[实用新型]帆船风帆自动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种船用风帆控制系统。

背景技术

随着国际原油价格上涨和全球能源短缺，发展可再生能源已成趋势，因此对与航运业来说，风帆助航将逐步成为一种较理想的船舶节能减排措施。传统风帆船的帆的升降和改变帆的迎风角是靠人工来实现的，这样对于操作者来说劳动强度大、耗费人力、当风向改变时不能迅速的改变帆的迎风角，有一定的迟滞性，不能更有效的利用风能。而且在操作中会对操作者的人身安全构成一定的威胁，故有待进一步改善。

实用新型内容

为了克服原始人工操帆过程中存在的上述问题和不足，本实用新型提供了一种帆船风帆自动控制系统。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种帆船风帆自动控制系统，其特征在于：检测风向角度传感器、反馈风向角度传感器、帆刹车装置、步进电机、显示装置、升帆电机和核心控制装置连接，检测风向角度传感器安装在传感器支座上与风向标连接，反馈风向角度传感器安装在支座上，帆刹车装置安装在卷动轴上，步进电机安装在支座上，升帆电机安装在桅杆的上横梁上。

所述核心控制装置由芯片和电路组成。

安装有两个升帆电机。

本实用新型的帆船风帆自动控制系统，操作简单，运行安全，当风向改变时能迅速的改变帆的迎风角，提高了风能利用效率。

附图说明

图1是船舶总装外型图；

图2是桅杆顶部局部放大图；

图3是桅杆顶部爆炸图；

图4是桅杆底部动力装置局部放大图；

图5是桅杆底部动力装置爆炸图；

图6是本实用新型的帆船风帆自动控制系统结构图。

其中：船体1、舱顶2、桅杆刹车装置3、下横梁4、桅杆5、上横梁6、升帆电机7、平台8、检测风向角度传感器9、风向标10、接触开关11、帆刹车装置12、传感器支座13、滚动轴承14、齿轮15、支座16、反馈风向角度传感器17、底座18、步进电机19、推力轴承芯20、滚动轴承21、推力轴承座圈22。

具体实施方式

如图1～图6所示，桅杆5下端安装有推力轴承轴芯20，推力轴承座圈22安装在推力装置底座18上，底座18嵌入在船体1中，底座18同时支撑着支座16。步进电机19、反馈风向角度传感器17安装在支座16上，同时船体1中部支撑桅杆5的滚动轴承21嵌在支座16中，支撑着桅杆5。在桅杆5、步进电机19和角度传感器17的轴心上安装有传动齿轮15，通过步进电机19带动齿轮15转动实现桅杆5的旋转。另外，在舱顶2安装着对 桅杆5制动的桅杆电磁刹车装置3。

为了防止桅杆5顶部的风向标10随桅杆5的转动而转动，在桅杆5顶部安装有滚动轴承14。滚动轴承14的外圆与平台8配合，平台8通过三根钢丝绳与船体1连接，从而使得桅杆转动时平台8固定不动，在平台8上安装有角度传感器支座13，角度传感器9安装在传感器支座13里，风向标10与检测风向角度传感器9的轴相连接。

桅杆5的下横梁4与帆的底部固定，在桅杆5的上横梁6上安装有两个升帆电机7和检测当帆到达上横梁6时的接触开关11。同时在卷动轴上还装有对轴进行制动的帆刹车装置12，通过系统的控制可对卷动轴进行可靠制动，进而固定帆，控制系统的核心控制装置由芯片和电路组成，检测风向角度传感器(9)、反馈风向角度传感器(17)、帆刹车装置(12)、步进电机(19)、显示装置、升帆电机(7)和核心控制装置连接。

当风速在可使用风帆的范围时，操作者按下起帆按钮，将起帆信号送到核心控制装置，控制信号输出电机转动信号控制升帆电机7转动带动帆的升帆索，使帆上升，通过接触开关11判定帆的顶边上升到桅杆的上横梁6后，电机7自动锁死，同时控制信号输出一个低电平信号，送给卷动轴的刹车装置12中，控制电磁铁动作使刹车装置对卷动轴进行制动。从而将帆固定。

当船在定常风场航行时，帆处于最佳角度迎风角。当风向变化时，风向标10随之转动，角度传感器9随风向标10转动，产生一个0-5V的电压信号V₁输入核心控制装置。与此同时，与齿轮15传动机构相连接的角度传感器17反馈实际风帆迎风角，并将其转换为0-5V的电压信号V₂输入控制系统，控制系统对V₁、V₂两路信号进行运算和处理，输出步进电机19的控制信号，控制电机19转动，通过齿轮15带动桅杆5的转动，从而使帆的迎风角处于最佳状态。 最后，控制信号输出低电平控制桅杆刹车装置3动作，使桅杆5固定。从而完成自动转帆动作。

当风场再次变化时，核心控制装置输出高电信号使刹车装置3失效。重复上述自动转帆动作，进而改变帆的迎风角。