一种可发电的自适应风帆制造技术

本发明专利技术公开了一种可发电的自适应风帆，包括可活动翼型叶片、液压驱动装置、液压定位装置、桅杆、发电机，所述桅杆通过轴承设置在船舶上，所述桅杆的下端通过传动机构与发电机的输入轴相连接，所述可活动翼型叶片由多个叶片构成，所述可活动翼型叶片通过支撑滑块机构置于桅杆上端的滑块槽中，所述可活动翼型叶片在合拢时外表面平滑过渡，整体构成圆弧形风帆形态，当需要发电时，所述可活动翼型叶片通过液压驱动装置带动展开，并通过液压定位装置固定各个叶片的位置，整体构成垂直轴风力发电机形态。本发明专利技术可使船舶在航行中利用风帆助航，在锚泊时利用风机辅助发电，显著提高了风能的利用率，节约能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力助航领域，尤其涉及一种可发电的自适应风帆。
技术介绍
风能是自然界中广泛存在的一种清洁能源，很早便被应用于船舶工业，在热机出现前的数千年间一直作为船舶的推进动力来源。虽然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，但在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分有了长足的发展。近年来，内河、近海、远洋船舶绝大多数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。对于将风能运用在船舶上公开了一些专利，大多数是采用风帆装置来实现风能的利用。如公开号为CN102700697A(公开日为2012年10月3日)的专利公开了一种船用风帆，能够利用自动控制系统让风帆实现摆动和升降动作。也有将风力发电机直接装载在船舶上的尝试，如中国长航集团上海宝江实业“长轮29004趸船”装载了4台单机功率为5KW的风力发电机。虽然安装风帆能降低船舶航行的燃油消耗，节约能源。但船舶在锚地或港口停泊时，风帆就失去了用处,造成对风能的极大浪费。在船舶上装载风力发电机在航行中会增加阻力，在航行中的风能利用率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种风能利用率高的可发电的自适应风帆。本专利技术所采用的技术方案为：一种可发电的自适应风帆，其特征在于：包括可活动翼型叶片、液压驱动装置、液压定位装置、桅杆、发电机，所述桅杆通过轴承设置在船舶上，所<br>述桅杆的下端通过传动机构与发电机的输入轴相连接，所述可活动翼型叶片由多个叶片构成，所述可活动翼型叶片通过支撑滑块机构置于桅杆上端的滑块槽中，所述可活动翼型叶片在合拢时外表面平滑过渡，整体构成圆弧形风帆形态，当需要发电时，所述可活动翼型叶片通过液压驱动装置带动展开，并通过液压定位装置固定各个叶片的位置，整体构成垂直轴风力发电机形态，在风力的带动下，可活动翼型叶片带动桅杆转动，所述桅杆通过传动机构带动发电机发电。按上述技术方案，在桅杆的底端设置有自适应攻角装置。按上述技术方案，所述可活动翼型叶片包括多个叶片，最内侧的叶片为固定叶片，其固定在桅杆上，最外侧的叶片为主动叶片，其与液压驱动装置的输出轴相连接，其余的叶片为从动叶片，其通过支撑滑块机构与主动叶片相连。按上述技术方案，所述支撑滑块机构包括依次相连的主动支撑滑块和多个从动支撑滑块，所述主动支撑滑块与主动叶片相连，各个从动支撑滑块分别与从动叶片相连。按上述技术方案，在主动支撑滑块和各个从动支撑滑块上均设有安装孔，在各安装孔内均连接硬质弹簧，所述硬质弹簧的另一端与其相邻的叶片相连按上述技术方案，所述主动支撑滑块和各从动支撑滑块均为扇环形状。按上述技术方案，在各个从动支撑滑块的外周面设有定位销，定位销的高度沿主动叶片展开方向依次降低，在所述滑块槽中对应各个高度的定位销设有阶梯状定位槽，深度沿主动叶片展开方向依次变浅；在滑块槽上设有定位槽止点，主动叶片转至定位槽止点时，所述可活动翼型叶片整体构成垂直轴风力发电机形态。按上述技术方案，各定位销与定位槽配合的端面为球面状。按上述技术方案，所述液压定位装置包括在可活动翼型叶片上设置的定位孔、与定位孔相配设的弹性液压定位销、与液压定位销相连的定位控制油管、设置在定位控制油管上的止回阀、油槽、液压控制器。按上述技术方案，所述油槽为半球形，与桅杆平滑配合，在其两端设有毡圈油封。本专利技术所取得的有益效果为：1、本专利技术可使船舶在航行中利用风帆助航，在锚泊时利用风机辅助发电，显著提高了风能的利用率，节约能源；2、通过改变叶片的位置实现风帆和风机不同的功能，既简单方便又节省了装置所占用的空间；3、风帆形态下所构成的圆弧形风帆，其造型简单，空气动力性能和稳定性优于传统软质帆；4、风机形态下所构成的垂直轴风力发电机，其起动风速小、力矩上升速度快，在低风速运转时发电量较大，适合应用在船舶上；5、定位装置利用液压与销槽定位，结构简单，操作方便；6、自适应攻角装置可根据海上实时风况改变风帆攻角以提高助航效率，并且提高了装置的自适应性；7、配备可发电的自适应风帆的船舶，降低了燃油消耗，减少船舶运营成本。附图说明图1为本专利技术提供的可发电的自适应风帆的结构示意图。图2为翼型叶片在圆弧形风帆形态下的俯视图。图3为翼型叶片在垂直轴风机形态下的俯视图。图4为支撑滑块在滑块槽中的俯视示意图(断面图)。图5a-图5c为支撑滑块及定位销的结构示意图。图6-图7为定位槽的结构示意图。图中：1—翼型叶片，2—支架，3—支撑滑块，4—定位销，5—定位槽，6—滑块槽，7—定位孔，8—液压马达，9—弹性液压定位销，10—桅杆，11—主控制油管，12—定位控制油管，13—油槽，14—轴承，15—止回阀，16—液压控制器，17—圆锥齿轮组，18—发电机，19—自适应攻角装置，20—硬质弹簧。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本实施例提供了一种可发电的自适应风帆，包括可活动翼型叶片1、液压驱动装置、液压定位装置、桅杆10、发电机18，所述桅杆10通过轴承14设置在船舶上，所述桅杆10的下端通过传动机构与发电机18的输入轴相连接，所述可活动翼型叶片1由多个叶片构成，所述可活动翼型叶片1通过支撑滑块机构置于桅杆10上端的滑块槽中，所述可活动翼型叶片在合拢时外表面平滑过渡，整体构成圆弧形风帆形态，当需要发电时，所述可活动翼型叶片通过液压驱动装置带动展开，并通过液压定位装置固定各个叶片的位置，整体构成垂直轴风力发电机形态，在风力的带动下，可活动翼型叶片1带动桅杆10转动，所述桅杆10通过传动机构带动发电机18发电。在本实施例中，可活动翼型叶片1为薄翼型，合拢时外表面为平滑的圆弧形(如图2所示)，内表面为波浪形平滑过渡，所述可活动翼型叶片包括多个叶片，各个叶片的截面为弧柱形，本实施例以包括5个叶片为例进行说明，如图所示，包括叶片1a、1b、1c、1d、1e，五个叶片分别与支架2固定连接。其中，最内侧叶片1e为固定叶片，其通过支架2固定在桅杆10上；叶片1a、1b、1c、1d为可活动叶片，设置在最外侧的叶片1a为主动叶片，其与液压驱动装置的液压马达8的输出轴相连接，其余的叶片为从动叶片，其通过支撑滑块机构与主动叶片相连。如图4所示，所述支撑滑块机构包括主动支撑滑块3a和多个从动支撑滑块3b、3c、3d，所述主动支撑滑块和各从动支撑滑块均为扇环形状，所述主动支撑滑块3a的两端分别<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可发电的自适应风帆，其特征在于：包括可活动翼型叶片、液压驱动装置、液压定位装置、桅杆、发电机，所述桅杆通过轴承设置在船舶上，所述桅杆的下端通过传动机构与发电机的输入轴相连接，所述可活动翼型叶片由多个叶片构成，所述可活动翼型叶片通过支撑滑块机构置于桅杆上端的滑块槽中，所述可活动翼型叶片在合拢时外表面平滑过渡，整体构成圆弧形风帆形态，当需要发电时，所述可活动翼型叶片通过液压驱动装置带动展开，并通过液压定位装置固定各个叶片的位置，整体构成垂直轴风力发电机形态，在风力的带动下，可活动翼型叶片带动桅杆转动，所述桅杆通过传动机构带动发电机发电。

【技术特征摘要】
1.一种可发电的自适应风帆，其特征在于：包括可活动翼型叶片、液压驱动装
置、液压定位装置、桅杆、发电机，所述桅杆通过轴承设置在船舶上，所述桅
杆的下端通过传动机构与发电机的输入轴相连接，所述可活动翼型叶片由多个
叶片构成，所述可活动翼型叶片通过支撑滑块机构置于桅杆上端的滑块槽中，
所述可活动翼型叶片在合拢时外表面平滑过渡，整体构成圆弧形风帆形态，当
需要发电时，所述可活动翼型叶片通过液压驱动装置带动展开，并通过液压定
位装置固定各个叶片的位置，整体构成垂直轴风力发电机形态，在风力的带动
下，可活动翼型叶片带动桅杆转动，所述桅杆通过传动机构带动发电机发电。
2.根据权利要求1所述的一种可发电的自适应风帆，其特征在于，在桅杆的底端
设置有自适应攻角装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种可发电的自适应风帆，其特征在于，所述可活
动翼型叶片包括多个叶片，最内侧的叶片为固定叶片，其固定在桅杆上，最外
侧的叶片为主动叶片，其与液压驱动装置的输出轴相连接，其余的叶片为从动
叶片，其通过支撑滑块机构与主动叶片相连。
4.根据权利要求3所述的一种可发电的自适应风帆，其特征在于，所述支撑滑块
机构包括依次相连的主动支撑滑块和多个从动支撑滑块，所述主动支撑滑块与
主动叶片相连，各个从动支撑滑块分别与从动叶片相连。

【专利技术属性】
技术研发人员：马勇，赵经明，严新平，毕华雄，李想，王广祯，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42