CN218172562U - 船用风帆推进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船用风帆推进装置，其包括风帆和测风部件；风帆包括风帆骨架，风帆骨架上固接有第一转轴，风帆骨架下方设有基座，基座上第一驱动部件；第一转轴连接于第一驱动部件；风帆骨架包括顶端阻流板和下端阻流板；顶端阻流板和下端阻流板之间固设有若干竖向支撑件；竖向支撑件上固设有固定帆体；顶端阻流板和下端阻流板之间还设有可旋转帆体、若干第二转轴和第二驱动部件；其还包括控制处理模块；测风部件、第一驱动部件和第二驱动部件均连接于控制处理模块。本实用新型有效地增加侧风时风帆的推力。

Description

船用风帆推进装置

技术领域

本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种船用风帆推进装置。

背景技术

当前船用风帆在不同风向角时的工作原理是不同的，效果也是不同的。当风从船尾吹响船首，风帆利用兜风效果，产生推力；当风为侧风，风帆形状的不对称引起流场的不对称，风帆两侧流速有差别，进而产生压力差，产生推力。侧风时，风帆的效果并不好，产生的推力过小。

现有的船用风帆技术，顺风时利用风帆的兜风效果产生推力；侧风时利用风帆形状不对称性对流场影响的不对称，两个表面形成流速差产生压力差，进而产生推进船舶前进的动力。

现有技术在侧风时产生的推力小，风能转化为推力的效率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种船用风帆推进装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种船用风帆推进装置，其包括设于船舶上的风帆和测风部件；风帆包括风帆骨架，风帆骨架上固接有第一转轴，风帆骨架下方设有基座，基座上设有用于驱动第一转轴的第一驱动部件；第一转轴连接于第一驱动部件；风帆骨架包括顶端阻流板和设于顶端阻流板下方的下端阻流板；顶端阻流板和下端阻流板之间固设有若干竖向支撑件；竖向支撑件上固设有固定帆体；顶端阻流板和下端阻流板之间还设有可旋转帆体、若干用于使可旋转帆体转动并撑住可旋转帆体的第二转轴和用于驱动第二转轴旋转的第二驱动部件；所述船用风帆推进装置还包括在接收到测风部件测得的数据信息后控制风帆的旋转角度和可旋转帆体的转动速度的控制处理模块；测风部件、第一驱动部件和第二驱动部件均连接于控制处理模块。

可旋转帆体为环向部件；第二转轴和第二驱动部件均设于可旋转帆体围成的容置空间内；第二转轴的侧面抵接于可旋转帆体的内表面；第二转轴的侧面设有齿轮，可旋转帆体的内表面设有用于与齿轮相啮合的齿条。

第二转轴包括由第二驱动部件直接驱动的主动转轴和若干用于撑住可旋转帆体的被动转轴；第二转轴通过轴承分别连接于顶端阻流板和下端阻流板。

固定帆体为两个，两个固定帆体分别设于可旋转帆体的两侧；竖向支撑件设于可旋转帆体的两侧。

第一转轴同时固接于顶端阻流板和下端阻流板，第一转轴穿设于可旋转帆体围成的容置空间。

第一转轴上固接有中部平台，第二驱动部件固设于中部平台上，中部平台设于可旋转帆体围成的容置空间内。

风帆具有由可旋转帆体和两个固定帆体组成的两个表面，风帆的一侧表面为平面，风帆的另一侧表面为弧形面。

测风部件为两个，两个测风部件分别设于上层建筑和首楼甲板上。

控制处理模块为计算机。

基座固设于船体甲板上。

可旋转帆体和两个固定帆体围成的区域形成风帆本体，风帆本体的高度为Hf，风帆本体的宽度为Wf，风帆本体剖面最大厚度为Hp，两个固定帆体的宽度分别L1和L2，其中，Wf为3～10米，Hf为10～30米，Wf/Hf为0.2～0.5；Wf/Hp为3～7；L1/Wf为0.1～0.4，L2/Wf为0.1～0.4。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型设置可旋转帆体，在可旋转帆体旋转时可以增加风帆两侧的压力差，并通过控制风帆旋转以调整风帆的迎风角度，有效地增加侧风时风帆的推力。本实用新型通过计算机控制可旋转帆体的转动速度和风帆的整体旋转角度，实现船用风帆的自动化调节，有效地提高了风帆对船舶的推进效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的使用状态示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的结构示意图。

图3为图2中A-A剖视示意图。

图4为本实用新型较佳实施例的风帆骨架的结构示意图。

图5为本实用新型较佳实施例的主动转轴的结构示意图。

图6为本实用新型较佳实施例的可旋转帆体的内表面的结构示意图。

图7为本实用新型较佳实施例的风帆本体的结构示意图。

图8为本实用新型较佳实施例的风帆本体的横剖面示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种船用风帆推进装置，其包括设于船舶上的风帆30和测风部件40；测风部件40为两个，两个测风部件40分别设于上层建筑42和首楼甲板43上。

风帆30包括风帆骨架31，风帆骨架31上固接有第一转轴38，风帆骨架下方设有基座39，基座39固设于船体甲板41上。

基座39上设有用于驱动第一转轴的第一驱动部件10；第一转轴38连接于第一驱动部件10。

风帆骨架31包括顶端阻流板11和设于顶端阻流板11下方的下端阻流板12；顶端阻流板11和下端阻流板12之间固设有若干竖向支撑件14；竖向支撑件14上固设有固定帆体36。

顶端阻流板11和下端阻流板12之间还设有可旋转帆体37、若干用于使可旋转帆体转动并撑住可旋转帆体的第二转轴和用于驱动第二转轴旋转的第二驱动部件20。

可旋转帆体37为环向部件；第二转轴和第二驱动部件20均设于可旋转帆体围成的容置空间内；第二转轴的侧面抵接于可旋转帆体的内表面；第二转轴的侧面设有齿轮24，可旋转帆体的内表面设有用于与齿轮14相啮合的齿条21。

第二转轴包括由第二驱动部件直接驱动的主动转轴19和若干用于撑住可旋转帆体的被动转轴15。主动转轴用于驱动可旋转帆体旋转，同时也用于撑住可旋转帆体。主动转轴和被动转轴共同保持可旋转帆体形状。被动转轴由可旋转帆体带动旋转。可旋转帆体由主动转轴带动旋转后，被动转轴可以使可旋转帆体保持旋转状态。

主动转轴19和被动转轴15的自身结构均相同。区别仅在于：主动转轴19是由第二驱动部件直接驱动；被动转轴15是由可旋转帆体带动旋转。

第二转轴通过轴承分别连接于顶端阻流板11和下端阻流板12。

固定帆体36为两个，两个固定帆体36分别设于可旋转帆体37的两侧；竖向支撑件14设于可旋转帆体37的两侧。

第一转轴38同时固接于顶端阻流板11和下端阻流板12，第一转轴38穿设于可旋转帆体37围成的容置空间。

第一转轴38上固接有中部平台13，第二驱动部件20固设于中部平台13上，中部平台13设于可旋转帆体围成的容置空间内。

风帆30具有由可旋转帆体和两个固定帆体组成的两个表面，风帆的一侧表面为平面，风帆的另一侧表面为弧形面。

船用风帆推进装置还包括在接收到测风部件测得的数据信息后控制风帆的旋转角度和可旋转帆体的转动速度的控制处理模块27；测风部件40、第一驱动部件10和第二驱动部件20均连接于控制处理模块27。本实施例中，控制处理模块27为计算机。

如图7和图8所示，可旋转帆体和两个固定帆体围成的区域形成风帆本体50，风帆本体50的高度为Hf，风帆本体50的宽度为Wf，风帆本体50剖面最大厚度为Hp，两个固定帆体的宽度分别L1和L2，其中，Wf为3～10米，Hf为10～30米，Wf/Hf为0.2～0.5；Wf/Hp为3～7；L1/Wf为0.1～0.4，L2/Wf为0.1～0.4。

本实用新型的工作原理：利用伯努利原理，可旋转帆体进行旋转时，可旋转帆体表面的转动带动表面边界层空气的移动，进而使风帆两侧空气流速差加大，两侧的压力差增大，产生的推力增加。

本实用新型的工作方式：测风部件40将测得的风速、风向信息传输至计算机27处，根据风帆的气动特性，判断风帆最佳攻角和可旋转帆体的转动速度。当风从船尾吹向船首，风帆与船长方向垂直，表面旋转风帆不转动，风帆阻碍风流动，产生推力。当风为横风，利用风帆的剖面形状产生对流场不对称影响，风帆两侧产生压力差进而产生升力，此时，可旋转帆体转动，可旋转帆体表面的转动带动表面边界层空气的移动，进而使风帆两侧空气流速差加大，进一步增加流场的不对称性，增加风帆两侧的压力差，进而增加风帆产生的升力，增大风帆的推力。风帆的迎风角度和可旋转帆体的转动速度由风速、风向决定。

本实用新型设置可旋转帆体，在可旋转帆体旋转时可以增加风帆两侧的压力差，并通过控制风帆旋转以调整风帆的迎风角度，有效地增加侧风时风帆的推力。本实用新型通过计算机控制可旋转帆体的转动速度和风帆的整体旋转角度，实现船用风帆的自动化调节，有效地提高了风帆对船舶的推进效率。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种船用风帆推进装置，其包括设于船舶上的风帆和测风部件；其特征在于，风帆包括风帆骨架，风帆骨架上固接有第一转轴，风帆骨架下方设有基座，基座上设有用于驱动第一转轴的第一驱动部件；第一转轴连接于第一驱动部件；风帆骨架包括顶端阻流板和设于顶端阻流板下方的下端阻流板；顶端阻流板和下端阻流板之间固设有若干竖向支撑件；竖向支撑件上固设有固定帆体；顶端阻流板和下端阻流板之间还设有可旋转帆体、若干用于使可旋转帆体转动并撑住可旋转帆体的第二转轴和用于驱动第二转轴旋转的第二驱动部件；所述船用风帆推进装置还包括在接收到测风部件测得的数据信息后控制风帆的旋转角度和可旋转帆体的转动速度的控制处理模块；测风部件、第一驱动部件和第二驱动部件均连接于控制处理模块。

2.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，可旋转帆体为环向部件；第二转轴和第二驱动部件均设于可旋转帆体围成的容置空间内；第二转轴的侧面抵接于可旋转帆体的内表面；第二转轴的侧面设有齿轮，可旋转帆体的内表面设有用于与齿轮相啮合的齿条。

3.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，第二转轴包括由第二驱动部件直接驱动的主动转轴和若干用于撑住可旋转帆体的被动转轴；第二转轴通过轴承分别连接于顶端阻流板和下端阻流板。

4.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，固定帆体为两个，两个固定帆体分别设于可旋转帆体的两侧；竖向支撑件设于可旋转帆体的两侧。

5.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，第一转轴同时固接于顶端阻流板和下端阻流板，第一转轴穿设于可旋转帆体围成的容置空间。

6.如权利要求5所述的船用风帆推进装置，其特征在于，第一转轴上固接有中部平台，第二驱动部件固设于中部平台上，中部平台设于可旋转帆体围成的容置空间内。

7.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，风帆具有由可旋转帆体和两个固定帆体组成的两个表面，风帆的一侧表面为平面，风帆的另一侧表面为弧形面。

8.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，测风部件为两个，两个测风部件分别设于上层建筑和首楼甲板上。

9.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，控制处理模块为计算机。

10.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，基座固设于船体甲板上。

11.如权利要求1所述的船用风帆推进装置，其特征在于，可旋转帆体和两个固定帆体围成的区域形成风帆本体，风帆本体的高度为Hf，风帆本体的宽度为Wf，风帆本体剖面最大厚度为Hp，两个固定帆体的宽度分别L1和L2，其中，Wf为3～10米，Hf为10～30米，Wf/Hf为0.2～0.5；Wf/Hp为3～7；L1/Wf为0.1～0.4，L2/Wf为0.1～0.4。

Images