为了提供整体重量较轻、制造成本效益高并且不影响在繁忙水域上布置的桥梁、电线或类似结构下方通过的刚性帆或翼型帆，在用于船(10)的刚性帆(100)的情况下，特别是用于大型船舶，例如散货船、油船、汽车运输车或油轮，包括桅杆(14)和安装在桅杆(14)上的第一翼主体(12)，第一翼主体具有基座(15)和头部(17)，其中桅杆(14)穿过基座(15)插入第一翼主体(12)中，并布置在第一翼主体(12)内，提出了从基座(15)开始的桅杆(14)不延伸超过第一翼主体(12)的最大高度(21)，特别是小于最大高度(21)的75％。
【技术实现步骤摘要】
用于船，特别是大型船舶的刚性帆，以及带有刚性帆的船
本专利技术涉及一种用于船的刚性帆，特别是用于诸如散货船、油船、汽车运输车或油轮的大型船舶的刚性帆，其包括桅杆和安装在桅杆上的第一翼主体，第一翼主体具有基座和头部，其中桅杆穿过基座插入第一翼主体中，并布置在第一翼主体内。此外，本专利技术涉及具有刚性帆的船。
技术介绍
刚性帆，也称为翼型帆，越来越多地被提议作为辅助推进系统，甚至用于大型船舶。刚性帆或翼型帆包括翼主体，意指一种安装在船舶上的气动结构而不是传统帆。刚性帆或翼型帆的作用类似于飞机翼，通常具有刚性或坚固的外壳。通过在船舶，特别是大型船舶中使用刚性帆或翼型帆，可以提供附加的推进动力，这可以减少船舶的燃料消耗和废气排放。WO2014/001824A1公开了一种翼型帆或刚性帆，其包括前翼型翼段，后翼型翼段和支柱，其中，翼型翼段中的至少一个可枢转。翼型帆包括控制系统，以便相对于至少一个翼型翼段的支柱来调节单独的角度调节。WO2018/087649A1公开了一种船舶，其至少部分地由帆推动，其中帆具有可旋转地布置的双帆。双帆包括由间隙分开的前翼和后翼。WO2014/053029A1公开了一种附接到船上的刚性帆或刚性翼。刚性帆包括一对细长的坚硬面板和铰链元件，该铰链元件被设计成将面板彼此联接并且允许两个面板相对于彼此发生枢转运动。EP2366621A2涉及一种帆单元，其包括具有多个刚性帆段的刚性帆组件。刚性帆段具有空心的翼轮廓，并垂直排列在彼此的顶部，因此，除了最低段外，任何高架段都可以缩回到下面的段中。从US2015/0158569A1中已知一种用于船的推进翼，其包括帆和桅杆，桅杆形成推进翼的前缘。桅杆和推进翼被分段。推进翼至少有两个可移动的鳍片。为大型船舶设置的刚性帆或翼型帆必须具有相应的大尺寸。结果，刚性帆暴露在极高的空气动力学载荷下。因此，在现有技术中，使用特别稳定的桅杆，该桅杆在刚性帆的翼主体的整个高度上延伸。这导致刚性帆的总重量高。另外，大而高的刚性帆可能使其无法越过桥下面、输电线或布置在繁忙水面上的类似结构。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种刚性帆或翼型帆，其具有较低的总重量，制造成本低廉，并且不会不利地影响穿过桥、电力线或布置在繁忙的水域上的类似结构下面。此外，本专利技术的目的是提供一种具有刚性帆或翼型帆的船，利用其可获得上述优点。为了解决本专利技术所要解决的问题，提出了一种用于船的刚性帆，特别是用于大型船，例如散货船、油船、汽车运输车或油轮，其包括桅杆和安装在桅杆上的第一翼主体，所述第一翼主体具有基座和头部，其中，所述桅杆穿过所述基座插入所述第一翼主体中，并且布置在所述第一翼主体内，其中，所述桅杆从所述基座开始不延伸超过第一翼主体的最大高度，特别是延伸不到最大高度的75％。在本专利技术的上下文中，术语“刚性帆”、“翼型帆”或“翼帆”可以互换使用。刚性帆包括具有基座和头部的第一翼主体。基座(也称为根部)与头部相对布置。当布置在船上时，刚性帆通常是垂直对准的，其中，基座沿垂直方向布置在船舶主体附近下方，并且其中头部沿垂直方向布置在基座上方。为了将刚性帆或翼型帆布置在船上，设置了桅杆，该桅杆可以连接到船上。反过来，第一翼主体布置在桅杆上。为此，将桅杆穿过基座或穿过基座的下部底板插入第一翼主体中，并安装在翼主体内。第一翼主体具有最大高度。该最大最大高度通常是基座或基座的底板与翼主体的头部之间的距离。但是，取决于翼主体的具体设计，最大高度也可以是不同的距离。本专利技术的一个特别的优点来自于以下事实，即桅杆不从基座延伸越过第一翼主体的最大高度，特别是不延伸超过最大高度的小于75％。换句话说，如果最大高度从翼型翼的基座延伸到头部，那么布置在翼主体内部的桅杆不会延伸到翼主体的头部，特别是从基座开始，因此只延伸最大高度的下75％。因此，桅杆未布置在直至头部的最大高度的其余部分中，特别是未布置在最大高度的其余25％处。因此，该上部区域，通常是从布置在翼主体中的桅杆的第一上端延伸到第一翼主体的头部的区域，是翼主体的自立或自支撑区域，其不受桅杆支撑或稳固。这种措施可以减少刚性帆或翼型帆的总重量，并使生产便宜。另外，没有布置在翼主体的最大高度上方的桅杆将减小桅杆上的弯曲压力，从而可以以更轻的重量和更少的材料使用来构造桅杆。不延伸到翼主体的最大高度之外的桅杆的另一个优点是，在翼主体的上部的自立或自支撑区域中，材料和重量因此可以大部分地布置在外壳上，并因此在最有利的位置上，以承受弯曲或弯曲压力。如果翼主体在下部高应力区域的强度不足以承受弯曲扭矩，则桅杆可在翼主体的下部区域充当附加支撑。桅杆没有延伸到翼主体的最大高度之外的布置因此导致桅杆的材料使用减少，并且翼主体的外壳的材料使用减少，因为否则，如果需要的话，必须在翼主体的下部区域进行大量加固。优选地，当将刚性帆布置在船上时，刚性帆尤其可以绕桅杆的纵向轴旋转至少180°，进一步优选地旋转至少270°，并且特别优选地旋转至少330°，最优选地旋转360°。由于这种特别的自由旋转性，在所有主要风况下，帆都可以最佳地置于风中，以便为船提供最大的推进力。此外，可以设置传感器，尤其是风传感器，利用其可以测量当前的主要风况。另外，可以提供控制装置，该控制装置处理由传感器，特别是风传感器接收的数据，并将控制命令发送到刚性帆或用于控制刚性帆的设备。例如，刚性帆相对于风的迎角可以借助于控制装置来确定，并且刚性帆可以相应地，优选地借助于电动机而置于风中。桅杆可以形成为具有优选圆形或矩形横截面的基本上中空的管。桅杆可以包括金属，特别是钢，或复合材料，或碳纤维材料，或由其组成。帆的最小高度，优选地从帆的基座到帆的尖端测量，或者，如果布置在船舶上，则从船舶的甲板到帆的尖端，优选地为10m，进一步优选地为20m，特别优选地至少为30m米。最小帆面积优选至少为200平方米，进一步优选至少为300平方米，最优选至少为400平方米。刚性帆可以具有至少50m，优选地至少70m，特别优选地至少80m的高度，特别是最大高度。刚性帆的效率可以用气动升阻比来量化，气动升阻比即升力系数和阻力系数的商。优选地，刚性帆的气动升阻比至少为4，优选地至少为7，最优选地至少为10。此外可以规定，刚性帆的(帆面积[m2])1/2/(重量[t])1/3的比至少为9，优选为至少11，特别优选为至少13。进一步有利的是，可以规定，桅杆延伸超过最大高度的小于50％，优选地小于40％，特别优选地小于35％。该措施可以进一步减小刚性帆的重量和桅杆上的弯曲压力。如果桅杆仅在从基座测量的最大高度的下部三分之一上延伸，则特别有利。优选地规定，桅杆在第一轴承中安装在第一翼主体的第一端上，和/或桅杆安装在第二轴承中，该第二轴承尤其布置在基座的区域中。优选的第二轴承不必直接布置在翼主体的基座中，而是也可以位于基座上方，更靠近第一轴承，例如，在最大高度的5％，优选10％至30％之间。优选地，第一轴承和第二轴承代表翼本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于船(10)的刚性帆(100)，特别是用于诸如散货船、油船、汽车运输船或油轮的大型船舶的刚性帆(100)，其包括桅杆(14)和安装在所述桅杆(14)上的第一翼主体(12)，所述第一翼主体具有基座(15)和头部(17)，其中所述桅杆(14)通过所述基座(15)插入到所述第一翼主体(12)中，并布置在第一翼主体(12)中，其特征在于，所述桅杆(14)从所述基座(15)开始，不延伸超过所述第一翼主体(12)的最大高度(21)，尤其是不延伸超过所述最大高度(21)的75％。/n
【技术特征摘要】
20190218 DE 202019100897.0;20190524 DE 202019102941.用于船(10)的刚性帆(100)，特别是用于诸如散货船、油船、汽车运输船或油轮的大型船舶的刚性帆(100)，其包括桅杆(14)和安装在所述桅杆(14)上的第一翼主体(12)，所述第一翼主体具有基座(15)和头部(17)，其中所述桅杆(14)通过所述基座(15)插入到所述第一翼主体(12)中，并布置在第一翼主体(12)中，其特征在于，所述桅杆(14)从所述基座(15)开始，不延伸超过所述第一翼主体(12)的最大高度(21)，尤其是不延伸超过所述最大高度(21)的75％。
2.根据权利要求1所述的刚性帆(100)，其特征在于，所述桅杆(14)不延伸超过所述最大高度(21)的50％，优选地40％，特别优选地35％。
3.根据权利要求1或2所述的刚性帆(100)，其特征在于，所述桅杆(14)在所述第一翼主体(12)中的第一端(27)上安装在第一轴承(28)中，和/或桅杆(14)安装在第二轴承(29)中，特别地，所述第二轴承(29)布置在基座(15)的区域中。
4.根据前述权利要求中的一项所述的刚性帆(100)，其特征在于，提供枢转装置(31)，其中，所述桅杆(14)在背离所述第一翼主体(12)的第二端(30)上安装在所述枢转装置(31)中，其中，所述枢转装置(31)设计成当桅杆(14)布置在船(10)上时，桅杆(14)可以在垂直方向上以一个角度旋转。
5.根据权利要求4所述的刚性帆(100)，其特征在于，所述角度为至少45°，优选地至少60°，特别优选地至少80°，最优选地基本上90°。
6.根据权利要求4或5所述的刚性帆(100)，其特征在于，所述桅杆(14)在所述第二端(30)上具有横向轴(32)，所述横向轴可旋转地安装在所述枢转装置(31)的轴座(33)中。
7.根据权利要求4至6中的一项所述的刚性帆(100)，其特征在于，所述枢转装置(31)包括布置在所述桅杆(14)的第二端(30)上的部分环形齿轮(34)，以及可以布置在船(10)上...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·库尔曼，
申请(专利权)人：贝克船舶系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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