本發(fā)明涉及船舶用風帆，具體涉及一種新型船用風帆及其控制方法。

背景技術(shù)：
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能源危機的爆發(fā)給船舶運輸行業(yè)帶來了壓力，加大了開發(fā)可再生能源的緊迫性。我國風能資源豐富，風能具有高效、清潔、無污染的特點，其在大型遠洋散貨船舶上的應用具有十分重要的意義。目前，風帆助航的裝置大多固定于尺寸，不能根據(jù)風況智能的調(diào)節(jié)受風面積，只能升起或者完全降下；由于風速和風向經(jīng)常變化，這也就需要風帆能夠轉(zhuǎn)動其自身的迎風角度，達到最佳迎風角，充分利用風能。另外，簡便的操帆方式也是船舶安全、節(jié)能運營的保障。目前的風帆結(jié)構(gòu)復雜，因而在船舶運營中尚未得到廣泛的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在在不同風速、風向下航行時對風能的利用問題，提供一種能夠根據(jù)不同風速及風向進行調(diào)節(jié)受風面積和迎風角度的新型船用風帆及其控制方法，充分利用風能，大大提高風能的利用率。當處于不同風速、風向中航行時可智能的調(diào)節(jié)受風面積和迎風角度，充分利用風能，大大提高風能的利用率。

一種新型船用風帆及其控制方法，包括：

風帆，液壓控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、風向傳感器、風速傳感器。

所述風帆包括第一節(jié)帆體、第二節(jié)帆體和第三節(jié)帆體，所述第一節(jié)帆體、第二節(jié)帆體和第三節(jié)帆體內(nèi)部相連通；

液壓控制系統(tǒng)，用于根據(jù)風力和風向調(diào)整風帆的最佳高度；

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，用于根據(jù)風力和風向調(diào)整風帆的最佳帆向角；

風向傳感器，用于檢測風向；

風速傳感器，用于檢測風力；

電源開關(guān)，用于控制整個系統(tǒng)的電力供應。

優(yōu)選的，所述液壓控制系統(tǒng)包括液壓推桿、被動推桿、手動控制部分和自動控制部分，所述液壓推桿固定設置在第一節(jié)帆體內(nèi)部，液壓推桿包括減速電機和主動螺桿，所述減速電機輸出端與主動螺桿相連接，主動螺桿上表面與第二節(jié)帆體接觸連接。

優(yōu)選的，所述被動推桿包括左被動部和右被動部，所述左被動部和右被動部均由齒條一、齒條二和齒輪組成，所述齒條一固定設置在第二節(jié)帆體內(nèi)部，所述齒條二上表面與第三帆體接觸連接，齒輪分別與齒條一、齒條二接觸連接。

優(yōu)選的，所述手動控制部分包括手動開關(guān)一，所述手動開關(guān)一與減速電機電連接，所述自動控制部分包括上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別與減速電機電連接。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括直流電機、減速箱、手動開關(guān)二、左限位開關(guān)和右限位開關(guān)，所述直流電機輸出端與減速箱相連接，所述減速箱輸出端與液壓推桿相連接，所述手動開關(guān)二、左限位開關(guān)和右限位開關(guān)分別與直流電機電連接。

一種風帆系統(tǒng)的控制方法，該方法包括以下步驟：

a.打開電源開關(guān)；

b.選擇是否自動控制，若選擇否，則手動控制手動開關(guān)一或手動開關(guān)二；

c.若選擇自動控制，則風速傳感器及風向傳感器打開，若風速不能達到要求，則液壓推桿收起；

d.若風速能夠達到要求，則液壓推桿升起，若風向與航向夾角不符合公式要求，則每隔30秒執(zhí)行一次循環(huán)；

e.若風向與航向夾角符合公式要求，則啟動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：該種風帆，采用智能輔助風帆來實現(xiàn)降低船舶的航行能耗的目的，根據(jù)研究可以計算出風帆平均可以提供近14.35％的推力，可以實現(xiàn)隨風向變化風帆攻角的智能控制以及隨風力大小風帆升帆高度的智能控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的風帆的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的風帆的控制流程圖。

其中：1-第三節(jié)帆體，2-齒條一，3-第二節(jié)帆體，4-第一節(jié)帆體，5-液壓推桿，6-齒輪，7-齒條二。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，一種風帆，包括：

風帆本體，包括第一節(jié)帆體4、第二節(jié)帆體3和第三節(jié)帆體1所述第一節(jié)帆體4、第二節(jié)帆體3和第三節(jié)帆體1內(nèi)部相連通；

液壓控制系統(tǒng)，用于根據(jù)風力和風向調(diào)整風帆的最佳高度；

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，用于根據(jù)風力和風向調(diào)整風帆的最佳帆向角；

風向傳感器，用于檢測風向，風向傳感器由風杯、傳感器主體、電路模塊、傳輸電纜構(gòu)成，采用絕對式格雷碼盤編碼(四位格雷碼或七位格雷碼)，利用光電信號轉(zhuǎn)換原理，可以準確的輸出相對應的風向信息，電壓式風向傳感器的核心采用精密導電塑料傳感器，通過電壓信號輸出相對應的風向信息，電子羅盤式風向傳感器的核心采用電子羅盤定位絕對方向，通過接口輸出風向信息，可以得出風向數(shù)據(jù)，為處理系統(tǒng)執(zhí)行改變船帆攻角，獲得最大推力的功能，提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)；

風速傳感器，用于檢測風力，采用三杯式風速傳感器，三杯式風速傳感器由傳感器、傳感器支架、輸出設備和顯示屏構(gòu)成，通過三杯傳感器利用超聲波渦接測量，熱量轉(zhuǎn)移，壓差變化等原理對風速數(shù)據(jù)進行捕捉采集，通過輸出設備將數(shù)據(jù)輸出在顯示器上顯示，可得出風速數(shù)據(jù)，為處理系統(tǒng)執(zhí)行船帆自動收攏的功能提供數(shù)據(jù)；

電源開關(guān)，用于控制整個系統(tǒng)的電力供應。

值得注意的是，所述液壓控制系統(tǒng)包括液壓推桿5、被動推桿、手動控制部分和自動控制部分，所述液壓推桿5固定設置在第一節(jié)帆體4內(nèi)部，液壓推桿5包括減速電機和主動螺桿，所述減速電機輸出端與主動螺桿相連接，減速電機控制推動主動螺桿旋轉(zhuǎn)上升，主動螺桿上表面與第二節(jié)帆體3接觸連接，主動螺桿推動第二節(jié)帆體3上升，所述被動推桿包括左被動部和右被動部，所述左被動部和右被動部均由齒條一2、齒條二7和齒輪6組成，所述齒條一2固定設置在第二節(jié)帆體3內(nèi)部，所述齒條二7上表面與第三帆體接觸連接，齒輪6分別與齒條一2、齒條二7接觸連接，主動螺桿上升時帶動齒條二7同步上升，從而推動第三帆體上升，下降動作的原理與上升動作相同。

在本實施例，所述手動控制部分包括手動開關(guān)一，所述手動開關(guān)一與減速電機電連接，直接手動控制液壓推桿5工作，所述自動控制部分包括上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，所述上限位開關(guān)和下限位開關(guān)分別與減速電機電連接，液壓推桿5上升至設定高度后撥動上限位開關(guān)，液壓推桿5作反向變換，下降至另一設定高度時撥動下限位開關(guān)，液壓推桿5反向變換再次上升，往復循環(huán)，風帆本體一直做上下升降動作，所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括直流電機、減速箱、手動開關(guān)二、左限位開關(guān)和右限位開關(guān)，所述直流電機輸出端與減速箱相連接，所述減速箱輸出端與液壓推桿5相連接，所述手動開關(guān)二、左限位開關(guān)和右限位開關(guān)分別與直流電機電連接，利用手動開關(guān)二可直接控制直流電機通過減速箱帶動液壓推桿5左右旋轉(zhuǎn)，液壓推桿5到達設定角度后撥動左限位開關(guān)，直流電機反向旋轉(zhuǎn)帶動液壓推桿5運行至另一設定角度后撥動右限位開關(guān)，如此往復循環(huán)，風帆本體一直做左、右搖擺動作。

本發(fā)明的控制方法為：

a.打開電源開關(guān)；

b.b.選擇是否自動控制，若選擇否，則手動控制手動開關(guān)一或手動開關(guān)二；

c.若選擇自動控制，則風速傳感器及風向傳感器打開，若風速不能達到要求，則液壓推桿5收起；

d.若風速能夠達到要求，則液壓推桿5升起，若風向與航向夾角不符合公式要求，則每隔30秒執(zhí)行一次循環(huán)；

e.若風向與航向夾角符合公式要求，則啟動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

基于上述，該種風帆，采用智能輔助風帆來實現(xiàn)降低船舶的航行能耗的目的，根據(jù)研究可以計算出風帆平均可以提供近14.35％的推力，可以實現(xiàn)隨風向變化風帆攻角的智能控制以及隨風力大小風帆升帆高度的智能控制，本發(fā)明提供了一種能夠根據(jù)風速及風向進行調(diào)節(jié)的風帆及其控制方法。

由技術(shù)常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。