CN115503920A - 一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆 - Google Patents

Abstract

一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，属于船用风帆技术领域。提供一种可通过调节风帆面积结合风速来控制帆船速度的风帆。包括空心支撑杆、转动安装在空心支撑杆内部的两个旋转立柱、一端缠绕在对应旋转立柱上的两个风帆帆面以及安装在风帆帆面和空心支撑杆之间的多个自动伸缩杆；所述两个风帆帆面作为侧翼设置在空心支撑杆两侧，所述两个旋转立柱正反转时，由多个自动伸缩杆配合伸缩，使风帆帆面能够展开扩大面积，提高帆船的航速或者使风帆帆面能够卷入空心支撑杆内部缩小面积，降低帆船的航速。本发明从风帆的帆面面积入手，使帆船的航速不完全由风速决定。通本发明还可以通过各结构间的配合实现降帆，以保证航行安全。

Description

一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆

技术领域

本发明属于船用风帆技术领域，具体涉及一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆。

背景技术

随着全球经济的高速发展，煤炭和油气等资源的消耗不断增加，同时，由于使用化石燃料引起的诸多环境问题也引起了人们的广泛关注，这使得各行业开始使用清洁能源替代化石能源，其中，由风能提供动力的“绿色船舶”—帆船，再次被广泛的应用。帆船的动力来源于风，所以帆船的速度几乎完全由风速决定，并不能人为控制，导致有时候会有诸多不便，尤其是风况和海况恶劣时，由于有风帆的存在，还容易发生事故。

发明内容

本发明为了解决帆船无法人为控制速度的问题，进而提供一种可通过调节风帆面积结合风速来控制帆船速度的适用于帆船的可调节帆面面积的风帆。

本发明所采取的技术方案是：一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，包括空心支撑杆、转动安装在空心支撑杆内部的两个旋转立柱、一端缠绕在对应旋转立柱上的两个风帆帆面以及安装在风帆帆面和空心支撑杆之间的多个自动伸缩杆；所述两个风帆帆面作为侧翼设置在空心支撑杆两侧，所述两个旋转立柱正反转时，由多个自动伸缩杆配合伸缩，使风帆帆面能够展开扩大面积，提高帆船的航速或者使风帆帆面能够卷入空心支撑杆内部缩小面积，降低帆船的航速。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明为人为改变帆船速度提供了一种策略，从风帆的帆面面积入手，使帆船的航速不完全由风速决定。通过若干多节自动伸缩杆之间的配合，可以实现帆面的展开和收缩，当风速较低需要提高航速时，将帆面完全展开，以提供最大航速；当风速过大需要降低航速来保证航行安全或因作业需求需降低航速时，则将帆面根据需求收缩一定量，以提供需要的航速。另外，当风况和海况非常恶劣时，风帆的存在极大的影响了帆船的安全性和稳定性，本发明还可以通过各结构间的配合实现降帆，以保证航行安全。

附图说明

图1是本发明正视示意图；

图2是本发明俯视示意图；

图3是本发明风帆帆面收缩过程示意图；

图4是本发明风帆降帆过程示意图；

图5是本发明自动伸缩杆相邻两节杆的结构示意图；

图6是本发明自动伸缩杆中弹簧与调节装置工作的示意图；

其中：1、自动伸缩杆；101、伸缩杆一；102、伸缩杆二；103、不锈钢导轨；104、不锈钢滑块；105、刚性固定旋钮；106、高强度弹簧；107、弹簧调节装置；1071、调节装置盒体；1072、调节平板；2、风帆帆面；3、滑块滑轨机构；4、支撑伸缩杆；5、调节装置；6、旋转装置；7、连接平台；8、空心支撑杆；9、旋转立柱；10、固定板；11、弧形导流面。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的做进一步详细的描述。

参照图1～图6所示，本发明的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，包括空心支撑杆8、转动安装在空心支撑杆8内部的两个旋转立柱9、一端缠绕在对应旋转立柱9上的两个风帆帆面2以及安装在风帆帆面2和空心支撑杆8之间的多个自动伸缩杆1；所述两个风帆帆面2作为侧翼设置在空心支撑杆8两侧，所述两个旋转立柱9正反转时，由多个自动伸缩杆1配合伸缩，使风帆帆面2能够展开扩大面积，提高帆船的航速或者使风帆帆面2能够卷入空心支撑杆8内部缩小面积，降低帆船的航速。

其中：空心支撑杆8内部分为两个腔室，每个腔室内各设置一个刚性旋转立柱9，刚性旋转立柱9用于收缩风帆帆面2，两个腔室分别用于存放两侧收缩后的风帆帆面2。令外，空心支撑杆8作为自动伸缩杆1的支撑杆件，内还铺设用于控制自动伸缩杆1自动伸缩的线路。

缩帆的过程如图3所示，通过若干根高强度多节自动伸缩杆1和旋转立柱9的协同配合，可将帆面2沿图2中螺旋线收缩到空心支撑杆8内部，从而实现风帆的缩帆过程，反过来扩帆的过程也是同理可以实现。

为配合风帆帆面2的缠绕和展开，多个自动伸缩杆1的固定端转动安装在空心支撑杆8上，多个自动伸缩杆1的伸缩端与风帆帆面2另一端连接。

且在空心支撑杆8的正前方安装有弧形导流面11，用于减小空气阻力。

空心支撑杆8下端安装在旋转装置6上，使空心支撑杆8能够上下旋转，以达到降帆升帆的目的，并在空心支撑杆8和帆船之间安装有支撑机构，用于支撑整个风帆，所述旋转装置6安装在拱形的连接平台7，所述连接平台7安装在船平面上。(具体为旋转装置6采用延左右方向设置的旋转轴结构，旋转轴两端与连接平台7转动连接，空心支撑杆8与旋转装置6中部连接，并在连接平台7上开一个凹槽，空心支撑杆8下降时可以下放到其中。)

连接平台7作为连接和固定旋转装置6装置，同时也是风帆的底座，可以为整个结构提供稳定性，并且可以在风帆竖立或完全降下时通过凹槽将空心支撑杆8固定在凹槽内，从而锁死旋转装置6使整体结构稳固。

拱形的连接平台7内部还用于放置控制自动伸缩杆1自动伸缩以及旋转立柱9转动的电机和线路等，连接平台7就在船平面上，方便对内部机器和线路进行检修。

支撑机构包括滑块滑轨机构3、支撑伸缩杆4、固定板10及调节装置5；所述滑块滑轨机构3延空心支撑杆8长度方向安装在空心支撑杆8后侧面下端上，所述支撑伸缩杆4一端铰接在滑块滑轨机构3的滑块上，支撑伸缩杆4另一端向下倾斜安装在固定板10上，支撑伸缩杆4用于支撑整个风帆，所述固定板10安装在船平面上，所述支撑伸缩杆4与船平面之间安装有调节装置5，通过调节装置5调节支撑伸缩杆4的倾斜角度，从而调节空心支撑杆8和风帆帆面2的倾斜角度，以达到升帆降帆和固定整个支撑机构的目的。

所述调节装置5的主体为弧形片，并在弧形片上延着弧线开多个螺纹通孔一，所述支撑伸缩杆4的活动杆上开设能够让弧形片滑动穿过的弧形通槽，所述弧形通槽上开设一个螺纹通孔二，所述螺纹通孔二内安装有螺纹旋钮，通过螺栓旋钮串接螺纹通孔二和任意一个螺纹通孔一，能够调节支撑伸缩杆4的倾斜角度并将支撑伸缩杆4固定在调节装置5上。

降帆的过程如图4所示，通过滑轨滑块机构3、支撑伸缩杆4和调节装置5的相互配合可以使空心支撑杆8以及其支撑的自动伸缩杆1和风帆帆面2绕旋转装置6旋转，直至将帆降到与船平面平行，从而实现风帆的降帆。

每个所述自动伸缩杆1均有多节杆依次串接而成，每两节杆之间的连接方式如图5所示，包括伸缩杆一101、与伸缩杆一101一端相连的不锈钢滑块104、与不锈钢滑块104相匹配使用的不锈钢导轨103、套装在导轨103和伸缩杆一101一端外侧的伸缩杆二102、用于固定伸缩杆一101和伸缩杆二102的刚性固定旋钮105、与刚性固定旋钮105相连接的高强度弹簧106、用于收缩弹簧106的弹簧调节装置107。所述弹簧调节装置107设置在伸缩杆一101所述一端内部，并在伸缩杆一101侧壁上对应弹簧调节装置107的位置处开设穿孔，用于方便刚性固定旋钮105伸出或者缩回伸缩杆一101内部。

弹簧调节装置107可以将高强度弹簧106收缩至其内部，从而使刚性固定旋钮105收缩，解锁滑块104在导轨103上的运动，使自动伸缩杆1完成收缩。同理，当自动伸缩杆1需要伸长时，弹簧调节装置107可以将高强度弹簧106从其内部顶出，使刚性固定旋钮105到达对应孔位时弹出。

弹簧调节装置107包括盒体1071及两个平板1072；所述盒体1071构成了一个收纳空间，将两个平板1072容纳在盒体1071内，两个平板1072分别连接盒体1071两端的高强度弹簧106，通过电路控制两个平板1072在盒体1071内相对或者相向运动，从而使高强度弹簧106从弹簧调节装置107内收缩或者伸出，

刚性固定旋钮105出孔位时高强度弹簧106处于一般状态，既不拉伸，也不收缩。需要将自动伸缩杆1收缩时，电路控制盒体1071内两个平板1072向中间运动，使高强度弹簧106受到拉伸，收缩到盒体1071内，刚性固定旋钮105从孔位离开，进入伸缩杆二102内。需要刚性固定旋钮105弹出到孔位进行固定时，电路控制平板向两侧运动，弹簧从107伸出并被压缩，当105到达孔位置，弹簧恢复，旋钮弹出，完成固定。如图6所示。

其中：两个平板1072均采用金属材质制成，且内部含有导线，通过电路控制使两根导线通电生磁，并通过电路控制两个导线产生相同或者不同的磁场方向，从而控制两个平板1072之间相互靠近或者相互远离。

支撑伸缩杆4的结构与自动伸缩杆1相似，其不同之处在于，支撑伸缩杆4采用两节杆结构，并在支撑伸缩杆4的伸缩杆二外壁上延其轴向开设多个穿孔，使支撑伸缩杆4的伸缩杆一能够在伸缩杆二的多处固定，达到调节整个支撑伸缩杆4的目的。

工作流程如下：

如图1与图2所示，高强度多节自动伸缩杆1与风帆帆面2相连接，空心支撑杆8内部有两根旋转立柱9，风帆帆面2根部与旋转立柱9相连，当旋转立柱9转动时，自动伸缩杆1同时收缩，可以使风帆帆面2的一部分可沿图2中螺旋线轨迹卷入空心支撑杆8内部。根据风况和帆船所需的航速，船员可以判断所需要收缩的帆面面积，然后旋转立柱9相应的旋转一定圈数，自动伸缩杆9相应的收缩一定节数，使得不需要的帆面收缩到空心支撑杆8内部，完成缩帆，如图3缩帆过程所示。当需要扩帆时同理，换方向转动旋转立柱9并且控制自动伸缩杆1伸长相应节数，完成风帆的扩帆。

如图1所示，空心支撑杆8与旋转装置6固连，连接平台7则连接和固定空心支撑杆8和旋转装置6，保持其稳定性。空心支撑杆8靠下部分设置有滑轨滑块机构3，与滑轨滑块机构3的滑块相连的是支撑伸缩杆4，支撑伸缩杆4是一根高强度的两节伸缩管，可以根据需求调节其长度。

在支撑伸缩杆4上连接有调节装置5和固定板10，固定板10将支撑伸缩杆4固定在船平面上，调节装置5则可以通过调节不同的孔位改变支撑伸缩杆4与船平面的角度。

如图4降帆过程所示，通过上述结构间的相互配合，可以达到降帆的目的，首先向下调节螺栓旋钮在调节装置5的位置，相应的，支撑伸缩杆4与船平面的角度减小，滑块在滑轨上按既定的轨道向下滑，同时支撑伸缩杆4的长度开始收缩，使旋转装置6转动，带动空心支撑杆8开始绕旋转装置6下降，一直可以降到空心支撑杆8贴近船平面。

当风况很恶劣，即使将风帆帆面2缩到最小时也无法保证航行的安全时，可以使已经收缩完全的风帆降下来，以保证帆船的稳定性，从而提高航行安全。待风况和海况好转，再与降帆过程类似进行升帆，然后调节风帆帆面2面积，继续航行。

空心支撑杆8正前方是一弧形导流面11，减小空气阻力，有助于航行。拱形连接平台7内部放置用于控制自动伸缩杆1伸缩以及旋转立柱9旋转的电机和线路，连接平台7在最下层，贴近船平面，方便检修机器设备。连接平台7内的线路沿着空心支撑杆8向上连接到各个多节自动伸缩杆1处，可控制若干自动伸缩杆1一起调整长度，完成对风帆帆面2收缩或伸展。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：包括空心支撑杆(8)、转动安装在空心支撑杆(8)内部的两个旋转立柱(9)、一端缠绕在对应旋转立柱(9)上的两个风帆帆面(2)以及安装在风帆帆面(2)和空心支撑杆(8)之间的多个自动伸缩杆(1)；所述两个风帆帆面(2)作为侧翼设置在空心支撑杆(8)两侧，所述两个旋转立柱(9)正反转时，由多个自动伸缩杆(1)配合伸缩，使风帆帆面(2)能够展开扩大面积，提高帆船的航速或者使风帆帆面(2)能够卷入空心支撑杆(8)内部缩小面积，降低帆船的航速。

2.根据权利要求1所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述多个自动伸缩杆(1)的固定端转动安装在空心支撑杆(8)上，自动伸缩杆(1)的伸缩端与风帆帆面(2)另一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述空心支撑杆(8)的正前方安装有弧形导流面(11)，用于减小空气阻力。

4.根据权利要求3所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述空心支撑杆(8)下端安装在旋转装置(6)上，使空心支撑杆(8)能够上下旋转，以达到降帆升帆的目的，并在空心支撑杆(8)和帆船之间安装有支撑机构，用于支撑整个风帆，所述旋转装置(6)安装在连接平台(7)，所述连接平台(7)安装在船平面上。

5.根据权利要求4所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述支撑机构包括滑块滑轨机构(3)、支撑伸缩杆(4)、固定板(10)及调节装置(5)；所述滑块滑轨机构(3)延空心支撑杆(8)长度方向安装在空心支撑杆(8)后侧面下端上，所述支撑伸缩杆(4)一端铰接在滑块滑轨机构(3)的滑块上，支撑伸缩杆(4)另一端向下倾斜安装在固定板(10)上，支撑伸缩杆(4)用于支撑整个风帆，所述固定板(10)安装在船平面上，所述旋转装置(6)采用延左右方向设置的旋转轴结构，所述支撑伸缩杆(4)与船平面之间安装有调节装置(5)，通过调节装置(5)调节支撑伸缩杆(4)的倾斜角度，从而调节空心支撑杆(8)和风帆帆面(2)的倾斜角度，以达到升帆降帆和固定整个支撑机构的目的。

6.根据权利要求5所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述调节装置(5)的主体为弧形片，并在弧形片上延着弧线开多个螺纹通孔一，所述支撑伸缩杆(4)的活动杆上开设能够让弧形片滑动穿过的弧形通槽，所述弧形通槽上开设一个螺纹通孔二，所述螺纹通孔二内安装有螺纹旋钮，通过螺栓旋钮串接螺纹通孔二和任意一个螺纹通孔一，能够调节支撑伸缩杆(4)的倾斜角度并将支撑伸缩杆(4)固定在调节装置(5)上。

7.根据权利要求6所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：每个所述自动伸缩杆(1)均有多节杆依次串接而成，每两节杆之间的连接方式，包括伸缩杆一(101)、与伸缩杆一(101)一端相连的不锈钢滑块(104)、与不锈钢滑块(104)相匹配使用的不锈钢导轨(103)、套装在导轨(103)和伸缩杆一(101)一端外侧的伸缩杆二(102)、用于固定伸缩杆一(101)和伸缩杆二(102)的刚性固定旋钮(105)、与刚性固定旋钮(105)相连接的高强度弹簧(106)、用于收缩弹簧(106)的弹簧调节装置(107)。所述弹簧调节装置(107)设置在伸缩杆一(101)所述一端内部，并在伸缩杆一(101)侧壁上对应弹簧调节装置(107)的位置处开设穿孔，用于方便刚性固定旋钮(105)伸出或者缩回伸缩杆一(101)内部。

8.根据权利要求7所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述弹簧调节装置(107)包括盒体(1071)及两个平板(1072)；所述盒体(1071)构成了一个收纳空间，将两个平板(1072)容纳在盒体(1071)内，两个平板(1072)分别连接盒体(1071)两端的高强度弹簧(106)，通过电路控制两个平板(1072)在盒体(1071)内相对或者相向运动，从而使高强度弹簧(106)从弹簧调节装置(107)内收缩或者伸出。

9.根据权利要求8所述的一种适用于帆船的可调节帆面面积的风帆，其特征在于：所述两个平板(1072)均采用金属材质制成，且内部含有导线，通过电路控制使两根导线通电生磁，并通过电路控制两个导线产生相同或者不同的磁场方向，从而控制两个平板(1072)之间相互靠近或者相互远离。

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