风力驱动船制造技术

本发明专利技术涉及一个风力驱动船，与传统的方法相比，本发明专利技术中的装置可以更好的将风力用于驱动，而且减少了作用在船身和船体上的纵向轴旋矩，利用本设备，薄壁构件至少通过船体上的一根牵索来进行控制，一根或多根牵索至少以三个点连接到薄壁构件上，这三个点要相互隔开。此外，一根或多根牵索的张力在船体上的作用点可以根据风的方向和运动方向变化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
此专利技术涉及风力驱动船，在这种风力驱动船上，至少有一个薄壁构件是通过至少一根船身牵索特别是船体上的牵索来控制的。本专利技术尤其适合在帆船和其它船只上单独使用，或者同其它的传统的驱动方式结合使用。迄今为止，船和其它的交通工具的驱动装置使用一张或多张纺织材料制成的帆来对风能进行利用，这是很普遍的事情，这些帆都固定在至少一个桅杆和帆下桁或者帆桁上。这些帆将依照风的方向或者与所需运动的方向进行调整，至少能对一部分风能进行利用，通常就只能提供全部风能中的一部分来产生推进力。但是，使用这种形式的驱动装置，在装配(一根或多根)桅杆的纵向轴方向会产生转矩，使船身和船体的纵向轴产生或多或少的倾斜。为了有效防止这种情况，根据所用的风帆尺寸，分别在三桅船和帆船上使用了下风板和成本高昂的龙骨设计。因为对此设定了限制条件，只能在一定程度上对船的运动方向和风向以最优的方式进行利用，可以在经常穿越不利风向的情况下充分的驾驶航船，而穿越不利风向也常常是造成到达目的地的航行时间延长的原因。在风速很大的时候，特别是(一根或多根)桅杆就成为了最不牢固的环节，在(一根或多根)桅杆断裂的情况下，三桅船和帆船就几乎不可能进行驾驶操作，并且在没有任何帮助的情况下，受到凛烈天气和海水的不利影响，因为驱动装置故障而给全体船员带来了极大的潜在危险。为了在高风速的环境中避免上述危险，就需要通过收帆把帆至少收回一部分，从而减少作用在帆船桅杆上的作用力和转矩。因此，三桅船和帆船的驱动速度自然也相应的降低了。因此，本专利技术的目的就是要提供这样一种风力驱动船，通过专利技术的方法，驱动装置能够更好的利用风力，作用在船身和船体垂直轴上的转矩相应的减少。依照本项专利技术，这个目标已经通过权利要求1中所述的特点解决，本专利技术的有益实施例和改进都可以通过从属权利要求的特征得以实现。按照这项专利技术，船将使用至少一个薄壁构件来增加由于风的作用而产生的驱动力，这个薄壁构件类似传统的风帆或者大家都很熟悉的风筝的形状，它大大的减少了上面提到的倾斜力矩。这种薄壁构件的质量要尽量小，至少用一根来自船身的牵索来控制它，其中，牵索要在三个点上同薄壁构件连接在一起，这三个连接点应该相互隔开以便能使薄壁构件偏转、也能在垂直和水平方向上调整，在考虑各种风向的条件下，能够使薄壁构件根据需要的运动方向实现最佳的定位。这是迄今为止最吸引人的一件事，通过控制牵索就可以调准薄壁构件的位置并把它升到风中，在风的速度较高的情况下，它可以在垂直方向上分别向上和向下运动。这样的一个薄壁构件和多个薄壁构件都可以由质量很轻的薄片状材料制作，其中，如果使用了几张薄壁构件，最好能够连接在一起。性能好的有柔韧性的材料也可以用来制造薄壁构件，这样的薄壁构件在风力的作用下会产生变形，相当于增加了拖曳系数。(EW)所以用于驱动的作用力也就增加了。装有压缩气体的气囊可以分别在一个和多个薄壁构件中进行排列、布置和固定，装配气囊以增加薄壁构件的稳定性和升力。这种装有压缩气体的气囊紧靠薄壁构件进行排列和布置，气囊中的压缩气体增加了薄壁构件的稳定性。这种装有压缩气体的气囊起到了类似坚固框架结构的支撑作用，而它的质量更轻。根据压缩气体的气囊的数量，薄壁构件的构成和形状就可以确定了。在压缩气体的气囊上装有阀门，可以分别为装有压缩气体的气囊充压缩气体和释放压缩气体。往压缩气体的气囊中充密度比空气小的气体具有特别的优点，因为薄壁构件就可以产生一个上升的力。适合冲入的气体是氦气而不是氢气。只要气囊的体积足够大，充入足够的相对密度较低的气体，就可以实现上升的作用力大于或等于薄壁构件的重量。无论如何，它也应当大于或者等于相应牵索的比例重量。在这种情况下，薄壁构件就可以在大气空气中自由的漂浮。可以更加容易地实现薄壁构件的操作以及根据风的方向对其方位进行调整。除此以外，还可以防止薄壁构件掉落的地面和水面上，如果掉下来了，就需要费时费力将薄壁构件重新升入到空气的风中。然而，和传统的系留气球类似，压缩气体的气囊中也可以充入低密度的气体，薄壁构件就可以悬挂在空中，如果使用了由柔韧性制成的二维薄壁构件，使用两个以上具有系留气球形状的压缩气体气囊是比较好的。然而，压缩气体的气囊上也可以配上气孔，利用这种方法，当薄壁构件直接升入到风中的时候，由于存在动力学压力，可以直接往里面灌入空气。为了使这种薄壁构件能够实现前面提到的垂直和水平方向上调整，分别适当变化薄壁构件与船身和船体之间的牵索的长度比较有利。在那种情况下，可以分别将每根牵索的长度加长或缩短。但是，对于两根位于薄壁构件水平和垂直面上的牵索，可以分别将它们缩短或加长，而相反方向上牵索的长度保持不便。如果同时均匀的加长或缩短所有牵索的长度，薄壁构件就将被放入到风中或者被拉近。可以使用滑轮来变化牵索的长度，各个牵索可以通过这个滑轮被缠紧或放松，这个滑轮可以作成水手们所说的那种绞盘。推进力可以通过电动马达和有背齿轮的马达来分别进行手动控制，在对薄壁构件的控制过程中，通过考虑测量的风向、需要的运动方向、或者其它需要考虑的张力这些因素以后来缩短和延长牵索的长度，张力主要是通过电气控制的方法在单个的牵索上进行测量。特别的是，对于防止和减少转矩(倾斜力矩)，在考虑了风的方向和运动方向后，分别改变船身和船体牵索上作用力的作用点是比较有利的，这将独立的考虑所有的牵索是否牢固的集中固定在船身上，或者是否存在着一个由于所有牵索的作用力矢量形成的一个力的作用点。有了上面这些方法，各种各样的问题都可以解决了。这样，一方面可以通过使用导轨来充分适应船身牵索作用力的位置，按照最简单的方式，导轨可以作成环形，与船身的纵向轴正交，(一根或多根)牵索就连接在船身上，根据薄壁构件的调整，作用力的纵向轴将自动发生移动。如果这个横向导轨的形状为弧线，而且导轨弧线的外侧分别面对船的上前方以及斜前方(弧线的方向)，就会更为有利。这个方案还可以得到进一步的完善，就是在两个导轨中加入一个平行于船身纵向轴的横向导轨，就可以沿着船身的纵向轴移动，另外一个改变牵索力作用点的方案就是将为它以离心的方式安装在一个旋转台上，这个旋转台的中心可以围绕垂直的旋转轴转动，由于这种离心布置方式和相应的旋矩，力的作用点相对于船体纵向轴可以在其位置范围内自动的变化。然而，在对旋转台施加一个等量的驱动力的这种控制方式中，也可以实现这种位置的变化。第三个改变牵索力作用点的方案就是使用杠杆形状的后斜帆桁，在后斜帆桁的一侧包括一个连杆，通过这个连杆，杠杆形状的后斜帆桁连接到船身的纵向轴上。然后，将牵索以最佳的距离固定在杠杆形状的后斜帆桁的末端，在后斜帆桁绕轴连杆旋转过程中，相对于船身纵向轴，牵索力的作用点就可以变化了。球节和套筒连接以及万向节都适合用来做连接装置，而且这些连接装置也都可以固定在导轨中，而导轨的定位则是与纵向轴呈直角。力的作用点也可以通过所谓的侧面压力中心和有选择的调节，下面即将进行说明的各项来进行变化。通过侧面压力中心，它可以对与船纵向轴线上突出部分的惯性中心有关的区域产生作用。它可以和平均水平轴相重合，而且水平轴可以靠近侧面压力中心，所以这种情况可以以简单的方式为力的作用点提供参考。用侧面压力中心来有选择地改变力作用点的位置，也可以使船的运动方向发生改变。因此，当力的作用点的位置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
风力驱动船，其上的薄壁构件至少由是一根连接到船体上的牵索进行控制的，而所述的牵索至少是以相互隔开的三个连接点来连接到薄壁构件（１）上，其特征在于，牵索上的力在船体（３）上的作用点（４）可以根据风向和船的运动方向而变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬弗拉格，
申请(专利权)人：斯蒂芬弗拉格，
类型：发明
国别省市：DE[德国]