[实用新型]船舶及其船用风帆

说明书

本实用新型公开了一种船舶及其船用风帆。所述的船用风帆包括两个支腿以及通过两个支腿支撑的百叶式风帆，百叶式风帆包括上横梁、下横梁、若干片纵向布置的风帆叶片、若干个电磁式限位挡销；风帆叶片包括叶片本体，叶片本体在纵轴向对称线的一侧，距离为L1的位置处设置偏心轴；偏心轴有两根，分别为同轴设置的上偏心轴、下偏心轴；两根偏心轴中，其中一根偏心轴与驱动装置的动力输出端连接，另一根偏心轴上则安装有角度传感器；针对每一片风帆叶片，均分别在上横梁、下横梁上至少安装一根电磁式限位挡销。本实用新型整体结构简单可靠、汲取风能效率高、制造费用大幅降低、日常维护保养简单。

技术领域

本实用新型涉及一种船舶及其船用风帆。

背景技术

当前国际、国内市场上的风帆产品，从技术上来讲，都有积极的进步意义，但同时存在各种不足之处，普遍存在的问题有：

1、效率低，单个风帆产生的前进推力小，节能效果不明显

2、机构复杂、故障率高，导致日常维护保养成本高。

3、普遍采用桅杆作为受力部件（材料力学上称为悬臂梁结构），承载能力差。

4、因风向变化，必须实时且频繁地调整叶片角度，同时需配置相应的机械传动装置或控制机构。

5、研发费用、制造费用高，导致用户的投资回报率太低，用户安装风帆的意愿及积极性无法很好的调动起来，制约了新技术在实际生产中的推广应用。

所以，目前市场上的几种风帆实际应用案例较少，仅仅是试验性地安装风帆个案，未能进入大规模推广。

中国专利201020164884.1 （实用新型名称：一种大型远洋船舶用滑轮-拉索式百叶风帆）以及中国专利201020164888.X（实用新型名称：一种大型船舶用滑轮-拉杆式百叶风帆）所公开的风帆，均具有如下的不足：

从工作原理上来讲，当船舶顺风且需要风力助航的时候，叶片进入工作状态，叶片与横梁形成夹角，气流吹向前面的叶片，然后向两侧分流，后面的叶片作用大打折扣。也就是说，工作时候，叶片之间的气流有相互干扰。

风向或船舶航向的任何变化，均需要船员实时调整叶片角度，大幅增加操作人员工作频率和强度。

当出现恶劣海况时候，船员不能及时调整风帆工作模式或叶片角度，（因为此时甲板上的人员不能保证站立稳定，甲板面上的操作会非常危险），此时如果风帆仍然在承接逆向风力或侧向风力，对船舶稳性和操纵性能形成很大负面影响，甚至危及船舶安全（如侧翻）。

仅仅考虑吸收风力辅助推进的情况，没有认真考虑逆风情况下的处理，更没有通盘考虑决不允许风帆工作的情况，例如：船舶停靠码头，此时不允许风帆工作，因为会增加系泊缆绳的负载；船舶停靠锚地，此时船舶抛下锚和锚链，同样不允许风帆工作，因为会增加锚链的负载。

另外，上述两项专利技术的操纵性能较差，收放机构需要依靠船员手动，风向变化后叶片的方向也需要船员手动调整而且必须实时调整，在实际生产中船员无暇顾及。

手摇滑轮的时候，钢丝绳容易打滑，且打滑的位移量无法实现精确测算和控制。当上面的钢丝绳与下面钢丝绳打滑后的位移量不一致时，会导致叶片憋劲或卡住。无法顺利地到达需要的位置，该放的时候放不出去，该收的时候收不进来。钢丝绳之间在风力作用下，可能会相互影响，也可能从滑轮槽中跳出来，致使风帆失去控制。一旦风帆失去控制，将会危及船舶安全，严重时会造成侧翻。

在收拢风帆时候，翻转机构的各段链条长度无法精确控制，链条很容易脱落。在风向改变时候，例如从顺风30°变为45°，此时需启动电机，驱动翻转机构相应地调整叶片角度。海上风向、航向变化频繁，因此电机需要频繁的启动。电机启动后，很难控制叶片在需要的角度停下来。