【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶风帆，尤其涉及一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统。
技术介绍
1、风帆辅助推进技术以其环保和可持续发展的优势受到了航运业和造船业的广泛关注。这是因为该技术所利用的风能是绿色且可再生的，这意味着在减少船上燃料使用的同时，不会产生额外的碳排放。
2、现有风帆存在以下不足
3、(1)风能捕获方式单一、利用率低
4、现有风帆技术对风能的捕获及利用方式是单一的，即在固定表观风速和固定表观风向角下，风帆产生的推力是固定不变的。
5、(2)驾驶室航行视线不佳
6、现有风帆技术具有较大的宽度及高度，且在船上的应用数量均是多个的，这就导致船舶在航行过程中，驾驶室的航行视线受到不同程度遮挡，影响了航行的准确性及安全性。
7、(3)应急保护措施便利性差
8、在遭遇突发的高速阵风或其他恶劣海况时，现有风帆技术会采用放倒的操作方式来对风帆进行应急保护，然而在放倒过程中会对风帆底座产生极大的力矩作用，影响底座的使用寿命，且放倒后的风帆会在船舶甲板占据较大面积，放倒过程中可能存在磕碰导致风帆结构受到破坏。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，风能利用率高、助推性能佳，航行视线无遮挡，具有可垂直伸缩的应急保护功能。
2、为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，包括风帆本体、信号处理器和中
4、进一步的，所述基座包括支撑座和主旋转轴，所述支撑座的纵截面呈凸字型，支撑座下端面与船舶甲板刚性连接，所述主旋转轴自支撑座中部伸入支撑座内部，且主旋转轴的上端位于支撑座外部，主旋转轴位于支撑座外部的部分穿设连接有基座电机，主旋转轴的下部穿设固定连接有法兰盘，在法兰盘上端面于支撑座内顶壁之间设有旋转座，在支撑座的内部设有蜗杆，基座电机与蜗杆的一端连接，用于带动蜗杆旋转，蜗杆的中部与法兰盘齿轮合；基座电机与中央控制器电信控制连接，基座电机用于带动风帆整体在垂直方向上的旋转。
5、进一步的，在所述主翼和副翼的顶部分别设有主翼电机、主伸缩杆电机和副伸缩杆电机，所述主翼电机、主伸缩杆电机、副伸缩杆电机和基座电机均与中央控制器电信控制连接，主翼电机用于带动风帆本体在垂直方向上伸缩，主伸缩杆电机和副伸缩杆电机用于带动副翼相对主翼前后平移、左右移动和垂直旋转基座电机用于带动风帆整体在垂直方向上的旋转。
6、进一步的，所述主翼包括多个自下而上依次伸缩连接的主翼分段和与多个主翼分段连接的液压伸缩桅杆，且多个主翼分段自下而上依次减小，在每个所述主翼分段内均设有力学传感器，所述副翼包括多个自下而上依次伸缩连接的副翼分段，且多个副翼分段自下而上依次减小，在每个所述主翼分段和副翼分段内均设有力学传感器；主翼电机与液压伸缩桅杆连接。
7、进一步的，所述主翼包括自上而下依次伸缩连接的第一主翼分段、第二主翼分段、第三主翼分段和第四主翼分段；所述副翼包括自上而下依次伸缩连接的第一副翼分段、第二副翼分段、第三副翼分段和第四副翼分段。
8、进一步的，所述主翼和副翼上下两端的中部均通过一主伸缩杆连接，主翼和副翼上下两端的左右两侧均通过副伸缩杆连接，所述主伸缩杆和副伸缩杆与主翼和副翼的上下端面可转动连接；在主伸缩杆和副翼伸缩杆的内部分别有主液压连接杆和副液压连接杆，在副翼上设有用于带动主伸缩杆和副伸缩杆伸缩的主伸缩杆电机和副伸缩杆电机，主伸缩杆电机与主液压连接杆的一端相连，通过驱动主液连接杆伸缩，进而带动主伸缩杆进行伸缩，副伸缩杆电机与副液压连接杆相连，通过驱动副液压连接杆伸缩，进而带动副伸缩杆伸缩。
9、进一步的，在所述主翼上下端面的中部和左右两侧分别设有主翼主固定轴和主翼副固定轴，所述副翼上下端面的中部和左右两侧分别设有副翼主固定轴和副翼副固定轴，主伸缩杆的两端分别与主翼主固定轴转动连接，副伸缩杆的两端分别与主翼副固定轴和副翼副固定轴转动连接。
10、进一步的，所述主伸缩杆包括多个依次伸缩连接的主伸缩杆分段，多个主伸缩杆分段的外径自主翼向副翼方向依次减小；所述副伸缩杆包括多个依次伸缩连接的副伸缩杆分段，多个副伸缩杆分段的外径自主翼向副翼方向依次减小。
11、进一步的，在所述主翼的顶端设有主翼涡流抑制板，在所述副翼的顶端设有副翼涡流抑制板，所述主翼涡流抑制板和副翼涡流抑制板的横截面均为两端端部为倒角的弯月型，所述主翼主固定轴和主翼副固定轴穿设主翼涡流抑制板，主翼主固定轴和主翼副固定轴与主翼涡流抑制板固定连接，所述副翼主固定轴和副翼副固定轴穿设副翼涡流抑制板，副翼主固定轴和副翼副固定轴与副翼涡流抑制板固定连接。
12、进一步的，所述主翼的弦长c为7～14m，主翼的最大厚度d为1～3m，主翼端部倒角半径r为0.1～0.3m；在风帆本体的顶端设有航行高清摄像机。
13、本专利技术的可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统帆由一个主翼和副翼构成，主翼可和副翼作为整体进行自动旋转从而找到合适的表观风向角以最大程度地捕获风能；在此基础上，副翼也可以独立平移或旋转，以在相同环境工况下找到一个最佳位置提升风能捕获能力，从而进一步增加风帆利用风能产生的推力，有效提升风帆对风能的利用率，产生更好的助推效果。此外，该系统避免采用传统的放倒方式，而是采用垂直伸缩方式来实现在突发情况下对风帆的紧急保护，此措施不仅降低了对风帆基座结构强度的损害，同时不会占据甲板面积。最后，风帆顶部的高清航行高清摄像机能够保证在使用风帆时，驾驶室能够获得清晰且足够范围内的航行视线，确保了船舶航行的准确性及安全性。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、1、风帆主翼和副翼内置力学传感器，受力情况实时传送到驾驶室中央控制器，并可自动根据风速工况进行转帆操作，以确保处于风帆整体处于推力性能最佳的位置；
16、2、风帆主翼和副翼之间的可伸缩杆可让副翼进行平移和旋转，可以进一步提升风帆整体的捕风能力，进一步提升风能利用率；此外，可伸缩杆还可以起到加强结构强度，一定程度上保证了风帆在工作状态下的稳定性；
17、3、风帆主翼和副翼顶部均采用了涡流抑制板设计，减少了端部涡流泄放造成的能量耗散，进一步提升了风能利用率；
18、4、风本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，包括风帆本体、信号处理器和中央控制器，所述风帆本体的下部通过基座与船体甲板固定连接，风帆本体与基座转动连接，风帆本体包括主翼和副翼，所述主翼和副翼的横截面均为两端端部为倒角的弯月型，主翼和副翼的高度相同，副翼的水平横截面积和体积均为主翼的一半，副翼位于主翼外凸侧的外侧，主翼上下两端的两侧和中部分别与副翼上下两端的两侧和中部连接，在所述主翼和副翼上均设有力学传感器，所述力学传感器与信号处理器电信连接，所述信号处理器与中央控制器电信连接，主翼和副翼均为可上下伸缩结构，副翼与主翼可左右移动连接，在中央控制器的作用下，主翼和副翼上下伸缩、副翼相对主翼前后平移以及左右移动。
2.根据权利要求1所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述基座包括支撑座和主旋转轴，所述支撑座的纵截面呈凸字型，支撑座下端面与船舶甲板刚性连接，所述主旋转轴自支撑座中部伸入支撑座内部，且主旋转轴的上端位于支撑座外部，主旋转轴位于支撑座外部的部分穿设连接有基座电机，主旋转轴的下部穿设固定连接有法兰盘，在法兰盘上端面于支撑座内顶壁之间设有
3.根据权利要求2所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，在所述主翼和副翼的顶部分别设有主翼电机、主伸缩杆电机和副伸缩杆电机，所述主翼电机、主伸缩杆电机、副伸缩杆电机和基座电机均与中央控制器电信控制连接，主翼电机用于带动风帆本体在垂直方向上伸缩，主伸缩杆电机和副伸缩杆电机用于带动副翼相对主翼前后平移、左右移动和垂直旋转基座电机用于带动风帆整体在垂直方向上的旋转。
4.根据权利要求3所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述主翼包括多个自下而上依次伸缩连接的主翼分段和与多个主翼分段连接的液压伸缩桅杆，且多个主翼分段自下而上依次减小，在每个所述主翼分段内均设有力学传感器，所述副翼包括多个自下而上依次伸缩连接的副翼分段，且多个副翼分段自下而上依次减小，在每个所述主翼分段和副翼分段内均设有力学传感器；主翼电机与液压伸缩桅杆连接。
5.根据权利要求4所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述主翼包括自上而下依次伸缩连接的第一主翼分段、第二主翼分段、第三主翼分段和第四主翼分段；所述副翼包括自上而下依次伸缩连接的第一副翼分段、第二副翼分段、第三副翼分段和第四副翼分段。
6.根据权利要求5所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述主翼和副翼上下两端的中部均通过一主伸缩杆连接，主翼和副翼上下两端的左右两侧均通过副伸缩杆连接，所述主伸缩杆和副伸缩杆与主翼和副翼的上下端面可转动连接；在主伸缩杆和副翼伸缩杆的内部分别有主液压连接杆和副液压连接杆，在副翼上设有用于带动主伸缩杆和副伸缩杆伸缩的主伸缩杆电机和副伸缩杆电机，主伸缩杆电机与主液压连接杆的一端相连，通过驱动主液连接杆伸缩，进而带动主伸缩杆进行伸缩，副伸缩杆电机与副液压连接杆相连，通过驱动副液压连接杆伸缩，进而带动副伸缩杆伸缩。
7.根据权利要求6所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，在所述主翼上下端面的中部和左右两侧分别设有主翼主固定轴和主翼副固定轴，所述副翼上下端面的中部和左右两侧分别设有副翼主固定轴和副翼副固定轴，主伸缩杆的两端分别与主翼主固定轴转动连接，副伸缩杆的两端分别与主翼副固定轴和副翼副固定轴转动连接。
8.根据权利要求7所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述主伸缩杆包括多个依次伸缩连接的主伸缩杆分段，多个主伸缩杆分段的外径自主翼向副翼方向依次减小；所述副伸缩杆包括多个依次伸缩连接的副伸缩杆分段，多个副伸缩杆分段的外径自主翼向副翼方向依次减小。
9.根据权利要求7所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，在所述主翼的顶端设有主翼涡流抑制板，在所述副翼的顶端设有副翼涡流抑制板，所述主翼涡流抑制板和副翼涡流抑制板的横截面均为两端端部为倒角的弯月型，所述主翼主固定轴和主翼副固定轴穿设主翼涡流抑制板，主翼主固定轴和主翼副固定轴与主翼涡流抑制板固定连接，所述副翼主固定轴和副翼副固定轴穿设副翼涡流抑制板，副翼主固定轴和副翼副固定轴与副翼涡流抑制板固定连接。
10.根据权利要求1所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述主翼的弦长C为7~14m，主翼的最大厚度D为1~3m，主翼端部倒角半径R为0.1~0....
【技术特征摘要】
1.一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，包括风帆本体、信号处理器和中央控制器，所述风帆本体的下部通过基座与船体甲板固定连接，风帆本体与基座转动连接，风帆本体包括主翼和副翼，所述主翼和副翼的横截面均为两端端部为倒角的弯月型，主翼和副翼的高度相同，副翼的水平横截面积和体积均为主翼的一半，副翼位于主翼外凸侧的外侧，主翼上下两端的两侧和中部分别与副翼上下两端的两侧和中部连接，在所述主翼和副翼上均设有力学传感器，所述力学传感器与信号处理器电信连接，所述信号处理器与中央控制器电信连接，主翼和副翼均为可上下伸缩结构，副翼与主翼可左右移动连接，在中央控制器的作用下，主翼和副翼上下伸缩、副翼相对主翼前后平移以及左右移动。
2.根据权利要求1所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述基座包括支撑座和主旋转轴，所述支撑座的纵截面呈凸字型，支撑座下端面与船舶甲板刚性连接，所述主旋转轴自支撑座中部伸入支撑座内部，且主旋转轴的上端位于支撑座外部，主旋转轴位于支撑座外部的部分穿设连接有基座电机，主旋转轴的下部穿设固定连接有法兰盘，在法兰盘上端面于支撑座内顶壁之间设有旋转座，在支撑座的内部设有蜗杆，基座电机与蜗杆的一端连接，用于带动蜗杆旋转，蜗杆的中部与法兰盘齿轮合；基座电机与中央控制器电信控制连接，基座电机用于带动风帆整体在垂直方向上的旋转。
3.根据权利要求2所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，在所述主翼和副翼的顶部分别设有主翼电机、主伸缩杆电机和副伸缩杆电机，所述主翼电机、主伸缩杆电机、副伸缩杆电机和基座电机均与中央控制器电信控制连接，主翼电机用于带动风帆本体在垂直方向上伸缩，主伸缩杆电机和副伸缩杆电机用于带动副翼相对主翼前后平移、左右移动和垂直旋转基座电机用于带动风帆整体在垂直方向上的旋转。
4.根据权利要求3所述的一种可自动伸缩旋转的叠式风帆助推系统，其特征在于，所述主翼包括多个自下而上依次伸缩连接的主翼分段和与多个主翼分段连接的液压伸缩桅杆，且多个主翼分段自下而上依次减小，在每个所述主翼分段内均设有力学传感器，所述副翼包括多个自下而上依次伸缩连接的副翼分段，且多个副翼分段自下而上依次减小，在每个所述主翼分段和副翼分段内均设有力学传感器；主翼电机与液压伸缩桅杆连接。
5.根据权利要求4所述的一种可自动伸缩旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹辰泽，田正军，蒋永旭，张文斌，付翯翯，罗良宝，
申请(专利权)人：招商局工业科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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