专利名称：一种风帆推进模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风帆推进装置。
背景技术：
现有的风帆在船侧风航行时，帆产生的侧向力通过桅杆传递给船体，造成很大的 横倾力矩，极大地影响了船的横稳性，并可能引起货物倒垛，使帆船容易倾覆。传统的大型 帆船在船底安装重龙骨，或在舷外安装浮体，以平衡帆产生的横倾力矩。当遇强阵风，来不 及缩帆时，船仍有可能倾覆；重龙骨或浮体增加了船的重量和造价，减小了船的有效载荷； 此外，强阵风还可能使固定在船体中的桅杆折断。因此，即便安装重龙骨或在舷外安装浮 体，帆的面积仍然不能太大，否则侧风时过大的横倾力矩会使船倾覆。这使得风帆在现代商 船上的应用受到了限制，仅被用作辅助动力装置。传统的小型无龙骨帆船需靠船员移动，改 变重量分布来保持平衡。这种方法既限制了活动、增加了劳动，又比较危险。遇强阵风时， 船仍可能倾覆，如遇风向突变，船员来不及移动，则倾覆更是在所难免。
实用新型内容为平衡侧风时帆产生的横倾力矩，本实用新型提供了一种风帆推进模块。本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是一种风帆推进模块，其特征在 于包括帆、桅、桅座、浮力装置、外伸梁、推力轴和控制设备，桅固定在桅座中，浮力装置固 定在所述外伸梁末端，推力轴与主船体连接。所述浮力装置由浮体和水翼组成。所述控制设备包括攻角调整系统和自动缩帆系统。本实用新型的风帆推进模块，对船体只产生推进力，不产生横倾力矩，从根本上解 决了帆船受风后横倾的问题；不需要重龙骨或人员移动，便可保持船的横向稳定，有利于减 轻船重、降低船价、减轻船员负担；由于不需考虑横稳性，帆面积不受限制，可推进任何吨位 的船舶。
图1是本实用新型风帆推进模块的整体结构图；图2是安装风帆推进模块的整体结构图；图3是风帆推进模块在船艉的安装结构图；图4是右舷的浮力装置的安装结构图。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，风帆推进模块包括帆1、桅2、桅座3、浮力装置4、 外伸梁5、推力轴6，以及控制设备等。帆1的帆型可以为现有的任意帆型；桅2的形式可以为现有的任意形式，桅2的根部垂直固定在所述桅座3中；浮力装置4由浮体和水翼组成，左右舷各一套，固定在所述外 伸梁5末端；外伸梁5与所述桅2构成一个丄型刚架；浮力装置4及所述外伸梁5应可以在 狭窄水域或港内折叠收起，以免与外物相撞；帆推进模块通过所述推力轴6与主船体连接， 帆推进模块产生的推力通过所述推力轴6传递给船体中的推力轴承或其他结构；推力轴6 应允许所述帆推进模块在船体纵向方向上有转动自由度，从而使桅座3成为转动基座；在 某些情况下，推力轴6亦可以被锁定，不允许帆推进模块在船体纵向方向上有转动自由度； 控制设备包括攻角调整系统、自动缩帆系统等，其目的是根据观测到的风、浪强度和船舶的 运动情况调整帆推进模块的状态，以使帆推进模块发挥最大效率，并保证船舶安全；风帆推 进模块可以经标准化成为通用模块系列，满足不同船型的需求。如图1、图2、图3所示，风帆推进模块安装于一艘近海集装箱船的船艉板外侧，其 工作原理如下当船不受风或顺风时，帆1不产生横倾力矩，模块自动保持平衡。当船受稳定侧风(不妨假设风从右舷吹来)作用时，风力对推力轴6的矩使模块 以推力轴6为轴向左舷摆动。随着左舷的浮力装置4逐渐入水，其产生的浮力逐渐增大。当 此浮力的对推力轴6矩与风力的矩相等时，模块停止向左舷摆动，在某一摆角下平衡。此时 风的横倾力矩被浮力矩完全抵消，不会作用在船体上成为使船倾覆的力矩，模块对船只输 出推进力。当稳定侧风强度过大时，模块能够产生的最大浮力矩无法与模块所受的风力矩平 衡，于是模块持续向左舷摆动。如果摆角超过90°，帆1将触水。实际上，此情况不会发生， 因为随着摆角不断增大，帆1在风向法向面的投影面积不断减少，风对帆1的作用力不断减 少，风力矩也不断减少，摆角达90°时，风力矩实际上为0。而只要船对水有速度，无论摆角 如何，浮力装置4中的水翼产生的浮力矩都不变，在某一摆角下，浮力矩总可以与风力矩平 衡。所以，模块受稳定强侧风作用时，并不会摆动到90°。况且，控制系统可以根据情况快 速缩帆或直接释放控帆索，减小受风面积和风力矩，从而使模块恢复平衡。考虑极端情况，强烈的侧阵风瞬间作用在帆上。对传统帆船，这很可能导致翻船或 桅杆折断。对于安装了本模块的帆船，强烈的侧阵风会让模块在短时间内大幅摆动。假设 由于惯性作用，摆角超过90°，则帆1触水，可能会发生损坏，但和翻船或桅杆折断相比，这 种损失相对较小。可见，在极端情况下，本模块具有过载保护的功能。在狭窄水域或港内，浮力装置4及外伸梁5折叠收起，以免与外物相撞。此时将无 浮力产生，风力矩不能被抵消，任何强度的侧风都会使模块失去平衡，故应锁定推力轴6，使 之不能转动，则帆1造成的横倾力矩直接作用于船体上，模块对外既输出推力又输出横倾 力矩。为避免船倾覆，应适当缩帆，或请求拖轮协助。
权利要求1.一种风帆推进模块，其特征在于包括帆(1)、桅O)、桅座(3)、浮力装置、外伸 梁(5)、推力轴(6)和控制设备，桅( 固定在桅座C3)中，浮力装置(4)固定在所述外伸梁 (5)末端，推力轴(6)与主船体连接。
2.根据权利要求1所述的一种风帆推进模块，其特征在于所述浮力装置由浮体 和水翼组成。
3.根据权利要求1所述的一种风帆推进模块，其特征在于所述控制设备包括攻角调 整系统和自动缩帆系统。
专利摘要一种风帆推进模块，其特征在于包括帆、桅、桅座、浮力装置、外伸梁、推力轴和控制设备，桅固定在桅座中，浮力装置固定在所述外伸梁末端，推力轴与主船体连接，浮力装置由浮体和水翼组成，控制设备包括攻角调整系统、自动缩帆系统。本实用新型的风帆推进模块，对船体只产生推进力，不产生横倾力矩，从根本上解决了帆船受风后横倾的问题；不需要重龙骨或人员移动，便可保持船的横向稳定，有利于减轻船重、降低船价、减轻船员负担；由于不需考虑横稳性，帆面积不受限制，可推进任何吨位的船舶。
文档编号B63H9/00GK201849656SQ20102059110
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者崔礼东, 曹馨湖, 王静竹 申请人:大连海事大学