一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆的制作方法

本发明涉及船舶与海洋工程中的风帆，具体为一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆。

背景技术：

1、背景：(1)法规要求：国际海事组织引入了现有船舶能效指数eexi及碳排放强度指数ci i要求。40％的运营船舶将无法满足eexi的要求，需要降低发动机功率或安装节能设备。(2)碳税征收：2021年，欧盟委员会正式发布了一系列的立法和政策提案，2024年开始实施，有15000艘船舶的运营受到影响。(3)节能补贴：多个地区已出台船舶节油补贴。例如，上海市对新增节能量按照每吨标准油1500元给予一次性补贴。(4)港口费优惠：目前正在逐步出台优惠政策，以鼓励船舶安装新兴的节能设备。例如，温哥华港和新加坡港等港口对安装节能设备的船舶实行23％/35％/47％的港口费减免，巴拿马运河从2021年12月开始征收温室气体排放费。

2、硬质翼型风帆目前全国只有六套，均是由大连船舶重工集团有限公司制造，分为两期项目，一期项目包括二台套风帆，应用于招商“凯力”号vlcc，单台套重量是180吨/台，帆叶采用不锈钢蒙皮，支撑结构为桁架骨架，在海上运行时间长了容易生锈。二期项目包括四套风帆，应用于“新伊敦”号vlcc,单台套重量是175吨/台，帆叶采用碳纤维复合材料蒙皮和钢制骨架。前六台都适用液压升降系统，在实际应用中发现该升降系统故障率多、成本高。

3、综上所述，本发明通过设计一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆来解决存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，包括风帆基座，所述风帆基座的端面通过螺栓连接有回转驱动组件，所述回转驱动组件的旋转端通过螺栓连接有桅杆支撑座，所述桅杆支撑座的端部固定连接有固定桅杆，所述固定桅杆的外侧壁上并且基于固定桅杆的轴线对称设置有绞车安装座，所述固定桅杆的端口套接有升降桅杆，所述升降桅杆的侧壁上并且基于固定桅杆的轴线对称设置有两组滑轮升降系统，所述固定桅杆的内部设置有用于升降桅杆定位的滑道升降系统，所述固定桅杆上设置有第一节帆叶，所述升降桅杆上安装有第二节帆叶，所述升降桅杆通过两组滑轮升降系统上下滑动连接在固定桅杆的内部，其中第二节帆叶通过两组滑轮升降系统下降后与第一节帆叶重叠；

4、两组所述滑轮升降系统包括固定连接在绞车安装座端部的绞车，所述绞车的卷收辊上收卷有连接吊索，所述连接吊索的另一端依次穿过定滑轮、动滑轮，并且通过动滑轮后缠绕在绞车的卷收辊上，将连接吊索形成u型结构，所述定滑轮通过u型座连接在固定桅杆端部的外壁上，所述动滑轮通过转轴转动连接在升降桅杆的外壁上；

5、多组所述滑道升降系统包括沿着固定桅杆内壁固定设置的耐磨滑块，所述耐磨滑块滑动连接在耐磨滑道的内腔中，所述耐磨滑道为耐磨钢和高分子耐磨材料制造而成的耐磨块构成的u性滑道，其中耐磨钢、耐磨块分别通过螺栓连接在升降桅杆的外壁上；

6、所述第一节帆叶、第二节帆叶均包括帆叶蒙皮和帆叶框架，其中帆叶蒙皮包覆在帆叶框架的框架上，所述帆叶蒙皮、帆叶框架材料均为玻璃钢复合材料，形态采用气动力优化后型线，分为两端上下嵌套。

7、作为本发明优选的方案，所述回转驱动组件包括通过螺栓连接在风帆基座端面的回转轴承座，所述回转轴承座的内部转动连接有内齿圈，所述内齿圈的内部至少啮合连接有三个驱动齿轮。

8、作为本发明优选的方案，所述风帆基座内腔的顶部并且与驱动齿轮一一对应设置有行星减速器，所述行星减速器的动力输出轴贯穿至风帆基座的外部固定连接在驱动齿轮的轴心处，所述行星减速器的动力输入轴通过固定连接在变频电机的驱动端。

9、作为本发明优选的方案，所述行星减速器的动力输出轴通过轴承套转动连接在风帆基座的顶部，所述桅杆支撑座的底部固定设置在内齿圈的端面上。

10、作为本发明优选的方案，所述定滑轮、动滑轮均为工字结构的滑轮，其中连接吊索滑动连接在滑轮槽口的内部，所述定滑轮通过转轴转动连接在u型座的内部。

11、作为本发明优选的方案，所述定滑轮的中心点高于或者等于固定桅杆的端面，所述动滑轮设置在靠近升降桅杆底部的位置。

12、作为本发明优选的方案，所述动滑轮与固定桅杆内壁之间的配合方式为间隙配合，距离为3-5cm,所述连接吊索悬空在固定桅杆内壁与升降桅杆外壁之间，并且可自由的移动。

13、作为本发明优选的方案，所述变频电机、绞车分别通过导线电性连接在plc控制器上，所述风帆基座固定在船用甲板上，所述固定桅杆、风帆基座均为中空的结构，其中风帆基座的侧壁上通过铰链连接有检修门，所述检修门的另一侧通过锁扣连接在风帆基座的内腔中。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明中，通过采用玻璃钢复合材料作为帆叶蒙皮和帆叶框架的选材，一方面降低帆叶的重量，另一方面避免了钢材腐蚀后所增加帆叶升降的摩擦力，并且将升降系统由液压改为绞车滑轮升降，避免了液压系统复杂故障率高，系统压力大，升降不到位、旋转接头处漏油密封难、容易暴死，并且需要时时保压，改为绞车系统后可取消液压站，有效的解决在实际应用中发现该升降系统故障率多、成本高的问题。

16、2、本发明中，通过帆叶节数由三节优化成两节后，简化了风帆的整体机械结构，降低了升降机构的构造难度，同时在降帆后同样也能利用更多的风力资源，以及优化耐磨滑块材质，由原理的双侧耐磨钢，改为一侧耐磨钢一侧高分子耐磨材料。同时优化耐磨滑块的安装方式，由原理的焊接方式，改为双侧螺栓固定方式，由此大大减少摩擦阻力，方便摩擦材质的更换。

17、3、本发明中，通过将帆叶框架的形态采用气动力优化后型线，此硬质翼型风帆的节能效果要远优于旋筒风帆，且旋筒风帆需要高转速才能产生推力，需要长期高耗能，并非纯绿色能源。

技术特征：

1.一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，包括风帆基座(1)，其特征在于：所述风帆基座(1)的端面通过螺栓连接有回转驱动组件(2)，所述回转驱动组件(2)的旋转端通过螺栓连接有桅杆支撑座(3)，所述桅杆支撑座(3)的端部固定连接有固定桅杆(4)，所述固定桅杆(4)的外侧壁上并且基于固定桅杆(4)的轴线对称设置有绞车安装座(5)，所述固定桅杆(4)的端口套接有升降桅杆(6)，所述升降桅杆(6)的侧壁上并且基于固定桅杆(4)的轴线对称设置有两组滑轮升降系统(7)，所述固定桅杆(4)的内部设置有用于升降桅杆(6)定位的滑道升降系统(8)，所述固定桅杆(4)上设置有第一节帆叶(9)，所述升降桅杆(6)上安装有第二节帆叶(10)，所述升降桅杆(6)通过两组滑轮升降系统(7)上下滑动连接在固定桅杆(4)的内部，其中第二节帆叶(10)通过两组滑轮升降系统(7)下降后与第一节帆叶(9)重叠；

2.根据权利要求1所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述回转驱动组件(2)包括通过螺栓连接在风帆基座(1)端面的回转轴承座(201)，所述回转轴承座(201)的内部转动连接有内齿圈(202)，所述内齿圈(202)的内部至少啮合连接有三个驱动齿轮(203)。

3.根据权利要求2所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述风帆基座(1)内腔的顶部并且与驱动齿轮(203)一一对应设置有行星减速器(204)，所述行星减速器(204)的动力输出轴贯穿至风帆基座(1)的外部固定连接在驱动齿轮(203)的轴心处，所述行星减速器(204)的动力输入轴通过固定连接在变频电机(205)的驱动端。

4.根据权利要求3所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述行星减速器(204)的动力输出轴通过轴承套转动连接在风帆基座(1)的顶部，所述桅杆支撑座(3)的底部固定设置在内齿圈(202)的端面上。

5.根据权利要求1所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述定滑轮(703)、动滑轮(704)均为工字结构的滑轮，其中连接吊索(702)滑动连接在滑轮槽口的内部，所述定滑轮(703)通过转轴转动连接在u型座的内部。

6.根据权利要求1所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述定滑轮(703)的中心点高于或者等于固定桅杆(4)的端面，所述动滑轮(704)设置在靠近升降桅杆(6)底部的位置。

7.根据权利要求1所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述动滑轮(704)与固定桅杆(4)内壁之间的配合方式为间隙配合，距离为3-5cm,所述连接吊索(702)悬空在固定桅杆(4)内壁与升降桅杆(6)外壁之间，并且可自由的移动。

8.根据权利要求4所述的一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，其特征在于：所述变频电机(205)、绞车(701)分别通过导线电性连接在plc控制器上，所述风帆基座(1)固定在船用甲板上，所述固定桅杆(4)、风帆基座(1)均为中空的结构，其中风帆基座(1)的侧壁上通过铰链连接有检修门(11)，所述检修门(11)的另一侧通过锁扣连接在风帆基座(1)的内腔中。

技术总结本发明涉及船舶与海洋工程中的风帆技术领域，尤其为一种绞车桅杆帆面同步升降型硬翼风帆，包括风帆基座，所述风帆基座的端面通过螺栓连接有回转驱动组件，所述回转驱动组件的旋转端通过螺栓连接有桅杆支撑座，所述桅杆支撑座的端部固定连接有固定桅杆，本发明通过采用玻璃钢复合材料作为帆叶蒙皮和帆叶框架的选材，一方面降低帆叶的重量，另一方面避免了钢材腐蚀后所增加帆叶升降的摩擦力，并且将升降系统由液压改为绞车滑轮升降，避免了液压系统复杂故障率高，系统压力大，升降不到位、旋转接头处漏油密封难、容易暴死，并且需要时时保压，改为绞车系统后可取消液压站，有效的解决在实际应用中发现该升降系统故障率多、成本高的问题。技术研发人员：陈乐,运起光,杜世兴,赵志朋,徐鑫,李文贺,陈立,刘俊受保护的技术使用者：中船大连造船厂产业发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29