[发明专利]一种活动式风帆及风帆调整方法

说明书

本发明涉及一种活动式风帆及风帆调整方法，包括风帆基座、回转机构，回转机构上连接有辅助支撑帆面；所述辅助支撑帆面顶部转动连接有主帆面，所述回转机构在水平面内转动，回转机构包括回转电机，所述回转电机的输出轴上同轴连接有回转齿轮，在回转齿轮的齿面上啮合有内齿式回转支撑轴承，辅助支撑帆面固定安装于内齿式回转支承轴承顶部，所述辅助支撑帆面与主帆面之间的夹角在竖直面内调整；辅助支撑帆面、主帆面之间通过转轴转动相连，转轴上固定安装转动法兰；所述辅助支撑帆面上设有摆动电缸，所述摆动电缸的输出轴顶端与转动法兰铰接。本发明能够根据风的方向和大小，改变帆面迎风角，通过运行帆面回转机构，助推有效风向范围广。

技术领域

本发明涉及船用特种装备技术领域，尤其是一种活动式风帆及风帆调整方法。

背景技术

风力资源作为一种清洁、安全、经济的自然资源，随着全球碳达峰与碳中和战略目标的制定与实施，利用风帆助推功能将成为现代绿色船舶技术发展的重要方向，目前也是全球科研人员开发研究的热点之一。

风帆助推设计不仅要考虑其能够产生的助推力和节能效果，同时还需从安全角度充分考虑其在遭遇极限恶劣风场环境下带来的自身安全问题。根据流体力学理论，风帆帆面产生的气动升力与来流风速平方成正比，当风速超过风帆允许的工作范围时，帆面产生的气动力将成倍增加。由此可能会对风帆系统造成严重破坏和失效，危及生命财产安全。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的活动式风帆及风帆调整方法，能够对船舶航行产生助推效果，亦能解决其在遭遇极限恶劣风场环境下的安全性问题，大幅提高风帆的经济性及工程实用性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种活动式风帆，包括风帆基座，所述风帆基座上设有回转机构，回转机构上连接有辅助支撑帆面；所述辅助支撑帆面顶部转动连接有主帆面，

所述回转机构在水平面内转动，回转机构包括回转电机，所述回转电机的输出轴上同轴连接有回转齿轮，在回转齿轮的齿面上啮合有内齿式回转支撑轴承，辅助支撑帆面固定安装于内齿式回转支承轴承顶部，

所述辅助支撑帆面与主帆面之间的夹角在竖直面内调整；辅助支撑帆面、主帆面之间通过转轴转动相连，转轴上固定安装转动法兰；所述辅助支撑帆面上设有摆动电缸，所述摆动电缸的输出轴顶端与转动法兰铰接。

所述辅助支撑帆面保持竖直状态，主帆面底部与辅助支撑帆面底部之间预留竖直间距。

所述回转电机的输出轴竖直向上引出，所述回转齿轮的直径小于内齿式回转支撑轴承的内齿径，回转齿轮与内齿式回转支承轴承内壁局部啮合。

所述风帆基座内部设有用于承托回转电机的回转支座，所述回转支座延伸至回转齿轮正下方。

所述摆动电缸底部与辅助支撑帆面之间通过支耳、电缸轴销相连，支耳固定在辅助支撑帆面上，摆动电缸尾部设有尾耳，支耳、尾耳之间通过电缸轴销铰接。

摆动电缸与辅助支撑帆面铰接点、转轴之间预留水平方向上的间距。

所述辅助支撑帆面、主帆面的同侧分别设有支撑封板，主帆封板；所述辅助支撑帆面背离支撑封板的一侧贴设有限位板，限位板的顶部低于辅助支撑帆面的顶部，且高于主帆面的底部，限位板自辅助支撑帆面伸出，向水平方向两侧延伸。

所述主帆面的厚度自其底部向上逐渐变薄。

风帆基座侧边对应设置支撑座，主帆面转动至水平状态时，与支撑座相接触；支撑座高度可调。

一种利用活动式风帆的风帆调整方法，包括如下步骤：

以主帆面为水平状态时为初始状态；

主帆面需要竖起阶段：