橫向可折疊自動收放翼型帆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安裝在船舶上的風(fēng)帆，張開時能利用風(fēng)力推動船舶，具體涉及一種自動收放的翼型帆。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)帆在船舶航海的發(fā)展過程中經(jīng)歷了由古代軟質(zhì)帆到現(xiàn)代硬質(zhì)帆，風(fēng)帆帆型出現(xiàn)過三角帆、四邊形帆、弧形帆，發(fā)展到如今的翼型帆，翼型帆的上表面彎曲，下表面平坦，帆翼與空氣相對運(yùn)動時，流過上表面的空氣在同一時間內(nèi)走過的路程比流過下表面的空氣的路程遠(yuǎn)，所以在上表面的空氣的相對速度比下表面的空氣小，因此上表面的空氣施加給帆翼的壓力小于下表面的空氣施加給帆翼的壓力，上下壓力的合力必然向上產(chǎn)生了升力。
[0003]中國專利公開號為CN203528799的文獻(xiàn)記載了一種翻轉(zhuǎn)式風(fēng)帆，包含有多塊可翻轉(zhuǎn)風(fēng)帆、不可翻轉(zhuǎn)風(fēng)帆、一對液壓齒條桿、風(fēng)帆橫梁以及一對液壓桿套等，該翻轉(zhuǎn)式風(fēng)帆為了能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)帆的上下收放，其風(fēng)帆形狀須采用平板式風(fēng)帆，風(fēng)能利用率不高，風(fēng)帆產(chǎn)生的推力效果不佳，而且該翻轉(zhuǎn)式風(fēng)帆雖然能夠根據(jù)實(shí)際航行狀況調(diào)節(jié)風(fēng)帆尺寸、位置，但是風(fēng)帆尺寸受到了滑臺尺寸的限制，而設(shè)置在船舶甲板上的滑臺不可能做的面積過大，故因風(fēng)帆尺寸的限制嚴(yán)重影響了助航性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有尺寸和位置可調(diào)的風(fēng)帆存在的風(fēng)能利用率不高的問題，提出一種橫向可折疊自動收放翼型帆，采用對稱翼型帆面，僅利用液壓升降桿為動力帶動翼型帆展開與收起，自動化程度高且減小甲板占用率，提高風(fēng)能利用率和推力效果。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括框架組件、帆體支撐組件和帆面，框架組件支撐帆體支撐組件，帆體支撐組件上布置帆面，框架組件包括位于整個框架組件左下部且固定在甲板上的底座，所述底座固定連接多節(jié)式主桅桿下端，多節(jié)式主桅桿上端固定設(shè)有第一個定滑輪；底座內(nèi)部設(shè)置液壓升降裝置，液壓升降裝置連接多節(jié)式主桅桿；多節(jié)式主桅桿下端和上端分別固定連接一個左右橫向布置的框架橫桿，上方的框架橫桿右端固定設(shè)置第二個定滑輪，下方的框架橫桿右端固定設(shè)置第三個定滑輪；上下兩個框架橫桿上開有橫向的卡槽，卡槽內(nèi)放置彈簧伸縮桿，上下兩個框架橫桿右端的卡槽內(nèi)分別設(shè)置一個滑塊；上下兩個彈簧伸縮桿左端分別固定連接對應(yīng)的一個框架橫桿、右端分別固定連接位于卡槽內(nèi)的對應(yīng)的一個滑塊；靠近多節(jié)式主桅桿右側(cè)設(shè)置第一根帆體固定桅桿，第一根帆體固定桅桿上端和下端分別固定連接在上下兩個框架橫桿，上下兩個框架橫桿右端之間固定設(shè)置第二根帆體固定桅桿，第二根帆體固定桅桿上端固定連接上方的第一個滑塊、下端固定連接下方的第二個滑塊；第一根拉索一端固定連接底座內(nèi)部下端、中間由多節(jié)式主桅桿內(nèi)部向上經(jīng)第一個定滑輪后沿著上方的框架橫桿方向向右，再經(jīng)第二個定滑輪后另一端與第一個滑塊固定連接；第二根拉索一端固定連接多節(jié)式主桅桿內(nèi)部的上端，中間沿著多節(jié)式主桅桿方向向下且穿過底座上的開孔后，沿下方的框架橫桿方向向右，再經(jīng)第三個定滑輪后另一端與第二個滑塊固定連接；所述帆體支撐組件包括上下布置的多層帆體支撐架，每層帆體支撐架的左右端分別可轉(zhuǎn)動地連接對應(yīng)的左右兩根帆體固定桅桿。
[0006]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動風(fēng)帆根據(jù)風(fēng)向的不同實(shí)時調(diào)整最適角度，采用液壓升降裝置帶動風(fēng)帆桅桿的升降。升帆時，桅桿向上運(yùn)動，拉索拉動與帆體固定桅桿連接的帆體支撐架沿框架橫桿運(yùn)動，當(dāng)帆體支撐架運(yùn)動到離多節(jié)式桅桿最大距離時，彈簧伸縮桿達(dá)到最大伸長狀態(tài)，提供的拉力與拉索提供的拉力相平衡，各個弧形連桿截面緊密貼合，實(shí)現(xiàn)鎖定支撐，完成自動展帆過程。收帆時，液壓裝置帶動多節(jié)式桅桿向下運(yùn)動，拉索呈松弛狀態(tài)，此時拉索提供給滑塊的力小于彈簧伸縮桿提供的力，故帆體固定伸縮桿在彈簧伸縮桿的拉力作用下向多節(jié)式桅桿移動，同時帶動帆體支撐架做折疊運(yùn)動，完成自動收帆過程。本發(fā)明僅利用液壓升降桿為動力帶動風(fēng)帆自動展開與收起，不影響船舶穩(wěn)性及安全性，解決了軟質(zhì)帆收帆困難的問題，自動化程度高，操作簡便，所需動力少，消耗能源低，便于維修與保養(yǎng)，減少了對人力的要求，收帆速度快，占用甲板面積小，提高了在不利風(fēng)況下的船舶安全性。本發(fā)明同時采用了升阻比大的對稱翼型帆面，提高了風(fēng)能利用率，具有優(yōu)良的風(fēng)動力性能。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明橫向可折疊自動收放翼型帆的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中的框架組件I的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1的正視剖面圖；
圖4為圖3中A局部放大示意圖；
圖5為圖1中帆體支撐組件2的連接示意圖；
圖6為圖5中B局部放大示意圖；
圖7為圖6的分解圖；
圖8為圖5中單層帆體支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為圖8中C局部放大圖；
圖10為圖9中D局部分解放大圖；
圖11為本發(fā)明橫向可折疊自動收放翼型帆在去掉帆面之后的收帆狀態(tài)圖。
[0008]圖中:1.框架組件；2.帆體支撐組件；3.帆面；11.底座；12.多節(jié)式主桅桿；
13.框架橫桿；14.帆體固定桅桿；15.彈簧伸縮桿；16.定滑輪；17.拉索；18.滑塊；21.帆體支撐架；111.液壓升降裝置；112.電機(jī)；113.—對傳動齒輪；211.變曲率弧形連桿；212.連桿轉(zhuǎn)軸裝置；2121、2122.弧形固定板；2123.轉(zhuǎn)軸；2124.轉(zhuǎn)軸孔。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1所示，本發(fā)明包括框架組件1、帆體支撐組件2和帆面3?？蚣芙M件I支撐帆體支撐組件2，帆體支撐組件2上布置帆面3，帆面3為軟質(zhì)帆面。
[0010]框架組件I包括底座11、多節(jié)式主桅桿12、框架橫桿13、帆體固定桅桿14、彈簧伸縮桿15、定滑輪16、拉索17和滑塊18。其中，底座11位于整個框架組件I的左下部，固定在甲板上。底座11固定連接多節(jié)式主桅桿12下端，多節(jié)式主桅桿12垂直于底座11和甲板，多節(jié)式主桅桿12上端固定安裝第一個定滑輪16。在多節(jié)式主桅桿12下端和上端分別固定連接一個左右橫向布置的框架橫桿13，上下兩個框架橫桿13相互平行。在上方的框架橫桿13右端固定設(shè)置了第二個定滑輪16，同時在下方的框架橫桿13右端固定設(shè)置第三個定滑輪16。
[0011]在上下兩個框架橫桿13上開有橫向的卡槽，在卡槽內(nèi)放置彈簧伸縮桿15，在上下兩個框架橫桿13右端的卡槽內(nèi)分別設(shè)置一個滑塊18。彈簧伸縮桿15左端固定連接框架橫桿13，彈簧伸縮桿15右端固定連接位于卡槽內(nèi)的對應(yīng)的一個滑塊18。具體是上方的彈簧伸縮桿15右端固定連接上方卡槽內(nèi)的第一個滑塊18，下方的彈簧伸縮桿15右端固定連接下方卡槽內(nèi)的第二個滑塊18。
[0012]再參見圖2，在靠近多節(jié)式主桅桿12的右側(cè)并且于兩個框架橫桿13之間固定安裝第一根帆體固定桅桿14，第一根帆體固定桅桿14的上端和下端分別固定連接在上下兩個框架橫桿13上。在上下兩個框架橫桿13右端之間固定安裝第二根帆體固定桅桿14，兩根帆體固定桅桿14均與多節(jié)式主桅桿12平行。第二根帆體固定桅桿14的上端固定連接上方的第一個滑塊18、下端固定連接下方的第二個滑塊18。
[0013]再參見圖3，第一根拉索17 —端固定在底座11內(nèi)部的下端，然后第一根拉索17的中間部分由多節(jié)式主桅桿12內(nèi)部向上，穿出多節(jié)式主桅桿12上端后，經(jīng)第一個定滑輪16，沿著上方的框架橫桿13方向向右，再經(jīng)第二個定滑輪16，最后，使第一根拉索17另一端與第一個滑塊18固定連接。第二根拉索17 —端固定在多節(jié)式主桅桿12內(nèi)部的上端，沿著多節(jié)式主桅桿12方向向下，穿過底座11上的開孔后，沿下方的框架橫桿13方向向右，經(jīng)第三個定滑輪16，最后，使第二根拉索17另一端與第二個滑塊18固定連接。
[0014]參見圖3，在底座11內(nèi)部設(shè)置液壓升降裝置111、電機(jī)112、一對傳動齒輪113。液壓升降裝置111連接多節(jié)式主桅桿12，穿過多節(jié)式主桅桿12內(nèi)部，帶動穿過多節(jié)式主桅桿12做上下升降運(yùn)動。電機(jī)112的輸出軸經(jīng)一對傳動齒輪113連接底座11，電機(jī)112帶動一對傳動齒輪113嚙合，從而帶動底座11轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)帆角的實(shí)時轉(zhuǎn)動。
[0015]參見圖4，在上方的框架橫桿13下表面上開橫向的卡槽，第二個定滑輪16安裝在上方的框架橫桿13的上表面上，第一根拉索17經(jīng)第二個定滑輪16后，穿過上方的框架橫桿13上表面上的通孔后進(jìn)入卡槽內(nèi)，再固定連接第一個滑塊18的右端。同理，上下對稱地，在下方的框架橫桿13上表面上開橫向的卡槽，第三個定滑輪16安裝在下方的框架橫桿13的下表面上，第二根拉索17經(jīng)第三個定滑輪16后，穿過下方的框架橫桿13下表面上的通孔后進(jìn)入卡槽內(nèi)，再固定連接第二個滑塊18的右端。
[0016]參見圖5，在兩根帆體固定桅桿14之間設(shè)置帆體支撐組件2，帆體支撐組件2包括上下布置的多層帆體支撐架21，帆面3布置于多層帆體支撐架21上，將多層帆體支撐架21包裹在內(nèi)。每層帆體支撐架21的左右端分別可轉(zhuǎn)動地連接于左右兩根帆體固定桅桿14，使每層帆體支撐架21均可繞帆體固定桅桿14轉(zhuǎn)動。
[0017]參見圖6和圖7，帆體支撐架21和帆體固定桅桿14連接時，在帆體固定桅桿14的每處連接處設(shè)置兩個轉(zhuǎn)軸，而帆體支撐架21連接端部設(shè)置轉(zhuǎn)軸孔，轉(zhuǎn)軸有間隙地套在轉(zhuǎn)軸孔中，這樣帆體支撐架21可繞帆體固定桅桿14進(jìn)行軸向轉(zhuǎn)動。
[0018]兩根帆體固定桅桿14都為可嵌套式上下收縮式多節(jié)中空桿，帆體固定桅桿14為市購件，要求其每節(jié)長度為:最下一節(jié)的長度最短，由下向上每節(jié)的長度依次增加，相鄰兩節(jié)的長度之差應(yīng)能滿足:當(dāng)帆體固定桅桿14向下收縮時，帆體固定桅桿14與帆體支撐架21的孔軸連接處對帆體固定桅桿14向下收縮無妨礙。