CN201566826U - 充气式可升降转筒风帆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种充气式可升降转筒风帆，其特征在于：采用可以充气升帆、放气降帆的充气气囊，所述充气气囊可以由机械装置驱动绕轴心旋转，所述充气气囊为圆桶形，是各自独立的多气室或多层结构，所述充气气囊采用透明材料制作，内置太阳能采集装置，所述充气气囊有环形水槽为其基座，所述机械装置有供帆内、帆外动力驱动的两套传动系统，在其帆内有一套独立的太阳能动力系统。本实用新型由于提高了能量使用效率，降低了生产成本与维护难度，使转筒帆成为一种低生产成本、具有商业价值的实用技术；可以应用于各种海上船舶，具有良好的节能减排效应。

Description

充气式可升降转筒风帆

技术领域

本实用新型涉及一种流体力学动力装置，尤其涉及一种充气式风帆。

背景技术

充气气囊转筒风帆利用“马格努斯效应”空气动力学原理推动船舶航行，由于不像传统风帆那样大量占据船上有限的空间，又能很有效率地利用风力行驶，在节能减排方面有重要的价值。本发明是对1931年一项转筒帆动力发明的改进。1924年德国物理学家AntonFlettner最先发明的转筒风帆，并于1931年获得了专利(U.S.Pat.No.Re.18，122)他发现当风以某个角度吹向圆柱体时，在圆柱体的正面产生了真空现象，而背部则空气压强增大，于是产生了向前的推动力。这就是所谓的″Magnus effect″，这一原理与足球的“香蕉球”原理是一样的。他将一条680吨重的船Buckau号上的传统风帆改成了用铁皮制成的圆筒帆。用电机驱动它按120转/分钟的速度旋转，结果比传统风帆有更好的驱动力，而且由于重量轻、重心低也大大提高了船的安全性与稳定性。为证明这一发明的潜力，1926年，他将船改名为Baden-Baden并实现了跨大西洋的航行。这一技术可以利用风力航行，平均只需传统的动力船舶耗能的十分之一就可以取得同样的动力。但是，由于筒帆的振动对设备的磨损十分严重，并没有取得对传统风帆的明显优势。因此取得专利还不到20年，这条船就被当废铁拆了。

发明内容

本发明对Flettner1931年获得的这项专利进行了改进：一、采用充气气囊制造转筒帆，可以充气升帆，放气降帆；二、；以环形水槽为气囊帆的基座；从而开发一种充气式可升降转筒风帆。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种充气式可升降转筒风帆，其特征在于：采用可以充气升帆、放气降帆的充气气囊，所述充气气囊可以由机械装置驱动绕轴心旋转。

本实用新型的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，所述充气气囊为圆桶形，是各自独立的多气室或多层结构；所述充气气囊采用透明材料制作，内置太阳能采集装置。

作为优选，所述充气气囊有环形水槽为其基座。

作为优选，所述机械装置有供帆(气囊)内、帆(气囊)外动力驱动的两套传动系统。

作为优选，在其帆(气囊)内有一套独立的太阳能动力系统。用太阳能采集装置为电能。

换言之，采取三项措施，以减少重力、磨擦、振动所造成的阻力，使转筒帆可以更轻易地驱动，同时减少机械磨损。一、改使用重而硬的金属材料为使用轻而有弹性的高强度高分子弹性体材料，例如TPU；二、充以轻质气体，抵消帆身重力；三、使用水槽为基座，以水为润滑介质，以浮力抵消重力。

因此，本实用新型的有益效果是：

相对于1931年的发明有四项明显的应用优势。

一、以充气气囊制作转筒帆，更轻，振动磨擦更少，能耗更小，使完全采用自然界取之不尽的清洁能源作为驱动力成为现实，有可能实现零污染、零排放；

二、充气气囊比硬质金属筒更坚固，易于维修；

三、用柔软的材料制成气囊转筒帆不仅重量轻，重心低，还可以放气收帆以避台风巨浪。四、生产成本低廉，安装方便。

由于提高了能量使用效率与，降低了生产成本与维护难度，使转筒帆成为一种低生产成本、具有商业价值的实用技术。可以应用于各种海上船舶，以降低对石油能源的依赖，具有良好的节能减排效应。

因其能耗少，有可能使用清洁能源驱动，实现完全的零污染零排放，不仅可用于海上运输船舶，还特别适合于开发对环境保护敏感的湖上、海上休闲娱乐用游艇。因其重量轻、机械噪声小；重心低、抗风浪；使用方便，能够实现单人操作。在游艇业上有很好的商业前景。因其空间省，在船的外观设计上有明显区别于传统帆船的可能性。可以开发造型奇异、个性化的游艇。

以充气式可升降转筒风帆技术可以开发多种价格层次的产品：低端产品，如人力驱动转筒帆观光艇。高端产品，如开发高技术的、完全使用清洁能源的豪华游艇。

附图说明

图1-1是图1的A-A剖面图；

图1-2是图1的C-C剖面图；

图2是本实用新型在船舶上应用(放气收帆)示意图；

图3是图2的(充气升帆)侧视示意图；

图4是图3的剖面图。

附图标记说明：1、气囊，2、桅杆，3、浮筒，4、基座气室气咀，6、船仓，8、升降帆气室气咀，9、环形水槽基座，10、轴承，11、电机，14、气囊气咀。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

在图2、3、4中，显示在一艘双体游艇上，充气式可升降转筒风帆的使用原理。从左到右依次为气囊1降帆(放气时)状态、升帆(充气时)状态、升帆方法剖面示意。在“升帆方法剖面示意”中标明有两个气室：升降帆气室、基座气室。各有气嘴可分别充气，基座气室漂浮于环形水槽中，以浮力抵消重力，并减少振动。

在图1、1-1、1-2中，可伸缩的充气筒帆由衍架辐轮支撑，悬挂于桅杆2上，并浮于环形水槽基座9中。气囊1(充气筒帆)由上下两个气室组成，各有气嘴。桅杆截面为方形，筒帆辐轮与桅杆之间有轴承，可绕桅杆旋转。下辐轮有齿轮组与电机11相咬合，驱动其运转。电机11四台，对称分布，以求平衡并增强惯性。

太阳能为驱动力的工作原理是：太阳能转筒帆下层为基座气囊；上部为升降帆气囊，分内外两层气室。内层为结构层，起定型作用。外层为太阳能采集舱。其它太阳能采集装置主要包括：内置太阳能光伏器、集热器、空气压缩机、气动发电机、蓄电池。太阳能光伏器与集热器采集电能与热能。电能存贮于蓄电池；热能使空气膨胀增压，经上部出口驱动气动发电机发电，亦存贮于蓄电池；蓄电池供电给空气压缩机、电动机；空气压缩机向太阳能采集舱输入冷空气促进空气循环，增压并降温；电动机则驱动筒帆转动。

[0029]还可以下幅轮有上下两组齿轮组与电机组合。下组电机，利用帆外电力驱动；上组利用帆内清洁能源电力驱动，在下辐轮上除电机外还安装有蓄电池、空气压缩机，在上辐轮下则安装气动发电机，其驱动原理与上相同。

Claims (5)

1.一种充气式可升降转筒风帆，其特征在于：采用可以充气升帆、放气降帆的充气气囊，所述气囊可以由机械装置驱动绕轴心旋转。

2.根据权利要求1所述的充气式可升降转筒风帆，其特征在于：所述气囊为圆桶形，是各自独立的多气室或多层结构；所述气囊采用透明材料制作，内置太阳能采集装置。

3.根据权利要求1或2所述的充气式可升降转筒风帆，其特征在于：所述气囊有环形水槽为其基座。

4.根据权利要求1或2所述的充气式可升降转筒风帆，其特征在于：所述机械装置有供帆内、帆外动力驱动的两套传动系统。

5.根据权利要求2所述的充气式可升降转筒风帆，其特征在于：在其气囊内有一套独立的太阳能动力系统。

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