帆船风帆自动控制系统的制作方法

专利名称：帆船风帆自动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种船用风帆控制系统。
背景技术：
随着国际原油价格上涨和全球能源短缺，发展可再生能源已成趋势，因此对与航 运业来说，风帆助航将逐步成为一种较理想的船舶节能减排措施。传统风帆船的帆的升降 和改变帆的迎风角是靠人工来实现的，这样对于操作者来说劳动强度大、耗费人力、当风向 改变时不能迅速的改变帆的迎风角，有一定的迟滞性，不能更有效的利用风能。而且在操作 中会对操作者的人身安全构成一定的威胁，故有待进一步改善。

实用新型内容为了克服原始人工操帆过程中存在的上述问题和不足，本实用新型提供了一种帆 船风帆自动控制系统。本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是一种帆船风帆自动控制系统， 其特征在于检测风向角度传感器、反馈风向角度传感器、帆刹车装置、步进电机、显示装 置、升帆电机和核心控制装置连接，检测风向角度传感器安装在传感器支座上与风向标连 接，反馈风向角度传感器安装在支座上，帆刹车装置安装在卷动轴上，步进电机安装在支座 上，升帆电机安装在桅杆的上横梁上。所述核心控制装置由芯片和电路组成。安装有两个升帆电机。本实用新型的帆船风帆自动控制系统，操作简单，运行安全，当风向改变时能迅速 的改变帆的迎风角，提高了风能利用效率。

图1是船舶总装外型图；图2是桅杆顶部局部放大图；图3是桅杆顶部爆炸图；图4是桅杆底部动力装置局部放大图；图5是桅杆底部动力装置爆炸图；图6是本实用新型的帆船风帆自动控制系统结构图。其中船体1、舱顶2、桅杆刹车装置3、下横梁4、桅杆5、上横梁6、升帆电机7、平 台8、检测风向角度传感器9、风向标10、接触开关11、帆刹车装置12、传感器支座13、滚动 轴承14、齿轮15、支座16、反馈风向角度传感器17、底座18、步进电机19、推力轴承芯20、滚 动轴承21、推力轴承座圈22。
具体实施方式
如图1 图6所示，桅杆5下端安装有推力轴承轴芯20，推力轴承座圈22安装在 推力装置底座18上，底座18嵌入在船体1中，底座18同时支撑着支座16。步进电机19、 反馈风向角度传感器17安装在支座16上，同时船体1中部支撑桅杆5的滚动轴承21嵌在 支座16中，支撑着桅杆5。在桅杆5、步进电机19和角度传感器17的轴心上安装有传动齿 轮15，通过步进电机19带动齿轮15转动实现桅杆5的旋转。另外，在舱顶2安装着对桅 杆5制动的桅杆电磁刹车装置3。为了防止桅杆5顶部的风向标10随桅杆5的转动而转动，在桅杆5顶部安装有滚 动轴承14。滚动轴承14的外圆与平台8配合，平台8通过三根钢丝绳与船体1连接，从而 使得桅杆转动时平台8固定不动，在平台8上安装有角度传感器支座13，角度传感器9安装 在传感器支座13里，风向标10与检测风向角度传感器9的轴相连接。桅杆5的下横梁4与帆的底部固定，在桅杆5的上横梁6上安装有两个升帆电机 7和检测当帆到达上横梁6时的接触开关11。同时在卷动轴上还装有对轴进行制动的帆 刹车装置12，通过系统的控制可对卷动轴进行可靠制动，进而固定帆，控制系统的核心控制 装置由芯片和电路组成，检测风向角度传感器(9)、反馈风向角度传感器(17)、帆刹车装置 (12)、步进电机(19)、显示装置、升帆电机(7)和核心控制装置连接。当风速在可使用风帆的范围时，操作者按下起帆按钮，将起帆信号送到核心控制 装置，控制信号输出电机转动信号控制升帆电机7转动带动帆的升帆索，使帆上升，通过接 触开关11判定帆的顶边上升到桅杆的上横梁6后，电机7自动锁死，同时控制信号输出一 个低电平信号，送给卷动轴的刹车装置12中，控制电磁铁动作使刹车装置对卷动轴进行制 动。从而将帆固定。当船在定常风场航行时，帆处于最佳角度迎风角。当风向变化时，风向标10随之 转动，角度传感器9随风向标10转动，产生一个0-5V的电压信号V1输入核心控制装置。与 此同时，与齿轮15传动机构相连接的角度传感器17反馈实际风帆迎风角，并将其转换为 0-5V的电压信号V2输入控制系统，控制系统对\、\两路信号进行运算和处理，输出步进电 机19的控制信号，控制电机19转动，通过齿轮15带动桅杆5的转动，从而使帆的迎风角处 于最佳状态。最后，控制信号输出低电平控制桅杆刹车装置3动作，使桅杆5固定。从而 完成自动转帆动作。当风场再次变化时，核心控制装置输出高电信号使刹车装置3失效。重复上述自 动转帆动作，进而改变帆的迎风角。
权利要求1.一种帆船风帆自动控制系统，其特征在于检测风向角度传感器(9)、反馈风向角度 传感器(17)、帆刹车装置(12)、步进电机(19)、显示装置、升帆电机(7)和核心控制装置连 接，检测风向角度传感器(9)安装在传感器支座(1 上与风向标(10)连接，反馈风向角度 传感器(17)安装在支座(16)上，帆刹车装置(12)安装在卷动轴上，步进电机(19)安装在 支座(16)上，升帆电机(7)安装在桅杆(5)的上横梁(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种帆船风帆自动控制系统，其特征在于所述核心控制装 置由芯片和电路组成。
3.根据权利要求1所述的一种帆船风帆自动控制系统，其特征在于安装有两个升帆 电机(7)。
专利摘要一种帆船风帆自动控制系统，检测风向角度传感器、反馈风向角度传感器、帆刹车装置、步进电机、显示装置、升帆电机和核心控制装置连接，检测风向角度传感器安装在传感器支座上与风向标连接，反馈风向角度传感器安装在支座上，帆刹车装置安装在卷动轴上，步进电机安装在支座上，升帆电机安装在桅杆的上横梁上。本实用新型的帆船风帆自动控制系统，操作简单，运行安全，当风向改变时能迅速的改变帆的迎风角，提高了风能利用效率。
文档编号G05B19/04GK201897712SQ201020591088
公开日2011年7月13日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者任洪莹, 马理胜, 黄朝明 申请人:大连海事大学