一种高度可调的分节式风帆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高度可调的分节式风帆，包含：主桅杆、横杆组件、布帆及底座；主桅杆底部设置在底座上，横杆组件套设在主桅杆中上部，布帆设置在横杆组件上。横杆组件包含：一根顶部横杆和三根布帆横杆，顶部横杆设置在布帆的顶部，三根布帆横杆分别平行间隔设置在布帆的中下部。底座包含：底座外壳及设置在底座外壳内的圆盘罩、底盘、底座支撑柱、底座齿轮、主动齿轮及旋转电机。本发明利用电磁开关和拉索，分别控制各小的风帆单元的收放，依靠风帆和横杆的自身重力实现了风帆受风面积的可调节，使风帆在任意海况下都能很好的与船舶配合，代替传统靠人力升降的风帆；同时利用风帆的旋转底座，实现了风帆受风方向的可调节。
【专利说明】—种高度可调的分节式风帆
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风能利用装置，具体涉及一种高度可调的分节式风帆。
【背景技术】
[0002]随着能源供应紧张，油价不断上涨，给船舶运输企业带来很大的压力。远洋风能资源丰富，风能的利用形式多样，可转化成机械能、电能、热能等。风帆助航是将风力作为船舶推进的辅助动力，而风能作为新能源，相应的使用设备也不是很成熟。目前，风帆助航的装置大多是固定的尺寸，不能根据风况自动地调节风帆受风面积，只能升起或者完全降下。海上的风速和风向时有变化，这也就需要船上的风帆能够调节其自身的风帆高度和面积，达到最大的风帆助航推力和最佳的船舶稳性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高度可调的分节式风帆，利用电磁开关和拉索，并依靠风帆和横杆的自身重力实现了风帆受风面积的可调节，代替传统靠人力升降的风帆；同时利用风帆的旋转底座，实现了风帆受风方向的可调节。
[0004]为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
一种高度可调的分节式风帆，其特点是，该风帆包含:主桅杆、横杆组件、布帆及底座；上述的主桅杆底部设置在上述的底座上，上述的横杆组件套设在该主桅杆中上部，上述的布帆设置在该横杆组件上。
[0005]上述的横杆组件包含:一根顶部横杆和多根布帆横杆；上述的顶部横杆设置在上述的布帆的顶部；上述的多根布帆横杆分别平行间隔设置在该布帆的中下部。
[0006]上述的顶部横杆、上述的布帆横杆均包含:套环组件、一对横杆、一根布帆固定杆及一对支撑杆；上述的套环组件的对称两端分别与上述的一对横杆的一端相连接，上述的一对横杆的另一端分别与上述的一根布帆固定杆的两端相连接，该布帆固定杆的中部与上述的套环组件相连接；上述的一对支撑杆的一端分别与该套环组件和上述一对横杆的连接端相连接，上述的两根支撑杆的另一端分别与该布帆固定杆对称连接。
[0007]上述的套环组件包含:套环、两对半圆形滑块及一对磁铁；上述的两对半圆形滑块呈直角分别对称设置在上述的套环内壁上，上述的一对磁铁分别设置在该套环对称两端上，该对磁铁与上述的其中一对半圆形滑块位置相同；上述的另一对半圆形滑块与上述的横杆和该套环相连接的位置相同；上述的一个磁铁设置在上述的一根布帆固定杆与上述的套环之间。
[0008]上述的顶部横杆还包含:一对扣眼；上述的一对扣眼分别设置在上述的一对磁铁的外侧，上述的一个扣眼设置在与一个磁铁相连接的上述布帆固定杆上，上述的另一个扣眼设置在与另一个磁铁相连接的套环的外壁上。
[0009]上述的主桅杆呈圆柱形，上述的主桅杆上设有四个半圆柱形凹槽及一对拉索孔；该主桅杆在对称位置上分别设有上述的四个半圆柱形凹槽，上述的半圆柱形凹槽分别与上述的两对半圆形滑块相配合；上述的一对拉索孔分别对称设置在该主桅杆顶部的两端上。
[0010]上述的主桅杆包含四个电磁开关，上述的四个电磁开关分别等间距设置在该主桅杆的中上部。
[0011]上述的底座包含:底座外壳及设置在底座外壳内的圆盘罩、底盘、底座支撑柱、底座齿轮、主动齿轮及旋转电机；上述的底盘设置在上述的底座外壳内的底部，上述的底座支撑柱、上述的旋转电机均设置在该底盘上，上述的底座齿轮套置在该底座支撑柱上，上述的圆盘罩设置在该底座齿轮上，上述的主动齿轮设置在上述的旋转电机上，该主动齿轮与上述的底座齿轮相啮合。
[0012]上述的圆盘罩内设有开关电机、拉索电机及拉索组件。
[0013]上述的拉索组件包含拉索卷筒、一对拉索及一对拉索钩；上述的拉索卷筒与上述的拉索电机主轴相连接，上述的一对拉索一端分别与该拉索卷筒相连接，该对拉索的另一端分别与上述的一对拉索钩相连接。
[0014]本发明与现有技术相比具有以下优点:高度可调的分节式风帆既采用了传统布帆，具有优良的风动力性能；又对传统风帆进行了改进，采用横杆和电磁开关分别控制各小的风帆单元的收放，从而使风帆在任意海况下都能更好的与船舶配合，达到最大的推力和最好的稳性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明一种高度可调的分节式风帆的整体结构示意图。
[0016]图2为本发明一种高度可调的分节式风帆的顶部横杆示意图。
[0017]图3为本发明一种高度可调的分节式风帆的横杆示意图。
[0018]图4为本发明一种高度可调的分节式风帆的拉索与顶部横杆连接的局部图。
[0019]图5为本发明一种高度可调的分节式风帆的主桅杆示意图。
[0020]图6为本发明一种高度可调的分节式风帆的底座示意图。
[0021]图7为本发明一种高度可调的分节式风帆的底座剖视图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0023]如图1所示，一种高度可调的分节式风帆，其特点是，该风帆包含:主桅杆100、横杆组件200、布帆300及底座400 ;主桅杆100底部设置在上底座400上，横杆组件200套设在该主桅杆100中上部，布帆300设置在该横杆组件200上。
[0024]横杆组件200包含:一根顶部横杆210和三根布帆横杆220 ;顶部横杆210设置在布帆300的顶部；三根布帆横杆220分别平行间隔设置在该布帆300的中下部。
[0025]如图2、图3所示，顶部横杆210、布帆横杆220均包含:套环组件201、一对横杆202、一根布帆固定杆203及一对支撑杆204 ;套环组件201的对称两端分别与一对横杆202的一端相连接，一对横杆202的另一端分别与一根布帆固定杆203的两端相连接,该布帆固定杆203的中部与套环组件201相连接；上一对支撑杆204的一端分别与该套环组件201和上述一对横杆202的连接端相连接，上述的两根支撑杆204的另一端分别与该布帆固定杆203对称连接。[0026]套环组件201包含:套环2011、两对半圆形滑块2012及一对磁铁2013 ;两对半圆形滑块2012呈直角分别对称设置在上述的套环2011内壁上，一对磁铁2013分别设置在该套环2011对称两端上，该对磁铁2013与其中一对半圆形滑块2012位置相同；另一对半圆形滑块2012与横杆202和该套环2011相连接的位置相同；一个磁铁2013设置在一根布帆固定杆203与套环2011之间。
[0027]如图4所示，顶部横杆210还包含:一对扣眼205 对扣眼205分别设置在一对磁铁2013的外侧，其中一个扣眼205设置在与一个磁铁2013相连接的上述布帆固定杆203上，另一个扣眼205设置在与另一个磁铁2013相连接的套环2011的外壁上。
[0028]如图1、图4及图5所示，主桅杆100呈圆柱形中空设计，该主桅杆100上设有四个半圆柱形凹槽110及一对拉索孔130 ;该主桅杆100在对称位置上分别设有四个半圆柱形凹槽110，用作横杆轨道，半圆柱形凹槽110分别与两对半圆形滑块2012相配合。横杆组件200依靠这四个横杆导轨套嵌在主桅杆100上，使得横杆组件200能够在该主桅杆100上滑动动作。一对拉索孔130分别对称设置在该主桅杆100顶部的两端上。
[0029]主桅杆100包含四个电磁开关120，四个电磁开关120分别等间距设置在该主桅杆100的中上部。当布帆300全部展开时，四个电磁开关120分别与顶部横杆210、布帆横杆220的位置相对应配合。该四个电磁开关120用于控制布帆的落下和展开。
[0030]如图5-图7所示，底座400包含:底座外壳410及设置在底座外壳410内的圆盘罩420、底盘430、底座支撑柱440、底座齿轮450、主动齿轮460及旋转电机470 ;底盘430设置在底座外壳410内的底部，底座支撑柱440、旋转电机470均设置在该底盘430上，底座齿轮450套置在该底座支撑柱440上，圆盘罩420设置在该底座齿轮450上，主动齿轮460设置在旋转电机470上，该主动齿轮460与底座齿轮450相啮合。
[0031 ] 当风帆需要转向时，旋转电机470控制主动齿轮460转动，同时该主动齿轮460带动底座齿轮450、圆盘罩420及风帆装置转动所需角度，随后用锁死机构将底座锁定。实现了该风帆的方向可调节性。
[0032]圆盘罩420内设有开关电机421、拉索电机422及拉索组件423。该开关电机421用于控制主桅杆100上的四个电磁开关120的动作。该拉索电机422用于控制拉索组件423的动作。
[0033]拉索组件423包含拉索卷筒4231、一对拉索4232及一对拉索钩4233 ;拉索卷筒4231与拉索电机422主轴相连接，一对拉索4232 —端分别与该拉索卷筒4231相连接，该对拉索4232的另一端分别与上述的一对拉索钩4233相连接。该对拉索钩4233带动该对拉索4232，通过主桅杆100的内部到达主桅杆100的上端，通过拉锁孔130与顶部横杆210的扣眼配合连接；当拉索电机422控制拉索卷筒4231转动时，一对拉索4232被同步收紧或放松，从而实现横杆组件200的上下移动。
[0034]一整块布帆300安装在四根可上下移动的横杆上，顶部横杆210和三根布帆横杆220均嵌套在竖直的主桅杆100的轨道内，由两根均匀分布在主桅杆100内部的一对拉索4232及底座内的拉索卷筒4231、拉索电机422带动实现上下滑动。此外，在主桅杆100固定的位置上安装了四个电磁开关120，每个横杆与主桅杆100接触的地方安装两块相对的磁铁2013。拉索组件423的拉索钩4233通过主桅杆100的拉索孔130钩住顶部横杆210的扣眼205，当拉索电机422带动拉索4232使得横杆组件200到达其对应的位置时，接通电磁开关120，在电磁力的作用下，横杆就固定在对应的位置上。
[0035]如果要改变风帆的高度及受风面积，首先拉索钩4233断开与扣眼205的连接关系将拉索4232释放，再从上往下依次断开某个或某几个电磁开关120，使得对应的横杆和布帆300在重力的作用下，顺着轨道往下滑，从而减小了整个风帆的高度和面积。例如当顶部横杆210碰到设置在主桅杆100的中上部的布帆横杆220时，由于开关电机421控制该处的电磁开关120吸合，顶部横杆210无法再下降，两杆之间的布帆被压缩在一起，由此减少了受风面积。以此类推，布帆的受风面积可以根据实际航行需要缩减。
[0036]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种高度可调的分节式风帆，其特征在于，该风帆包含:主桅杆(100)、横杆组件(200)、布帆(300)及底座(400);所述的主桅杆(100)底部设置在所述的底座(400)上，所述的横杆组件(200)套设在该主桅杆(100)上,所述的布帆(300)设置在该横杆组件(200)上。
2.如权利I所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的横杆组件(200)包含:一根顶部横杆(210)和多根布帆横杆(220);所述的顶部横杆(210)设置在所述的布帆(300)的顶部；所述的多根布帆横杆(220)分别平行间隔设置在该布帆(300)的中下部。
3.如权利2所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的顶部横杆(210)、所述的布帆横杆(220)均包含:套环组件(201)、一对横杆(202)、一根布帆固定杆(203)及一对支撑杆(204);所述的套环组件(201)的对称两端分别与所述的一对横杆(202)的一端相连接，所述的一对横杆(202)的另一端分别与所述的一根布帆固定杆(203)的两端相连接，该布帆固定杆(203)的中部与所述的套环组件(201)相连接；所述的一对支撑杆(204)的一端分别与该套环组件(201)和所述一对横杆(202)的连接端相连接，所述的两根支撑杆(204)的另一端分别与该布帆固定杆(203)对称连接。
4.如权利3所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的套环组件(201)包含:套环(2011)、两对半圆形滑块(2012)及一对磁铁(2013);所述的两对半圆形滑块(2012)呈直角分别对称设置在所述的套环(2011)内壁上，所述的一对磁铁(2013)分别设置在该套环(2011)对称两端上，该对磁铁(2013)与所述的其中一对半圆形滑块(2012)设置位置相同；所述的另一对半圆形滑块(2012)与所述的横杆(202)和该套环(2011)相连接的设置位置相同；所述的其中一个磁铁(2013)设置在所述的一根布帆固定杆(203)与所述的套环(2011)之间。
5.如权利4所述的高度可调 的分节式风帆，其特征在于，所述的顶部横杆(210)还包含:一对扣眼(205);所述的一对扣眼(205)分别设置在所述的一对磁铁(2013)的外侧，所述的一个扣眼(205)设置在与一个磁铁(2013)相连接的所述布帆固定杆(203)上，所述的另一个扣眼(205 )设置在与另一个磁铁(2013)相连接的套环(2011)的外壁上。
6.如权利I所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的主桅杆(100)呈圆柱形，所述的主桅杆(100)上设有四个半圆柱形凹槽(110)及一对拉索孔(130);该主桅杆(100)在对称位置上分别设有所述的四个半圆柱形凹槽(110)，所述的半圆柱形凹槽(110)分别与所述的两对半圆形滑块(2012)相配合；所述的一对拉索孔(130)分别对称设置在该主桅杆(100)顶部的两端上。
7.如权利2所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的主桅杆(100)包含四个电磁开关(120)，所述的四个电磁开关(120)分别等间距设置在该主桅杆(100)的上。
8.如权利I所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的底座(400)包含:底座外壳(410)及设置在底座外壳(410)内的圆盘罩(420)、底盘(430)、底座支撑柱(440)、底座齿轮(450)、主动齿轮(460)及旋转电机(470);所述的底盘(430)设置在所述的底座外壳(410 )内的底部；所述的底座支撑柱(440 )、所述的旋转电机(470 )均设置在该底盘(430 )上；所述的底座齿轮(450)套置在该底座支撑柱(440)上，所述的圆盘罩(420)设置在该底座齿轮(450)上；所述的主动齿轮(460)设置在所述的旋转电机(470)上；该主动齿轮(460)与所述的底座齿轮(450)相啮合。
9.如权利8所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的圆盘罩(420)内设有开关电机(421)、拉索电机(422 )及拉索组件(423 )。
10.如权利9所述的高度可调的分节式风帆，其特征在于，所述的拉索组件(423)包含拉索卷筒(4231)、一对拉索(4232 )及一对拉索钩(4233 );所述的拉索卷筒(4231)与所述的拉索电机(422)主轴相连接，所述的一对拉索(4232) —端分别与该拉索卷筒(4231)相连接，该对拉索(4232)的另一端 分别 与所述的一对拉索钩(4233)相连接。
【文档编号】B63H9/08GK103538710SQ201310536579
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】胡以怀, 唐娟娟, 薛树业, 何建海 申请人:上海海事大学