CN204623816U - 一种风帆操纵控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风帆操纵控制系统，包括核心控制装置，风速风向仪、接触开关及控制面板分别与所述核心控制装置连接并向所述核心控制装置传输控制信号，所述核心控制装置还连接执行机构，所述核心控制装置的控制信号通过所述执行机构控制一型风帆机构执行收帆、放帆、伸缩命令。本实用新型结构简单、使用方便，利用本实用新型可快速实现风帆的收放，一方面在有利风向下实现助推、不利风向下减少风阻，另一方面在航行时放帆助推，在装卸货物时收帆以便于装卸。另外可以快速实现风帆的转向，以改变风帆的迎风角，提高助推效率，具有一定的垂直伸缩功能。

Description

一种风帆操纵控制系统

技术领域

本实用新型涉及船舶设备，尤其涉及一种风帆操纵控制系统。

背景技术

随着全球能源日趋短缺，油气价格飞速攀升，如何降低燃料成本逐渐成为众多行业关注的焦点。同时，化石燃料燃烧后的排放物也给环境带来了严重影响（全球气候变暖，酸雨等）。作为一大能源消耗产业的船舶运输业，近年来随着航运量的飞速增长，其给环境带来的影响也已不容忽略。在《联合国气候变化框架公约》以及哥本哈根世界气候大会的背景下，世界性的组织如国际海事组织（IMO）、欧盟（EU）等，不断颁布各种针对船舶行业的国际公约与规则，对船舶设计、生产、营运等各环节进行严格监控。伴随着这些法规的出台，船舶设计师们提出了“绿色船舶”的理念，以期实现节能减排。目前，在孕育发展的诸多节能减排技术当中，风帆助推技术以其安全、高效等优点备受船舶设计师们的青睐。国外实践证明，以风帆作为辅助动力用于船舶航行，能够把船舶主机油耗降低10%～30%。

目前，风帆助航技术的应用还存在如下待解决的问题：

（1) 如何快速实现风帆的收放，一方面在有利风向下实现助推，不利风向下减小风阻，另一方面在航行时放帆助推，在装卸货物时收帆以便于装卸。

（2)  如何快速实现风帆的转向，以改变风帆的迎风角，提高助推效率。

（3)  对于大型风帆结构，考虑到航线上桥梁高度的限制，需要风帆结构在垂直（水平面）方向上具有一定的伸缩功能。

     为了解决上述问题，亟需一种风帆操纵控制系统。

实用新型内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种具有合理构造、可快速实现风帆收放、转向和垂直伸缩功能的风帆操纵控制系统，该系统可在有利风向下通过操纵风帆放帆和转向将风能资源充分转换为船舶辅助动力，在不利风向下通过操纵风帆收帆以降低受风面积，降低风帆对船舶航行和安全的影响。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种风帆操纵控制系统，包括核心控制装置，风速风向仪、接触开关及控制面板分别与所述核心控制装置连接并向所述核心控制装置传输控制信号，所述核心控制装置还连接执行机构，所述核心控制装置的控制信号通过所述执行机构控制一型风帆机构执行收帆、放帆、伸缩、转向命令。

其进一步技术方案在于：

所述执行机构包括卷扬机、步进电机及蓄能器；

所述一型风帆机构的具体结构如下：

包括底柱，所述底柱的一端与顶柱连接形成液压运动组件，在所述顶柱上还分别连接固定平台及风帆框架，所述风帆框架通过转动副与所述步进电机连接；在所述风帆框架内安装多根纵向间隔布置的升帆索，所述升帆索由所述卷扬机控制收放；各升帆索均与多根横向布置的风帆肋骨连接，在各风帆肋骨之间还固接帆面；

所述顶柱可沿底柱的轴线方向作位移运动；

所述蓄能器控制液压阀门的开闭、使所述底柱及顶柱组成的液压运动组件执行伸缩命令；

所述转动副为蜗轮蜗杆传动机构；

所述帆面采用柔性材料制成。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构简单、使用方便，利用本实用新型可快速实现风帆的收放，一方面在有利风向下实现助推、不利风向下减少风阻，另一方面在航行时放帆助推，在装卸货物时收帆以便于装卸。另外可以快速实现风帆的转向，以改变风帆的迎风角，提高助推效率，具有一定的垂直伸缩功能。

附图说明

图1为本实用新型中控制系统的示意图。

图2为本实用新型中一型风帆机构在放帆时处于垂直伸长状态的示意图。

图3为本实用新型中一型风帆机构在收帆时处于垂直缩短状态的示意图。

图4为本实用新型的控制流程示意图。

  其中：1、风速风向仪；2、接触开关；3、核心控制装置；4、卷扬机；5、步进电机；51、蜗轮蜗杆传动机构；6、蓄能器；61、液压阀门；7、控制面板；8、一型风帆机构；801、底柱；802、顶柱；803、固定平台；804、升帆索；805、风帆框架；806、风帆肋骨；807、帆面。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的风帆操纵控制系统，包括核心控制装置3，风速风向仪1、接触开关2及控制面板7分别与核心控制装置3连接并向核心控制装置3传输控制信号，核心控制装置3还连接执行机构，执行机构包括卷扬机4、步进电机5、蓄能器6，核心控制装置3的控制信号分别通过卷扬机4、步进电机5、蓄能器6控制一型风帆机构8执行收帆、放帆、伸缩、转向命令。

如图2、图3所示，一型风帆机构8的具体结构如下：包括底柱801，底柱801为固定液压缸，底柱801的一端与顶柱802连接形成液压运动组件，顶柱802可沿底柱801的轴线方向作位移运动。在顶柱802上还分别连接固定平台803及风帆框架805，其中固定平台803焊接在顶柱802上，固定平台803用于为风帆框架805提供机械支承，同时可以在固定平台803上安装卷扬机4、步进电机5及蜗轮蜗杆传动机构51，风帆框架805通过转动副与步进电机5连接，转动副为蜗轮蜗杆传动机构51，风帆框架805可沿顶柱802的轴线转动。在风帆框架805内安装多根纵向间隔布置的升帆索804，升帆索804通过滑动机构（未示出）与卷扬机4连接并由卷扬机4控制收放；各升帆索804均与多根横向布置的风帆肋骨806连接，在各风帆肋骨806之间还固接帆面807，帆面807采用柔性材料制成，可随风帆收放自动变形。上述风帆肋骨806可在风帆框架805内上下滑动，并且为帆面807提供机械支承，维持风帆形状，上述蓄能器6控制液压阀门61的开闭、使底柱801及顶柱802组成的液压运动组件执行伸缩命令。

本实用新型的具体工作过程如下：

风速风向仪1检测风速风向，并将风速风向信息以电信号形式传送给核心控制装置3，同时在控制面板7上显示风速风向信息，然后操作人员通过控制面板7输入操纵信息（如收帆、放帆、转向角度、垂直伸长、收缩等命令）输入的操纵信息的同时可以在控制面板7上显示，核心控制装置3接收到控制面板7输入的操纵信号后向执行机构（卷扬机4、步进电机5、蓄能器6）发送信号，驱动执行装置执行操纵信号，其中卷扬机4可拉放升帆索804实现一型风帆机构8的收放帆，步进电机5可驱动与风帆框架805连接的蜗轮蜗杆传动机构51运动并实现一型风帆机构8的定角度转向，蓄能器6控制液压阀门61的开闭可实现一型风帆机构8的垂直伸长或收缩，接触开关2可检测收帆、放帆及垂直伸长、收缩等动作是否完成，并向核心控制装置3反馈信号，同样，步进电机5的编码器向核心控制装置3实时反馈一型风帆机构8的转向角度信号，核心控制装置3收到上述转向角度的反馈信号后在控制面板7上实时显示，核心控制装置3接收到执行装置发出的完成信号后，向各执行装置发出闭锁信号，使各执行装置闭锁。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的基本结构的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.一种风帆操纵控制系统，其特征在于：包括核心控制装置（3），风速风向仪（1）、接触开关（2）及控制面板（7）分别与所述核心控制装置（3）连接并向所述核心控制装置（3）传输控制信号，所述核心控制装置（3）还连接执行机构，所述核心控制装置（3）的控制信号通过所述执行机构控制一型风帆机构（8）执行收帆、放帆、转向伸缩命令。

2.如权利要求1所述的一种风帆操纵控制系统，其特征在于：所述执行机构包括卷扬机（4）、步进电机（5）及蓄能器（6）。

3.如权利要求1所述的一种风帆操纵控制系统，其特征在于：所述一型风帆机构（8）的具体结构如下：

      包括底柱（801），所述底柱（801）的一端与顶柱（802）连接形成液压运动组件，在所述顶柱（802）上还分别连接固定平台（803）及风帆框架（805），所述风帆框架（805）通过转动副与步进电机（5）连接；在所述风帆框架（805）内安装多根纵向间隔布置的升帆索（804），所述升帆索（804）由卷扬机（4）控制收放；各升帆索（804）均与多根横向布置的风帆肋骨（806）连接，在各风帆肋骨（806）之间还固接帆面（807）。

4.如权利要求3所述的一种风帆操纵控制系统，其特征在于：所述顶柱（802）可沿底柱（801）的轴线方向作位移运动。

5.  如权利要求2所述的一种风帆操纵控制系统，其特征在于：所述蓄能器（6）控制液压阀门（61）的开闭、使底柱（801）及顶柱（802）组成的液压运动组件执行伸缩命令。

6.   如权利要求3所述的一种风帆操纵控制系统，其特征在于：所述转动副为蜗轮蜗杆传动机构（51）。

7.如权利要求3所述的一种风帆操纵控制系统，其特征在于：所述帆面（807）采用柔性材料制成。