包括翻转式U形桅杆的帆船的制作方法

本发明涉及一种帆船、一种关联的桅装置(rig)以及一种关联的桅杆。帆指的是能够弯曲(例如，能够降帆)的用于捕捉风的任何装置。因此，通过非限制性举例的方式，其包括由帆布等等支撑的任何帆，包括具有翼型厚度的那些帆。本发明特别适用于为主帆(即，船的主要的或仅有的帆)提供索具。

背景技术：

在帆船领域中，特别广泛地使用“百慕大式”桅装置，其特征在于桅杆的后侧帆在其整个高度上都穿有缆索并且基部通过帆杆来调节，该帆杆又由控帆索来控制。

为了提高性能并且方便船的使用，不断地推出了新型的桅装置。

竞争领域中一种最重要的尝试是用刚性翼替代帆。它们基本上类似于飞机的机翼，即，它们与帆的区别在于不是由通常为帆布等等的柔性片材构成，而是具有被成形为形成一种实心气动翼型的厚度。

虽然性能高于帆，但是这种方案也具有显著的缺点。

首先，桅装置的重量远大于具有帆的桅装置，因为其必须不仅包括刚性翼还要包括强度足以对其施加控制的桅杆和操控装置。其使特定的操作(例如，降帆)不能进行或更加复杂化。因为这些原因，需要通过专业人士进行这种翼的控制，这在游船上是不可行的。最后但同样重要的是十分高的成本。

本申请人在在先的国际专利申请wo2017/178913中提出了一种具有翻转式u形桅杆的桅装置，以用于对帆进行镜像翻转。虽然这种方案允许使用具有不对称的翼型厚度并因此潜在地具有较高性能的主帆，但是存在对风极度敏感的固有问题，尤其是在操控阶段期间具有失去控制的可能性。

在专利文献中可以找到采用不同类型的u形桅装置，特别是具有比百慕大式帆更类似于三角帆类型的帆，其由于具有蟹爪形帆杆而更容易进行控制，但是性能较低。例子是专利文件fr2825341、de102004012760、fr2068031，它们提出的将帆“悬挂”在横杆上，其中升帆索点基本上水平地延伸，从而使帆在不翻转的情况下容易地进行倾斜运动。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的所有或部分问题，并且特别是利用翼型与百慕大式桅装置的性能。

本发明的一个优选的目的在于提供一种风力推进系统，其与具有百慕大式帆、三角帆以及刚性翼的现有桅装置相比生产容易且便宜，具有较高性能和/或易于操控。

根据第一总体方面，本发明涉及一种帆船，其包括被成形为限定水中的前进方向(x)的至少一个船体(2)、具有固定至船体的至少一根桅杆(15)的至少一个桅装置(5)以及由桅杆支撑的至少一片主帆(10)，其特征在于：

-桅杆包括至少一个第一节段(30)和至少一个第二节段(32)，它们相对于船体向上突出并且在相对于前进方向的垂直方向上设置为彼此面对，以用于将主帆支撑在彼此镜像对称且交替的两个操作位置，其中这些节段通过位于它们顶部处的主帆的至少一个翻转节段(34)彼此连接和间隔开，以允许从一个镜像位置移动到另一个，桅杆的这三个节段为此目的限定了用于主帆的第一滑轨(35)，其基本上沿着桅杆的整体延伸长度来延伸；

-主帆(10)是可变形的帆，从而适配滑轨的路径并且用于降帆，并且其在操作位置中在竖直方向上具有常见的延伸形状；

-主帆的主边缘(70)邻接桅杆(15)并且在其整体长度上被滑动地固定至滑动路径；

-主帆(10)在操作位置中相对于桅杆(15)整体位于后侧；

-桅杆包括基本上设置在其顶部处并且相对于翻转节段(34)位于后侧的第二滑轨(45，145)，从而在翻转节段(34)移动期间针对主帆(10)限定了在竖直方向上位于下方并且可滑动的支撑部。

这有利地防止了主帆在为了改变航向而进行必要的翻转期间向下倾斜。这还允许形成更高的桅杆，因为在较高的高度处风力较强并且其不再对翻转施加限制，因此成为了性能方面的优势。一般来说，所提出的桅装置还具有控制和“容纳”具有翼型厚度的主帆并且优化了对沿着弦线的任何不对称曲度的利用的可能性，这归因于帆的由于使航向发生改变的翻转而倒置。具有蟹爪形帆杆的三角帆不具有这种可能性。

根据本发明的一些优选实施方式，第二滑轨在没有约束装置的情况下仅通过倚靠接触而与主帆相互作用。

优选地，主帆由帆布等等制成。

优选地，桅杆具有两个支脚并且是倒置的u形，其中优选第一和第二节段是基本上直线形的。

根据一些优选实施方式，主帆基本上是梯形或矩形，其主基部的侧边被设置为形成所述邻接边缘，其中该梯形或矩形在操作位置中相对于基本上水平的对称平面对称。

根据一些优选实施方式，主帆具有翼型厚度，其优选沿着弦线具有不对称的曲度。

根据一些优选实施方式，第二滑轨将主帆支撑于在水平方向上相对于第一滑轨隔开一定距离的位置处。优选地，所述支撑位置是具有主帆的至少一个加固元件的位置。

根据本发明的一个总体上优选的特征，主帆包括主帆的多个加固元件，它们彼此连续地设置在滑动方向上，其中交替具有允许使所述表面适配滑动路径的弯曲区域。

加固元件优选沿着主帆的整体长度延伸，即，在相对的自由边缘处从其被约束在桅杆上的边缘伸出。

加固元件具有被定向为连接这两个边缘的主延伸线，例如是杆。

优选地，加固元件主要在基本上水平的方向上延伸。

根据本发明的一些优选实施方式，加固元件是耦合至主帆(10)的加固杆，其优选与第二滑轨(45)直接接触。

根据本发明的一些优选实施方式，连续的加固元件的距离与第二滑轨的延伸量之间的比率使得在连接节段移动期间每对相邻的加固元件中的至少一对由第二滑轨支撑。

这特别是实际上通过将第二滑轨成形为面向连接节段34的基本上弓形的形状并且使加固元件之间的距离小于该弓形的长度而实现的。

根据本发明的一些优选实施方式，第二滑轨使所述表面保持基本上与前进方向平行地设置。

根据本发明的一些优选实施方式，主帆具有自由远端边缘(71)，从而可在主帆处于操作位置时朝向和远离桅杆的竖直对称平面(p)移动，其中第二滑轨(45，145)在主帆经过所述第一滑轨的翻转节段(34)时限制第二边缘节段(71)向下移动。

根据本发明的一些优选实施方式，在操作构造中，主帆不具有任何节段，或者至少其仅具有位于第二滑轨处的顶部部分。例如，对于从桅杆的后侧观察的观察者来说，第二滑轨在连接节段处在桅杆的第一节段与第二节段之间延伸，并且不存在于桅杆的第一和第二节段处，或者通常最多存在于它们的顶部处，主帆在竖直方向上的延伸量优选小于或等于桅杆的第一或第二节段。

根据一个优选特征，桅杆的第一和第二节段基本上是直线形的。

根据本发明的一些优选实施方式，连接节段沿着基本上连续地与桅杆的各节段的顶部接合的第一凹曲线向下延伸，并且第二滑轨沿着第二凹曲线向下延伸，该第二凹曲线基本上在桅杆的第一和第二节段的顶部处开始并且与在水平方向上基本上保持与其面对的连接节段间隔开。

例如可以总体上在存在用于与连接节段接合的曲率的位置处确认出桅杆的各节段的顶部。其在桅杆的第一和第二节段是直线形或基本上直线形的情况下可以直接辨认出。

在其他情况下，所述顶部可以基本上是主帆在其处于操作构造时停止的位置。

根据本发明的一些优选实施方式，第二滑轨包括至少一根杆，其在桅杆的第一节段与第二节段之间从连接节段向后突出。

根据一组尤为协作的优选特征，主帆使得第一滑轨包括轨道并且主帆(10)的邻接边缘(70)通过滑动地耦合至所述轨道的多个滑架(40)被滑动地固定至桅杆，其中滑架各自包括相对于轨道(35)的滑动点以及相对于所述邻接边缘的耦合点(41)，并且其中滑架各自包括允许主帆相对于桅杆改变倾斜度的至少一个铰接点(42)。主帆优选包括在所述耦合点中连接至滑架的多个加固元件。

根据第二方面，本发明涉及一种用于船的桅装置，其包括上述类型的至少一根桅杆以及主帆。

根据第三方面，本发明涉及一种用于上述类型的航海装置的桅杆。

附图说明

通过参考附图并且通过说明性和非限制性举例的方式提供的优选实施方式的以下详细说明，本发明的另外的特征和优点将变得更清楚。在附图中：

图1a示意性表示根据本发明的船，以用于强调其总体结构；

图1和2示意性表示图1a的船，其中主帆分别处于用于推进船的第一操作位置以及移动至与第一操作位置镜像对称的第二操作位置的构造；

图3示意性表示根据图1的平面iii的船的桅杆的截面；

图3a表示前述附图中的桅杆的第二滑轨的放大的细节；

图4和5表示图1和2的替代实施方式；

图6表示与前述附图中所采用的帆有关的帆的替代实施方式；

图7总体上示出了将任何翼型应用于根据本发明的帆的可能性；

图8和9表示图4和5的实施方式的变型。

具体实施方式

参考图1a和1，示出了一种风力推进船，其完全由附图标记1表示。船1包括船体2和桅装置5，该桅装置又包括在本文中称为主帆的帆10以及将主帆支撑在船体上的桅杆15。

船体2可以是任何类型，甚至是多体式船体，例如双体船或三体船，并且通过其形状确定出箭头x表示的前进方向以及平行于该方向的对称平面p。

桅杆15具有从船体向上突出的第一节段30和第二节段32，它们优选基本上是直线形的并且能够将主帆支撑在彼此镜像对称的两个相应的操作推进位置中。第三节段34连接第一和第二节段的顶部，并且被成形为形成整个桅杆的延伸方向的延续部。该节段具有用于在改变航向时从一个操作构造移动到另一个的、主帆10的翻转节段34的功能。

优选地，桅杆的形状是具有两个支脚的倒置的u形。

根据一个总体上优选的特征，桅杆在第一节段30与第二节段32之间具有一定距离，从而围住全部或大部分的船体2。该特征的有利之处在于增加了船上的居住性。然而，还可想到牺牲这种居住性的例子，尤其是在比赛期间，例如决定根据捕风表面而将面向相反一侧的表面调整为面向平面p的情况。因此，在这种情况下，桅杆的分叉部所限定的开口也可以十分狭窄。

主帆10在操作位置中具有主要的竖直延伸部并且具有基本上梯形或矩形的形状，其中主基部70沿着桅杆的整体长度被滑动地固定至桅杆。主帆相对于基本上水平的平面o对称，从而能够在两个镜像操作位置之间翻转。主帆10在操作位置中相对于桅杆15完全位于后侧。

主帆不具有横杆，相反地，如下文所述，其优选具有分布在主帆中的多根加固杆25。

桅杆15包括第一导轨35，其用于沿着主帆10的自身的延伸线、优选沿着“整体的”延伸线滑动地引导主帆。第一导轨35位于三个节段30、32、34的每一个中并且在它们之间的通道中延续，使得主帆可以通过相对于对称平面p在两个镜像操作位置之间滑动而被翻转。图2中的线s表示滑动方向。这些操作构造是主帆由第一节段30或第二节段32支撑(图1)，而它们之间的翻转构造是装置经过翻转节段34处的构造(图2)。

图3中的截面示出了滑轨35的例子，其形成为桅杆15内部的通道的形式。桅杆优选具有u形的折叠轮廓，使得通道35沿着其整体延伸线来延伸。不排除导轨位于桅杆外部例如作为突起部的其他例子。

总体上，优选的是主帆借助于图3所示的多个耦合滑架40由桅杆15支撑。滑架设置有通过作为轨道的导轨35被滑动地保持的一个或多个轮子。在所示的例子中，轨道是内部的并且滑架被插入其中，然而也不排除其他方案，例如诸如为t形的外部轨道，其中滑架被设置为围住该轨道。

滑架40在桅杆与主帆的邻接边缘70之间提供了预定的接合点41，并且优选还允许它们分离。该接合点41彼此连续地设置在滑动方向s上并且主帆10的至少一个弯曲区域22位于它们之间。例如，每个滑架40都连接至加固元件25。

滑架40还可作为用于也称为升帆索的一条或多条缆索99(在图1中可见)的耦合点，以用于使主帆10升起、降低和/或翻转，例如，这些缆索可以进入到桅杆中，例如进入到第一导轨35中，使得它们也沿着桅杆15的延伸部、特别是在所有三个节段30、32和34中直接或间接地受到引导。

主帆10包括用于捕捉风的至少一个表面20，其在桅杆实现的两个镜像操作构造中的每一个中都由于上述的翻转而始终保持不变。

主帆10总体上能够弯曲，特别是其在滑动方向s上交替地包括弯曲区域22和刚性区域24，其中后者包括加固元件25。捕捉装置因此能够通过弯曲而变形，以跟随第一滑动导轨35的轮廓。

加固元件25优选在相对的自由边缘71处从主帆的连接至桅杆的边缘70伸出。它们优选具有基本上水平的布置并且基本上彼此平行。

在图1和2的例子中，主帆10是由帆布等等制成的帆，其中用于捕捉风的表面20是朝向对称平面p的表面。加固元件25是施加于帆20的杆，例如，位于捕风表面的外部，并且弯曲区域22是位于一个杆24与另一个之间的由帆布等等制成的区域。

总体上，桅杆15在接合节段34处包括第二导轨45，其限定了用于主帆的第二路径或滑动引导点。第二导轨45在水平方向上与第一导轨35间隔开并且位于后侧，并且总体上限定了面向第一导轨35的路径或滑动点。

总体上，第二滑轨45优选是用于主帆10的支撑件，主帆在移动构造中在接合节段34处优选在没有耦合约束件的情况下倚靠在其上。

在图1和2的例子中，第二滑轨45是用于对锚固在桅杆的第一节段30和第二节段32的顶部处的主帆进行支撑的支撑弓形件，其在此位置处在船尾方向上向上远离接合节段34突出。第二滑轨45总体上可以可选地设置有轮子或滑动辊子46。

总体上，可以通过将杆插入到第二导轨45与捕风表面20之间来抑制主帆的由于与第二导轨摩擦而产生的磨损。

下面说明本发明的一些实施方式和变型，其中与上文所述那些相同或相似的元件由相同的附图标记表示或者具有相同的数字加上100或者是它们的倍数。

图4和5示出了根据本发明的船的替代实施方式，其整体上由附图标记101表示，并且与图1和2的船1的不同之处基本上在于第二滑轨145的形状。

后者包括从接合节段34向后突出的杆145。该杆优选在靠近船尾的自由端部148处基本上水平地从用于接合节段34的一个连接端部147伸出。该杆优选包括一个或多个支撑件，例如用于支撑在桅杆15上的一根或多根另外的杆149。

不排除第二导轨145包括多于一根的上述杆，它们例如沿着第一导轨的延伸方向连续地彼此平行。图8和9示出了具有彼此设置于不同高度处并且整体上由附图标记201表示的三根杆的例子。

图6示出了主帆110的替代实施方式，其与图1和2的主帆10的不同之处在于其是由帆布等等制成的、通过成形为叉状的多根加固杆125来保持折叠以形成翼型的帆。

图7总体上示出了将任何翼型应用于根据本发明的主帆的可能性。可以观察到翼型优选具有沿着弦线的不对称的曲度，特别是其具有凹形侧和凸形侧，并且捕风表面220是凹形侧。该附图示出了厚度在帆的翼型截面中的不对称的分布，突出表示了相对于弦线的两个中心厚度部分并且它们由曲度1和曲度2表示。

这显然不排除不具有翼型或具有对称翼型的帆。

在使用中，主帆10通常处于其被支撑在桅杆的第一节段30或第二节段32上的其中一种操作构造。在该位置中，捕风表面20朝向对称平面p翻转，并且其相对于该对称平面的斜度可以改变，以获得与风之间的所需的相互作用。

与所述表面相互作用的风产生了船的推进推力。

在需要改变船的受风侧的情况下(也称为改变航向)，例如在顺风行驶或抢风行驶(也称为顺风换舷(gybing))的情况下，执行主帆翻转操作。主帆被设置为沿着第一滑轨35进行滑动。在桅杆的接合节段34处的移动期间，其由第二滑轨45、145支撑，从而防止其由于自身重量或强风的作用而再次下落。以这种方式，与百慕大式帆不同，捕风表面在每种构造中都保持不变，从而有利地具有使用优化的不对称曲度的可能性。

总体上，可以观察到所提供的附图将用于捕捉的表面置于船的内侧，即面向平面p的那一侧。然而，尤其是在比赛期间，完全能够想到将捕风表面相对于平面p置于主帆10的相对一侧上的方案。首要的考虑是这种方案似乎提供了更高的性能。

还可以观察到主帆并不排除可根据捕风表面来无差别地使用两个主表面。这例如是由帆布等等制成的帆具有恒定的截面厚度的情况。

词语的概括说明

在理解本发明的主题时，本文中使用的词语“包括”及其派生词旨在作为开放式的词语，其表示存在所描述的特征、元件、部件、组合、整数和/或步骤，但并不排除存在其他未描述的特征、元件、部件、组合、整数和/或步骤。上述内容也适用于具有类似含义的词语，例如“包含”、“具有”及它们的派生词。此外，词语“部件”、“节段”、“部分”、“构件”或“元件”在单数使用时可以具有单一部件或多个部件的双重含义。如本文中为了描述实施方式所使用的那样，以下方向性词语“前”、“后”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“下方”和“横切”以及任何其他类似的方向性词语指的是操作中的船的航行位置。最后，本文使用的诸如“主要”、“大约”和“近似”的程度类词语应为包括具体事项和使得最终结果不产生明显变化的改变的事项的合理偏离量的公差。

虽然仅选择了选定的实施方式来描述本发明，但显而易见的是本领域技术人员通过本说明书可以在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下做出多种改进和变型。例如，多个部件的尺寸、形状、位置或取向可以根据要求和/或需求而改变。被表示为彼此直接连接或接触的部件可以在它们之间设置有中间结构。一个元件的功能可以通过两个元件执行，并且反过来也是一样。一个实施方式的结构和功能可以适配另一个实施方式。特定实施方式的所有优点不必同时存在。与现有技术相比是原创的任何特征在单独的或与其他特征组合的情况下也应认为是本申请人的另外的发明的单独的说明，包括这些特征所包含的结构性和/或功能性概念。因此，提供根据本发明的实施方式的前述说明仅仅是用于说明性目的，而非是出于对所附权利要求及它们的等同物所限定的发明进行限制的目的。