一种可横向张开的翼型风帆助航装置
阅读说明：本技术 一种可横向张开的翼型风帆助航装置 (Wing type sail navigation aid capable of transversely opening ) 是由 曾青松 胡海岳 胡浩 蔡薇 李芸 王紫毅 杨光照 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可横向张开的翼型风帆助航装置,其包括主桅杆、翼型风帆和风帆开合驱动机构,其中,主桅杆转动安装在船体上,船体上固定安装有旋转驱动机构,旋转驱动机构的输出端与主桅杆的底端传动连接；翼型风帆包括对称设置在主桅杆两侧的两个子风帆；主桅杆的顶端从两个子风帆之间穿过,并且两个子风帆分别转动安装在主桅杆的两侧外表面；风帆开合驱动机构固定安装在主桅杆上,风帆开合驱动机构的输出端与两个子风帆固定连接。所述翼型风帆包括两个子风帆,风帆开合驱动机构能够驱动所述翼型风帆两侧的所述子风帆同时张开或闭合,在翼型风帆张开后,能够显著增大受风面积,实现了翼型风帆一帆两用,能够实现在不同风况下对风能的合理利用。(The invention discloses a wing-shaped sail navigation aid device capable of being transversely opened, which comprises a main mast, a wing-shaped sail and a sail opening and closing driving mechanism, wherein the main mast is rotatably installed on a ship body, a rotary driving mechanism is fixedly installed on the ship body, and the output end of the rotary driving mechanism is in transmission connection with the bottom end of the main mast; the wing-shaped sail comprises two sub-sails which are symmetrically arranged on two sides of the main mast; the top end of the main mast penetrates through the space between the two sub-sails, and the two sub-sails are respectively rotatably arranged on the outer surfaces of the two sides of the main mast; the sail opening and closing driving mechanism is fixedly arranged on the main mast, and the output end of the sail opening and closing driving mechanism is fixedly connected with the two sub sails. The wing-shaped sail comprises two sub-sails, the sail opening and closing driving mechanism can drive the sub-sails on the two sides of the wing-shaped sail to be opened or closed simultaneously, after the wing-shaped sail is opened, the wind area can be remarkably increased, the dual purposes of the wing-shaped sail and the sail are realized, and the reasonable utilization of wind energy under different wind conditions can be realized.)
技术领域
本发明涉及风帆助航技术领域，尤其涉及一种可横向张开的翼型风帆助航装置。
背景技术
风能是自然界中广泛存在的一种清洁能源，在热机出现前的数千年间一直作为船舶的推进动力来源。由于自然风稳定性差，能量密度有限等问题，使得在以蒸汽机为动力的船舶问世以后，柴油机等热机迅速取代了风力作为现代船舶的主要推进动力。然而，一方面随着世界能源的日趋短缺，人们必须迅速找到新的可替代能源；另一方面，公众对环保低碳的要求呼声日益增高的今天，使得人们逐渐将目光转向清洁能源。风能作为清洁能源中技术较为成熟的一种，很早便被应用于船舶工业。近年来，内河、近海、远洋船舶越来越多采用风帆产生的辅助推力来降低主机功率，达到节能的目的。
风翼帆是一种不同于传统风帆的新型帆，其剖面呈机翼型，风翼帆利用海上风力资源，不断调整攻角使升力与船舶航向尽可能一致，直接转换为船舶推力，其与柴油机一起组成船舶的混合推进动力系统，由柴油机提供主动力，风翼帆提供辅助动力。
专利(公告号：CN201737153U)公开了一种翼型风帆，其帆面的横截面为翼型。此种翼型风帆只有一种工作状态，导致其受风面积有限，无法最大限度发挥风帆的节能效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种可横向张开的翼型风帆助航装置，解决现有技术中翼型风帆只有一种工作状态，导致其受风面积有限，无法最大限度发挥风帆的节能效果的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种可横向张开的翼型风帆助航装置,包括：
主桅杆，转动安装在船体上，所述船体上固定安装有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的输出端与所述主桅杆的底端传动连接；
翼型风帆，包括对称设置在所述主桅杆两侧的两个子风帆；所述主桅杆的顶端从两个所述子风帆之间穿过，并且两个所述子风帆分别转动安装在所述主桅杆的两侧外表面；
风帆开合驱动机构，固定安装在所述主桅杆上，所述风帆开合驱动机构的输出端与两个所述子风帆固定连接，用于驱动所述翼型风帆张开或闭合。
进一步的，所述风帆开合驱动机构包括：
横向轨道，所述主桅杆的顶端和底端的外表面均固定安装有所述横向轨道；
副桅杆，与所述主桅杆并排平行设置，所述副桅杆的顶端和底端均滑动安装在对应的所述横向轨道内；
驱动件，其输出端与所述副桅杆固定连接，用于驱动所述副桅杆沿着所述横向轨道移动，使其靠近或远离所述主桅杆；
若干个撑帆横杆，所述副桅杆的两侧均铰接安装有若干个所述撑帆横杆，且若干个所述撑帆横杆在所述副桅杆的两侧均沿竖直方向分布；所述撑帆横杆的远端与同侧的所述子风帆的内侧铰接。
进一步的，两个所述子风帆的内侧均固定安装有若干个帆骨，并且若干个所述帆骨在所述子风帆的内侧沿竖直方向分布，所述撑帆横杆的远端与对应高度的所述帆骨铰接。
进一步的，所述子风帆由柔性帆布制成，所述主桅杆和所述副桅杆均为伸缩式桅杆，并由所述船体上的液压、气动或电动装置驱动，实现升降功能；所述副桅杆上每一段的两侧均铰接有所述撑帆横杆。
进一步的，所述副桅杆上还沿竖直方向固定安装有若干个加强杆，所述加强杆的两端均固定安装有连接环，所述撑帆横杆从对应的所述连接环中活动穿过。
进一步的，所述副桅杆的底部转动安装有若干个滚轮，所述驱动件固定安装在所述副桅杆的底部，并且所述驱动件的输出端与所述滚轮传动连接。
进一步的，所述驱动件为电机。
进一步的，所述子风帆远离所述主桅杆的一端均沿竖直方向固定安装有若干个吸盘。
进一步的，所述主桅杆的两侧外表面均转动安装有转轴，所述子风帆固定安装在对应的所述转轴上。
进一步的，所述子风帆为弧形形状。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
所述可横向张开的翼型风帆助航装置中，所述翼型风帆包括对称设置在所述主桅杆两侧的两个子风帆，两个所述子风帆共同构成所述翼型风帆；并且所述风帆开合驱动机构能够驱动所述翼型风帆两侧的所述子风帆同时张开或闭合，在所述翼型风帆张开后，能够显著增大受风面积，实现了所述翼型风帆一帆两用，能够在不同风况下实现对风能的合理利用。
附图说明
图1是本发明提供的一种可横向张开的翼型风帆助航装置的正视图；
图2是本发明提供的一种可横向张开的翼型风帆助航装置的俯视图；
图3是图1中局部A放大示意图；
图4是本发明提供的一种可横向张开的翼型风帆助航装置在翼型风帆展开后的俯视图；
图5是图4中局部B放大示意图；
图6是本发明提供的一种可横向张开的翼型风帆助航装置在翼型风帆折叠后的正视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种可横向张开的翼型风帆助航装置，其结构如图1和图2所示,包括主桅杆1、翼型风帆2和风帆开合驱动机构3，其中，所述主桅杆1转动安装在船体10上，所述船体10上固定安装有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的输出端与所述主桅杆1的底端传动连接，用于调整所述翼型风帆2的攻角；所述翼型风帆2包括对称设置在所述主桅杆1两侧的两个子风帆21；所述主桅杆1的顶端从两个所述子风帆21之间穿过，并且两个所述子风帆21分别转动安装在所述主桅杆1的两侧外表面；所述风帆开合驱动机构3固定安装在所述主桅杆1上，所述风帆开合驱动机构3的输出端与两个所述子风帆21固定连接，用于驱动所述翼型风帆2张开或闭合。
所述可横向张开的翼型风帆助航装置中，所述翼型风帆2包括对称设置在所述主桅杆1两侧的两个子风帆21，两个所述子风帆21共同构成所述翼型风帆2；并且所述风帆开合驱动机构3能够驱动所述翼型风帆2两侧的所述子风帆21同时张开或闭合，在所述翼型风帆2张开后，能够显著增大受风面积，实现了所述翼型风帆2一帆两用，能够在不同风况下实现对风能的合理利用。
作为优选的实施例，所述风帆开合驱动机构3包括横向轨道30、副桅杆31、驱动件32和若干个撑帆横杆33，其中，所述主桅杆1的顶端和底端的外表面均固定安装有所述横向轨道30；所述副桅杆31与所述主桅杆1并排平行设置，所述副桅杆31的顶端和底端均滑动安装在对应的所述横向轨道30内；所述驱动件32的输出端与所述副桅杆31固定连接，用于驱动所述副桅杆31沿着所述横向轨道30移动，使其靠近或远离所述主桅杆1；所述副桅杆31的两侧均铰接安装有若干个所述撑帆横杆33，且若干个所述撑帆横杆33在所述副桅杆31的两侧均沿竖直方向分布；所述撑帆横杆33的远端与同侧的所述子风帆21的内侧铰接。
受所述驱动件32的驱动，所述副桅杆31沿着所述横向轨道30作靠近或远离所述主桅杆1移动时，所述副桅杆31能够通过所述撑帆横杆33推动或拉动两个所述子风帆21相互远离或靠近，从而使所述翼型风帆2张开或闭合，实现所述翼型风帆2由翼型风帆至普通风帆的切换。
作为优选的实施例，两个所述子风帆21的内侧均固定安装有若干个帆骨210，所述帆骨210能够起支撑和强化的作用，以提高所述子风帆21的强度，并且若干个所述帆骨210在所述子风帆21的内侧沿竖直方向分布，所述撑帆横杆33的远端与对应高度的所述帆骨210铰接；在一些优选的实施例中，所述撑帆横杆33的远端也可以与对应高度的所述帆骨210滑动连接。
作为具体的实施例，同一个所述子风帆21上的两个所述帆骨210之间固定连接有两根交叉的斜拉钢条212，在所述子风帆21展开时起支撑和加强帆面的作用。
作为优选的实施例，所述子风帆21由柔性帆布制成，所述主桅杆1和所述副桅杆31均为伸缩式桅杆，并由所述船体10上的液压、气动或电动装置驱动，实现升降功能；所述副桅杆31上每一段的两侧均铰接有所述撑帆横杆33。所述主桅杆1和所述副桅杆31在伸长或缩短时，能够带动所述子风帆21伸展或折叠，以调整所述子风帆21的受风面积，如图6所示为可横向张开的翼型风帆助航装置在翼型风帆折叠后的正视图。
作为优选的实施例，请参照图2和图5，所述副桅杆31上还沿竖直方向固定安装有若干个加强杆35，所述加强杆35的两端均固定安装有连接环36，所述撑帆横杆33从对应的所述连接环36中活动穿过。作为具体的实施例，所述加强杆35整体呈弧形形状，在所述撑帆横杆33推动所述子风帆21时，所述加强杆35能够起支撑作用，并承受由所述撑帆横杆33传递的部分载荷。
作为优选的实施例，请参照图3，所述副桅杆31的底部转动安装有若干个滚轮34，所述驱动件32固定安装在所述副桅杆31的底部，并且所述驱动件32的输出端与所述滚轮34传动连接。作为具体的实施例，所述驱动件32为电机，所述驱动件32与所述滚轮34之间可以设置有传动组件。
作为优选的实施例，所述子风帆21远离所述主桅杆1的一端均沿竖直方向固定安装有若干个吸盘211。所述翼型风帆2在闭合状态时，所述吸盘211能够使两个所述子风帆21相互吸合，以使所述翼型风帆2呈规则的翼型形状。
作为优选的实施例，所述主桅杆1的两侧外表面均转动安装有转轴11，所述子风帆21固定安装在对应的所述转轴11上。
作为优选的实施例，所述子风帆21和所述帆骨210均为弧形形状，使得所述翼型风帆2在张开后呈弧形形状，请参照图4，能够更好地承受风力。
本发明提供的所述可横向张开的翼型风帆助航装置具有以下有益效果：
(1)所述翼型风帆2包括对称设置在所述主桅杆1两侧的两个子风帆21，两个所述子风帆21共同构成所述翼型风帆2；并且所述风帆开合驱动机构3能够驱动所述翼型风帆2两侧的所述子风帆21同时张开或闭合，在所述翼型风帆2张开后，能够显著增大受风面积，实现了所述翼型风帆2一帆两用，能够在不同风况下实现对风能的合理利用；
(2)所述主桅杆1和所述副桅杆31在伸长或缩短时，能够带动所述子风帆21沿竖向伸展或折叠，同时所述驱动件32能够驱动所述翼型风帆2张开或闭合，使得所述翼型风帆2能够从竖向和横向两个方向展开，以调整所述子风帆21的受风面积，最大限度发挥风帆助航装置的节能效果。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
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