一种仿生帆的制作方法

本发明涉及风帆助航领域，具体涉及一种可折叠自动收放的仿生翼型帆。

背景技术：

风力作为一种无污染的可再生能源，在船舶应用技术领域中，有着巨大的应用潜力，主要表现在风力发电、风力提水、风力助航、风能海水淡化等，其中，风帆助航以其安全、节能的优点一直沿用至机动船舶发展的今天，利用风帆作为辅助动力，能使船舶更加节能环保。

仿生学是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术。仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。

目前国内海上远洋船舶风力助航推进主要采用传统软质或硬质风帆，其利用帆面受到的风力助航船舶航行，然而，由于海上风力资源的不稳定性，传统风帆作为海上远洋船舶助航手段时，需要专人操控，存在效率较低、装置收放不便、灵活性差、影响船舶驾驶等诸多缺陷。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种仿生帆，实现能够根据船舶航行状态及风场状态实现风帆自动升降及转动，增加风帆的推进效率，提高风帆的经济性、灵活性、可靠性，利于风帆助航船舶的推广使用的目的。

为了实现以上目的，本发明根据以下技术方案实现：

一种仿生帆，包含：桅杆，其进一步包含第一杆段、第二杆段、第三杆段，连接所述第一杆段和所述第二杆段的第一旋转轴，以及连接所述第二杆段和所述第三杆段的第二旋转轴；第一支撑杆、第二支撑杆与第三支撑杆；所述第一支撑杆、第二支撑杆与第三支撑杆的一端分别与所述第一旋转轴连接；

第四支撑杆，其一端与所述第三杆段中部连接；帆面，其顶端与底端分别与所述第一杆段和第四支撑杆对应连接；所述帆面的一个侧边与所述桅杆的第二杆段及第三杆段的相应部位连接，所述帆面的表面与所述第一至第三支撑杆连接；胶囊舱体，其提供对收缩的仿生帆进行收纳的空间。

优选地，所述桅杆的材料为高分子材料或金属材料。

优选地，所述帆面的材料为纺织品或薄膜材料。

优选地，在所述帆面与所述桅杆、第一至第四支撑杆的连接部位设有多个小孔，通过穿过小孔的绳索将所述帆面固定。

优选地，所述仿生帆还设有操控装置，其向所述胶囊舱体的储帆舱门发送控制所述储帆舱门的开启或关闭的命令；向所述桅杆发送折叠或伸展的命令，向所述第一旋转轴与所述第二旋转轴发送转动命令。

优选地，所述操控装置为液压系统或电驱动系统。

优选地，在所述船体甲板设有一个或多个安装底座，所述胶囊舱体对应设置在所述安装底座内。

优选地，所述桅杆的第三杆段的底端连接在所述胶囊舱体的安装座上。

优选地，所述仿生帆展开时，所述第一旋转轴与第二旋转轴旋转带动所述桅杆的第一杆段、第二杆段与第三杆段通过所述储帆舱门从所述胶囊舱体内部伸展出，所述第一至第三支撑杆呈扇形展开，且相互隔开一定角度，所述第四支撑杆伸展且与所述第三杆段形成夹角。所述仿生帆收缩时，所述第一旋转轴与第二旋转轴旋转带动所述桅杆的第一杆段、第二杆段与第三杆段通过所述储帆舱门收藏至所述胶囊舱体内部，所述第一杆段、第二杆段与第三杆段折叠，所述第一至第四支撑杆收缩合拢，使各支撑杆间在展开时形成的夹角减至设定的最小角度；所述第四支撑杆与所述第三杆段之间的夹角也相应地减至设定的最小角度。。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

本发明由于采用组合成型的方式制作而成，仿造蝙蝠的翅膀设计，可以进行灵活自如的伸展与收缩，收入所述底座舱内。所述底座舱可以由起重机吊到甲板上，具有方便安装，使用灵活的优点。本发明具有结构简单，使用方便，结构牢固，不易损坏，使用寿命长的优点。本发明具有根据船舶航行状态及风场状态实现风帆自动升降及转动，增加风帆的推进效率，提高风帆的经济性、灵活性、可靠性，利于风帆助航船舶的推广使用的优点。

附图说明

图1为本发明一种仿生帆整体结构示意图；

图2为本发明一种仿生帆的帆翼骨架结构示意图；

图3为本发明一种仿生帆的底座舱俯视图；

图4为本发明一种仿生帆的底座舱正视图；

图5为本发明一种仿生帆的底座舱左视图；

图6为本发明一种仿生帆的实施例的示意图。

具体实施方式

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。

本发明所述顶端与底端皆规定以图1为准，图1上方为顶端，图1下方为底端。

结合图1~5所示，一种可折叠自动收放仿生翼型帆，包括桅杆1，胶囊舱体7，帆面6，第一支撑杆2，第二支撑杆3，第三支撑杆4，第四支撑杆5和操控装置；所述桅杆1上间隔设置有第一旋转轴11与第二旋转轴12，将所述桅杆1分为第一杆段14，第二杆段15与第三杆段16；即所述第二杆段15的顶端通过所述第一旋转轴11与所述第一杆段14的底端连接；所述第二杆段15的底端通过所述第二旋转轴12与所述第三杆段16的顶端连接；所述第三杆段16的底端与所述胶囊舱体7上设有的安装座13连接；所述第一支撑杆2、第二支撑杆3与第三支撑杆4的一端均与所述第一旋转轴11连接；所述第四支撑杆5与所述第三杆段16的中部呈一定角度连接；所述帆面6的顶端与底端分别与所述桅杆1的第一杆段14和第四支撑杆5对应连接，所述帆面6的一个侧边与所述桅杆1的第二杆段15及第三杆段16的相应部位连接，所述帆面6的一面与所述第一至第三支撑杆2~4连接；通过在所述帆面6与所述桅杆1、第一至第四支撑杆2~5连接的部位分别设置多个小孔，并加固的小孔周围，用绳索通过小孔把所述帆面6捆绑在所述桅杆1、第一至第四支撑杆2~5上，便于更换帆面6。所述仿生帆的骨架是仿造蝙蝠的翅膀设计的，可以进行灵活自如的伸展与收缩。

如图6所示， 所述胶囊舱体7可以由起重机吊到船体甲板8上，设置所述船体甲板8设有的安装底座内。所述仿生帆可根据船舶的实际需求单独或多个安装在甲板上。所述底座舱可以降低整个帆翼装置的中心，从而提高帆翼装置的稳定性和安全性。

如图3与图4所示，所述胶囊舱体7设有可伸缩的储帆舱门9。

所述操控装置向所述桅杆1上的第一旋转轴11与第二旋转轴12发送操控指令，所述第一旋转轴11与第二旋转轴12可以根据操控指令进行相应的旋转与调整，从而使所述桅杆1、第一至第四支撑杆2~5和帆面6能够进行灵活自如的伸展与收缩。

即当需要使用所述仿生帆时，所述操控装置控制所述储帆舱门9开启，所述操控装置发送伸展命令至所述第一旋转轴11与第二旋转轴12，所述第一旋转轴11与第二旋转轴12旋转，进而带动所述桅杆1的第一杆段14、第二杆段15与第三杆段16通过所述储帆舱门9从所述胶囊舱体7内部伸展出，所述第一至第三支撑杆2~4呈扇形展开，且相互隔开一定角度；所述第四支撑杆5伸展且与所述第三杆段16形成一定角度。

当需要将所述仿生帆收藏时，所述操控装置向所述储帆舱门9发送打开命令，所述储帆舱门9打开；所述操控装置再发送收缩命令至所述第一旋转轴11与第二旋转轴12，所述第一旋转轴11与第二旋转轴12旋转进而带动所述桅杆1的第一杆段14、第二杆段15与第三杆段16与所述第一至第四支撑杆2~5收缩，收缩时，所述第一杆段14、第二杆段15与第三杆段16折叠在一起，所述第一至第四支撑杆2~5依次收缩合拢，使各支撑杆间在展开时形成的夹角减至设定的最小角度；所述第四支撑杆5与所述第三杆段16之间的夹角也相应地减至设定的最小角度；所述仿生帆通过所述储帆舱门9储藏至所述胶囊舱体7内部；之后所述操控装置发送关闭命令至所述储帆舱门9，所述储帆舱门9接收并关闭。

所述桅杆1的材料可以用高分子材料，如碳纤维加环氧树脂，也可以是金属材料，如铝合金材料。所述帆面6的材料可以是纺织品或薄膜材料。

所述操控装置可以为液压技术或电驱动技术。

综上所述，本发明具有根据船舶航行状态及风场状态实现风帆自动升降及转动，增加风帆的推进效率，提高风帆的经济性、灵活性、可靠性，利于风帆助航船舶的推广使用的优点。

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。