CN111727152B - 帆 - Google Patents

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Abstract

一种具有两个或更多个区段的可嵌套翼帆。其中一个区段被配置成嵌套在第一区段内部，并且能移出所述第一区段以扩大所述翼帆的有效帆面积。

Description

帆
技术领域
本发明涉及一种帆。更具体地但非排他地说，本发明涉及一种可以通过在前后方向上部分地伸展和缩回来改变其表面面积的可嵌套翼帆。
背景技术
希望帆船能在各种风力条件下航行。帆船优选地能够针对不同条件进行优化，特别是可能需要调节的帆面积。帆一般具有两种基本构造，一种是柔软的、类似于贝壳的织物形帆，另一种是形成3D横截面翼形的翼帆。通常，将主帆收起以减小其帆面积。收帆通常通过折叠或卷收帆自身的一个边缘来减小帆的面积。这可以通过将主帆向下朝帆桁缩回或向前朝桅杆缩回来实现。当主帆是无法收起的固体帆翼帆时，要减小帆的面积可能会很难。得到不同帆面积的一种方式是将翼帆更换为不同面积的翼帆，这需要装上和取下翼帆。
本发明的目的是提供一种可嵌套翼帆，其克服或至少部分地改善了上述缺点中的一些或至少为公众提供了有用的选择。
发明内容
在第一方面中，本发明涉及一种用于帆船的翼帆，所述翼帆包括至少两个帆区段，
主要区段，所述主要区段附接在桅杆上，与桅杆成一体，或包括桅杆，和形成翼型表面的两个蒙皮，从而形成所述主要区段，所述主要区段进一步包括在所述两个蒙皮交会的后边缘处的后帆边，以及
可移动区段，所述可移动区段被配置成在第一状态和第二状态之间移动，其中在所述第一状态中所述可移动区段嵌套或部分嵌套在所述主要区段的所述后帆边内或在所述主要区段的所述后帆边处，在所述第二状态中所述可移动区段从所述两个蒙皮中间从所述后帆边的至少部分伸展。
在一个实施例中，所述主要区段包括由侧面限定的空腔，所述空腔能接纳所述可移动区段。
在一个实施例中，所述主要区段和所述可移动区段包括帆面积，所述帆面积组合成所述翼帆的帆面积。
在另一方面中，本发明涉及一种用于帆船的帆，所述帆包括至少两个帆区段：形成翼型翼形状的主要区段，所述主要区段具有在左舷侧面和右舷侧面中间的空腔，所述左舷侧面和右舷侧面交会以在所述主要区段处形成后帆边；以及可在第一状态和第二状态之间移动的至少一个可移动区段，其中在所述第一状态中所述可移动区段被包封或部分地包封在所述空腔中或以其它方式存放在所述后帆边处，在所述第二状态中所述可移动区段的至少一部分从所述后帆边伸展出所述主要区段后帆边中间的所述空腔，
其中在所述第二状态中，所述可移动区段增加了所述帆的帆面积。
在一个实施例中，所述侧面包括翼型表面。
在一个实施例中，所述可移动区段嵌套或部分嵌套在所述主要区段内。
以下实施例可以涉及本发明的任何以上陈述。
在一个实施例中，在所述第一状态中，所述可移动区段完全嵌套在所述主要区段内，使得所述主要区段的所述后帆边形成所述帆的后帆边。
在一个实施例中，在所述第二状态中，所述可移动区段的所述后边缘形成所述帆的所述后帆边的至少部分。
在一个实施例中，所述可移动区段相对于所述主要区段平移以在所述第一状态和所述第二状态之间移动。
在一个实施例中，所述可移动区段相对于所述主要区段旋转以在所述第一状态和所述第二状态之间移动。
在一个实施例中，所述可移动区段绕靠近所述帆的头部的枢转点旋转。
在一个实施例中，所述可移动区段绕靠近所述帆的支脚的枢转点旋转。
在一个实施例中，所述主要区段包括在其后帆边处的柔性区，所述柔性区被配置成可弯曲以允许所述可移动区段从所述主要区段的侧面中间穿过所述主要区段后帆边。
在一个实施例中，所述可移动区段为软帆。
在一个实施例中，所述可移动区段为翼型翼帆。
在一个实施例中，帆区段的所述后边缘在没有被相邻帆区段横向分开时形成后帆边。
在一个实施例中，帆区段的所述后边缘与所述相邻区段重叠，以在被所述相邻帆区段分开时在彼此相邻的所述区段之间形成包括基本上连续的表面的接合部。
在一个实施例中，所述接合部桥接相邻区段，从而在相邻帆区段之间形成基本上连续的表面。
在一个实施例中，所述帆包括两个或更多个可移动区段。
在一个实施例中，所述帆包括所述可移动区段和第二可移动区段。
在一个实施例中，所述第二可移动区段以与所述可移动区段嵌套在所述主要区段内的构造类似的构造嵌套在所述可移动区段内。
在一个实施例中，所述可移动区段后帆边的至少一部分被配置成允许所述第二可移动区段的至少一部分从其中穿过。
在一个实施例中，每个帆区段的帆面积大于其尾部的帆区段的帆面积。
在一个实施例中，所述帆包括在其第一状态和第二状态之间致动所述可移动区段的机构。
在另一方面中，本发明涉及一种用于帆船的可重新配置的翼帆，所述翼帆通过使嵌套式翼帆区段伸展或缩回穿过主要翼帆区段的后帆边而具有可调的有效帆面积。
在一个实施例中，所述嵌套式翼帆区段嵌套在所述主要翼帆区段的空腔内。
在一个实施例中，朝向和沿着所述主要翼帆区段的所述后帆边的区域是柔性的，以允许所述嵌套式翼帆从其中穿过。
在一个实施例中，在所述主要翼帆区段内存在被配置成扩大所述帆的所述有效帆面积的多个嵌套式翼帆区段。
在一个实施例中，所述主要翼帆区段附接到帆船。
在一个实施例中，所述主要翼帆区段包括桅杆。
在另一方面中，本发明涉及一种包括上文所描述的帆的帆船。
在一个实施例中，所述帆船包括致动一个或多个可移动区段的移动的机构。
在一个实施例中，所述帆船通过将可移动区段至少部分地移出所述主要区段而扩大其有效帆面积。
本发明的其它方面可以从仅以实例方式且参考附图给出的以下描述变得显而易见。
如本文所使用，术语“和/或”是指“和”或“或”或两者。
如本文所使用，名词前面的“多个”是指所述名词的复数和/或单数形式。
如本说明书中所使用的术语“包括”是指“至少部分地由……组成”。当对在本说明书中包括该术语的陈述进行解释时，在每个陈述中前面带有该术语的特征全都需要存在，但是还可以存在其它特征。应以同样的方式解释例如“包括(comprise)”和“包括(comprised)”这样的相关术语。
上文和下文(如果存在的话)提出的所有申请、专利和公开案的全部公开内容特此以引用的方式并入本文中。
广泛地说，本发明还可以在于单独地或共同地在本申请的说明书中提及或指示的零件、元件和特征，和任何两个或更多个所述零件、元件或特征中的任何或所有组合，并且当具有本发明所涉及的领域中的已知等效物的特定的整数在此被提到时，此类已知等效物被认为如单独地进行阐述一般并入本文中。
附图说明
现在将仅借助于实例并参考图式来描述本发明，在图式中：
图1：示出处于伸展状态的可嵌套翼帆的侧面示意图。
图2A：示出处于缩回状态的可嵌套翼帆的侧面示意图。
图2B：示出图2A的俯视示意图。
图3A：示出处于缩回状态的翼帆的俯视示意图。
图3B：示出处于伸展状态的翼帆的俯视示意图。
图4A：示出处于缩回状态的翼帆的后透视图。
图4B：示出处于伸展状态的翼帆的后透视图。
图5：示出处于伸展位置的翼帆的后视图。
图6：示出处于伸展状态的翼帆的俯视示意图，其中可移动区段能枢转。
图7A：示出其中可移动区段全部缩回在主要区段内的翼帆的俯视示意图。
图7B：示出其中可移动区段部分地伸展出前部区段的翼帆的俯视示意图。
图7C：示出其中可移动区段全部从前部区段中伸展的翼帆的俯视示意图。
图8A：示出其中可移动区段从前部区段平移的替代翼帆的侧视示意图。
图9A：示出伸展的图8A。
图9B：示出图9A的翼帆的俯视示意图。
图10A：示出具有卷收的可移动区段的可嵌套翼帆的替代实施例的侧视示意图。
图10B：示出图10A的俯视示意图。
图10C：示出图10A的伸展状态。
图10D：示出图10C的俯视示意图。
图11A：示出具有两个可移动区段的可嵌套翼帆的侧视示意图。
图11B：示出图11A的俯视示意图。
图12A：示出其中可移动区段通过帆桁致动的替代实施例的可嵌套翼帆的侧视示意图。
图12B：示出图12A的伸展视图。
图13A：示出其中可移动区段向下且向后滑动至其伸展状态的替代实施例的可嵌套翼帆的侧视示意图。
图13B：示出图13A的伸展视图。
图14A：示出其中帆的可移动区段和主要区段之间有间隙的替代实施例的可嵌套翼帆的侧视示意图。
图14B：示出14A的俯视示意图。
图14C-E：示出展示可移动区段缩回至主要区段的图14A的帆的俯视示意图。
具体实施方式
参考上文图式，其中相似的特征通常由相似的标记指示，根据本发明的第一方面的帆通常由标记10指示。
在当前描述的一个实施例中，提供被配置成在帆船2上使用的可嵌套翼帆10。所述帆船具有船体3，且翼帆通过桅杆4可选地附接到船体。可替代地，桅杆可以与翼帆成一体。翼帆优选地为翼型形状，且由形成翼帆的侧面的蒙皮和作为有效帆面积的表面形成。
帆10包括主要或前部区段，其中两个或更多个可移动区段可以嵌套在所述主要或前部区段内。主要区段包括空腔109，供可移动区段嵌套。可移动区段能从空腔109中伸展出，并穿过后帆边102向后伸展。可能存在能够嵌套在主要区段内的多个可移动区段。可移动区段可以被描述为第一、第二和第三可移动区段等。主要区段100(如图1中所示)容纳可移动区段。
可移动区段从主要区段向后的移动允许帆10增大其有效帆面积。为了减小帆面积，可移动区段从其伸展位置缩回到其相邻区段和前部区段中。
图3B示出主要区段100，所述主要区段100具有从其后帆边102伸展的第一可移动区段200。后帆边102由主要区段100的每个侧面108的每个后边缘107形成(如图3A-B中所示)。
在图1A中所示的实施例中，第一可移动区段200绕位于主要区段100的头部103附近的枢转点14从后帆边102伸展出。当第一可移动区段200从主要区段100向后伸展时，主要区段后边缘107变成主要区段100和第一可移动区段200之间的罩盖或接合部11。第一可移动区段200的后帆边202随后变成帆10的后帆边。
图1B示出嵌套在主要区段100内的第一可移动区段200。主要区段100的后帆边102是帆10的后帆边。
图1和2中所示的实施例仅仅是可伸展的嵌套式翼帆的一个实施例。图1和2中所示的实施例示出旋转可移动区段200。可以使用其它实施例，且其属于本发明的范围内，例如图8和9中所示的使用平移可移动区段200的实施例。在其它实施例中，例如在图10中，展开的可移动区段200用以扩大翼帆的表面面积。这将在下文更详细地描述。
可能存在能够嵌套在主要区段100内的多个伸展区段。图11A和11B示出具有两个可移动区段200和300的帆。再者，这些可移动区段200、300可以从主要区段100平移，或可以从其相邻前部区段绕枢转点旋转，或可移动区段200、300两者都可以绕主要区段(未示出)旋转，或它们可以利用组合或平移和旋转。
图3A和3B示出图1和2的实施例的简化横截面的细节。可以看出，主要区段100的后帆边102的后边缘107能够打开以允许第一可移动区段200从其中穿过。
图4A、4B和5示出图1的实施例的透视图，并且示出主要区段100的后缘107或后帆边102打开以允许可移动区段200穿过。
图6示出其中第一可移动区段或任何后区段能够相对于主要区段和/或其相邻区段进行调整或旋转的实施例。这使得翼帆10能够更好地适应风力/航行条件。
图7A-C示出具有嵌套式区段的帆10，所述嵌套式区段能够从主要区段100部分地伸展出。这允许在帆10的完全缩回和完全伸展状态之间进行构造的分度。此部分伸展可以用于如本文中所描述的任何实施例中。
图7A-C还示出能够绕点12枢转以调整帆的可移动区段200。可能存在能够调整的多个可移动区段。此调整构造可以用于如本文中所描述的任何实施例中。
图8和9示出平移可移动区段200的缩回和伸展构造。图8和9示出从主要区段100的后缘或后帆边102平移的平移嵌套式区段200。伸展机构15和缩回机构16用于伸展和缩回所述一个或可移动区段。
在最基本形式中，伸展机构15是与一个或多个滑轮17组合的绳索或例如线材的其它柔性构件，所述滑轮允许在一端处拉动绳索以使第一可移动区段200从主要区段100伸展。如图8中所示，缩回机构16是附接到可移动区段200的支脚104的绳索，因此能够朝向船艏拉动可移动区段200以将其嵌套在主要区段100内部。
可能存在被配置且设计成实现嵌套式区段的最优或期望伸展和缩回的大量伸展和缩回机构。在图12A-B中示出替代的绳索和滑轮系统，其中帆桁18用于将滑轮17定位在其远端。这允许绳索朝向帆桁18的远端拉出可移动区段。
存在可以用于本发明的许多其它伸展和缩回机构。一些实例为例如液压或电驱动的线性致动器。
图10A-D示出本发明的另一实施例，其中嵌套式区段200是单个“软”帆或“2D”帆。柔软的可移动区段200被配置成绕滚轮13展开以从后帆边102向外伸展。与翼可移动区段相比，这是更简化的设计，其中后帆边102不需要横向伸展太多以允许柔软的可移动区段200从其中穿过。
图13A-B示出另一实施例，其中可移动区段200被配置成在其如图13B中所示的伸展状态下向下滑动/平移。可移动区段200被配置成沿着轨道19(未全部示出)滑动以在缩回状态和伸展状态之间移动。此实施例允许可移动区段200在重力的帮助下达到其伸展状态。附接到可移动区段200的简单系索系统可以用于将可移动区段200缩回到主要区段100中。这只是轨道系统的一个实施例，可能存在适于不同帆型和设计的许多不同构造和轨道样式。例如，较不陡峭的轨道、利用水力学来移动可移动区段200的轨道等。
图14A-E示出本发明的另一实施例，其中可移动区段200的翼型形状完全伸展出主要区段100的翼型形状。这种构造允许空气在后帆边102和可移动区段201的前帆边201之间流动。在现有的翼帆中已知这种在调整片和主要区段之间见到的或常见的间隙构造。然而，这种调整片先前无法缩回到前部帆区段中，也无法将其有效帆面积从整个有效帆面积中去除。
图14中所见的可移动区段200可能能够绕轴线枢转以允许不同的翼形状。
后帆边102可以被配置成允许可移动区段200易于返回到主要区段100中。图14C示出允许可移动区段200开始进入后帆边102的后帆边102的上翘边缘。这是必需的，如在其它实施例中，可移动区段始终保持后帆边102打开，在图14的实施例中允许后帆边102自身闭合。因此，利用例如在每个后帆边边缘处的上翘的构造来允许可移动区段200开始进入后帆边102。
对于所有实施例，后帆边开口可以具有各种构造。在一个实施例中，翼区段的每个侧面上可以具有柔性肋拱，所述柔性肋拱被配置成朝外弯曲，使得后帆边边缘102处的翼区段的后边缘能够横向打开，从而允许可移动区段200进出。柔性肋拱(或帆骨)在航行行业中是众所周知的。
能够横向打开的区段的后帆边102具有如图3B中所示的后边缘107。
在一些实施例中，后边缘107基本上是刚性的，使得它们能够横向朝外(独立于对应可移动区段)致动以允许可移动区段从其中穿过。这是可移动区段在穿过时自身打开后边缘107/后帆边102的替代方案。然而，在大多数实施例中，形成对应区段的后帆边的后边缘基本上具有弹性和柔性，因此它们沿着对应可移动区段的外表面。
优选地，后边缘107能够形成如先前所描述的接合部11。此接合部可以包含或具有与两个相邻区段之间的角相适应的一体式柔性构件。理想情况下，所述接合部可以在帆区段之间顺利地平移。
在一些实施例中，一旦可移动区段完全嵌套在容纳其的区段内，就可以偏置后边缘107，使其打开(即，横向分开)，并通过致动以闭合后边缘107从而在所述可移动区段后方形成后帆边102。然而，更可能的是后边缘107被偏置成闭合，且被迫被穿过的可移动区段横向分开。
在描述主要区段的后帆边102和后边缘107以及其它特征的情况下，在本发明中，其内有其它嵌套式可移动区段的可移动区段可能包含与所述主要区段相同的设计、特征和构造。
在前面的描述中，参考了具有已知等效物的元件或整体，那么就包括了这些等效物，就好像它们是单独阐述的一样。
尽管已经借助于实例且参考特定实施例描述了本发明，但应理解，可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下做出修改和/或改进。

Claims (13)

1.一种用于帆船的翼帆，所述翼帆包括至少两个帆区段，
a. 主要区段，所述主要区段附接在桅杆上，与桅杆成一体，或包括桅杆，且包括形成翼型表面的至少部分的两个蒙皮，所述主要区段进一步包括在所述两个蒙皮交会的后边缘处的后帆边，以及
b. 可移动区段，所述可移动区段被配置成在第一状态和第二状态之间移动，其中在所述第一状态中所述可移动区段嵌套或部分嵌套在所述主要区段的所述后帆边内或在所述主要区段的所述后帆边处，在所述第二状态中所述可移动区段从所述两个蒙皮中间至少部分地从所述后帆边的至少部分伸展，
其中，所述帆还包括第二可移动区段，并且其中，所述第二可移动区段以与所述可移动区段嵌套在所述主要区段中的构造类似的构造嵌套在所述可移动区段中。
2.根据权利要求1所述的帆，其中所述主要区段包括所述两个蒙皮之间的空腔，所述空腔能接纳所述可移动区段。
3.根据权利要求1或2所述的帆，其中所述主要区段和所述可移动区段包括帆面积，所述帆面积组合成所述翼帆的帆面积。
4.根据权利要求1或2所述的帆，其中在所述第一状态中，所述可移动区段完全嵌套在所述主要区段内，使得所述主要区段的所述后帆边形成所述帆的后帆边。
5.根据权利要求1或2所述的帆，其中在所述第二状态中，所述可移动区段的所述后边缘形成所述帆的所述后帆边的至少部分。
6.根据权利要求1或2所述的帆，其中所述可移动区段相对于所述主要区段平移以在所述第一状态和所述第二状态之间移动。
7.根据权利要求1或2所述的帆，其中所述可移动区段相对于所述主要区段旋转以在所述第一状态和所述第二状态之间移动。
8.根据权利要求1或2所述的帆，其中所述主要区段包括在其后帆边处的柔性区，所述柔性区被配置成可弯曲以允许所述可移动区段从所述主要区段的侧面中间穿过所述主要区段后帆边。
9.根据权利要求1或2所述的帆，其中帆区段的所述后边缘在没有被相邻帆区段横向分开时形成后帆边。
10.根据权利要求9所述的帆，其中所述主要区段的所述后边缘与所述相邻帆区段重叠，以在被所述相邻帆区段分开时在彼此相邻的所述区段之间形成包括基本上连续的表面的接合部。
11.一种用于帆船的可重新配置的翼帆，所述翼帆通过使嵌套式翼帆区段伸展或缩回穿过主要翼帆区段的后帆边而具有可调的有效帆面积，其中，朝向并且沿着所述主要翼帆区段的所述后帆边的所述面积是柔性的，以允许所述嵌套式翼帆区段从其中穿过；
其中，所述可重新配置的翼帆还包括另一个嵌套式翼帆区段，所述另一个嵌套式翼帆区段以与所述嵌套式翼帆区段嵌套在所述主要区段中的构造类似的构造嵌套在所述嵌套式翼帆区段中。
12.根据权利要求11所述的可重新配置的帆，其中所述嵌套式翼帆区段嵌套在所述主要翼帆区段的空腔内。
13. 一种包括帆的帆船，所述帆包括至少两个帆区段：形成翼型翼形状的至少部分的主要区段，所述主要区段具有在左舷侧面和右舷侧面中间的空腔，所述左舷侧面和右舷侧面交会以在所述主要区段处形成后帆边；以及能在第一状态和第二状态之间移动的可移动区段，其中在所述第一状态中所述可移动区段被包封或部分地包封在所述空腔中或以其它方式存放在所述后帆边处，在所述第二状态中所述可移动区段的至少一部分从所述后帆边伸展出所述主要区段后帆边中间的所述空腔，
其中在所述第二状态中，所述可移动区段增加了所述帆的帆面积，并且
其中，所述帆还包括第二可移动区段，所述第二可移动区段以与所述可移动区段嵌套在所述主要区段中的构造类似的构造嵌套在所述可移动区段中。
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