CN113978680A - 一种多向角度可调的太阳能风帆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多向角度可调的太阳能风帆，包括：翼板支撑杆，翼板支撑杆的底部铰接安装在船体上，且翼板支撑杆能够以翼板支撑杆的轴线为中心进行旋转；支撑杆放倒机构，支撑杆放倒机构设有一斜向连接在船体以及翼板支撑杆之间的第一推杆；翼板风帆，翼板风帆包含有至少一个安装在翼板支撑杆上的合页式风帆，在合页式风帆左、右片的正面设置有太阳能发电面板，且左片与右片的背面通过多个风帆开合机构相连，合页式风帆的左片或者右片与翼板支撑杆固定连接。本发明根据风的来向，通过转向驱动机构把翼板转到最大受风角，来实现风力助航；同时可以通过风帆开合机构展开两侧翼板，使翼板的受风面积最大化，来实现风力助航。
Description
技术领域
本发明涉及风帆船，具体涉及到一种多向角度可调的太阳能风帆。
背景技术
节能、环保一直是近年来航运关注的热点之一，也是船舶设计的趋势和目标。现代风帆技术正是利用风能助航来达到节能的目的，而现有的客货船的风帆尤其在内河航区受限于大桥的高度，其风帆的高度也受到限制，常规风帆面积小，风帆助航的效果也大打折扣，而为了实现最大助航效果，往往需要设置好几个风帆来保证受风面积，这对于船东营运和后期维护保养来说，成本花费很大，种种原因不利于风帆技术的推广和应用。
现有风帆设备存在的问题如下：
1)风帆面积小，需配置多个风帆来达到助航效果；
2)风帆高度受限，风帆低的话其受风面积也受到限制；
3)风帆可利用的能源形式比较单一，主要靠风力推进。
本专利旨在解决现有风帆设备的翼板受风面积小，高度受限，可利用的能源形式比较单一的情况，通过新型风帆的设计来最大限度的来提高助航效果。
发明内容
本发明提供了一种多向角度可调的太阳能风帆，所述太阳能风帆包括：
翼板支撑杆，所述翼板支撑杆的底部铰接安装在船体上，且所述翼板支撑杆能够以所述翼板支撑杆的轴线为中心进行旋转；
支撑杆放倒机构，所述支撑杆放倒机构设有一斜向连接在船体以及所述翼板支撑杆之间的第一推杆，由所述第一推杆的伸缩以调节所述翼板支撑杆在竖直方向上的夹角；
翼板风帆，所述翼板风帆包含有至少一个安装在所述翼板支撑杆上的合页式风帆，在所述合页式风帆左、右片的正面设置有太阳能发电面板，且左片与右片的背面通过多个风帆开合机构相连，所述太阳能发电面板通过电能转换装置与储能装置相连，所述合页式风帆的左片或者右片与所述翼板支撑杆固定连接。
进一步的，所述翼板支撑杆由底部的支撑底座以及同轴安装在所述支撑底座顶部的风帆转轴杆组成，所述支撑底座底部通过第一铰接座与船体连接，在所述支撑底座顶部设有用于驱动所述风帆转轴杆绕轴线转动的转向驱动机构。
进一步的，所述转向驱动机构包含相啮合的驱动电机、驱动齿轮和从动齿轮，所述驱动电机安装在所述支撑底座顶部一侧，所述驱动齿轮安装在所述驱动电机驱动轴上，所述从动齿轮固定套置在所述风帆转轴杆的外径上。
进一步的，所述第一推杆为液压推杆，液压推杆的两端分别通过第二铰接座与所述船体和所述支撑底座相连。
进一步的，所述风帆开合机构为液压推杆，且第二液压推杆的两端分别通过第三铰接座与所述合页式风帆左右片的背面相连。
进一步的，所述合页式风帆的左、右片的相对侧设置有上下多个带转轴孔的耳板，所述风帆转轴杆同时穿过左、右片耳板的转轴孔，所述合页式风帆的左片或者右片的耳板设有销轴孔，在销轴孔设有径向穿过所述风帆转轴杆的楔形锁销以将左片或者右片与所述翼板支撑杆固定连接。
本发明的优点在于：
1)根据风的来向，通过转向驱动机构把翼板转到最大受风角，来实现风力助航；
2)通过风帆开合机构展开两侧翼板，使翼板的受风面积最大化，来实现风力助航；
3)当船舶过大桥，通行高度受限时，通过支撑杆放倒机构把太阳能风帆翼板往后放倒，以降低高度，达到通行的目的；
4)使用太阳能翼板吸收太阳能转成电能，为船载设备提供辅助电能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种多向角度可调的太阳能风帆在竖直状态下的立体图；
图2为太阳能风帆在倾倒状态下的立体图；
图3为太阳能风帆在竖直状态下的正面图；
图4为用于控制太阳能风帆竖直以及倾倒的支撑杆放倒机构示意图；
图5为翼板支撑杆底部与船体连接的铰接座示意图；
图6为太阳能风帆在展开状态下的背面图；
图7为图6中单个风帆开合机构的示意图；
图8为太阳能风帆闭合后的示意图；
图9为用于驱动风帆转轴杆转动的驱动结构示意图；
图10为合页耳板通过锁销与风帆转轴杆固定连接的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1-9所示，本发明提供了一种多向角度可调的太阳能风帆，主要包括翼板支撑杆10、翼板风帆20、支撑杆放倒机构30、风帆开合机构40。
翼板支撑杆10的底部铰接安装在船体上，且翼板支撑杆10能够以翼板支撑杆10的轴线为中心进行旋转。
支撑杆放倒机构30设有一斜向连接在船体以及翼板支撑杆10之间的第一推杆31，由第一推杆31的伸缩以调节翼板支撑杆10在竖直方向上的夹角，如图4所示。
如图6-7所示，翼板风帆20包含有至少一个安装在翼板支撑杆10上的合页式风帆，在合页式风帆的左片21、右片22正面设置有太阳能发电面板，且左片21与右片22的背面通过多个风帆开合机构40相连，太阳能发电面板通过电能转换装置与储能装置相连。通过旋转翼板支撑杆10可以使得翼板风帆20正面能够以最大面积迎风，并且为了保证翼板风帆20在迎风时不会被风吹到绕翼板支撑杆10旋转，我们在合页式风帆的左片21或者右片22与翼板支撑杆10固定连接。
本发明中，在翼板支撑杆10上可以设置一个合页式的翼板风帆20，也可以沿翼板支撑杆10轴线设置多个合页式的翼板风帆20，并且各翼板风帆20的形状可以相同也可以为不同，根据空气动力学对其形状做出适当调整，以期达到理想的助航效果。
在一可选的实施例中，翼板支撑杆10由底部的支撑底座11以及同轴安装在支撑底座11顶部的风帆转轴杆12组成，支撑底座11底部通过第一铰接座14与船体连接，在支撑底座11顶部设有用于驱动风帆转轴杆12绕轴线转动的转向驱动机构50。
在一可选的实施例中，转向驱动机构50包含相啮合的驱动电机51、驱动齿轮52和从动齿轮53，驱动电机51安装在支撑底座11顶部一侧，驱动齿轮52安装在驱动电机51驱动轴上，从动齿轮53固定套置在风帆转轴杆12的外径上。驱动电机51旋转后带动驱动齿轮52转动，并由驱动齿轮52驱动从动齿轮53旋转，进而调整风帆转轴杆12的角度，实现调节风帆的迎风角。
在一可选的实施例中，第一推杆31为液压推杆，液压推杆的两端分别通过第二铰接座32与船体和支撑底座11相连。风帆开合机构40为液压推杆，且第二液压推杆的两端分别通过第三铰接座41与合页式风帆左片21、右片22的背面相连。
上述的支撑杆放倒机构30、风帆开合机构40以及转向驱动机构50均为船舱驾驶室相连，通过驾驶员可以远程控制翼板支撑杆10的竖直倾倒、旋转以及翼板风帆20的开合。
在一可选的实施例中，合页式风帆的左片21、右片22的相对侧设置有上下多个带转轴孔的耳板，如图2所示，左片21设有上下两个间隔的第一耳板21-1，右片22设有可插入第一耳板21-1的第二耳板22-1，将翼板支撑杆10同时穿过第一耳板21-1、第二耳板22-1的转轴孔，进而将合页式风帆安装在板支撑杆10上。其中，为了将左片21或者右片22与翼板支撑杆10固定连接，我们在第一耳板21-1、或者第二耳板22-1上设有销轴孔，在销轴孔设有径向穿过风帆转轴杆12的锁销以将左片21或者右片22与翼板支撑杆10固定连接。如图10所示，在第一耳板21-1设有横向的销轴孔，将锁销15插入销轴孔中以将第一耳板21-1与风帆转轴杆12固定连接在一起。锁销15为楔形插块，使得插入后结合更加紧固，避免锁销15脱出。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种多向角度可调的太阳能风帆，其特征在于，所述太阳能风帆包括：
翼板支撑杆(10)，所述翼板支撑杆(10)的底部铰接安装在船体上，且所述翼板支撑杆(10)能够以所述翼板支撑杆(10)的轴线为中心进行旋转；
支撑杆放倒机构(30)，所述支撑杆放倒机构(30)设有一斜向连接在船体以及所述翼板支撑杆(10)之间的第一推杆(31)，由所述第一推杆(31)的伸缩以调节所述翼板支撑杆(10)在竖直方向上的夹角；
翼板风帆(20)，所述翼板风帆(20)包含有至少一个安装在所述翼板支撑杆(10)上的合页式风帆，在所述合页式风帆的左片(21)、右片(22)正面设置有太阳能发电面板，且左片(21)与右片(22)的背面通过多个风帆开合机构(40)相连，所述太阳能发电面板通过电能转换装置与储能装置相连，所述合页式风帆的左片(21)或者右片(22)与所述翼板支撑杆(10)固定连接。
2.如权利要求1所述的多向角度可调的太阳能风帆，其特征在于，所述翼板支撑杆(10)由底部的支撑底座(11)以及同轴安装在所述支撑底座(11)顶部的风帆转轴杆(12)组成，所述支撑底座(11)底部通过第一铰接座(14)与船体连接，在所述支撑底座(11)顶部设有用于驱动所述风帆转轴杆(12)绕轴线转动的转向驱动机构(50)。
3.如权利要求2所述的多向角度可调的太阳能风帆，其特征在于，所述转向驱动机构(50)包含相啮合的驱动电机(51)、驱动齿轮(52)和从动齿轮(53)，所述驱动电机(51)安装在所述支撑底座(11)顶部一侧，所述驱动齿轮(52)安装在所述驱动电机驱动轴上，所述从动齿轮(53)固定套置在所述风帆转轴杆(12)的外径上。
4.如权利要求2所述的多向角度可调的太阳能风帆，其特征在于，所述第一推杆(31)为液压推杆，液压推杆的两端分别通过第二铰接座(32)与所述船体和所述支撑底座(11)相连。
5.如权利要求1所述的多向角度可调的太阳能风帆，其特征在于，所述风帆开合机构(40)为液压推杆，且液压推杆的两端分别通过第三铰接座(41)与所述合页式风帆左右片(22)的背面相连。
6.如权利要求2所述的多向角度可调的太阳能风帆，其特征在于，所述合页式风帆的左片(21)、右片(22)的相对侧设置有带转轴孔的耳板，所述风帆转轴杆(12)同时穿过左片(21)、右片(22)的耳板的转轴孔，所述合页式风帆的左片(21)或者右片(22)的耳板设有销轴孔，在销轴孔设有径向穿过所述翼板支撑杆(10)的楔形锁销(15)以将左片(21)或者右片(22)与所述风帆转轴杆(12)固定连接。
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| CN202111499592.2A CN113978680A (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 一种多向角度可调的太阳能风帆 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115503920A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆 |
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2021
- 2021-12-09 CN CN202111499592.2A patent/CN113978680A/zh active Pending
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| CN115503920A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆 |
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