專利名稱：一種貝殼式風帆助航機械裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及船舶海洋工程領域，特別是風帆助航機械裝置。
背景技術：
常規(guī)遠洋船舶大多采用柴油機和燃氣輪機作為主動力裝置，少數(shù)特殊工種船舶采用核動力裝置，但核動力目前有諸多因素制約其在節(jié)能減排方面的應用。風能作為開發(fā)潛力巨大的一種清潔能源，若能實現(xiàn)高效大范圍利用風能將會長久可持續(xù)性地造福人類及地球環(huán)境。隨著電子計算機和自動化技術的發(fā)展，風帆助航系統(tǒng)在以下方向發(fā)展成為可能1.利用計算機實現(xiàn)對風帆的自適應操縱；2.風帆與主動力裝置的優(yōu)化配合，以經(jīng)濟航速航行；3.隨著自動化程度的不斷提高，復雜型線風帆的應用和推廣成為可能。風帆的型線設計在近代有著較大的改進，早期的布帆有三角形、梯形桁或艉斜桁等。目前的硬帆均采用了微機自動控制系統(tǒng)，其形式和主要存在的問題總結如下a.翼形(CN201737153U 2011.02.09)、組合翼型、橢圓弧型 (CN201745736U2011.02. 16)風向小角度攻角下，船舶“之”字形航行路線，增加無效形成；b.滾筒式(CN201619683U 2010. 11.03)風帆有效面積小，風能利用率不高；c.拉桿式百葉型(CN201619682U、CN201619684U)、多翼面高升力帆型多帆面陣列，單個風帆單元強度難以保證，易抖動；d.風箏式(德國“天帆” 2010. 4)受風向限制大;e.風輪機助航(德國Wagner250千瓦雙葉片2008)對風力級別要求高；F.兩舷浮體式(CN201849656U 2011.06.01)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種貝殼式風帆助航機械裝置，克服目前硬帆主要存在的問題，即風帆在風向與航向小角度攻角(-10° 10° )情況下“之”字形航行路線的缺點；實現(xiàn)風帆在風向與航向大角度攻角(120° M0° )情況下能有較大的側(cè)推力；本實用新型的技術方案要點1.在風帆1的中下部開一個圓孔洞10，(見


圖1)用以卸除一部分風力載荷，實現(xiàn)船舶在航向——風向小角度攻角情況下的直線航行，同時起到減震的效果；2.在圓孔洞10洞口加設風輪機2，根據(jù)流體沿圓弧界面流動時產(chǎn)生側(cè)推力原理， 配合風帆1起到助航作用；(也可添置發(fā)電裝置以輔助人工操帆)3.風帆1裝置在配備有風帆定位自鎖鎖結8的雷達式旋轉(zhuǎn)底座3上；4.風輪機2可根據(jù)風速、風向，由計算機自動調(diào)節(jié)葉片旋轉(zhuǎn)角12 ；5.采用旋轉(zhuǎn)底座3實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)；帶有自鎖功能的氣動控制機構4實現(xiàn)迎風面高低位切換。[0021]有益效果a、較普通硬軟帆增加了有效航程比例以增加經(jīng)濟性；b、添加發(fā)電裝置以輔助人工操帆，增加船舶在惡劣海況突發(fā)停車情況下的安全可操性；應急風力發(fā)電，即主動力裝置發(fā)生故障時，船員可人工輕松操帆，為空壓機、蓄電池、 空調(diào)等系統(tǒng)供電。
以下結合附圖與實施案例進一步說明本實用新型。
圖1貝殼式風帆與船體相對位置示意圖；圖2貝殼式風帆示意圖；圖3風輪機主視圖；圖4風輪機可調(diào)螺旋角小角度迎風角+強風時；圖5風輪機可調(diào)螺旋角小角度迎風角+弱風時；圖6風輪機可調(diào)旋轉(zhuǎn)軸大角度迎風角時；圖7小角度迎風角+強風時，風帆與風輪機相對位置示意圖；圖8本實用新型機構圖。圖中標號1、風帆2、風輪機3、雷達式旋轉(zhuǎn)底座4、氣動控制機構5、風帆防扭支柱6、甲板導軌 7、旋轉(zhuǎn)支架8、風帆定位自鎖鎖結9、船體10、圓孔洞11、二維連桿機構12、葉片螺旋角
具體實施方式
下面通過一個實施案例，進一步說明本實用新型。為了克服風帆在風向與航向小角度攻角(-10° 10° )情況下“之”字形航行路線的缺點；本實用新型的實施過程中1.貝殼式風帆1迎風面的中下部挖一個圓孔洞10 ；(相當于一個籃球大小)(見
圖1、2)3.在風帆1迎風面的中部圓孔洞10洞口加設風輪機2，根據(jù)流體沿圓弧界面流動時產(chǎn)生側(cè)推力原理，配合風帆1起到助航作用；4.本實用新型配備計算機裝置，根據(jù)風速、風向，風輪機2(圖幻其葉片螺旋角12 由計算機自動調(diào)節(jié)變化(見圖4、5、6、7)；產(chǎn)生基本穩(wěn)定變化的感應電動勢，風輪機2配備外接發(fā)電裝置，實現(xiàn)應急發(fā)電；5.風帆1裝置在配備有風帆定位自鎖鎖結8的雷達式旋轉(zhuǎn)底座3上，雷達式旋轉(zhuǎn)底座3主要由二維連桿機構11、風帆防扭支柱5、旋轉(zhuǎn)支架7、甲板導軌6組成；(見圖8)；6.雷達式旋轉(zhuǎn)底座3實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)；帶有自鎖功能的氣動控制機構4實現(xiàn)迎風面高低位切換；7.開發(fā)人員可采用嵌入式氣動遙控與人工手動控制兩種模式；實現(xiàn)船舶在復雜工況下的助航作用。本實用新型實現(xiàn)風帆1在風向與航向大角度攻角(120° M0° )情況下能有較大的側(cè)推力。
權利要求1.一種貝殼式風帆助航機械裝置，包括風帆，其特征在于風帆(1)的中下部開一個圓孔洞(10)；在圓孔洞(10)洞口加設風輪機(2)；風帆(1)裝置在配備有風帆定位自鎖鎖結 (8)的雷達式旋轉(zhuǎn)底座C3)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的機械裝置，其特征在于所述的的雷達式旋轉(zhuǎn)底座(3)實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)；其主要由二維連桿機構(11)、風帆防扭支柱(5)、旋轉(zhuǎn)支架(7)、甲板導軌(6)組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的機械裝置，其特征在于所述的風輪機O)的葉片旋轉(zhuǎn)角 (12)由計算機自動調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權利要求1所述的機械裝置，其特征在于所述的風輪機( 配置外接發(fā)電裝置。
專利摘要本實用新型為一種貝殼式風帆助航機械裝置，包括風帆；風帆(1)的中下部開一個圓孔洞(10)；在圓孔洞(10)洞口加設風輪機(2)；風帆(1)裝置在配備有風帆定位自鎖鎖結(8)的雷達式旋轉(zhuǎn)底座(3)上；雷達式旋轉(zhuǎn)底座(3)實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)，其主要由二維連桿機構(11)、風帆防扭支柱(5)、旋轉(zhuǎn)支架(7)、甲板導軌(6)組成；風輪機(2)根據(jù)風速、風向，由計算機自動調(diào)節(jié)葉片旋轉(zhuǎn)角(12)。本實用新型較普通硬軟帆增加了有效航程比例以增加經(jīng)濟性；添加應急發(fā)電裝置以輔助人工操帆，增加船舶在惡劣海況突發(fā)停車情況下的安全可操性。
文檔編號F03D9/00GK202213707SQ20112026513
公開日2012年5月9日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權日2011年7月25日
發(fā)明者崔爽, 張廣印, 胡以懷, 韓中建 申請人:上海海事大學