子船体可移动式母子风帆船制造技术

本发明专利技术公开了一种子船体可移动式母子风帆船，它包括母船体、子船体、风帆以及风帆与船体连接物。结构连接物与母船体及子船体的连接，是一种可水平转动连接。使用风帆时，或在通常情况下，可伸缩传动物收缩，子船体远离母船体，能使船舶获得巨大的恢复力矩。可伸缩传动物与槽端伸缩器伸张，子船体贴近母船体，能使船舶总宽变小，甚至与母船体同宽。与母子风帆船相比，本发明专利技术除了具有母子风帆船的大推力、高稳性、较低的建造费用、能满足装卸作业的要求、保证航期、对现役船舶改造容易外，还能在航道宽度受限制、航道繁忙时航行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种母子风帆船(也称"新型现代风帆船")，主要是一种具有合理稳性的、在可比条件下其风帆的年均推力为与其母船体同型的单体有桅风帆船年均推力的数倍以上的、子船体可移动式母子风帆船。
技术介绍
随着自动控制技术的进步，以及1979年全球第二次石油危机导致的节约能源的迫切要求， 一种以主机-螺旋桨推进为主、以风帆推进为辅的、由自动控制装置操纵的单体风帆船等问世，称"现代风帆船"。近30年来，国际国内在船舶领域一直在加速推进风帆节能的探索。日本上世纪80年代初研制了排水量为2400吨的"新爱德丸"有桅风帆油船，据称可节能50%，嗣后又有26000吨风帆油船问世，同时代中国武汉理工大学(原武汉水运工程学院)亦研制了 300吨有桅骨架式软帆货船，旨在提高运输的经济性，使得在同航速等可比条件下，吨-公里的燃油消耗减少而获得经济效益。此类单体有桅风帆船是当今节能效果最好的实用风帆船舶，本专利技术的文件中称日式"现代风帆船"。日式"现代风帆船"的风帆宽度通常不大于该桅杆设置处的船宽。在同排水量、同吃水下，对于单体风'帆船，即使不顾船舶航行阻力变大，船舶的宽度取大值(此时船舶的稳性变好，风帆可取较大的宽度，可有较大的风帆特征面积)，以获得更大的推力，但是，单体船的稳性终归有限，'风帆的特征面积依然严重受到稳性的制约。船宽大将增加船舶阻力，同时，同吨位、同吃水下，船宽大，船长就小，多于一具风帆时，将产生较大的翼柵效应，致使节能效果难以大幅提升。由于上述技术因素的制约，因而至今单体有桅风帆船舶的大范围推广，近30年来未能实现；另一方面，船宽小，即使船舶阻力因船宽小而变小，由于它的稳性更不足以支持采用大特征面积风帆，它的节能效果更低。 '前苏联的三体风帆客船，没有设置主机-螺旋桨推进系统，只能在特定的航线上运3营。澳大利亚的太阳能-风帆双体实验船，可以设置大面积风帆。与单体风帆船相比，同载量下它的阻力较大，建造费用约高40%，如果用作货船，则装卸不便。另外，以太阳能为风帆推力的补充，初投资高，至今未见高节能效果的报导。德国在本世纪开发了风筝帆船，投资很小，只是这种无桅帆主要依靠阻力做功，因而在360度风向角下，平均推力系数及平均推力较小，节能效果也小。对现役船舶的改造，难有显著的节能效果。我国已公开的申请号为86200027的"一种带有在控制下可以活动的副船身的帆船"专利和申请号为200510026567.7的"一种多方位利用风能的帆船"专利，它们的主要特点是主船体的两侧有"副船身"(或浮球)，并与帆同步围绕桅杆旋转。但上述两项专利都存在帆船推力小的问题，主要原因为其一，上述两项专利都采用软质骨架风帆，此类风帆的推力系数远远小于硬质风帆。其二，上述两项专利的风帆的展弦比远小于l，展弦比小，推力系数小；展弦比小，风帆不能获取船舶稍上方(由于海面上风速梯度的存在，离海面越高，风能密度越大)风能密度大些的风能。其三，设从船艏正前方吹响船舶的风向为O度，则风向角具有0度至左180度和0度至右180度。在鸟瞰图上，当风帆的弦线与船舶的纵中剖线的夹角为零时，是风帆船舶作稳性计算时需要核算的状态，此时的倾覆力矩最大。而上述两专利的恢复力矩此时却处于最小状态，显然，它不能支持风帆获取大的风力。并且，在相同的风向的情况下，航行船舶的表观风向角，以0°至左180° 、 0°至右180°计，除0°与180°夕卜，总是比船舶静止时的表观风向角为小。而如果其风帆的转动范围不足够地大，小的表观风向角下就不能驶帆，则一样会影响风帆对推力的贡献。申请号为86200027的专利说明书中称"船帆可以在操纵下以主桅杆为轴自行转动，其转动范围可大于90度角，以便在风向和航向确定后使船帆及时处于最佳迎风角度"。问题在于，该技术所示的风帆，是小展弦比风帆，失速角约为35度至45度。如果表观风速的风向角为左(或右)35度至45度,；这时，该技术的主桅杆、副桅杆同在船舶的纵中剖面附近。该船比只有主船体时，恢复力矩的增加十分有限，不能支持大的倾覆力矩，也就不能支持大的风帆推力。如果该专利所述的风帆转不到上述角度，如果其转动范围不大于180°角，比如只能在左45。 左135° 、右45° 右135°的区间内(135° -45° =90° ，该技术称风帆转动范围可大於90° )转动，当失速角为45°时，根据风帆空气动力学原4理，其能充分利用风能驰帆的风向角只是左90。 左180° 、右90° 右180°的区间内。而优良的日式"现代风帆船"的风帆能在36(T的范围内转动，能充分利用风能驰帆的风向角是左20。 左180° 、右20° 右180°的区间。该技术无端舍弃左20° 左90° 、右20° 右90°的驰帆区间，其风帆的推力的获取必将受到限制。另外，申请号为86200027的技术，如果被货船采用，在码头采用机械化装卸的方式下，纵然有收拢架、臂的方法，仍然十分麻烦不便，影响装卸。因此，上述两项专利的节能效果不理想，使用不方便，某些船型不适用，也未见有实用的报道。上述两项专利的"副船身"(或浮球)距桅杆(与主船体的连接处)的距离较大，因而连接件所承受的力矩也大，因而连接件耗材多(造价高)、重量也大(减低了船舶的有效载量)。综上，上述几种"现代风帆船"技术，或则节能效果欠佳，或则建造费用高昂，或则码头装卸不便，或则对航线要求严苛，或则某些船型不适用，都难有较满意的效果。若以上述技术对现役船舶作改造，则更难有理想效果。因此，有必要对现有技术创新，设计一种具有合理稳性、建造经济、大推力、节能效益明显的新型现代风帆船。专利申请号为200810048212.1的专利技术，虽然解决了上述问题，但是，在通过宽度受限制的航道、繁忙的航道或者在其他情况下，不允许船舶的宽度过大，则专利申请号为200810048212. 1的专利技术的使用就会受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提出了一种子船体可移动式母子风帆船。在大多数海洋、内河航线上，本专利技术的风帆的年均推力，为可比的(同船舶种类、同船舶线型、同排水量、同载量、同航线、同航速等)日式"现代风帆船"的风帆年均推力的4一10倍以上。此类船舶风帆的推力，是用以替代船舶螺旋桨的推力的，而船舶燃油主机的燃油消耗量，大致正比于螺旋桨的推力。 该船舶有合理的稳性，较低的建造费用；能满足装卸作业的要求；能够保证航期；不受航线的限制；用本专利技术的方法对现役船舶作改造较为容易，且有较满意的效果。子船体可移动式母子风帆船，其子船体为可移动型子船体，使母子风帆船能通过宽度受限制的或繁忙的航道。本专利技术采用以下技术措施来实现本专利技术的组成部分的连接关系如下一种子船体可移动式母子风帆船，每一具子船体与母船体之间，有至少一件结构连接物(结构连接物通常为桁架结构)，将子船体与母船体连接成一个整体。风帆与船体连接物(如桅杆等)设置在母船体的靠近子船体的一侧，风帆与船体连接物(如桅杆等)的中心距纵中剖线的距离，大于或等于船舶设置风帆与船体连接物(如桅杆等)处的船舶最大宽度的1/6。每一具子船体与母船体之间，有至少一件结构连接物(常用的是桁架结构)，使得子船体与母船体连接成一个整体，大大提高了船舶的稳性。这样，就能允许采用宽度、高度较之与母船体同船型的船舶要宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种子船体可移动式母子风帆船，它包括子船体（２）、母船体（１）、风帆（５）、结构连接物（６ａ、６ｂ），其特征在于：结构连接物（６ａ、６ｂ）与母船体（１）的连接平面转动连接，结构连接物（６ａ、６ｂ）至少绕一根转动轴，此转动轴为垂直轴或水平轴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施立人，
申请(专利权)人：施立人，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]