一種可發電的自適應風帆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力助航領域，尤其涉及一種可發電的自適應風帆。
【背景技術】
[0002]風能是自然界中廣泛存在的一種清潔能源，很早便被應用于船舶工業，在熱機出現前的數千年間一直作為船舶的推進動力來源。雖然柴油機等熱機迅速取代了風力作為現代船舶的主要推進動力，但在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分有了長足的發展。近年來，內河、近海、遠洋船舶絕大多數采用風帆產生的輔助推力來降低主機功率，達到節能的目的。
[0003]對于將風能運用在船舶上公開了一些專利，大多數是采用風帆裝置來實現風能的利用。如公開號為CN102700697A(公開日為2012年10月3日)的專利公開了一種船用風帆，能夠利用自動控制系統讓風帆實現擺動和升降動作。也有將風力發電機直接裝載在船舶上的嘗試，如中國長航集團上海寶江實業“長輪29004躉船”裝載了4臺單機功率為5KW的風力發電機。
[0004]雖然安裝風帆能降低船舶航行的燃油消耗，節約能源。但船舶在錨地或港口停泊時，風帆就失去了用處，造成對風能的極大浪費。在船舶上裝載風力發電機在航行中會增加阻力，在航行中的風能利用率較低。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足提供一種風能利用率高的可發電的自適應風帆。
[0006]本發明所采用的技術方案為:一種可發電的自適應風帆，其特征在于:包括可活動翼型葉片、液壓驅動裝置、液壓定位裝置、桅桿、發電機，所述桅桿通過軸承設置在船舶上，所述桅桿的下端通過傳動機構與發電機的輸入軸相連接，所述可活動翼型葉片由多個葉片構成，所述可活動翼型葉片通過支撐滑塊機構置于桅桿上端的滑塊槽中，所述可活動翼型葉片在合攏時外表面平滑過渡，整體構成圓弧形風帆形態，當需要發電時，所述可活動翼型葉片通過液壓驅動裝置帶動展開，并通過液壓定位裝置固定各個葉片的位置，整體構成垂直軸風力發電機形態，在風力的帶動下，可活動翼型葉片帶動桅桿轉動，所述桅桿通過傳動機構帶動發電機發電。
[0007]按上述技術方案，在桅桿的底端設置有自適應攻角裝置。
[0008]按上述技術方案，所述可活動翼型葉片包括多個葉片，最內側的葉片為固定葉片，其固定在桅桿上，最外側的葉片為主動葉片，其與液壓驅動裝置的輸出軸相連接，其余的葉片為從動葉片，其通過支撐滑塊機構與主動葉片相連。
[0009]按上述技術方案，所述支撐滑塊機構包括依次相連的主動支撐滑塊和多個從動支撐滑塊，所述主動支撐滑塊與主動葉片相連，各個從動支撐滑塊分別與從動葉片相連。
[0010]按上述技術方案，在主動支撐滑塊和各個從動支撐滑塊上均設有安裝孔，在各安裝孔內均連接硬質彈簧，所述硬質彈簧的另一端與其相鄰的葉片相連
[0011]按上述技術方案，所述主動支撐滑塊和各從動支撐滑塊均為扇環形狀。
[0012]按上述技術方案，在各個從動支撐滑塊的外周面設有定位銷，定位銷的高度沿主動葉片展開方向依次降低，在所述滑塊槽中對應各個高度的定位銷設有階梯狀定位槽，深度沿主動葉片展開方向依次變淺;在滑塊槽上設有定位槽止點，主動葉片轉至定位槽止點時，所述可活動翼型葉片整體構成垂直軸風力發電機形態。
[0013]按上述技術方案，各定位銷與定位槽配合的端面為球面狀。
[0014]按上述技術方案，所述液壓定位裝置包括在可活動翼型葉片上設置的定位孔、與定位孔相配設的彈性液壓定位銷、與液壓定位銷相連的定位控制油管、設置在定位控制油管上的止回閥、油槽、液壓控制器。
[0015]按上述技術方案，所述油槽為半球形，與桅桿平滑配合，在其兩端設有氈圈油封。
[0016]本發明所取得的有益效果為:
[0017]1、本發明可使船舶在航行中利用風帆助航，在錨泊時利用風機輔助發電，顯著提高了風能的利用率，節約能源；
[0018]2、通過改變葉片的位置實現風帆和風機不同的功能，既簡單方便又節省了裝置所占用的空間；
[0019]3、風帆形態下所構成的圓弧形風帆，其造型簡單，空氣動力性能和穩定性優于傳統軟質帆；
[0020]4、風機形態下所構成的垂直軸風力發電機，其起動風速小、力矩上升速度快，在低風速運轉時發電量較大，適合應用在船舶上；
[0021]5、定位裝置利用液壓與銷槽定位，結構簡單，操作方便；
[0022]6、自適應攻角裝置可根據海上實時風況改變風帆攻角以提高助航效率，并且提高了裝置的自適應性；
[0023]7、配備可發電的自適應風帆的船舶，降低了燃油消耗，減少船舶運營成本。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明提供的可發電的自適應風帆的結構示意圖。
[0025]圖2為翼型葉片在圓弧形風帆形態下的俯視圖。
[0026]圖3為翼型葉片在垂直軸風機形態下的俯視圖。
[0027]圖4為支撐滑塊在滑塊槽中的俯視示意圖(斷面圖)。
[0028]圖5a_圖5c為支撐滑塊及定位銷的結構示意圖。
[0029]圖6-圖7為定位槽的結構示意圖。
[0030]圖中:丨一翼型葉片，2—支架，3—支撐滑塊，4一定位銷，5—定位槽，6—滑塊槽，7—定位孔，8—液壓馬達，9一彈性液壓定位銷，10—桅桿，11一主控制油管，12—定位控制油管，13—油槽，14 一軸承，15—止回閥，16—液壓控制器，17—圓錐齒輪組，18—發電機，19一自適應攻角裝置，20—硬質彈簧。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0032]如圖1所示，本實施例提供了一種可發電的自適應風帆，包括可活動翼型葉片1、液壓驅動裝置、液壓定位裝置、桅桿10、發電機18，所述桅桿10通過軸承14設置在船舶上，所述桅桿10的下端通過傳動機構與發電機18的輸入軸相連接，所述可活動翼型葉片I由多個葉片構成，所述可活動翼型葉片I通過支撐滑塊機構置于桅桿10上端的滑塊槽中，所述可活動翼型葉片在合攏時外表面平滑過渡，整體構成圓弧形風帆形態，當需要發電時，所述可活動翼型葉片通過液壓驅動裝置帶動展開，并通過液壓定位裝置固定各個葉片的位置，整體構成垂直軸風力發電機形態，在風力的帶動下，可活動翼型葉片I帶動桅桿10轉動，所述桅桿10通過傳動機構帶動發電機18發電。
[0033]在本實施例中，可活動翼型葉片I為薄翼型，合攏時外表面為平滑的圓弧形(如圖2所示)，內表面為波浪形平滑過渡，所述可活動翼型葉片包括多個葉片，各個葉片的截面為弧柱形，本實施例以包括5個葉片為例進行說明，如圖所示，包括葉片Ia、Ib、Ic、Id、Ie，五個葉片分別與支架2固定連接。其中，最內側葉片I e為固定葉片，其通過支架2固定在桅桿1上;葉片la、lb、Ic、Id為可活動葉片，設置在最外側的葉片Ia為主動葉片，其與液壓驅動裝置的液壓馬達8的輸出軸相連接，其余的葉片為從動葉片，其通過支撐滑塊機構與主動葉片相連。
[0034]如圖4所示，所述支撐滑塊機構包括主動支撐滑塊3a和多個從動支撐滑塊3b、3c、3d，所述主動支撐滑塊和各從動支撐滑塊均為扇環形狀，所述主動支撐滑塊3a的兩端分別與主動葉片Ia和液壓液壓馬達8的輸出軸相連，各個從動支撐滑塊3b、3c、3d分別對應與從動葉片lb、lc、ld相連。在主動支撐滑塊3a和各個從動支撐滑塊上3b、3c、3d均設有安裝孔，在各安裝孔內均連接硬質彈簧20，所述硬質彈簧20的另一端與其相鄰的葉片相連。通過硬質彈簧20將各個支撐滑塊相連，使主動葉片能帶動從動葉片轉動。所述硬質彈簧10在支撐滑塊3無間隙時處于伸長狀態;翼型葉片I轉動至定位位置時，不超過硬質彈簧10的彈性范圍。
[0035]如圖5a_5c所示，在各個從動支撐滑塊的外周面設有定位銷4b、4c、4d，定位銷的高度沿主動葉片展開的方向依次降低，在所述滑塊槽6中對應各個高度的定位銷4b、4c、4d設有階梯狀定位槽，深度沿主動葉片展開方向依次變淺(如圖6所示)，且各定位銷與階梯狀定位槽配合的端面為球面狀;在滑塊槽6上設有定位槽止點，主動葉片Ia轉至定位槽止點時，所述可活動翼型葉片整體構成正五邊形展開的垂直軸風力發電機形態，如圖3所示。
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