一种刚性夹层充气主帆结构

1.本实用新型涉及帆船技术领域，具体为一种刚性夹层充气主帆结构。


背景技术：

2.随着人类开发海洋资源的规模日益扩大，已受到人类活动的影响和污染，为了检测海洋环境，考虑到安全性、续航性等问题，无人帆船受到人们的青睐；目前无人帆船的动力来源方式之一，基本都是采用帆布挂设在桅杆上，帆布受到风的吹动下驱动无人帆船在海面行驶，但是现有的帆布与桅杆的连接处面积较少，当长时间受到强风时容易在连接点处产生撕裂，影响无人帆船的使用寿命和续航性。因此我们提出了一种刚性夹层充气主帆结构。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种刚性夹层充气主帆结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种刚性夹层充气主帆结构，包括帆船本体的上侧面固定连接有的箱体，所述箱体的内部固定连接有转动座，所述转动座的内部转动连接有转块，所述转块通过电机驱动旋转，电机固定安装在箱体的侧壁上，所述箱体的侧壁上固定安装有超声波风速风向仪，所述转块的上端固定连接有桅杆，所述桅杆包括横杆与竖杆，横杆与竖杆呈t 字形设置，横杆与竖杆的连接处通过焊接的形式进行连接，所述横杆的上方且位于竖杆的两侧对称固定连接有两个钢板，两个钢板固定在桅杆上后处于同一平面上，且钢板的侧壁上均匀开设有网孔，两个钢板上套接有帆布，所述帆布的内部填充有气体，用于使帆布受风过程中帆布的背风一侧鼓起，根据流体力学原理可让帆布两侧产生压力差也在一定程度上利于推进帆船航行，且所述帆布的下端开口通过密封件进行连接。
5.优选的，所述密封件包括两个压杆与多个第一螺栓，两个压杆分别固定在横杆的两侧，多个第一螺栓均匀分布在横杆上，且每个第一螺栓的螺纹端同时贯穿横杆、帆布以及两个压杆的侧壁实现两个压杆将帆布的下端侧壁紧压在横杆的侧壁上进行密封。
6.优选的，所述钢板的外侧壁上均匀设置有用于将帆布的边缘固定在钢板上的第二螺栓。
7.优选的，所述箱体的内部固定安装有气泵，所述气泵上设有进气管与出气管，所述进气管贯穿箱体的侧壁并延伸至其外部，所述转块与桅杆的内部开有气道，所述气道的上端与帆布的内部连通，所述转块的侧壁上开有气环，所述气道的下端与气环进行连通，所述出气管端部与气环进行连通，所述桅杆的侧壁上固定安装有用于检测帆布内部气压的气压传感器。
8.优选的，所述桅杆的侧壁上设有用于限定帆布内气压的限压阀，所述限压阀包括阀体、弹簧与密封球，所述阀体固定连接在桅杆的侧壁上，所述阀体与气道进行连通，所述
密封球通过弹簧滑动连接在阀体的内部用于实现使气道内部的气体单向流出至外部后对帆布内部的进行限压。
9.优选的，所述帆布的外表面固定贴附有柔性光伏面板，且所述箱体的内部固定安装有用于存储电能的电源模块，所述箱体的内部固定安装有控制器。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在桅杆上固定连接有钢板，当帆布受到风吹时，受风面的帆布能够贴合在钢板的表面，增加了受力面积，避免点连接的方式造成局部受力过大，而避免帆布被大风撕烂；而且当帆布受到风吹时，受风面的帆布贴合在钢板的表面时，背风面的帆布被气体撑至弧形，有利于更好的使帆船本体在海面行驶。
附图说明
11.图1为本实用新型的整体结构示意图i；
12.图2为本实用新型的整体结构示意图ii；
13.图3为本实用新型的帆船本体、箱体与转块处的结构示意图；
14.图4为本实用新型的帆布一侧鼓起的俯视图；
15.图5为本实用新型的桅杆、钢板与帆布处的爆炸图；
16.图6为本实用新型的箱体、转动座、转块与电机处的剖视图；
17.图7为本实用新型的箱体、转块、气泵、出气管与气道处的剖视图；
18.图8为本实用新型的转动座、转块、横杆与竖杆处的爆炸图；
19.图9为本实用新型的横杆、竖杆、钢板、帆布与密封件处的爆炸图；
20.图10为本实用新型的箱体、转动座、转块、电源模块与控制器处的结构示意图；
21.图11为本实用新型的横杆、竖杆与钢板处的爆炸图。
22.图中：1、帆船本体，2、箱体，3、转动座，4、转块，5、桅杆，501、横杆，502、竖杆，6、电机，7、钢板，8、帆布，9、密封件，901、压杆，902、第一螺栓，10、第二螺栓，11、气泵，12、进气管，13、出气管，14、气道， 15、气环，16、气压传感器，17、限压阀，1701、阀体，1702、弹簧，1703、密封球，18、超声波风速风向仪，19、柔性光伏面板，20、电源模块，21、控制器，22、环槽，23、第一螺丝，24、第二螺丝，25、第三螺丝，26、连接板。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.请参阅图1-11，本实用新型提供一种技术方案：一种刚性夹层充气主帆结构，包括帆船本体1的上侧面固定连接有的箱体2，帆船本体1上还设有和现有技术中的无人帆船相同的必要设施例如远程通信、控制模块用于远程对帆船进行调整航向和控制等，由于本技术仅涉及关于主帆部分的内容，与其他部分并不关联，故对这些现有技术的结构不做赘述，同时为了更加清楚的表达本技术的结构特征，对帆船本体1仅图示了部分框架结构。
25.所述箱体2的内部固定连接有转动座3，所述转动座3的内部转动连接有转块4，如
图8所示，转块4的侧壁上开有环槽22，且转动座3的侧壁上啮合连接有多个第一螺丝23，第一螺丝23的螺纹端滑动延伸至环槽22的内部，从而实现转块4安装在转动座3后能够进行转动但无法脱离，所述转块4通过电机6驱动旋转，电机6固定安装在箱体2的侧壁上，电机6的输出轴通过齿牙与转块4的侧壁啮合连接，致使电机6启动后，电机6的输出轴便会驱动转块 4在转动座3的内部进行转动，所述箱体2的内部固定安装有控制器21，所述箱体2的侧壁上固定安装有超声波风速风向仪18可用于检测风速、风向并将监测数据传输给控制器21从而可进行相关的一些设定操作，所述转块4的上端固定连接有桅杆5，如图8所示，桅杆5的下端为六角柱状，且转块4的上端开有与六角柱状相适配的槽，且转块4的外侧壁上啮合连接有第二螺丝24，第二螺丝24的螺纹端贯穿转块4的侧壁并啮合连接在六角柱状，这样便可使桅杆5 固定在转块4上，所述桅杆5包括横杆501与竖杆502，横杆501与竖杆502 呈t字形设置，横杆501与竖杆502的连接处通过焊接的形式进行连接，所述横杆501的上方且位于竖杆502的两侧对称固定连接有两个钢板7，两个钢板7 固定在桅杆5上后处于同一平面上，且钢板7的侧壁上均匀开设有网孔，如图 11所示，横杆501上设置有多个第三螺丝25，通过第三螺丝25将钢板7的下端固定连接在横杆501上，竖杆502上设置有多个连接板26，通过连接板26 可将钢板7的侧边固定连接在竖杆502上，两个钢板7上套接有帆布8，所述帆布8的内部填充有气体，当帆布8受风过程中，会让帆布8受风的一侧贴附在钢板7上，增加受力面积可减少局部受力延长帆布8的使用寿命，帆布8背风一侧鼓起，如图4所示，使帆布8两侧的形态具有差别，依据流体力学原理可产生压力差，从而在不完全正对风向时也能够产生一定的推进力，且所述帆布的下端开口通过密封件9进行连接密封，减少帆布8内部的气体流失损耗。
26.如图9所示，为了将帆布8的下端进行密封，减少帆布8内部气体流失，具体而言，所述密封件9包括两个压杆901与多个第一螺栓902，两个压杆901 分别固定在横杆501的两侧，多个第一螺栓902均匀分布在横杆501上，且每个第一螺栓902的螺纹端同时贯穿横杆501、帆布8以及两个压杆901的侧壁实现两个压杆901将帆布8的下端侧壁紧压在横杆501的侧壁上进行密封；
27.横杆501、帆布8以及压杆901的侧壁上均匀开有供第一螺栓902贯穿的贯穿孔，进行安装帆布8时，如图5所示，将帆布8从钢板7的上方套下，致使帆布8将钢板7罩住，此时帆布8的下端正好将横杆501包裹住，然后利用两个压杆901将帆布8压在横杆501的侧壁上，然后通过第一螺栓902的螺纹端从一个压杆901的贯穿孔依次穿过帆布8、横杆501以及另一压杆901的侧壁后，并通过螺母拧紧在第一螺栓902的螺纹端上，此时帆布8的下端便会密封住，并且帆布8也会固定套在桅杆5与两个钢板7上。
28.如图1、9所示，为了能够将帆布8的边缘固定在钢板7上，具体而言，所述钢板7的外侧壁上均匀设置有用于将帆布8的边缘固定在钢板7上的第二螺栓10；帆布8的边缘以及钢板7的侧壁上均匀开有供第二螺栓10贯穿的贯穿孔，当帆布8套在钢板7上后，帆布8边缘上的贯穿孔与钢板7侧壁上的管穿孔对齐，此时通过第二螺栓10同时贯穿帆布8边缘上的贯穿孔与钢板7侧壁上的管穿孔后，通过螺母拧在第二螺栓10的螺纹端，从而实现将帆布8的边缘固定在钢板7上，避免帆布8在钢板7上进行窜动，并且如图1和6所示第二螺栓10 的两侧连接处还设置有垫圈，从而可将帆布8边缘的贯穿孔进行挤压封闭，减少漏气。
29.在帆船本体1航行时，帆布8内部的气体难免可能会流失，如图7所示，为了能够对帆布8内部的气体进行补充，具体而言，所述箱体2的内部固定安装有气泵11，所述气泵11上
设有进气管12与出气管13，所述进气管12贯穿箱体2的侧壁并延伸至其外部，所述转块4与桅杆5的内部开有气道14，所述气道14的上端与帆布8的内部连通，所述转块4的侧壁上开有气环15，且气环15的上侧位置可设置多道密封圈保证转动过程中的密封，减少漏气，所述气道14的下端与气环15进行连通，所述出气管13端部与气环15进行连通，所述桅杆5的侧壁上固定安装有用于检测帆布8内部气压的气压传感器16；
30.启动气泵11后，气泵11通过进气管12抽吸外部的气体，然后气泵11将抽吸的气体注入出气管13，进入出气管13的气体依次通过气环15、气道14 注入至帆布8的内部，从而实现对帆布8内部的气体进行补充。
31.如图7所示，为了对帆布8内部的气压进行限定，避免帆布8内部的气压过大将帆布8撑的变形严重，具体而言，所述桅杆5的侧壁上设有用于限定帆布8内气压的限压阀17，所述限压阀17包括阀体1701、弹簧1702与密封球 1703，所述阀体1701固定连接在桅杆5的侧壁上，所述阀体1701与气道14 进行连通，所述密封球1703通过弹簧1702滑动连接在阀体1701的内部用于实现使气道14内部的气体单向流出至外部后对帆布8内部的进行限压；
32.在自然状态下，通过弹簧1702的弹压，促使密封球1703将阀体1701进行密封，当气道14(帆布8)内部的气压大于弹簧1702的弹压力后，帆布8内部的气压便将密封球1703顶开，此时帆布8内部的气体向外排出，从而实现对帆布8进行限压，避免帆布8内部的气压过大将帆布8撑的变形严重。
33.具体而言，所述帆布8的外表面固定贴附有柔性光伏面板19，且所述箱体 2的内部固定安装有用于存储电能的电源模块20，柔性光伏面板19吸收阳光产生电脑并通过导线(图上未示出)传递给电源模块20进行存储，由于桅杆5 的转动并非是单向不停的转动，所以导线预留一定余量即可。
34.控制器21均与电机6、气泵11、气压传感器16以及超声波风速风向仪18 电连接，控制器21控制电机6、气泵11、气压传感器16以及超声波风速风向仪18的运行和数据交互，柔性光伏面板19可将太阳能转换成电能，电源模块 20将转换的电能进行存储且给控制器21、电机6、气泵11、气压传感器16以及超声波风速风向仪18提供电能，当然控制器21可以是根据事先编辑好的程序进行运行的，也可以是通过帆船本体1上安装的其他远程通信控制设备(例如集成gsm模块的树莓派4b开发板)进行遥控的，并且电机6、气泵11、气压传感器16以及超声波风速风向仪18均属于常见的现有技术的部件，本技术的结构内容主要在于主帆的刚性夹持以及充气形式，故不对其进行赘述；
35.过程原理：将帆船本体1放入海面中，通过超声波风速风向仪18进行检测风向，并且超声波风速风向仪18将检测的风向信息传递至控制器21中，控制器21根据接收的风向信息控制电机6启动(可以是根据事先编辑好的程序进行运行的，也可以是通过帆船本体1上安装的其他远程通信控制设备进行遥控的)，此时电机6便会驱动转块4转动后，促使桅杆5进行转动，帆布8便可转动，此时通过风的吹动，帆布8的受风面会贴合在钢板7的表面，可避免传统的连接方式造成节点受力过大的撕裂情况，而且让背风面受到帆布8内气体的支撑处于弧形形态，利于帆船本体1行进；
36.另外通过气压传感器16对帆布8内部的气压进行检测，当帆布8内部的气压不足时，气压传感器16检测到低压信号后并将低压信号传递给控制器21，控制器21根据接收的低压信号控制气泵11进行启动，促使气泵11对帆布8 的内部注入气体，当气压传感器16检
测到帆布8内部的气压充足时，控制器 21控制气泵11停止运行，从而向帆布8内部的气体补充完毕，这样可使帆布8 的背风面保持弧形形态；
37.控制器21、气压传感器16以及超声波风速风向仪18目前均有公开使用的技术方案，例如控制器21的型号优选采用at89s52，气压传感器16的型号优选采用gml670以及超声波风速风向仪18的型号优选采用ft-wqx2或 vms-3000cfsfx系列型号。
38.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。