U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)帆助推船舶，尤其涉及U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代風(fēng)帆助推船舶，風(fēng)帆助推性能主要體現(xiàn)在風(fēng)帆氣動(dòng)升力在船舶前進(jìn)方向上產(chǎn)生的推力分量的大小。風(fēng)帆單位面積氣動(dòng)升力越大，其在前進(jìn)方向產(chǎn)生的推力分量越大，風(fēng)帆助推效果越好。風(fēng)帆的橫剖面幾何外形(翼型)是決定風(fēng)帆單位面積氣動(dòng)升力特性的主要影響因素，因此，風(fēng)帆剖面線型設(shè)計(jì)技術(shù)是風(fēng)帆氣動(dòng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。目前，現(xiàn)有風(fēng)帆采用多段組合翼型，雖然帶襟翼的組合翼型因其具有較高的氣動(dòng)特性而廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，但組合翼型結(jié)構(gòu)形式、襟翼的控制方式相當(dāng)復(fù)雜，如果風(fēng)帆助推船舶采用該種多段組合翼型，則會(huì)大大增加風(fēng)帆系統(tǒng)的復(fù)雜性及建造成本、降低風(fēng)帆系統(tǒng)的可靠性，特別是當(dāng)要求風(fēng)帆具有升起、收回功能時(shí)，復(fù)雜的多段組合翼型風(fēng)帆往往無(wú)法在工程上實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在不增加風(fēng)帆結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高了風(fēng)帆的升力特性、增加了風(fēng)帆的推進(jìn)效率，提高了風(fēng)帆的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，有利于風(fēng)帆助推船舶的推廣使用。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)帆本體，所述風(fēng)帆本體通過(guò)風(fēng)帆桅桿與風(fēng)帆底座連接，所述風(fēng)帆本體的橫截面形成剖面結(jié)構(gòu)，所述剖面結(jié)構(gòu)由一對(duì)主體部、一對(duì)拱弧部及一對(duì)導(dǎo)圓部一體連接形成“U”形結(jié)構(gòu)，各主體部、拱弧部及導(dǎo)圓部均以風(fēng)帆轉(zhuǎn)動(dòng)軸心為中心對(duì)稱布置。
[0006]其進(jìn)一步技術(shù)方案在于:
[0007]所述主體部的厚度沿拱弧部呈遞減趨勢(shì)；
[0008]所述風(fēng)帆本體為矩形、三角形、梯形或橢圓形中的任意一種；
[0009]所述導(dǎo)圓部位于“U”形結(jié)構(gòu)的最外側(cè)，所述導(dǎo)圓部與拱弧部的一端連接，所述拱弧部的另一端連接主體部。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
[0011](I)最大氣動(dòng)升力系數(shù)高，該風(fēng)帆本體的剖面結(jié)構(gòu)最大升力系數(shù)可達(dá)3.0以上，為一般機(jī)翼翼型的2.3倍以上，可大大低提高風(fēng)帆的助推效能。
[0012](2)外形整潔，該風(fēng)帆本體的剖面結(jié)構(gòu)采用氣動(dòng)力性能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，在不增加風(fēng)帆結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的前提下，通過(guò)風(fēng)帆剖面線型設(shè)計(jì)，有效地提高了風(fēng)帆的升力特性，相較多段組合式翼型剖面，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0013](3)助推有效風(fēng)向范圍廣，該風(fēng)帆剖面采用前后對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可在船舶左右來(lái)風(fēng)情況下具有同樣的助推能力，助推有效風(fēng)向范圍廣。
[0014](4)工程實(shí)用性強(qiáng)，該風(fēng)帆本體的剖面結(jié)構(gòu)具有較大的厚度，可為風(fēng)帆的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供較大的自由度，也為風(fēng)帆收放系統(tǒng)、控制系統(tǒng)提供了較大的布置空間，具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為采用本發(fā)明的風(fēng)帆結(jié)構(gòu)安裝示意圖。
[0017]圖3為風(fēng)帆帆面輪廓外形示意圖1。
[0018]圖4為風(fēng)帆帆面輪廓外形示意圖1I。
[0019]圖5為風(fēng)帆帆面輪廓外形示意圖1II。
[0020]圖6為風(fēng)帆帆面輪廓外形示意圖1V。
[0021]圖7為帶有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的風(fēng)帆與船體的安裝示意圖。
[0022]圖8為圖7的俯視圖。
[0023]圖9為圖7的側(cè)視圖。
[0024]其中:1、剖面結(jié)構(gòu);101、主體部;102、拱弧部;103、導(dǎo)圓部；2、風(fēng)帆轉(zhuǎn)動(dòng)軸心；3、風(fēng)帆本體；4、風(fēng)帆桅桿；5、風(fēng)帆底座；6、駕駛室；7、船體。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0026]如圖2所示，U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)包括風(fēng)帆本體3，風(fēng)帆本體3通過(guò)風(fēng)帆桅桿4與風(fēng)帆底座5連接，風(fēng)帆本體3的橫截面形成剖面結(jié)構(gòu)1，剖面結(jié)構(gòu)I采用前后對(duì)稱氣動(dòng)外形，如圖1所示，剖面結(jié)構(gòu)I由一對(duì)主體部101、一對(duì)拱弧部102及一對(duì)導(dǎo)圓部103 —體連接形成“U”形結(jié)構(gòu)，各主體部101、拱弧部102及導(dǎo)圓部103均以風(fēng)帆轉(zhuǎn)動(dòng)軸心3為中心對(duì)稱布置，如圖1所示，主體部101的厚度沿拱弧部102呈遞減趨勢(shì)，上述導(dǎo)圓部103位于“U”形結(jié)構(gòu)的最外側(cè)，導(dǎo)圓部103與拱弧部102的一端連接，所述拱弧部102的另一端連接主體部101。上述主體部101具有足夠的厚度，其可以為風(fēng)帆的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供盡可能大的自由度，也為風(fēng)帆收放系統(tǒng)，控制系統(tǒng)提供較大的布置空間。上述拱弧部102主要用于設(shè)計(jì)確定拱弧形式及部分剖面的厚度分布形式，以獲得最佳的升力特性，導(dǎo)圓部103的布置可以用于降低氣動(dòng)阻力。
[0027]如圖3至圖6所示，風(fēng)帆本體3的側(cè)投影根據(jù)生產(chǎn)需要為矩形、三角形、梯形或橢圓形中的任意一種，風(fēng)帆材料的選用應(yīng)保證風(fēng)帆表面的光滑度，風(fēng)帆本體3具有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證風(fēng)帆在一定保證風(fēng)帆在一定風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下不被破壞并使風(fēng)帆變形量保持在較小范圍內(nèi)；風(fēng)帆桅桿4支撐并控制風(fēng)帆本體3的轉(zhuǎn)動(dòng)和收放；風(fēng)帆底座5與船體結(jié)構(gòu)連接，保證風(fēng)帆在一定風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下不被破壞并避免對(duì)船體局部強(qiáng)度構(gòu)成不良影響。
[0028]本發(fā)明的風(fēng)帆結(jié)構(gòu)與大型遠(yuǎn)洋貨船的安裝結(jié)構(gòu)如圖7至圖9所示，由于大型遠(yuǎn)洋貨船的視野較為開(kāi)闊，在允許操船視線盲區(qū)的范圍內(nèi)可布置若干個(gè)風(fēng)帆本體3，風(fēng)帆本體3設(shè)置于船體7上，在船體7的前端設(shè)置駕駛室6，從而最大限度的提高風(fēng)帆助推能力，以獲得顯著的節(jié)能減排指標(biāo)。
[0029]經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明所述風(fēng)帆結(jié)構(gòu)的最大升力系數(shù)可以達(dá)3.0以上，而一般對(duì)稱機(jī)翼翼型(如NACA0015)的最大升力系數(shù)為1.3左右，即本發(fā)明所述剖面最大升力系數(shù)為一般機(jī)翼翼型的2.3倍以上。
[0030]以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括風(fēng)帆本體(3)，所述風(fēng)帆本體(3)通過(guò)風(fēng)帆桅桿(4)與風(fēng)帆底座(5)連接，所述風(fēng)帆本體(3)的橫截面形成剖面結(jié)構(gòu)(I)，所述剖面結(jié)構(gòu)(I)由一對(duì)主體部(101)、一對(duì)拱弧部(102)及一對(duì)導(dǎo)圓部(103) —體連接形成“U”形結(jié)構(gòu)，各主體部(101)、拱弧部(102)及導(dǎo)圓部(103)均以風(fēng)帆轉(zhuǎn)動(dòng)軸心(3)為中心對(duì)稱布置。2.如權(quán)利要求1所述的U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主體部(101)的厚度沿拱弧部(102)呈遞減趨勢(shì)。3.如權(quán)利要求1所述的U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述風(fēng)帆本體(3)為矩形、三角形、梯形或橢圓形中的任意一種。4.如權(quán)利要求1所述的U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)圓部(103)位于“U”形結(jié)構(gòu)的最外側(cè)，所述導(dǎo)圓部(103)與拱弧部(102)的一端連接，所述拱弧部(102)的另一端連接主體部(101) ο
【專利摘要】本發(fā)明涉及U型風(fēng)帆結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)帆本體，所述風(fēng)帆本體通過(guò)風(fēng)帆桅桿與風(fēng)帆底座連接，所述風(fēng)帆本體的橫截面形成剖面結(jié)構(gòu)，所述剖面結(jié)構(gòu)由一對(duì)主體部、一對(duì)拱弧部及一對(duì)導(dǎo)圓部一體連接形成“U”形結(jié)構(gòu)，各主體部、拱弧部及導(dǎo)圓部均以風(fēng)帆轉(zhuǎn)動(dòng)軸心為中心對(duì)稱布置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形整潔，最大氣動(dòng)升力系數(shù)高，該風(fēng)帆本體的剖面結(jié)構(gòu)最大升力系數(shù)可達(dá)3.0以上，為一般機(jī)翼翼型的2.3倍以上，可大大低提高風(fēng)帆的助推效能。該風(fēng)帆本體的剖面結(jié)構(gòu)采用氣動(dòng)力性能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，在不增加風(fēng)帆結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的前提下，通過(guò)風(fēng)帆剖面線型設(shè)計(jì)，有效地提高了風(fēng)帆的升力特性，相較多段組合式翼型剖面，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B63H9/08, B63H9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105000159
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510428463
【發(fā)明人】潘子英, 陳紀(jì)軍, 吳寶山, 姚木林, 張威, 李明政
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日