專利名稱：充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種流體力學(xué)動(dòng)力裝置，尤其涉及一種充氣式風(fēng)帆。
背景技術(shù)：
充氣氣囊轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆利用“馬格努斯效應(yīng)”空氣動(dòng)力學(xué)原理推動(dòng)船舶航行，由于不 像傳統(tǒng)風(fēng)帆那樣大量占據(jù)船上有限的空間，又能很有效率地利用風(fēng)力行駛，在節(jié)能減排方 面有重要的價(jià)值。本發(fā)明是對(duì)1931年一項(xiàng)轉(zhuǎn)筒帆動(dòng)力發(fā)明的改進(jìn)。1924年德國(guó)物理學(xué)家 AntonFlettner最先發(fā)明的轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，并于1931年獲得了專利(U. S. Pat. No. Re. 18，122) 他發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)以某個(gè)角度吹向圓柱體時(shí)，在圓柱體的正面產(chǎn)生了真空現(xiàn)象，而背部則空氣壓 強(qiáng)增大，于是產(chǎn)生了向前的推動(dòng)力。這就是所謂的〃 Magnus effect"，這一原理與足球的 “香蕉球”原理是一樣的。他將一條680噸重的船Buckau號(hào)上的傳統(tǒng)風(fēng)帆改成了用鐵皮制 成的圓筒帆。用電機(jī)驅(qū)動(dòng)它按120轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，結(jié)果比傳統(tǒng)風(fēng)帆有更好的驅(qū)動(dòng)力， 而且由于重量輕、重心低也大大提高了船的安全性與穩(wěn)定性。為證明這一發(fā)明的潛力，1926 年，他將船改名為Baden-Baden并實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的航行。這一技術(shù)可以利用風(fēng)力航行，平 均只需傳統(tǒng)的動(dòng)力船舶耗能的十分之一就可以取得同樣的動(dòng)力。但是，由于筒帆的振動(dòng)對(duì) 設(shè)備的磨損十分嚴(yán)重，并沒有取得對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)帆的明顯優(yōu)勢(shì)。因此取得專利還不到20年，這 條船就被當(dāng)廢鐵拆了。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明對(duì)Flettnerl931年獲得的這項(xiàng)專利進(jìn)行了改進(jìn)一、采用充氣氣囊制造轉(zhuǎn) 筒帆，可以充氣升帆，放氣降帆；二、；以環(huán)形水槽為氣囊帆的基座；從而開發(fā)一種充氣式可 升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的一種充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于采用可以充氣升帆、放氣降帆的充氣氣 囊，所述充氣氣囊可以由機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)繞軸心旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案還可以進(jìn)一步完善作為優(yōu)選，所述充氣氣囊為圓桶形，是各自獨(dú)立的多氣室或多層結(jié)構(gòu)；所述充氣氣 囊采用透明材料制作，內(nèi)置太陽(yáng)能采集裝置。作為優(yōu)選，所述充氣氣囊有環(huán)形水槽為其基座。作為優(yōu)選，所述機(jī)械裝置有供帆(氣囊)內(nèi)、帆(氣囊)外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的兩套傳動(dòng)系 統(tǒng)。作為優(yōu)選，在其帆(氣囊)內(nèi)有一套獨(dú)立的太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)。用太陽(yáng)能采集裝置 為電能。換言之，采取三項(xiàng)措施，以減少重力、磨擦、振動(dòng)所造成的阻力，使轉(zhuǎn)筒帆可以更輕 易地驅(qū)動(dòng)，同時(shí)減少機(jī)械磨損。一、改使用重而硬的金屬材料為使用輕而有彈性的高強(qiáng)度高 分子彈性體材料，例如TPU ；二、充以輕質(zhì)氣體，抵消帆身重力；三、使用水槽為基座，以水為潤(rùn)滑介質(zhì)，以浮力抵消重力。因此，本實(shí)用新型的有益效果是相對(duì)于1931年的發(fā)明有四項(xiàng)明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。一、以充氣氣囊制作轉(zhuǎn)筒帆，更輕，振動(dòng)磨擦更少，能耗更小，使完全采用自然界取之不盡的清潔能源作為驅(qū)動(dòng)力成為現(xiàn)實(shí)，有可能實(shí)現(xiàn)零污染、零排放；二、充氣氣囊比硬質(zhì)金屬筒更堅(jiān)固，易于維修；三、用柔軟的材料制成氣囊轉(zhuǎn)筒帆不僅重量輕，重心低，還可以放氣收帆以避臺(tái)風(fēng)巨浪。四、生產(chǎn)成本低廉，安裝方便。由于提高了能量使用效率與，降低了生產(chǎn)成本與維護(hù)難度，使轉(zhuǎn)筒帆成為一種低生產(chǎn)成本、具有商業(yè)價(jià)值的實(shí)用技術(shù)。可以應(yīng)用于各種海上船舶，以降低對(duì)石油能源的依 賴，具有良好的節(jié)能減排效應(yīng)。因其能耗少，有可能使用清潔能源驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)完全的零污染零排放，不僅可用于海 上運(yùn)輸船舶，還特別適合于開發(fā)對(duì)環(huán)境保護(hù)敏感的湖上、海上休閑娛樂用游艇。因其重量 輕、機(jī)械噪聲??；重心低、抗風(fēng)浪；使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)單人操作。在游艇業(yè)上有很好的商業(yè) 前景。因其空間省，在船的外觀設(shè)計(jì)上有明顯區(qū)別于傳統(tǒng)帆船的可能性。可以開發(fā)造型奇 異、個(gè)性化的游艇。以充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆技術(shù)可以開發(fā)多種價(jià)格層次的產(chǎn)品低端產(chǎn)品，如人力 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒帆觀光艇。高端產(chǎn)品，如開發(fā)高技術(shù)的、完全使用清潔能源的豪華游艇。

圖1-1是圖1的A-A剖面圖；圖1-2是圖1的C-C剖面圖；圖2是本實(shí)用新型在船舶上應(yīng)用(放氣收帆)示意圖；圖3是圖2的(充氣升帆)側(cè)視示意圖；圖4是圖3的剖面圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、氣囊，2、桅桿，3、浮筒，4、基座氣室氣咀，6、船倉(cāng)，8、升降帆氣室 氣咀，9、環(huán)形水槽基座，10、軸承，11、電機(jī)，14、氣囊氣咀。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。在圖2、3、4中，顯示在一艘雙體游艇上，充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆的使用原理。從左 到右依次為氣囊1降帆(放氣時(shí))狀態(tài)、升帆(充氣時(shí))狀態(tài)、升帆方法剖面示意。在“升 帆方法剖面示意”中標(biāo)明有兩個(gè)氣室升降帆氣室、基座氣室。各有氣嘴可分別充氣，基座 氣室漂浮于環(huán)形水槽中，以浮力抵消重力，并減少振動(dòng)。在圖1、1-1、1-2中，可伸縮的充氣筒帆由衍架輻輪支撐，懸掛于桅桿2上，并浮于 環(huán)形水槽基座9中。氣囊1(充氣筒帆)由上下兩個(gè)氣室組成，各有氣嘴。桅桿截面為方形， 筒帆輻輪與桅桿之間有軸承，可繞桅桿旋轉(zhuǎn)。下輻輪有齒輪組與電機(jī)11相咬合，驅(qū)動(dòng)其運(yùn) 轉(zhuǎn)。電機(jī)11四臺(tái)，對(duì)稱分布，以求平衡并增強(qiáng)慣性。太陽(yáng)能為驅(qū)動(dòng)力的工作原理是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)筒帆下層為基座氣囊；上部為升降帆氣 囊，分內(nèi)外兩層氣室。內(nèi)層為結(jié)構(gòu)層，起定型作用。外層為太陽(yáng)能采集艙。其它太陽(yáng)能采集裝置主要包括內(nèi)置太陽(yáng)能光伏器、集熱器、空氣壓縮機(jī)、氣動(dòng)發(fā)電機(jī)、蓄電池。太陽(yáng)能光伏器與集熱器采集電能與熱能。電能存貯于蓄電池；熱能使空氣膨脹增壓，經(jīng)上部出口驅(qū)動(dòng)氣 動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，亦存貯于蓄電池；蓄電池供電給空氣壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)；空氣壓縮機(jī)向太陽(yáng)能 采集艙輸入冷空氣促進(jìn)空氣循環(huán)，增壓并降溫；電動(dòng)機(jī)則驅(qū)動(dòng)筒帆轉(zhuǎn)動(dòng)。 W029]還可以下幅輪有上下兩組齒輪組與電機(jī)組合。下組電機(jī)，利用帆外電力驅(qū) 動(dòng)；上組利用帆內(nèi)清潔能源電力驅(qū)動(dòng)，在下輻輪上除電機(jī)外還安裝有蓄電池、空氣壓縮機(jī)， 在上輻輪下則安裝氣動(dòng)發(fā)電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)原理與上相同。
權(quán)利要求一種充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于采用可以充氣升帆、放氣降帆的充氣氣囊，所述氣囊可以由機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)繞軸心旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于所述氣囊為圓桶形，是 各自獨(dú)立的多氣室或多層結(jié)構(gòu)；所述氣囊采用透明材料制作，內(nèi)置太陽(yáng)能采集裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于所述氣囊有環(huán)形 水槽為其基座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于所述機(jī)械裝置有 供帆內(nèi)、帆外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的兩套傳動(dòng)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于在其氣囊內(nèi)有一套獨(dú) 立的太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種充氣式可升降轉(zhuǎn)筒風(fēng)帆，其特征在于采用可以充氣升帆、放氣降帆的充氣氣囊，所述充氣氣囊可以由機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)繞軸心旋轉(zhuǎn)，所述充氣氣囊為圓桶形，是各自獨(dú)立的多氣室或多層結(jié)構(gòu)，所述充氣氣囊采用透明材料制作，內(nèi)置太陽(yáng)能采集裝置，所述充氣氣囊有環(huán)形水槽為其基座，所述機(jī)械裝置有供帆內(nèi)、帆外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的兩套傳動(dòng)系統(tǒng)，在其帆內(nèi)有一套獨(dú)立的太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)。本實(shí)用新型由于提高了能量使用效率，降低了生產(chǎn)成本與維護(hù)難度，使轉(zhuǎn)筒帆成為一種低生產(chǎn)成本、具有商業(yè)價(jià)值的實(shí)用技術(shù)；可以應(yīng)用于各種海上船舶，具有良好的節(jié)能減排效應(yīng)。
文檔編號(hào)B63H9/02GK201566826SQ20092011691
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者胡俊 申請(qǐng)人:胡俊