一种可收缩式双尾襟翼翼型风帆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船舶用风帆，具体涉及可收缩的双尾襟翼翼型风帆。
【背景技术】
[0002]船舶用风帆材料由软质风帆发展到硬质风帆，风帆帆型有三角型、四边型、弧型、翼型。现在使用较多的是翼型风帆，翼型风帆的上表面呈弯曲状，下表面较平坦，因此在与空气发生相对运动时，流过上表面的空气在同一时间内走过的路程比流过下表面的空气的路程远，所以在上表面的空气的相对速度比在下表面的空气的相对速度要小。根据伯努利定理:流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比，因此翼型风帆上表面的空气施加给翼的压力小于下表面的空气施加给翼的压力，上下压力的合力必然向上，这就产生了升力，使翼型风帆借助风力助航。
[0003]目前，一般在船舶上增设一组或多组风帆来助航，但风帆都是采用固定帆面，虽然可以折叠收放与调整风帆角度，但是无法增加主要受风面积，风能利用率较低。
[0004]中国专利公开号为CN203528797的专利文献记载了一种套接式风帆助航装置，由旋转底座、与旋转底座上端连接的液压升降杆、设置在液压升降杆上的风帆本体等组成；液压升降杆呈多节设置；风帆本体是可沿液压升降杆伸缩的结构，该装置能够自动上下收缩风帆，提高船舶稳性与甲板占用率。但是，其同样存在不足之处是:其帆型仅仅能够上下收缩，虽有利于船舶稳性，但是受风面积并未得到改变，风帆产生的推力效果未得到提高，助航性能未得到改善。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有风帆存在的问题，提供一种可收缩式双尾襟翼翼型风帆，通过设置两个长度不同可移动的尾部襟翼，在其展开时大大增加了受风面积，有效地解决了传统风帆有效受风面积不能增加的问题，提高风帆推力效果和风能利用率。
[0006]为了达到上述目的，本发明用过以下技术方案实现:本发明包括帆体组件、框架组件和甲板传动组件，甲板传动组件固定设在船舶甲板上，甲板传动组件上方是框架组件，框架组件上固定布置有帆体组件，帆体组件包括最前部的主帆、中间的前尾襟翼帆、后部的后尾襟翼帆；主帆后部一侧面是向主帆中线凹陷的变曲率凹弧面，前尾襟翼帆前部一侧面是曲率与主帆上的变曲率凹弧面曲率相同的变曲率翼型面，前尾襟翼帆后部一侧面是向前尾襟翼帆中线凹陷的变曲率凹弧面，后尾襟翼帆前部一侧面是曲率与前尾襟翼帆上的变曲率凹弧面的曲率相同的变曲率翼型面；在收帆状态时，前尾襟翼帆通过其变曲率翼型面与主帆上的变曲率凹弧面紧密贴合，后尾襟翼帆通过其变曲率翼型面与前尾襟翼帆上的变曲率凹弧面紧密贴合；在展帆状态时，主帆与前尾襟翼帆之间、前尾襟翼帆与后尾襟翼帆之间均留有前后横向的缝隙。
[0007]进一步地，所述框架组件包含一个底座、两根横向伸缩杆、三根帆桅杆，底座固定于甲板上的前部，三根帆桅杆从前到后布置且垂直于甲板，三根帆桅杆上端分别固定连接对应的主帆、前尾襟翼帆、后尾襟翼帆的几何中心处；前部的帆桅杆下端连接于底座，中间、后部的帆桅杆下端各连接对应的一个轨道车；三根帆桅杆顶端之间连接一根横向伸缩杆，三根帆桅杆底部之间连接另一根横向伸缩杆，帆桅杆与横向伸缩杆之间以轴承连接，所述横向伸缩杆为嵌套式可横向伸缩的套筒式结构，所述三根帆桅杆为嵌套式可垂直伸缩的套筒式结构；底座内部设有液压装置和发动机，发动机通过一对啮合齿轮连接前部的帆桅杆下端，液压装置通过液压伸缩杆连接帆桅杆；在两个轨道车下方设置一个固定在甲板上的轨道，每个轨道车上装有驱动电机、旋转电机和一对啮合齿轮；驱动电机带动轨道车沿轨道前后行走；中间和后部的帆桅杆下端穿过横向伸缩杆且通过对应的一对啮合齿轮连接对应的旋转电机。
[0008]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明在展开时，主帆与前尾襟翼帆之间、前尾襟翼帆与后尾襟翼帆之间均留有缝隙，为双开缝隙的结构，使下帆面的高压气流通过缝隙流向上帆面，能延缓气流的分离，从而大大的提高了风帆的空气动力性能。
[0009]2、本发明的帆体组件采用梯度设置，自上而下的横截面面积逐渐减小，更好的利用了风的梯度原理，
3、本发明的帆面和桅杆采用套嵌式伸缩结构，利用可升降桅杆，使风帆主体自动伸缩，有利于船舶的平稳性，同时便于保养与维修。
[0010]4、本发明的每个帆体都可独立旋转，同时前尾襟翼帆、后尾襟翼帆可实现横向收放，风帆收起时，主帆、前尾襟翼帆和后尾襟翼帆嵌套在一起，减小了甲板占用面积，也有利于船舶平稳性。
[0011]5、本发明利用主帆与前尾襟翼帆特殊的弧形设置，实现三个帆体紧密贴合，展开时又能增加风帆受力面积，大大提高风能利用率。
【附图说明】
[0012]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步阐述:
图1是本发明一种可收缩式双尾襟翼翼型风帆在展帆状态的结构示意图。
[0013]图2是图1中的帆体组件I的帆面俯视放大图；
图3是图1中框架组件2与甲板传动组件3的连接结构示意图；
图4是图3中A局部放大示意图，是帆桅杆24顶部与主帆11、横向伸缩杆23的连接结构放大示意图；
图5是图3中B局部放大示意图；是底座21内部与帆桅杆24、横向伸缩杆23的连接结构放大示意图；
图6是图3中C局部放大示意图；是轨道车32内部与帆桅杆24、横向伸缩杆23的连接结构放大示意图；
图7是图1在收帆状态示意图；
图8是图7的正视剖面图；
图9是图7收帆状态时的帆面俯视剖面图；
图10是图9中的D局部放大示意图。
[0014]图中:1帆体组件；2框架组件；3甲板传动组件；11主帆；12前尾襟翼帆；13后尾襟翼帆；21底座；22液压伸缩杆；23横向伸缩杆；24帆桅杆；31轨道；32轨道车；111变曲率凹弧面，121变曲率翼型面；122变曲率凹弧面；131变曲率翼型面；211发动机；212液压装置；213 —对啮合齿轮；231轴承；321驱动电机；322旋转电机、323 —对啮合齿轮。
【具体实施方式】
[0015]参见图1所示，本发明包含帆体组件1、框架组件2、甲板传动组件3。甲板传动组件3固定安装在船舶甲板上，在甲板传动组件3上方是框架组件2，框架组件2上固定布置帆体组件I。
[0016]参见图1和图2所示，帆体组件I包含:最前部的主帆11、中间的前尾襟翼帆12、后部的后尾襟翼帆13。帆体组件I布置于框架组件2上，布置顺序从前向后依此为主帆11、前尾襟翼帆12、后尾襟翼帆13。主帆11、前尾襟翼帆12、后尾襟翼帆13分别有上、中、下三层，同一个翼帆的上、中、下三层通过内部的折边依次连接在一起。上、中、下三层的横截面的面积从上至下均呈梯度地减小。在同一高度处的主帆11、前尾襟翼帆12、后尾襟翼帆13的横截面的面积依次减小，即在同一垂直高度处，主帆11的横截面的面积大于前尾襟翼帆12的横截面的面积，前尾襟翼帆12的横截面的面积大于后尾襟翼帆13的横截面的面积。
[0017]主帆11整体呈对称翼型，优选的翼型为NACA0021。主帆11的后部一侧面是向主帆11中线凹陷的变曲率凹弧面111，前尾襟翼帆12的前部一侧面是变曲率翼型面121，变曲率翼型面121的曲率与变曲率凹弧面111相同。前尾襟翼帆12整体呈对称翼型，后尾襟翼帆13整体呈对称翼型，前尾襟翼帆12的后部一侧面是向前尾襟翼帆12中线凹陷的变曲率凹弧面122，后尾襟翼帆13的前部一侧面是变曲率翼型面131，变曲率翼型面131的曲率与变曲率凹弧面122的曲率相同。当帆体组件I收合处于收帆状态时，前尾襟翼帆12通过其变曲率翼型面121与主帆11的变曲率凹弧面111紧密贴合，后尾襟翼帆13通过其变曲率翼型面131与前尾襟翼帆12的变曲率凹弧面122紧密贴合。在展帆状态时，主帆11与前尾襟翼帆12之间、前尾襟翼帆12与后尾襟翼帆13之间因变曲率凹弧面111、变曲率凹弧面122的存在均留有前后横向的缝隙。
[0018]参见图1和图3，框架组件2包含:一个底座21、两根横向伸缩杆23、三根帆桅杆24。其中底座21固定于甲板上的前部，三根帆桅杆24从前到后布置，均垂直于甲板，前部的帆桅杆24上端固定连接于主帆11的几何中心处，前部的帆桅杆24下端连接底座21 ;中间的帆桅杆24上端固定连接于前尾襟翼帆12的几何中心处，中间的帆桅杆24下端连接前部的轨道车32 ;后部的帆桅杆24上端固定连接于后尾襟翼帆13的几何中心处，后部的帆桅杆24下端通过