用于船的辅助帆系统和用于辅助帆系统的安全系统的制作方法

本申请要求于2017年10月15日提交的美国专利申请no.15/784148的优先权并且是该申请的部分继续申请，并且要求于2016年10月15日提交的美国临时专利申请no.62/408733的优先权和权益。前述的两个申请的全部内容均通过参引并入本文中。

本发明的一些实施方式涉及用于船的辅助帆系统。本发明的一些实施方式涉及安装成易于收装或置于操作构型的用于船的辅助帆系统。

本发明的一些实施方式涉及结合有允许暴露于风的帆面积递增地减小的特征的用于船的辅助帆系统。本发明的一些实施方式涉及结合有允许暴露于风的帆面积快速地减小的特征的用于船的辅助帆系统。

背景技术：

船航行是一项古老的技术。历史上，在蒸汽出现时，存在许多用于从头开始建造的用于船的混合帆/发动机设计。就本发明人所知的最佳情况，尽管在1957年进行了完全帆驱动船的最后的商业航行，但现今已经进行了将帆重新引入至常规动力商船的一些尝试。

阻碍“常规船航行”装置实际实施的一些问题是：设计的复杂度、安装的费用和干涉性、缺乏防止突然的强风的安全特征、装置对装载及卸载货物的阻碍、和/或操作装置所用的相当多的劳动力需求。此外，还没有已知的装置被设计成改装现有船，这意味着已知的装置仅可以安装在新建造的船只上。

人们普遍希望改进用于动力船的辅助帆系统。可能希望提供下述系统：在该系统中，辅助帆被牢固地安装成使得在海上(例如在公海中)出现极端条件的情况下避免损坏或使损坏最小化。可能期望的是，辅助帆系统容易且快速地从操作构型移除至收装构型，使得船在港口时的常规码头侧的操作不受阻碍。

相关技术的前述示例和与其相关的限制旨在是说明性的而非排他性的。在阅读说明书和研究附图后，相关领域的其他限制对于本领域技术人员而言将变得明显。

技术实现要素：

结合系统、工具和方法来描述和说明本发明的以下实施方式及其方面，这些系统、工具和方法旨在是示例性的和说明性的，而不旨在限制范围。在各种实施方式中，已经减少或消除了一个或多个上述问题，而其他实施方式涉及其他改进。

本发明的一方面提供了一种用于船、例如货船的轨道安装式辅助帆系统。提供了一种轨道系统，该轨道系统围绕船的甲板的周缘的至少一部分延伸。提供了多个帆单元，所述多个帆单元能够安装在轨道系统上并能够在轨道系统上移动。轨道系统包括多个固定安装点，所述多个帆单元中的相应一个帆单元可以固定至该固定安装点以用作辅助帆以有助于驱动船。

在一方面，帆单元中的每个帆单元具有：可以固定至固定安装点的基部、安装至基部以允许帆单元沿着轨道系统移动的至少两个滚子或轮、安装至基部的桅杆、以及帆单元。在一些方面，帆单元是具有上帆桁、下帆桁和方形帆的卷帘设计式帆，该方形帆可以上升及下降以在上帆桁与下帆桁之间延伸。在一些方面，帆相对于上帆桁和下帆桁保持在固定位置，下帆桁能够旋转成使得帆可以围绕下帆桁的周圆卷绕。在降低的构型中，帆围绕下帆桁卷绕，并且上帆桁坐置于下帆桁的正上方。收帆线缆从固定地连接至下帆桁的卷筒延伸，以与卷筒一起旋转至桅杆的上部部分，然后延伸到用于使上帆桁上升及下降的顶部帆桁轴环。在降低的构型中，没有或仅一小部分收帆线缆围绕卷筒卷绕。

在一方面，为了使帆上升，上帆桁例如使用从桅杆顶部支承的提升线缆提升。上帆桁的升起使帆从下帆桁展开，致使帆释放并且对应地致使收帆线缆在顶部帆桁轴环在桅杆上上升时卷绕在卷筒上。为了使帆下降，上帆桁例如通过允许提升线缆降低上帆桁而降低。在收帆线缆上施加对应的力，致使收帆线缆从卷筒解绕并使下帆桁旋转，使得当帆下降时在帆中产生的松弛部被绷紧并围绕下帆桁卷绕。

在一方面，提供了一种自动收帆安全特征。提供了弯曲检测线缆以检测由强风事件引起的上帆桁的弯曲。弯曲检测线缆连接至阻尼构件，该阻尼构件吸收在正常航行操作期间由弯曲检测线缆施加的力。阻尼构件可以是惯性卷轴。在强风事件期间，阻尼构件不能吸收由弯曲检测线缆施加的力，并且该力被传递以致动释放闩锁的杆，该闩锁通常紧固顶部帆桁线缆卷轴以防止旋转。在释放闩锁时，顶部帆桁线缆卷轴被允许旋转，并且连接成提升和降低顶部帆桁的顶部帆桁线缆被允许随着顶部帆桁线缆卷轴的旋转而解绕或移动，以降低顶部帆桁。

在因强风情况施加的力消退时，自动收帆安全特征不再启用，并且闩锁被偏置回其通常的紧固位置，以紧固顶部帆桁线缆卷轴以防止旋转。因此，在一些方面，顶部帆桁线缆卷轴被允许响应于强风事件而旋转一次。在一些方面，供顶部帆桁线缆卷绕的顶部帆桁线缆卷轴的周长等于桅杆高度的大约1/10，使得自动收帆安全特征的启用导致帆收起了其高度的1/10。

在一方面，提供了一种桅杆旋转释放安全特征。桅杆安装在可旋转平台上，该可旋转平台通常与接合构件接合，接合构件能够操作成使桅杆旋转至其所需的位置。感测线缆附接至桅杆以检测引起桅杆的大于预定弯曲程度的强风事件。感测线缆构造成在检测到大于桅杆的预定弯曲程度的弯曲时致动机械开关。在一方面，机械开关的致动释放重物，该重物构造成使可旋转平台上升脱离与接合构件的接合，从而允许可旋转平台自由旋转，使得附至桅杆的帆被允许置于与主风平行的构型，从而快速释放施加至帆和桅杆的力。

在一方面，提供了链条张紧器以调节机械开关的致动。链条张紧器内的弹簧具有选择成阻尼由感测线缆在正常航行操作期间施加的常规力的弹簧常数。在由感测线缆施加了超过预定水平的力时，弹簧允许链条张紧器内的保持构件被迫进入锁定位置，这将启用指锁定至刚性位置，这使机械开关移动至致动构型。机械开关至致动构型的移动将销从紧固位置移动至释放位置以释放重物，从而使可旋转平台升起脱离与接合构件的接合，以允许可旋转平台自由旋转。

在一方面，桅杆旋转释放安全装置的启用触发帆的自动完全收帆。在一方面，帆结合有如上所述的自动收帆安全系统，并且通过桅杆旋转释放安全装置致动机械开关来触发闩锁，以将闩锁移动至其释放构型并保持于此，该闩锁通常紧固顶部帆桁线缆卷轴以抵抗旋转。这允许顶部帆桁线缆卷轴按照需要自由地旋转多圈，以使顶部帆桁降低并且因此帆降低至完全降低位置。

除了上述示例性方面和实施方式之外，通过参照附图并研究以下详细描述，其他方面和实施方式将变得明显。

附图说明

参照附图示出了示例性实施方式。本文中所公开的实施方式和附图旨在被认为是示例性的，而不是限制性的。

图1是配装有辅助帆系统的示例实施方式的船的俯视图。

图2是示出了帆单元的示例实施方式的局部立体图。

图3是配装有辅助帆系统的示例实施方式的立体图，其中，辅助帆系统处于其完全部署构型，但帆是升起的。

图4是图3的示例实施方式的立体图，其中，左舷帆单元聚集。

图5是图3的示例实施方式的立体图，其中，右舷帆单元完全围拢并且船尾无帆单元。

图6示出了带有独立安装的辅助船头安装式帆单元的具有不连续轨道系统的船的示例实施方式。

图7示出了具有围绕船的船头延伸的连续轨道系统的船的示例实施方式。

图8示出了卷筒的示例实施方式，该卷筒将三根绳保持用于将帆单元围绕根据示例实施方式的船移动。

图9a示出了机动化绞盘的示例实施方式，其中，绳卷筒定位在绞盘下方。图9b示出了用于引导绳系统围绕船的船尾的滚子的示例实施方式。

图10示出了将帆单元附接至绳的示例实施方式。

图11示出了将绳拉出船的船头的示例实施方式。

图12、图13、图14、图15和图16示意性地示出了将帆单元从船的一个侧部移开以允许使用三根绳的绳系统实施码头边的操作的示例方法的步骤。

图17和图18示意性地示出了将帆单元从船的一个侧部移开以允许使用两根绳的绳系统实施码头边的操作的示例方法的步骤。

图19示出了一些实施方式中的设置在帆单元上的绳引导件和角形系索扣(horncleat)的示例实施方式。

图20示出了用于将帆单元固定就位以供使用的安装点的示例实施方式。

图21示出了底部轨道的示例实施方式的立体图。

图22示出了顶部轨道的示例实施方式的立体图。

图23示出了帆单元的基部单元与顶部帆桁接合的示例实施方式。

图24示出了帆单元的基部单元上的凸耳与设置在船上的固定安装点接合的示例实施方式。

图25示出了基部单元上的凸耳的示例构型。

图26是在轨道系统上锁定就位的帆单元的基部单元的侧视图。

图27是就位在轨道系统上的帆的基部单元的侧视图，其中，支架处于储存构型中。

图28示出了将帆单元装载到轨道系统上的步骤的示例实施方式。

图29示出了卷帘式帆的示例实施方式。

图30示出了用于将帆紧固在顶部帆桁内的杆的示例实施方式。

图31示出了用于使将帆紧固在帆桁内的杆旋转的滑轮和线缆的示例实施方式。

图32示出了顶部帆桁支承件的示例实施方式。

图33示出了桅杆加强件线缆的示例实施方式。

图34a示出了一个示例实施方式中的下帆桁的细节图。图34b示出了能够在允许帆围绕下帆桁收帆的轴承内旋转的底部帆桁插入件的示例。

图35、图36和图37示出了在一个示例实施方式中顶部帆桁如何弯曲以启用顶部帆桁弯曲检测线缆。

图38示出了顶部帆桁弯曲检测线缆的示例实施方式。

图39示出了当顶部帆桁弯曲检测线缆启用时用于逐渐地收起帆的机构。

图40示出了用于在启用构型中逐渐地收起帆的机构。

图41和图42分别示出了在一个示例实施方式中的自动收帆安全特征的致动杆在未启用构型和启用构型中的位置。

图43和图44示意性地示出了在一些示例性实施方式中如何通过将桅杆从其正常操作位置(图43)移动至由强风事件(图44)引起的偏转位置的运动来触发自动桅杆旋转释放特征。

图45和图46示出了机械开关的示例实施方式，该机械开关在一些实施方式中分别在未致动构型和致动构型被致动以触发自动桅杆旋转释放安全特征。

图47和图48示出了机械开关的替代视图，该机械开关用于释放桅杆重物以允许桅杆在一些实施方式中自由旋转。图47示出了处于未致动构型的开关，并且图48示出了在桅杆释放重物下降之前恰好接近致动构型的开关。

图49和图50示出了桅杆齿轮从蜗杆螺钉升起以允许桅杆在强风事件期间旋转。图51和图52示出了在一些实施方式中提供的完全自动帆收帆特征的对应启用。图49和图51示出了桅杆齿轮的正常操作位置，以及图50和图52示出了在触发自动桅杆旋转释放安全特征时桅杆齿轮的上升位置。

图53示出了正常操作期间桅杆和帆的构型，并且图54示出了在自动桅杆旋转释放安全特征被启用之后的桅杆和帆的构型。

图55示出了适用于允许船穿过狭窄的空间、例如巴拿马运河的帆单元的构型。

图56(19页图纸的第15页)示出了v形构型的帆单元。

具体实施方式

为了向本领域技术人员提供更透彻的理解，在整个以下描述中阐述了具体细节。然而，可能未详细示出或描述公知的元件以避免不必要地模糊本公开。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的含义。

参照图1，在图1中，用箭头示出了风向并用曲线示出了气流，示出了船101上的轨道安装式辅助帆系统100的一个示例实施方式，其中，帆108处于其部署构型。轨道安装式辅助帆系统100包括多个帆单元102。帆单元102在船的船体上围绕船101的周缘安装，使得船101的主货物区域通常保持畅通，例如以用于承载货物等。

轨道安装式辅助帆系统100为所使用的船提供燃料节省。在没有理论约束的情况下，与仅依靠船现有的发动机运行相比，使用用于进行位移计算的理论帆面积和由发明人测试的最近的风洞模型，燃料节省估计达25％。据信，在一些实施方式中，这可以解释成在运输路线上燃料通常节省大约10％。在一些实施方式中，轨道安装式辅助帆系统100用于辅助操纵和/或停止船。

在一些实施方式中，多个帆单元102沿着船101的船体的侧部部署。在图2至图5所示出的实施方式中，辅助帆系统100安装在绿色海豚575灵便型(greendolphin575handmax)船上。在示出的实施方式中，轨道安装式辅助帆系统100具有19个帆单元102。在替代实施方式中可以使用任合适合数量的帆单元102，所述适合数量包括在1个至25个帆单元之间或是1个至25个帆单元之间的任何数目或区间、例如2个、4个、6个、8个、10个、12个、15个或20个帆单元102。在示出的实施方式中，在操作构型，9个帆单元102设置在船101的一个侧部上，并且一个帆单元102设置在船101的船头处。

帆单元102的尺寸和位置可以由本领域技术人员根据供帆单元102安装的船的类型来确定。成对的相邻的帆单元102之间的距离必须足以允许帆单元的帆桁在不干涉彼此的情况下完全旋转，例如，在上帆桁106和下帆桁104具有大约15.6m的长度的实施方式中，应当在相邻的帆单元102之间设置至少16.5m的间隔间距来避免相邻的帆单元之间的干涉。

在一些实施方式中，帆单元102旋转成使得由此形成的帆的阵列以v形构型竖立，其中，所有的帆朝向船头向内指向，如图56中所示。这种构型例如在风从船101的正后方吹来时可能是期望的，这可以避免曲折航行的需要。如果需要，该v形构型还允许附加的辅助帆的进一步使用，附加的辅助帆例如是大三角帆或其他类似的帆比如ms白鲸天帆号(belugaskysails)上使用的天帆(skysail)。

在示出的实施方式中，帆单元102是横帆(squarerigged)的帆108。在一些实施方式中，横帆的帆108具有100m²至300m²之间的表面积，该表面积包括100m²与300m²之间的任意值，例如120m²、140m²、160m²、180m²、200m²、220m²、240m²、260m²或280m²。在替代实施方式中，可以使用任何期望的帆表面积。在替代实施方式中，可以使用任何期望类型的帆、例如机翼型帆、福莱特纳(flettner)型旋筒(rotor)帆、传统帆等来代替横帆的帆。

如图2中最佳地看到的，在图2中相同的附图标记指代图1中所示出的实施方式的相同的部件，每个帆单元102具有下帆桁104、上帆桁106、方形(square)帆108和桅杆110。桅杆110在船101的甲板的上方竖向地延伸以支承方形帆108，并且上帆桁106和下帆桁104通常水平地延伸使得帆108在上帆桁106与下帆桁104之间延伸。上帆桁106可以沿着桅杆110竖向地上升及下降，从而使方形帆108上升及下降，如下文更详细地解释的。

每个帆单元102支承成用于沿着轨道系统112围绕船101的外甲板运动。在示出的实施方式中，轨道系统112具有顶部轨道114和底部轨道116，顶部轨道114沿着船101的外甲板的至少一部分延伸，底部轨道116在比顶部轨道114低的高度处平行于顶部轨道114延伸。围绕轨道系统112设置有多个固定安装点200，使得帆单元102可以被紧固就位以在任何期望的安装点200处使用。

如图3至图5中最佳地看到的，帆单元102可以沿着轨道系统112滑动以围绕船的甲板的外周移动。在图7所示出的实施方式中，轨道系统112以连续的方式围绕船101的右舷侧118、左舷侧120、船尾122和船头124延伸。在替代实施方式中，轨道系统112可以是不连续的，例如仅沿着右舷侧118和左舷侧120延伸、仅部分地沿着右舷侧118以及部分地沿着左舷侧120延伸、沿着右舷侧118在两个单独的部段中延伸以及沿着左舷侧120在两个单独的部段中延伸、除了任何前述变型之外还独立地沿着船尾122延伸、围绕船尾122以及右舷侧118的仅一部分和左舷侧120的仅一部分延伸等。总的来说，轨道系统112将沿着左舷侧120的至少一部分、右舷侧118的一部分以及完全围绕船尾122延伸以允许帆单元102从船101的一侧完全移除。

图6示出了轨道系统112是不连续的示例实施方式。在图6的实施方式中，轨道系统112围绕船101的左舷侧、船尾和右舷侧延伸，但轨道系统没有连续地围绕船101的船头124延伸。在本实施方式中，提供了辅助船头安装式帆单元103。辅助船头安装式帆单元103没有安装至轨道系统112，而是独立于轨道系统112在船头124处使用腔穴式安装(pocket-mounting)系统、即船101的船体上的特定点处的固定安装件独立地安装在船101的船体上的特定点处。辅助船头安装式帆单元103不能沿着轨道系统112运动，而是必须根据需要单独地安装及卸载。

如从图4和图5可以最佳地看到的，帆单元102可以沿着轨道系统112移动以选择性地让开，例如以用于当不需要帆单元102时进行收装，或者使船101的侧部畅通使得能够进行码头边的操作(例如，货物的装载及卸载)。图5示出了帆单元102已经从船101的右舷侧118和船尾122两者移开的构型，使得在港口可以在船101的右舷侧118上实施码头边的操作。在一些实施方式中，船101用穿过船尾122的绳捆扎至岸。

在示出的实施方式中，帆单元102使用绳系统126沿着轨道系统112移动。在图8中所示出的一个示例实施方式中，绳系统126具有三根绳：第一绳128、第二绳130和第三绳132，其中，第一绳128和第二绳130可以如下所述的那样捆扎在一起。第一绳128、第二绳130和第三绳132首先设置成围绕卷筒138卷绕，如图8中所示，卷筒138设置在船101的船头124附近。

在一个示例实施方式中，第一绳128、第二绳130和第三绳132具有设置在第一绳128、第二绳130和第三绳132的自由端部中的每个自由端部处的成环端部128a、130a和132a，如图9a中最佳地看到的。

绳系统126使用由马达136(图9a)旋转的绞盘134移动以使帆单元102围绕船101的甲板移动。在示出的实施方式中，绞盘134安装在船101的船头124处，并且第一绳128、第二绳130和第三绳132储存在绞盘134的下方的卷筒138上。在替代实施方式中，绞盘134可以安装在任何期望的位置，并且第一绳128、第二绳130和第三绳132可以储存在任何适合的位置。

绳系统126操作成使帆单元102围绕轨道系统112移动。在一个示例实施方式中，帆单元102沿着轨道系统112移动，使得帆单元102不会干涉码头边的操作。可以在任何适合的时间、例如在船行驶进入到港口期间、或船位于港口本身期间使帆单元102移动以为码头边的操作做准备。

为了使帆单元102围绕轨道系统112移动，第一绳128(第一绳128可以通过呈特定的颜色来指示，以有助于操作者正确使用绳系统126，例如，第一绳128在一个示例实施方式中是黑色的，因此第一绳128在本文中也被称为黑色绳128)围绕绞盘134卷绕并且围绕船101的周缘的一部分延伸。在适合的位置(例如，在船101的船尾附近)处使用适合的结构元件比如滚子140、141以确保黑色绳128具有围绕船101平稳行进的路线，例如图9b中所示。

黑色绳128的第一成环端部128a捆扎至第二绳130的第一成环部端130a(第二绳130也可以通过呈特定的颜色来指示，以有助于操作者正确使用绳系统126，例如，第二绳130在一个示例实施方式中是白色的，因此第二绳130在本文中也被称为白色绳130)以形成例如如图9a中所示的连续线缆。在一个示例实施方式中，使用钩环紧固件133来将绳的自由成环端部捆扎在一起。

帆单元102使用系紧带捆扎至黑色绳128和白色绳130，该系紧带可以以环连结在设置于帆单元102上的适合位置处的角形系索扣148上，例如如图10中所示。如图10中的插图所示，简单的网状环142可以通过使网状环142绕过绳并且使网状环142的第一端部给送穿过网状环142的相反的端部而系到绳系统126的绳(例如绳128、130或132)上。网状环142然后可以围绕绳紧紧地系紧以提供紧固端部144，并且网状环142的相反的自由端部146可以围绕设置在帆单元102的适合位置处的角形系索扣148紧固。

为了调节帆单元102在轨道系统112上的位置，例如以提供用于码头边的间隙(clearance)，在一些实施方式中，使用第三绳132(第三绳132也可以通过具有特定的颜色来指示，以有助于操作者正确使用绳系统126，例如，第三绳132在一个示例实施方式中是黄色的，因此第三绳132在本文中也被称为黄色绳132)。帆单元102可以联接至黄色绳132以允许帆单元102和黄色绳132使用简单的网状环142以与上述相同的方式运动，以将黄色绳132紧固至相关的帆单元102的角形系索扣148。黄色绳132则可以用于使船101的第一侧部上的帆单元102聚集在一起，从而允许在船101的第二侧部——码头边——上的帆单元102围绕船101而被拉动，并且不影响期望的码头边的活动，如下面针对一个示例操作方法更详细地描述的。

在具有安装在gd575船上的19个帆单元的一个示例实施方式中，可以预期的是，对于两名船员来说，完成将帆单元从码头边移开的整个操作(称为“拉幕操作(curtainoperation)”)将不会超过30分钟。

在一个示例实施方式中，提供了一种将多个帆单元102装载到船101上的方法。如图11中所示，船的两个船头的门139是敞开的，并且船员在船101的船头平台上前往绞盘134和绳的卷筒138。黑色绳128从卷筒138中拉出并以任合适合的方式、例如在黑色绳128给送穿过船头门时使用船钩钩持黑色绳128的第一成环端部128a经过船101的船头和/或穿过船头门139(在本示例实施方式中，船头门139为船头左舷门)。在本示例实施方式中，黑色绳128于船的扶手与帆单元102的顶部轨道之间的空间中围绕在船的侧部，其中，适合的滚子140和/或侧滚子141定位在需要或期望引导或重新定向绳的任合适合的位置处。

在船101的船尾122处，如图9b中所示，黑色绳128围绕船尾滚子140铺设、包括铺设于在竖向方向上支承黑色绳128的侧滚子141上。在该示例性实施方式中，黑色绳128围绕左舷侧120拉动并沿右舷侧118直至“s9”位置，即被拉到将被第九帆单元102占据的位置，第九帆单元102是从右舷侧118上的位于船头124处的第一帆单元102开始计数的。

白色绳130围绕船101的相对侧部拉动以与黑色绳128相接，例如以类似的方式从船头右舷门139离开。在本示例实施方式中，白色绳130沿着右舷侧118拉动至“s9”位置以与黑色绳128相接。绳128、130两者在设置于对绞盘134进行支承的组件上的角形系索扣上保持松弛，或者绳128、130两者位于船的船头124的任合适合的位置处，直到船员将黑色绳128围绕绞盘134紧固，并且通过以任合适合的方式将黑色绳128和白色绳130捆扎在一起而将黑色绳128和白色绳130的成环端部128a和130a紧固。

黑色绳128的第一成环端部128a与白色绳130的第一成环端部130a在其相接点处、例如在本示例实施方式中的“s9”位置处以任合适合的方式捆扎在一起。在本示例实施方式中，两根绳使用钩环(例如velcrotm)带133捆扎在一起。松弛的黑色绳128被绷紧并围绕绞盘134卷绕，并且黑色绳128的第二成环端部128a在船的船头处以任合适合的方式、例如使用本示例实施方式中的钩环带133联接至白色绳130的第二成环端部130a。因此，当黑色绳128的自由成环端部128a与白色绳130的自由成环端部130a以这种方式捆扎在一起时，黑色绳128与白色绳130形成一根连续的绳。

帆单元102沿着船101的侧部以任合适合的间隔距离150彼此间隔开(图3和图4)。每对相邻的帆单元102之间的间隔距离150可以但不必与沿着船101的每一侧的每对相邻的帆单元102之间的距离相同或近似相同。在本示例性实施方式中，沿着右舷侧118和左舷侧120中的每一者的帆单元102的间隔为大致16.5m。在一些实施方式中，黑色绳128和白色绳130用距离指示器标记、例如在适合位置处用围绕绳的双环标记来标记，以有助于帆单元102沿着绳128、130适当地定位。

在本示例实施方式中，沿着白色绳130在间隔距离150处、即在本示例实施方式中为16.5m处设置第一双环标记。组合的黑色绳128/白色绳130被拉回到绞盘134上直到第一双环标记被拉到邻近于帆单元102要被装载在轨道系统112上的点为止。在本示例实施方式中，帆单元要被装载在s3位置处(即，从船头124起沿着右舷侧118的第三帆位置)。

要装载在p1位置(即，船101的船头124处的在左舷侧120上的第一位置)处的帆单元102首先装载在s3位置处并且使用简单的网状环142在第一双环标记处捆扎至白色绳130，该网状环142在其紧固端部144处系紧在白色绳130上并且通过使网状环142的自由端部146围绕设置在p1处的帆单元102上的角形系索扣148紧固而紧固至p1处的帆单元102。

简单的网状环142的长度选择成足以提供帆单元102的足够的游隙(即，运动的自由度)，使得帆单元102能够沿着轨道系统112移动并围绕船101进入期望的位置。例如，预期在很多实施方式中，网状环142将需要提供足够的游隙以允许每个帆单元102围绕船101的船尾122处的拐角移动。

在p1处的帆单元102于第一双环标记处紧固至白色绳130的情况下，p1处的帆单元102在右舷侧118上以相对于下一个相邻的帆单元102——在本示例实施方式中是p2处的帆单元102——成期望的间隔距离150的方式沿着轨道系统112朝向船尾122拉动。在本示例实施方式中，p1处的帆单元102与p2处的帆单元102之间的间隔距离150是16.5m，因此在距第一双环标记16.5m的间隔距离150处在白色绳130上设置下一个双环标记。因此，p1处的帆单元102沿着右舷侧118被拉动16.5m的距离，使得p2处的帆单元102可以在距p1处的帆单元102期望的间隔距离150处紧固至白色绳130。

重复该过程，直到所有的左舷侧帆单元(在本示例实施方式中为p1至p9)在右舷侧上于彼此相距期望间隔距离150处联接至白色绳130为止。

左舷侧帆单元然后在其帆处于运动构型的情况下(即，在上帆桁106和下帆桁104定向成与船101的侧部大致平行的情况下)使用由绞盘134致动的绳系统126围绕船101的船尾122拉动，直到第一帆单元到达p1位置为止。然后，p1至p9处的帆单元102中的每个帆单元降低就位并且在如下文描述的帆单元102的相应的安装点200上紧固就位。在示出的实施方式中，通过将网状环142的自由端部146从角形系索扣148移除且将网状环142的紧固端部144从白色绳130移除而将p1至p9处的帆单元102中的每个帆单元从白色绳130释放。

在这个阶段，并且在本示例实施方式中，左舷侧帆单元102的下帆桁104和上帆桁106可以转过90°使得方形帆108定向成与船101的左舷侧120垂直，这是帆单元102被部署以供使用的初始构型。

在左舷侧帆单元102(在本示例实施方式中为p1至p9)已经释放之后，连续的绳128/130使用绞盘134围绕船101拉动直到白色绳130上的双环标记与用于帆单元102的装载位置、即本示例实施方式中的s3位置再次相邻为止。

将占用s1位置(即右舷侧118上最靠近船头124的位置)的第一右舷帆单元102然后装载在装载位置处(即本示例实施方式中的s3位置)并在第一双环标记处捆扎至白色绳130。因为s1处的帆单元102不需要通过船101的船尾122处的拐角，所以在一些实施方式中，可以使用比原本用于装载必须通过船101的船尾122的左舷侧帆单元的简单的网状环短的简单的网状环142来装载右舷侧帆单元。

在s1处的帆单元102已经捆扎至白色绳130时，绞盘134被致动以将s1处的帆单元朝向船头124拉动预定的间隔距离150(即，在本示例实施方式中为16.5m)时。在第二双环标记到达装载位置(即，在本示例实施方式中为s3位置)，将占用s2位置的帆单元102装载在第二双环标记处并捆扎至白色绳130，并且处于运动构型的s1处的帆单元102和s2处的帆单元102两者被朝向船头124拉动，直到s1处的帆单元到达s1位置为止。然后s1处的帆单元102和s2处的帆单元102两者均被降低到轨道112上并被部署在如下文描述的相应的安装点200上且锁定就位，并且s1处的帆单元102和s2处的帆单元102通过移除网状环142而从白色绳130解开。

在该阶段，并且在该示例实施方式中，s1处的帆单元102和s2处的帆单元102的下帆桁104和上帆桁106可以转过90°，使得方形帆108定向成与船101的右舷侧118垂直，这是帆单元102被部署以供使用的初始构型。

然后绞盘134被致动以使第一双环标记返回至装载位置(即本示例实施方式中的s3位置)。然后处于运动构型的剩余的s9处的帆单元至s3处的帆单元中的每个帆单元装载在适合的间隔距离150处并捆扎至白色绳130并朝向船101的船尾122拉动，直到所有的s3处的帆单元至s9处的帆单元就位为止。然后s3处的帆单元102至s9处的帆单元102被降低、锁定并释放，并且s3处的帆单元102至s9处的帆单元102的上帆桁104和下帆桁106可以转过90°，使得方形帆108定向成与船101的右弦侧118垂直，这是帆单元102被部署以供使用的最初构型。

在使用辅助船头安装式帆单元103的实施方式中，辅助船头安装式帆单元103在帆单元102的顺序装载期间、例如在将帆单元102装载到轨道系统112上之前、之后或者期间的任何期望的时间安装在船头处。在一个示例实施方式中，在第一帆单元102(例如，在所描述的本示例实施方式中的p1处的帆单元102)已安装在轨道系统112上并系至白色绳130之后，辅助船头安装式帆单元103安装在设置于船121的船头124处的船头托架上。

现在描述用于移开一些或所有帆单元102例如以准备进行比如装载或卸载船101的码头边操作的方法的示例实施方式。参照从船101的右舷侧118移开帆单元102来描述该示例实施方式，但是可以使用适合的改型来从左舷侧120移开帆单元102。

作为第一步，右舷侧帆单元的上帆桁106和下帆桁104从其部署构型旋转至运动构型，部署构型是上帆桁106和下帆桁104与船101的侧部大致垂直地延伸的取向，如图3中所示，运动构型是上帆桁106和下帆桁104被转成使得上帆桁106和下帆桁104与船101的右舷侧118平行地延伸，例如，如针对图4中的右舷侧帆单元102所示出的那样。

在一些实施方式中，在预定的收装间隔间距154处设置带有双环标记152(在图12和图13中示意性地示出)的黄色绳132，在示出的实施方式中预定的收装间距间隔154为6m的间隔。黄色绳132可以设置有任何期望数量的双环标记152，例如以指示最后的左舷侧帆单元102(即在示出的示例实施方式中的p9处的帆单元)的最终储存位置，以及待围绕船101的船尾122拉动的第一右舷侧帆单元(即在示出的实施方式中的s9处的帆单元)的最终储存位置。在一些实施方式中，黄色绳132没有设置任何双环标记。所使用的精确的收装间隔间距154并不是决定性的，但该收装间隔间距154应当是当帆单元102处于储存构型时足以避免相邻的帆单元102的部件彼此碰撞的距离。

黄色绳132从其卷筒138移除并延伸超出船的左舷侧，其中，黄色绳132的松弛的端部绕到设置于适合位置处、例如设置于包括绞盘134的组件上的角形系索扣上。然后，黄色绳132沿着船101的左舷侧120向下拉到其起始位置，在本示例实施方式中，该起始位置是自定位成与p9处的帆单元102相邻的最后的双环标记152起的第三个位置。在这种构型中，在右舷帆单元102围笼成转向其甲板畅通的构型时，黄色绳132上的最后的双环标记152对s8处的帆单元102而言是可用的，黄色绳132上的倒数第二个双环标记152对s9处的帆单元102而言是可用的。

在黄色绳132紧固在其期望的起始位置时，松弛的黄色绳132被绷紧并且黄色绳132围绕绞盘134卷绕。p9处的帆单元102使用先前所述的用于白色绳130的网状环142在倒数第三个双环标记152处捆扎至黄色绳132。p9处的帆单元102沿着轨道系统112拉动，直到用于黄色绳132上的双环标记152的下一个收装间距间隔154(即，在该示例性实施方式中为6m)与p8处的帆单元102相邻为止。然后，p8处的帆单元102使用网状环142捆扎至黄色绳132，并且p8处的帆单元102和p9处的帆单元102两者沿着轨道系统112拉动，直到用于黄色绳132上的双环标记152的下一个收装间距间隔154(即，在该示例性实施方式中为6m)与p7处的帆单元102相邻为止。

重复该过程，直到所有的p9至p2处的左舷侧帆单元已经聚集并且在各左舷侧帆单元之间具有期望的收装间距间隔154(在本示出的实施方式中为6m)为止。p1处的左舷侧帆单元102保持在p1位置处并且绷紧，并且最后的双环标记152(在该情况下指示6m的收装间隔间距154)与p1处的帆单元102的角形系索扣148对准。

黄色绳132的自由环状端部132a缠到沿着船的扶手设置的永久角形系索扣上，并且黄色绳132的相反的端部从绞盘134释放并且系于p1处的帆单元102的角形系索扣148，松弛的部分缠绕在船的甲板上。如前所述，由互连的黑色绳128与白色绳130形成的连续绳围绕船101的周缘部署，并且该绳穿过设置在p1处的帆单元102的角形系索扣148上的绳引导件156，如图10和图19中所示。

白色绳130(形成连续的黑色绳128和白色绳130的一部分)对准成使得其双环标记152与每个右舷帆单元102相邻地定位。右舷帆单元102各自使用如前所述的网状环142捆扎至白色绳130。因为右舷帆单元必须绕过船101的船尾122，因此用于将每个右舷帆单元捆扎至白色绳130的网状环142应当足够长以提供足够的游隙从而允许帆单元102绕过船尾122的拐角。

在右舷帆单元102捆扎至白色绳130时，绞盘134用于拉动连续的黑色绳128和白色绳130以使在帆处于运动构型的右舷帆单元围绕船101的船尾122移动，直到来自s9位置的帆单元102靠近来自左舷侧p9位置的帆单元102(例如，在一个示例实施方式中为大约10m内)为止，如图5中所示。

s9处的帆单元102上的上帆桁106和下帆桁104旋转通过90°，使得上帆桁106和下帆桁104处于其储存构型，即，使得上帆桁106和下帆桁104与船101的侧部大致垂直地延伸，如对于图5中的左舷侧帆单元所示的那样。右舷帆单元然后在左舷侧120上朝向船头124拉动，直到s9处的单元在距p9处的单元收装间隔间距154处(在该示例实施方式中例如为6m)与黄色绳132上的双环标记152相邻为止。s9处的帆单元102然后在双环标记152的位置处捆扎至黄色绳132。可以使用短的网状环142将s9处的帆单元102捆扎至黄色绳132。然后将s9处的帆单元102从白色绳130解开，并且通过将s8处的帆单元102上的上帆桁106和下帆桁104转动90°至储存构型并使s8处的帆单元向前行进至黄色绳132上的下一个双环标记152(与s9处的帆单元间隔开收装间隔间距154、在该示例实施方式中例如为6m)、将s8处的帆单元102捆扎至黄色绳以及将s8处的帆单元从白色绳130解开以及对其余的帆单元102执行同样的操作来重复该过程，直到足够的数量的帆单元离开用于码头边操作的所需工作区域为止，例如，如图5所示的实施方式中示出的右舷侧118和船尾122。

为了将帆单元102移回至其部署构型以供使用，遵循相反的过程。

图12至和图16中用具有标记为p1、p2、p3和p4的四个左舷侧帆单元102和标记为s1、s2、s3和s4的四个右舷侧帆单元102并且使用具有三根单独的绳的绳系统126的假想船示意性地示出了使用绳系统126使帆单元102围绕船101移动的过程。如图12中示出，黄色绳132沿着船101的左舷侧延伸，并且p4处的帆单元在指示收装间隔间距的双环标记152中的一个双环标记处捆扎至黄色绳132。p4处的帆单元然后在其帆处于储存构型的情况下被向前拉动，直到p4处的帆单元与p3帆单元间隔开收装间隔间距为止。p3处的帆单元然后在双环标记152——该双环标记152与p4处的帆单元所紧固的双环标记152相邻——处捆扎至黄色绳132，并且该对帆单元被朝向船头124拉动，直到p3处的帆单元与p2处帆单元间隔开收装间隔间距为止，如图13中所示。

重复该过程，直到所有的左舷侧帆单元都被向前拉动并在黄色绳132上以收装间隔间距隔开而紧固就位为止，该收装间隔间距可以但不必是每对相邻帆单元102之间的同一距离。黄色绳132的最靠近船尾的端部以任何适合的方式紧固在例如船101的轨道上的角形系索扣上，而黄色绳132的相反(即船头)的端部从绞盘134移除并紧固就位以将左舷侧帆单元紧固就位，而黑色绳128和白色绳130围绕船的周缘部署并捆扎在一起以形成如上所述的连续的绳。

s1、s2、s3和s4位置的右舷侧帆单元在指示间隔距离的双环标记152处都被捆扎至白色绳130，其中帆108处于其运动构型(即，与船101的侧部平行地定向)，如图14中示意性地示出。绞盘134被致动以使右舷侧帆单元沿着船101的边缘围绕其船尾122移动。s4处的帆单元转向储存构型(即，上帆桁104和下帆桁106与船101的侧部垂直地延伸)，并且移动至距p4处的帆单元一收装距离，如图15中所示。

如果需要，s4处的帆单元然后可以捆扎至黄色绳132，并且如果需要，s3处的帆单元以类似的方式移动至距s4处的帆单元一收装距离，如图16中所示。重复该过程，直到将足够数量的右舷侧帆单元置于储存位置为止，使得船101的右舷侧118和船尾122——若需要——畅通，以便进行码头边的操作。

在替代实施方式中，可以使用仅具有两根绳128和130的替代绳系统来使帆单元102围绕船101的周缘移动。例如，如图17至图18中示意性地示出，其中，假想船具有四个左舷侧帆单元102、四个右舷侧帆单元102、包括如上所述那样捆扎在一起的黑绳128和白色绳130的双绳系统可用于使帆单元102围绕船101的周缘移动。与使用供每个帆单元102捆扎的第三绳来将帆单元102紧固就位不同的是，每个帆单元102可以通过使用绞盘134致动组合的黑色绳128和白色绳130而移动至其储存位置，然后通过将帆单元102例如使用适当定位的锁扣(cleat)捆扎至船的甲板或扶手而紧固在其储存位置处。

如图17中所示，左舷侧帆单元和右舷侧帆单元中的每一者首先处于其部署构型。组合的黑色绳128和白色绳130如上所述围绕船101延伸。p1处的帆单元捆扎至船的轨道或其他适合的紧固结构并且置于储存构型(即，上帆桁106和下帆桁104与船101的侧部垂直地定向)，而p2至p4处的帆单元以及s1至s4处的帆单元捆扎至组合的黑色绳128和白色绳130，并且p2至p4处的帆单元以及s1至s4处的帆单元的帆移动至运动构型(即与船101的侧部平行地延伸)。

绞盘134然后被致动以使帆单元围绕船101的侧部移动，并且依次的每个帆单元移动至储存构型(即，上帆桁106和下帆桁104与船101的侧部垂直地延伸)并沿着船101的轨道紧固就位，直到帆单元移开船101的右舷侧为止，如图18中所示。

在各种实施方式中可以使用可以供帆单元102移动的任何适合的轨道系统。参照图20至图27，示出了具有用于将帆单元102固定就位以供使用的安装点200的轨道系统112的示例实施方式。

帆单元102均提供安装在基部单元204上的帆108和桅杆110。在一些实施方式中，基部单元204包括其操作所需的所有控制装置和马达。帆单元102以阵列的方式于围绕船101的适合位置处安装在轨道系统112上。在一些实施方式中，基部单元204具有用于容纳通常为筒形的桅杆110的壳体205。

在示出的实施方式中，轨道系统112具有顶部轨道114和底部轨道116。如图21中所示，底部轨道116安装在船的指向船体的侧部的一侧，并且底部轨道116具有凹槽206，在凹槽206内接纳有设置在每个帆单元102的基部单元204的壳体的内表面上的轮208，并且轮208能够在凹槽206内移动。

如图22中所示，在示出的实施方式中，顶部轨道114具有三个不同的轨道。第一轨道是外顶部轨道212，第二轨道是内型材轨道214，内型材轨道214是在没有如下所述的用于将基部单元204紧固至安装电200的固定钉和凸耳的情况下通过使基部单元204进行向上及向外的运动而允许单个升起动作来升起基部单元204，以使基部单元204沿着轨道系统112平稳移动的轨道，其中，基部单元204的向上及向外运动既释放了用于将基部单元204紧固就位的凸耳又使基部单元204略微转向。外顶部轨道212与内型材轨道214一起还用作通道216，通道216用于设置在基部单元204上的单个滚珠210，如图23中所示，通道216与设置在基部单元204的底部处的用于在凹槽206中移动的适合的轮一起允许每个基部单元204在轨道系统112上围绕船滚动。顶部轨道114还具有面轨道218，该面轨道218提供平坦的表面以避免干扰帆单元102围绕轨道系统112的运动。在帆单元102的运动期间，单元远离面轨道218略微向外转向，使得基部单元204可以平滑地滑过。

顶部轨道114的基部部分设置有多个开孔220，以允许水从船的甲板流出。由外顶部轨道212和面轨道218形成的顶部面和侧部面通常是平坦的表面，除了如下所述的偶尔出现的接纳每个基部单元204上的定位/固定及锁定钉的槽之外。在一些实施方式中，顶部轨道114的内部部分包括内部空间202，内部空间202可以接纳例如用于操作轨道安装式辅助帆系统100的动力线缆和数据线缆。

安装点200沿着船101的周缘设置在期望部署帆单元102的每个点处。参照图20，示出了安装点200的示例实施方式。安装点200具有两个或更多个水平轨道222，所述两个或更多个水平轨道222延伸穿过船的多个肋或框架构件并紧固至船的多个肋或框架构件，以将安装点200锁定至船的船体。在示出的实施方式中，至少两个竖向延伸的轨道224安装在水平轨道222上，但可以使用替代的构型。每个竖向延伸的轨道224设置有穿过竖向延伸的轨道224形成的多个键孔槽226，所述多个键孔槽226接纳并紧固设置在基部单元204的壳体的内表面上的对应的凸耳228，如图24中所示，以将基部单元224锁定到船的船体上。示出的实施方式中的凸耳228的构型也在图25中示出，其中，提供了一系列六个凸耳228，其中，三个凸耳228沿着基部单元204的竖向延伸的支承支柱设置。在替代实施方式中可以使用替代的安装构型。

如在图26和图27中可以看到的，一个或更多个支架230设置在每个基部单元204的顶部和/或底部处。支架230设置有可以与形成在顶部轨道114和底部轨道116中的对应的槽接合的固定及锁定钉，以将基部单元204进一步紧固就位并在支架230处于其紧固构型时使基部单元204横向稳定。

如图27中所示，支架230首先设置成处于其储存构型、即从轨道系统112缩回，并且支架230可以经由设置在对应位置处的顶部轨道和底部轨道116内的用于接纳及紧固支架230的对应的槽240与顶部轨道114和底部轨道116释放及接合。在一个示例实施方式中，顶部支架230使用具有角形系索扣把手的锁定钉锁定就位，而底部轨道可以通过使用闩锁锁定就位以接合底部轨道116。如果需要，闩锁可以在不撞击闩锁的情况下例如使用闩锁释放线缆来释放，然后紧固就位以给出最终的组件。

帆单元102可以以任何适合的方式并且在任何适合的位置处装载到轨道系统112上。在一个示例实施方式中，参照图28，帆单元102装载在s3位置处、即在右舷侧118上从船头124起的第三个位置。前后的两个间隔件232紧固在顶部轨道114上。间隔件232具有弯曲标志标记234，该弯曲标志标记234可以具有不同的颜色(例如，在本示例实施方式中前弯曲标志标记234为蓝色，后弯曲标志标记234为黄色，)以在视觉上帮助起重机操作员将帆单元102安装在轨道系统112上。

帆单元102被引至间隔件232，并且基部单元204上的顶板236接合间隔件232上的引导件。起重机然后降低帆单元102，从而使帆单元102枢转直到顶板236与间隔件凹部对准并以与竖向方向成微小的角度的方式设置帆单元(在示出的实施方式中为1.3°，尽管精确的角度并不重要，并且将是任何给定实施方式中顶部轨道114和底部轨道116的定位的结果)。如上所述，使滚珠210与顶部轨道114接触以接合顶部轨道114。

然后，装载操作者可以略微打开——例如在所示实施方式打开一半——设置在帆单元102上的前后剪式千斤顶238，以将底部轮208降低到底部轨道116中的凹槽206中。

通过顶部轨道114中的通道216上的滚珠210和底部轨道116上的凹槽206中的底部轮208，帆单元102是自支承的并且起重机被释放。剪式千斤顶238可以通过支承该单元的轮208和滚珠210完全打开。后间隔件232被移除。在帆单元处于高位置的情况下，帆单元102可以例如使用如上所述的绳系统126沿着轨道系统114滚动让开和/或围绕船101滚动到所需位置。在帆单元102让开的情况下，后间隔件232可以被放回就位并且通过起重机装载下一个帆单元102。

如图29中所示，示出的实施方式中的帆单元102是构造成以1/10的帆降(saildrop)为增量从完全向上到完全向下收起的卷帘设计的帆。帆108支承在桅杆110上，桅杆110可以围绕桅杆110的纵向轴线旋转并在桅杆110的旋转路径上的任何点处固定就位。在一些实施方式中，桅杆110可以围绕桅杆110的纵向轴线旋转360°并固定就位。

在示出的实施方式中，下帆桁104和上帆桁106(以及因此的帆108)沿着桅杆110水平地偏移，即桅杆110不处于下帆桁和上帆桁106的水平中心点，而是位于大致2/5：3/5偏移量处，即，定位在帆桁104、106的从第一边缘起测量的宽度的大致2/5处，其中，下帆桁104和上帆桁106的较短部分在帆单元102使用时朝向船101的中央向内定向。

在示出的实施方式中，帆108是卷帘，并且帆108通过分别如图30和图34a中所示的杆300和315捕获在上帆桁106和下帆桁104内。杆300固定在上帆桁106内以保持上帆桁106内的帆。类似地，杆315以固定关系位于下帆桁104内来保持帆108。

下帆桁104能够围绕下帆桁104的纵向轴线旋转，从而当帆108收起或下降时，制成帆108的布料可以围绕下帆桁104卷绕。对应地，当上帆桁106上升时，下帆桁104在帆108展开并上升时旋转。

在示出的实施方式中，为了便于下帆桁104的旋转，提供了底部帆桁插入件314(图34b)。底部帆桁插入件314以固定关系安装至下帆桁104并且坐置于下帆桁104内，使得下帆桁104和底部帆桁插入件314作为一个单元旋转。底部帆桁插入件314以可旋转的方式安装在底部帆桁组件(未示出)中的多个支承轴承上，以允许下帆桁104和底部帆桁插入件314旋转。底部帆桁插入件314在一个端部处设置有绕线管318，在示出的实施方式中，绕线管318与底部帆桁插入件314一体地形成。

为了在帆108下降时将帆108围绕下帆桁104卷绕以及在帆108上升时解绕帆108，杆300和底部帆桁插入件314经由一组滑轮301和收帆线缆303联接在一起，如图31和图34a中示意性地示出。收帆线缆303从绕线管318延伸到桅杆110的上部部分，并且在收帆线缆303的自由端部处连接至顶部帆桁轴环310。当上帆桁106处于其完全降低位置时，收帆线缆303从绕线管318完全延伸直至桅杆110的上部部分并向下延伸直至上帆桁106，使得绕线管318具有很少的围绕绕线管318卷绕的收帆线缆303的部分或没有围绕卷筒318缠绕的收帆线缆303的部分。

当上帆桁106被上升的顶部帆桁轴环310向上致动时，力施加在帆108上，致使下帆桁104旋转以允许帆108被释放并提升。对应地，收帆线缆303由于顶部帆桁轴环310的向上运动而变得松弛，收帆线缆303在绕线筒318旋转时围绕绕线管318卷绕。在示出的实施方式中，绕线管318具有渐缩表面320，即具有从径向内部的点至径向外部的点的渐缩部。

当上帆桁106下降时，顶部帆桁轴环310例如通过释放如下所述的提升线缆428而下降。顶部帆桁轴环310的下降在收帆线缆303到达绕线管318的点处拉动收帆线缆303，从而当收帆线缆303解绕时使底部帆桁插入件314旋转并因此使下帆桁404旋转。帆108在下帆桁104上保持固定至杆315，使得收帆线缆303的解绕并且因此使帆108围绕下帆桁104往回卷绕。在围绕下帆桁104卷绕的帆108的量增加时，下帆桁104和帆108的组合的厚度将增加。在一些实施方式中，提供渐缩表面320确保围绕绕线管318卷绕的收帆线缆303的视厚度在整个上升和降低过程中保持与下帆桁104和帆108的组合厚度类似，从而使得下帆桁104和底部帆桁插入件314可以一致且平稳地一起旋转。

每个桅杆被具有各种固定点和滑轮的桅杆头部302遮盖。桅杆头部302紧固各种支承线缆，该支承线缆将桅杆紧固在帆单元102的其余结构上并紧固及致动下帆桁104和上帆桁106以及帆108。桅杆头部302还允许控制线缆朝向船的甲板延伸。

在示出的实施方式中，桅杆头部302保持一体地形成为单个成形梁的桅杆加强臂304和前驱动臂306，如图32和图33中所示。上帆桁106以任何适合的方式例如部分地经由顶部帆桁支承线缆以及部分地通过顶部帆桁轴环310在桅杆110上保持就位，顶部帆桁轴环310与桅杆110接合以允许相对于桅杆110的竖向运动并且紧固至上帆桁106。在一些实施方式中，顶部帆桁轴环310是平衡物以平衡上帆桁106相对于桅杆110的水平偏移，以便于在提升或降低帆108时进行运动。上帆桁106可以以任何适合的方式、例如通过适合的线缆和滑轮的作用被桅杆110向上以及向下致动以提升或降低帆108，如下面更详细地描述。

下帆桁104类似地以任何适合的方式例如经由底部帆桁支承线缆312在桅杆110上保持定位。下帆桁104以任何适合的方式经由后底部帆桁支承线缆和前底部帆桁支承线缆——比如后帆桁支承线缆312——紧固以抵抗在横向方向上的运动。在示出的实施方式中使用两组底部帆桁支承线缆：前底部帆桁支承线缆和后底部帆桁支承线缆来将下帆桁104保持就位，以使下帆桁104不翻转。在一些实施方式中，提供了底部帆桁驱动部，底部帆桁驱动部与下帆桁104垂直地延伸以使底部帆桁支承线缆向前并远离帆108延伸，以防止帆108接触或摩擦底部帆桁支承线缆。

可以以任何适合的方式控制操作参数比如收帆和桅杆110的角度。在一些实施方式中，使用线缆、齿轮和蜗杆螺钉来控制收帆和桅杆110的角度。线缆、齿轮和蜗杆螺钉可以通过操作员在桅杆110的控制单元处以电子的方式电子集中地控制和/或通过操作员在桅杆110的控制单元处以手动方式电子集中控制(例如，从船101的桥楼(bridge)集中地控制)。

在一个实施方式中，提供了用于使帆108进行自动收帆的自动机械安全装置。在一个实施方式中，提供了用于使桅杆110进行自动桅杆释放的自动机械安全装置。在一些实施方式中，这些自动机械安全装置可以防止或限制由于过大的风和/或突然的阵风对船101、桅杆110或帆108的损坏。

在一个实施方式中，自动机械安全装置提供了用于帆108的自动收帆功能，并且通常称为自动收帆安全特征400。该自动收帆功能由在图38中示意性地示出的顶部帆桁弯曲检测线缆402触发。如图35中示出以及图36中示意性地示出，在正常操作条件期间，顶部帆桁106大致水平地延伸。然而，在强风事件期间，即在帆108和桅杆110上施加了大于预定安全操作力的风事件期间，顶部帆桁106由于增加的力而弯曲，如图37中以夸大的方式示意性地示出。

在图38中在下述两个位置示意性地示出了顶部帆桁弯曲检测线缆402的位置：以虚线示出的是反映正常风况的第一位置404以及以实线示出的是第二位置406，在第二位置406，强风条件使得上帆桁106向前弯曲抵靠桅杆，这又在弯曲检测线缆402的每个端部上施加力，并因此在两侧相接的点处和在弯曲检测线缆402的下降到控制面板的部分上施加向上的力，以致动可变杆408，如下所述。

顶部帆桁弯曲检测线缆402经由适当定位的滑轮、齿轮和杆作用在可变杆408(图39)上以释放筒状闩锁410，筒状闩锁410通过顶部帆桁线缆卷轴422的一个旋转而释放上帆桁106以向下收帆108，顶部帆桁提升线缆428围绕顶部帆桁线缆卷轴422延伸。在一些实施方式中，顶部帆桁线缆卷轴422的周长大致等于帆108的高度的1/10，以在一些实施方式中产生帆108的1/10的降低，即，暴露于风的帆108的表面积在顶部帆桁弯曲检测线缆402被触发时减小10％。

参照图39和图40，为了启用自动收帆安全特征400，顶部帆桁弯曲检测线缆402延伸至设置在每个帆单元102的控制面板内的惯性卷轴414(为清楚起见，惯性卷轴414所支承的壳体从图39省略)。顶部帆桁弯曲检测线缆402在一个端部处连接成使惯性卷轴414旋转。惯性卷轴414具有旋转致动器齿轮416，旋转致动器齿轮416的齿与设置在旋转杆齿轮418上的对应的齿接合，旋转杆齿轮418经由致动杆409联结成使可变杆408旋转。

在帆108上升或下降时经历的正常操作条件下，惯性卷轴414用作阻尼构件并且能够吸收由顶部帆桁弯曲检测线缆402施加的典型力，即，惯性卷轴414不会特别快速地旋转，并且旋转致动器齿轮416的齿的转动对应地仅转动旋转杆齿轮418上的一些齿。因此，致动杆409和可变杆408仅少量旋转，这不足以释放筒状闩锁410，筒状闩锁410通常向内偏置抵靠顶部帆桁线缆卷轴422的外周，如下所述。

然而，在发生强风事件时，例如发生高于一定速度的强风或持续风事件时，惯性卷轴414不能吸收由弯曲检测线缆402施加的旋转力，结果旋转致动器齿轮416使旋转杆齿轮418旋转到足够的程度以将致动杆409升起到足够的程度，从而允许可变杆408致动筒状闩锁410，例如，如在图42所示出的启用位置与图41示出的未启用位置。筒状闩锁410的致动释放顶部帆桁线缆卷轴422以用于旋转。

在示出的实施方式中，致动线缆413能够通过将致动杆409升起至启用位置而移动，并且致动线缆413定位成在可变杆408的第一端部408a上施加向上的力。这致使可变杆408围绕枢转点415枢转，使得可变杆408的第二端部408b向下移位，以经由第二致动线缆417在筒状闩锁410上施加向下的力。

筒状闩锁410的致动释放顶部帆桁线缆卷轴422以用于旋转，因为筒状闩锁410通常向内偏置成保持与沿着顶部帆桁线缆卷轴422的一部分的外周426设置的紧固凹部424接合。筒状闩锁410可以向内偏置成以任何适合的方式保持与紧固凹部424接合，例如经由弹簧将筒状闩锁410以类似于门闩锁的方式向内偏置。

当通过可变杆408致动时，筒状闩锁401被向外地拉出紧固凹部424(图40中最佳可见)。这允许顶部帆桁线缆卷轴422的外周426滑过筒状闩锁420，从而允许顶部帆桁线缆卷轴422在由下降的上帆桁106经由提升线缆428施加的力的作用而旋转，提升线缆428从顶部帆桁线缆卷轴422延伸至顶部帆桁轴环310以使顶部帆桁106上升及下降。致动杆409的未启用位置和启用位置分别在图41和图42中示出。

在一些实施方式中，提升线缆428作为围绕顶部帆桁线缆卷轴422延伸并且在一个端部延伸直至上帆桁106的顶部以及在相反的端部处延伸直至上帆桁106的底部的闭合环路运行。

在由顶部帆桁弯曲检测线缆402施加的压力已经消失时，惯性卷轴414能够再次阻尼较小的力，并且可变杆408不会致动筒状闩锁410。因此筒状闩锁410返回至其向内偏置的紧固构型，并且沿着顶部帆桁线缆卷轴422的外周426径向向内偏置。因此，在顶部帆桁线缆卷轴422完成一个旋转时，筒状闩锁410再次与紧固凹部424对准并且在紧固凹部424内向内延伸，以再次将顶部帆桁线缆卷轴422紧固就位并防止顶部帆桁106进一步下降，除非强烈的风事件再次致动可变杆408。

正如指出的那样，如上所述的顶部帆桁线缆卷轴422的旋转释放提升线缆428以允许顶部帆桁106向下移动。在一些实施方式中，顶部帆桁线缆卷轴422的周长——提升线缆428围绕该顶部帆桁线缆卷轴422卷绕——对应于桅杆110的竖向高度的大致1/10。因此，可变杆408的启用和顶部帆桁线缆卷轴422对应地旋转了一圈将导致顶部帆桁106的高度降低1/10，或者使暴露于风的帆108的表面积减小大致10％。

在一些实施方式中，使用自动帆安全收帆特征400使帆108收起的过程可以重复一次、两次、三次或更多次，直到达到帆108的适当的收起程度为止。

如图39中最佳地看到的，可变杆408能够通过为致动筒状闩锁410的线缆413、417提供多个不同的连接点411来调节。通过调节连接点411——致动筒状闩锁410的线缆413、417固定至该连接点411——与可变杆408的中心枢转点415之间的距离，必须施加以使致动杆409释放筒状闩锁410的力的量可以根据需要来改变。

如图39中也可以看到的，提供了手动释放杆430，该手动释放杆430可以用于使筒状闩锁410旋转脱离与紧固凹部424的接合，以允许在需要的情况下手动致动自动帆安全收帆特征400，和/或当期望例如借助于使用马达或手动曲柄使顶部帆桁线缆卷轴422旋转以使用提升线缆428来提升帆108时允许筒状闩锁410从紧固凹部424释放。在一些实施方式中，每个帆单元102设置有一个或更多个手动曲柄，所述一个或更多个手动曲柄安装成操作帆单元102的其他马达从动部件，例如以用于在电力损失的情况下手动收帆、控制桅杆角度以及使桅杆齿轮504上升及下降。

在替代实施方式中，与使用围绕顶部帆桁线缆卷轴422卷绕的提升线缆428不同的是，连续的链条可以代替地在桅杆110上向上及向下运行，该连续的链条连接成使上帆桁106上升及降低，并且该连续的链条围绕链条捕抓卷轴而卷绕(即，具有指状部或突出部的卷轴，该卷轴可以插入到链条的链节中以向上卷绕链条从而提升上帆桁106或向下卷绕以允许上帆桁106降低)并且在所述实施方式中该链条捕抓卷轴可取代顶部帆桁线缆卷轴422。该实施方式可以在长时间内提供更可靠的操作，这是因为链条可能比绳更不易于拉伸。在该实施方式中，链条捕抓卷轴可以以与上述用于使顶部帆桁线缆卷轴422旋转的相同的方式、包括通过自动收帆安全帆特征400的操作而旋转以允许上帆桁106上升及下降。

在一个实施方式中，自动机械安全装置提供允许帆108旋转以与风对准的桅杆110的自动旋转释放，从而非常快速地释放帆108上的风压，这通常称为桅杆自动旋转释放特征500。在本实施方式中，桅杆加强件线缆502联结至桅杆110(例如，如图43和图44所示)。如果桅杆110经受太大的力并且与图44中所示的风压偏离，桅杆加强线缆502致动机械开关503(图45至图48)以释放桅杆释放重物520，从而将桅杆齿轮504从蜗杆螺钉506上升起，蜗杆螺钉506控制桅杆110在正常操作条件下的角度设定(图49和图51)。这允许2/5：3/5偏移量的帆旋转成与风一致，如图54中所示——与图53中所示的正常操作构型相比——从而立即释放帆108上的风压并因此释放桅杆110。

在示出的实施方式中，链条张紧器和弹簧用于触发机械开关，以在预定量的力施加在桅杆110上之后自动释放桅杆110。如图45和图47中示出，常规的机械开关503通过作用在销518上的桅杆释放重物520的重量保持在升起位置，销518在开关503被致动时连接成由开关503移动。致动开关503的突出突部508通过带环杆(eyebar)511(图46)连接至桅杆加强线缆502，带环杆511向上延伸穿过链条张紧器的保持器510。突出突部508通常被偏置成通过固定在保持器510内的弹簧512在开关503的顶部上保持就位。

更详细地，突出突部508以第一端部508a固定在保持器510内的方式坐置，并且突出突部508在其第一端部处通过包括在保持器510内的弹簧512经由眼杆511偏置。保持器510起到类似链条张紧器的作用，并与桅杆加强件线缆502和船101上的固定点接合，使得在正常航行操作期间由桅杆加强件线缆502施加的力通常被弹簧512吸收。

在发生强风事件导致桅杆110弯曲超过可接受的预定极限并由此在桅杆加强件线缆502上施加预定量的力时，由桅杆加强件线缆502施加在保持器510上的力将弹簧512压缩至足以使可枢转地安装在保持器510内的弹性锁定突部514完全进入保持器510的程度。锁定突部514进入保持器510并与突出突部508的第一端部508a接合，如图46和图48中示出。因此，锁定突部514变成锁定就位。当这发生时，突出突部508的第二端部508b向下移动，从而向下推动机械开关503并致动机械开关503。开关503的致动将销518拉出足够远以使桅杆释放重物520下降(图46和图48)。

弹簧512基于胡克定律的应用选择成使得一旦超过预定量的力，弹簧将经历对应的预定线性位移。在一些实施方式中，用作线缆张紧器的弹簧512和保持器510的性能选择成确保自动桅杆旋转释放特征500在期望的操作余量范围内工作。

机械开关503的致动拉动销518以释放桅杆释放重物520，桅杆释放重物520通过下落将桅杆齿轮504经由绳522和滑轮524从蜗杆螺钉506上升起，如通过图50和图52中所示出的桅杆齿轮504的上升位置与图49和图51中所示出的桅杆齿轮504的正常操作位置对比所示。在正常操作期间，蜗杆螺钉506的旋转用于使桅杆齿轮504旋转，从而控制桅杆110的旋转角度。

在桅杆齿轮504不受蜗杆螺钉506(蜗杆螺钉506通常用于使桅杆110旋转)的约束时，桅杆110自由旋转，并且因为帆108被偏移，帆108的一侧将比帆108的另一侧经受更大的风力，因此，迫使帆108转向成与风平行，进而迅速减小施加至帆108和桅杆110的风力，如通过图53中所示出的处于常规操作构型的帆108的位置与图54中所示出的自动桅杆旋转释放特征500被启用后的位置之间差异所示。

在一些实施方式中，包括所示出的实施方式，自动桅杆旋转释放特征500构造成在触发自动桅杆旋转释放特征500的情况下自动触发自动收帆安全特征400以完全收起帆108。如图51和52中最佳地看到的，自动桅杆旋转释放特征500包括在开关503被致动时被拉动的线缆516。线缆516联结至开关503(图45至图48)并联结至可变杆408的第一端部408a，使得在开关503通过桅杆加强件线缆502致动时，线缆516被拉动并且不可逆地启用可变杆408，从而释放筒状闩锁410。因为线缆516由于开关503保持在其致动构型而保持张紧，所以筒状闩锁410不能与紧固凹部424重新接合，并且顶部帆桁线缆卷轴422自由地继续转动直到帆108被完全收起为止。本实施方式通过在强风事件触发桅杆旋转释放特征500的情况下将暴露于风的帆面积完全减小到零来为帆108和桅杆110提供额外的保护。在一些实施方式中，因为在顶部帆桁线缆卷轴422自由旋转时上帆桁106可能剧烈下落，所以摩擦带526(图47)可以围绕顶部帆桁线缆卷轴422的背部上的绕线筒(bob)528卷绕，该摩擦带526在桅杆释放重物520下降时收紧以减慢上帆桁106的下降。

在一些实施方式中，可以提供适合的遮挡件和防风雨件以防止帆单元102的部件(例如控制面板上的线缆和杆)由于暴露于海洋天气条件而受损。

当如上所述使用时辅助帆系统100的功能是辅助船101的发动机并节省燃料。因此，帆系统100的操作余量完全在桅杆故障或船倾覆的限制内，这可以缩短从开发开始到测试再到销售的交付期。

帆单元102也可以以任何适合的方式调节，以允许船101用作任何普通船。例如，图55示出了帆单元102的构型，其中，帆单元102已经移动至船101的船头124和船尾122，上帆桁106和下帆桁104置于垂直构型，使得船101的两个侧部均是畅通的并且船101可以穿过狭窄的空间，例如巴拿马或苏伊士运河。在一些替代实施方式中，上帆桁106和下帆桁104可以降低至甲板或装载到储存车上。

对帆系统100的各个部件的维护可以在船101航行时进行。由于帆系统100仅是辅助帆系统，因此对于船101的行进而言并不重要，这意味着维修可以安排在无风的天气或港口，并且不需要立即完成。如果一些或所有帆单元102发生故障，船101仍然可以继续行驶，但可能更慢。

用于制造辅助帆系统100的各个部件的适合材料可以由本领域技术人员选择。例如，在一些实施方式中，桅杆110、下帆桁104和上帆桁106可以由铝制成。在该实施方式中，为了避免铝/钢化学反应，可以使用树脂阻挡件。在避免铝/钢化学反应的替代实施方式中，可以使用下述帆单元100的设计：该设计例如对于帆系统100以及下帆桁104和上帆桁106而言使用全钢。在一些这样的实施方式中，桅杆和帆桁将是三角形开放式框架，例如在起重机和广播塔架中使用的那些框架。在替代实施方式中并且作为更永续材料，在一些实施方式中，桅杆110和/或下帆桁104和上帆桁106可以由可以被制造成有效长度的木材、例如层压的锡卡云杉制成。

辅助帆系统100的各个部件的构型和连接将在本领域普通技术人员的预期的知识范围内。在一个示例实施方式中，线缆固定点通过使用主锁定板、副锁定板以及“r”形夹的链条链节捕获器制成，以紧固至其使用点，这允许仅通过两个人在没有工具的情况下手动完成装配/解除装配。然而，在替代实施方式中可以使用任何适合的接合机构。

虽然已经结合本文所述的自动机械安全装置的示例实施方式描述了轨道安装式辅助帆系统100的示例实施方式，但在替代实施方式中，可以使用其他安装系统将适合的帆单元附至船。例如，在一些实施方式中，桅杆可以安装在固定点处，并且可以提供解除装配系统以使帆单元移动而让开，例如以允许在港口装载及卸载货物。在一些实施方式中，桅杆可以安装在轨道系统上并且能够相对于轨道系统移动，并且可以提供马达以使每个帆单元沿着轨道系统移动。

在又一替代实施方式中，可以使用“幕帘轨道”安装系统，并且固定线缆可以围绕船延伸并且用于使帆单元沿着轨道系统移动。在一些这样的实施方式中，可以使用机动绞盘移动固定线缆，并且可以以任何适合的方式将帆单元捆扎至固定线缆，使得线缆的运动将沿着轨道系统拉动帆单元。

在又一实施方式中，“腔穴式”安装系统可以用于紧固帆单元102中的一些帆单元102，其中，桅杆紧固在腔穴内，腔穴又紧固至船的侧部。

虽然上面已经讨论了许多示例性方面和实施方式，但本领域技术人员将认识到本发明的某些改型、置换、添加和子组合。因此，以下所附权利要求和此后引入的权利要求旨在被解释为包括所有这些改型、置换、添加和子组合，这与整个说明书的最广泛解释一致。