向上进行控制，绳索系统缠绕在所述滑轮组系统上，底部支架（4）通过所述滑轮组系统被紧固到船舶的甲板。
20.根据权利要求18所述的风帆构造，其特征在于，底部支架 (4)使用自锁齿轮箱在一个方向上围绕支点进行控制，所述自锁齿轮箱是手动或电动操作伺服驱动器。
21.根据权利要求20所述的风帆构造，其特征在于，所述底部支架（4）使用具有集成马达的齿轮箱绕所述支点方向进行控制，所述集成马达连接到所述船舶(P)的自动驾驶仪。
22.根据权利要求20所述的风帆构造，其特征在于，所述底部支架（4）固定到控制轴，从而使所述底部支架（4）可以在-25到+25度的角度范围内自由地或以最高50 Nm的扭矩横向于两个可折叠风帆支撑件(2)之一的纵轴。
23.根据权利要求1所述的风帆构造，其特征在于，所述可折叠风帆支撑件(2)与翼型(2.1)之间的自由间隙被布置成在从0.5至15mm的范围内。
24.根据权利要求23所述的风帆构造，其特征在于，使用与所述船舶(P)的自动驾驶仪连接的系统来控制围绕所述可折叠风帆支撑件(2)的轴线的翼型(2.1)旋转。
25.根据权利要求1或6所述的风帆构造，其特征在于，在所述支架(1.1)与所述底部支架(4)之间夹紧风帆(1)，所述风帆在所述风帆(1)的每延米的高度上具有10个内置条杆(1.2)，同时所述条杆(1.2)被纵向地设计为风帆(1)翼型，使得所述条杆(1.2)与所述风帆(1)一起形成所述风帆(1)的理想翼型，并且所述风帆(1)使用所述轴(4.1)与安装的条杆(1.2)一起卷绕到所述底部支架(4)中。
26.根据权利要求25所述的风帆构造，其特征在于，所述风帆（1）为可充气风帆，所述可充气风帆通过缝合连接夹紧在所述支架(1.1)与所述底部支架(4)之间，所述缝合连接形成开口袋，所述开口袋由于风流产生所述风帆(1)的翼型。
27.根据权利要求25所述的风帆构造，其特征在于，所述风帆（1）为可充气风帆，所述的可充气风帆夹紧在所述支架(1.1)与所述底部支架(4)之间，所述可充气风帆由腔室组成，从所述可充气风帆的翼型纵向观察，在两层之间包括两层的内置连接，所述内置连接决定了所述可充气风帆的翼型沿着所述可充气风帆的整个长度的形状，同时使用手动或电动操作泵或者以任何其他方式操作的泵来实现所述可充气风帆中的过压。
28.根据权利要求27所述的风帆构造，其特征在于，所述可充气风帆的唯一可充气部分是前缘，即所述可充气风帆的入射边缘。
29.一种用于在船舶(P)上安装根据前述权利要求中任一项所述的风帆构造的方法，其特征在于，通过释放支索来执行所述两个可折叠风帆支撑件(2)的堆叠。
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