專(zhuān)利名稱(chēng)：帆型控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用一種翼形凸度約束帶(也稱(chēng)張緊帶)控制裝置對(duì)一折疊翼(諸如帆)所進(jìn)行的控制，這種裝置在使用時(shí)是可以很容易地調(diào)整的，因而非常適用于低迎角、高風(fēng)速的場(chǎng)合。一般翼形凸度的變化與張緊索(outhaul)的張緊和翼形凸度約束帶無(wú)關(guān)，但要將若干本發(fā)明的裝置安裝到一個(gè)帆上，則可以沿翼弦線及翼展方向精細(xì)地調(diào)整翼形凸度，并且還可以使帆的扭曲度得到改變和精細(xì)地調(diào)整。本發(fā)明的翼形凸度約束帶裝置可使帆板在風(fēng)的推動(dòng)下，達(dá)到一較高的速度，并且可以在較高的航向角(Pointing angles)下進(jìn)行操作，而同時(shí)帆板卻比從前更穩(wěn)定更容易控制。
本發(fā)明的翼形凸度約束帶裝置的最簡(jiǎn)單的形式是由一約束帶構(gòu)成，該帶用其始端與帆的正面連接，從桅桿的前部繞過(guò)后，用其終端與帆的背面在與始端連接點(diǎn)直接鄰近的點(diǎn)處連接。該帶的長(zhǎng)度是這樣的，即帆在連接點(diǎn)之前的部分能被彎曲并且/或保持這樣的彎曲狀態(tài)。該帶可以圍繞桅桿或穿過(guò)帆面自由地滑動(dòng)，使帆面可以根據(jù)風(fēng)向而鼓向或轉(zhuǎn)向一側(cè)，由此使該帶滑動(dòng)，減小其迎風(fēng)長(zhǎng)度而增加背風(fēng)長(zhǎng)度。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的詳細(xì)描述是以舉例要點(diǎn)的形式進(jìn)行的。因此，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將可以很容易地從該描述中得知。


圖1是帆的透視圖，該帆裝有本發(fā)明的翼形控制裝置;
圖2是沿圖1中2-2線截取的橫截面放大視圖;
圖3是沿圖1中3-3線截取的橫截面放大視圖;
圖4是帆的橫截面視圖，表示圖2和3所示翼形控制裝置的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例;
圖5是帆的橫截面視圖，表示本發(fā)明的翼形控制裝置的又一可供選擇的實(shí)施例，它適用于帆的一種可供選擇的設(shè)計(jì);
圖6是帆的橫截面視圖，表示本發(fā)明的翼形控制裝置的另一可供選擇的實(shí)施例;
圖7是圖6所示扣環(huán)裝置的放大透視圖;
圖8a和8b是圖7中的扣環(huán)裝置在其張緊和松弛狀態(tài)的俯視圖;
圖9是一帆裝置的橫截面視圖，該帆裝置適合于本發(fā)明的另一種可供選擇的實(shí)施例;
圖10是圖9所示裝置的俯視圖;
圖11是一安裝有本發(fā)明的多種可供選擇實(shí)施例的帆裝置的橫截面視圖;
圖12是一帆的透視圖，該帆安裝有若干本發(fā)明的翼形凸度約束帶控制裝置。
圖1和圖12概括地表示了本發(fā)明的可折疊翼翼形控制裝置，該裝置是以翼形凸度約束帶的形式用在帆板上的。該裝置可以對(duì)帆的凸度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并可以在低迎角和高風(fēng)速的情況下保持這樣的凸度。
如圖1所示，帆12由一個(gè)放置在帆前緣桅桿套14中的桅桿15支撐。帆桁18圍繞著帆12的兩側(cè)延伸，其前端通過(guò)一常規(guī)的裝置(圖中未示)與桅桿連接，后端連接到張緊索19上，利用該張緊索，可改變帆12的張緊量。操縱帆桁18可以對(duì)帆的迎角進(jìn)行控制。以條板16的形式存在的加強(qiáng)件放置在帆12的條板套中，并且基本上從帆的前緣沿帆的翼弦線伸展，透明窗20使得操縱者在帆的兩側(cè)都能進(jìn)行自由地觀察。
在圖1所示的帆裝置中，沿著三個(gè)條板16安裝了三個(gè)約束帶21(2)、22。圖2是表示其中一條約束帶的帆裝置的橫截面視圖。正如圖2中所表示的那樣，帆前緣的桅桿套14中不僅裝有桅桿15，而且還容納有翼形導(dǎo)引裝置17。該導(dǎo)引裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)本申請(qǐng)人的US-4708079，該專(zhuān)利在此是本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，導(dǎo)引裝置17將條板16的前端16a與桅桿15可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接在一起，防止條板向外凸出干擾氣流。
圖2中的約束帶21構(gòu)成了本發(fā)明的最簡(jiǎn)單的實(shí)施例，它由一圈圍著桅桿15的帶子構(gòu)成，帶子的兩端在點(diǎn)23a和23b處固連在帆上。固連點(diǎn)23a和23b最好彼此重疊在一起，并且最好直接縫合到條板套25上或者直接固接到條板上。這樣力就可以直接傳遞給條板16，從而可以保證對(duì)帆的形狀進(jìn)行直接控制。帶21的長(zhǎng)度可使帆在固連點(diǎn)23a和b之前的部分能被彎曲成一種彎曲的形狀，彎曲方向由風(fēng)向決定。
圖3表示了一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，在該實(shí)施例中，帶22的長(zhǎng)度可以通過(guò)兩個(gè)梯形扣環(huán)26進(jìn)行調(diào)整。由于在帆的每一側(cè)上都安裝有一個(gè)扣環(huán)，因此，從帆的每一側(cè)都可對(duì)帶的全長(zhǎng)進(jìn)行伸長(zhǎng)或縮短的調(diào)整。每個(gè)扣環(huán)通過(guò)一段緊固帶27聯(lián)接到帆上，緊固帶27最好直接縫在條板套25上?？郗h(huán)是以一般的形式工作的，即通過(guò)一小突舌29將扣環(huán)轉(zhuǎn)離開(kāi)約束帶，該帶便處于松弛狀態(tài)，而拉動(dòng)該帶的端部22a，該帶便被張緊。
圖4表示了另一種可供選擇的實(shí)施例，在該實(shí)施例中，約束帶31伸展至條板16的尾端16b附近。一個(gè)安裝在尾端16b附近的梯形扣環(huán)26使得帶的長(zhǎng)度可以在該處進(jìn)行調(diào)節(jié)。帶31穿過(guò)一個(gè)在帆面上的索眼33，該索眼實(shí)際上使帆上的該處成為一個(gè)連接點(diǎn)，該點(diǎn)的功能類(lèi)似于被縫合的連接點(diǎn)23b。帶31然后在條板套中伸展到尾部，在靠近它與扣環(huán)26的連接處顯露出來(lái)。
圖5表示了本發(fā)明的一條約束帶，該帶安裝在一個(gè)沒(méi)有翼形導(dǎo)引裝置的帆裝置中。為了控制條板前端16a，一個(gè)不太容易彎曲的塑料罩32在靠近每個(gè)條板前端16a處圍繞著桅桿套的外端安裝。另外，該圖還表示了約束帶的一個(gè)可供選擇的伸展路線，其中，帶34在35處與前帆邊連接，并在46處穿過(guò)帆面和條板伸展。在這個(gè)具體的實(shí)施例中，帶可以在46處穿過(guò)帆面自由地改變位置。
圖6表示了本發(fā)明的一條約束帶36，它與一個(gè)扣環(huán)裝置安裝在一起，該裝置在每次搶風(fēng)行駛時(shí)都能自動(dòng)松弛。帶36繞過(guò)桅桿15的前側(cè)伸展，并在點(diǎn)23a和b處連接到帆上。正如圖7所更清楚地表示的那樣，扣環(huán)38在其一端與緊固帶37連接，在其另一端可調(diào)節(jié)地與帶36連接?？郗h(huán)可以被轉(zhuǎn)成這樣一個(gè)角度，即在該角度時(shí)，突舌39伸出由帶36和37所確定的平面。利用樞軸點(diǎn)40、42彼此間的互相轉(zhuǎn)動(dòng)，帶36的長(zhǎng)度正如圖8a所示的那樣，可以被有效地縮短，并且由于扣環(huán)的過(guò)中心幾何形狀而保持在這個(gè)位置上。此時(shí)，諸如通過(guò)帆面施加一輕微的橫向壓力，扣環(huán)便可移過(guò)中心并翻轉(zhuǎn)到如圖8b所示的加長(zhǎng)位置。圖6表示在其縮短位置迎風(fēng)扣環(huán)38a和在其伸長(zhǎng)位置的背風(fēng)扣環(huán)38b。
圖9和10表示了本發(fā)明的一個(gè)張緊裝置，它適合于一種被稱(chēng)為“RAF”(旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱(chēng)翼“Rotating Asymmetrical Foil”)的帆。其中沒(méi)有使用翼形導(dǎo)引裝置。雖然約束帶44仍與帆面在點(diǎn)23a和b處連接，并且利用扣環(huán)26進(jìn)行長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，但是，帶44是在桅桿15之后圍繞條板16的前端16a伸展的。一個(gè)安裝在條板16前端的減少摩擦力的導(dǎo)向件45保持帶44與條板16對(duì)齊，同時(shí)允許帶44圍繞著條板16的前端自由地滑動(dòng)。
圖11表示了又一個(gè)可供選擇的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，約束帶52適合于一種樣式類(lèi)似圖9中所描述的RAF型帆。但是，帶52跨過(guò)條板16的前端16a并環(huán)繞桅桿15和前緣桅桿套14伸展。前緣桅桿套上最好使用一種減小摩擦力的材料或裝置，以便每次改變航向時(shí)能夠方便地使帶52進(jìn)行必要的滑動(dòng)。該圖進(jìn)一步表示了采用一個(gè)第二約束帶53對(duì)帆12的后部進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。帶53的前端在連接點(diǎn)23a、b附近與帆連接，或者在連接點(diǎn)23a、b附近穿過(guò)帆面向后向著帆14的尾緣伸展到連接點(diǎn)54a和b?？郗h(huán)55使帶53的長(zhǎng)度能被調(diào)藝節(jié)。
圖12表示了安裝有若干本發(fā)明的約束帶46a、46b、46c47a、47b和48的帆12，這些帶不但沿翼弦線方向分布，也沿翼展方向分布。
在操作過(guò)程中，當(dāng)空氣氣流沿圖3所示方向50沖擊帆12時(shí)，由于帆對(duì)氣流的阻斷作用使帆被沖滿(mǎn)成一般認(rèn)為是翼面形形狀。所用的約束帶(21、22、31、34等)的長(zhǎng)度決定帆的前部彎曲程度。這些帶相對(duì)于桅桿可自由地調(diào)整其位置，以便調(diào)節(jié)帆的弧度，也就是說(shuō)，約束帶的迎風(fēng)部分將自動(dòng)地縮短，而背風(fēng)部分將自動(dòng)地加長(zhǎng)。連接點(diǎn)23a和b及33的位置將決定最大凸度位置，而約束帶的長(zhǎng)度將決定最大凸度的大小。在圖3、4、5、6和9所示的實(shí)施例中，約束帶的長(zhǎng)度是可調(diào)節(jié)的。約束帶用于在較高的風(fēng)速且較低的迎角情況下，通過(guò)防止連接點(diǎn)向后移動(dòng)，可保持翼形凸度不變，從而穩(wěn)定翼形凸度的位置。這樣就可以對(duì)帆的控制起一種穩(wěn)定的作用，由此使帆獲得平穩(wěn)的推力。
當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，例如需搶風(fēng)改變航向時(shí)，風(fēng)從另一側(cè)進(jìn)行作用，從而向相反的方向推動(dòng)帆，約束帶自動(dòng)圍繞桅桿移動(dòng)它的位置，從而有效地縮短其迎風(fēng)長(zhǎng)度而增加其背風(fēng)長(zhǎng)度。這樣帆將再次被吹成一個(gè)具有高翼形凸度的形狀。
此外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的約束帶對(duì)強(qiáng)風(fēng)條件下非常適用，否則，在該條件下帆將要受到過(guò)大的風(fēng)力作用。正如圖5所示的那樣，帆12的尾部51可以自由地“折轉(zhuǎn)”，由此減輕風(fēng)的作用，而帆12的前部卻保持著翼形凸度的位置和大小只有極少變化的形狀。這樣就允許水手在不利的條件下，以需要的航向角繼續(xù)航行，并防止被不曾料到的突起陣風(fēng)吹翻。
圖12所示的結(jié)構(gòu)使帆的形狀具有最大的可調(diào)節(jié)性。沿一共同的翼弦線設(shè)置的帶46a、b、c可使帆的形狀沿翼弦方向的全長(zhǎng)都能得到精細(xì)的調(diào)整，而對(duì)沿帆的翼展方向設(shè)置的帶(例如46a、47a48)進(jìn)行不同的調(diào)節(jié)，可使帆的扭曲程度得到調(diào)節(jié)，并在各種條件下都能維持這種扭曲程度。應(yīng)該注意的是，本發(fā)明的約束帶可以由一閉合的環(huán)帶構(gòu)成。該環(huán)帶圍繞桅桿15并穿過(guò)帆面(即穿過(guò)條板套25和條板16)伸展。帶的兩端可以自由地滑動(dòng)或循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在搶風(fēng)改變航向的過(guò)程中能夠更容易地轉(zhuǎn)動(dòng)帆。此外，也可以將本發(fā)明的約束帶的前端以縫合的方式固定在桅桿上，并使帶的后端相對(duì)于條板可滑動(dòng)地橫穿帆面和條板的相互對(duì)齊的孔。
權(quán)利要求
1.一種張緊裝置，用于當(dāng)一可折疊翼(諸如帆)受到一空氣流作用時(shí)，對(duì)可折疊翼從其前緣(桅桿)處向尾部伸展的翼形進(jìn)行自動(dòng)控制，該張緊裝置包括一可自由地自調(diào)節(jié)翼形凸度的約束帶，該帶與可折疊翼的前緣部分連接，并且從可折疊翼前緣處分別沿可折疊翼兩相背的表面并行地伸展至可折疊翼上的一個(gè)預(yù)定點(diǎn)，并且該帶在可折疊翼受一氣流作用的表面上的部分被張緊成一直線，且從其與可折疊翼前緣的連接點(diǎn)伸展至可折疊翼受空氣流作用的表面，使所說(shuō)可折疊翼的翼形具有一預(yù)定的凸度值；該帶相對(duì)于可折疊翼兩相背的表面可以自由地移動(dòng)，使得當(dāng)帶在可折疊翼受空氣流作用的表面上的部分處于張緊狀態(tài)時(shí)，其位于與可折疊翼受空氣流作用的表面相背的表面上的部分可以自由地增長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1的約束帶裝置，其特征在于，在所說(shuō)的帶上設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置，以便有選擇地改變所說(shuō)帶的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求1或2的約束帶裝置，其特征在于在所說(shuō)的可折疊翼中設(shè)有一長(zhǎng)條形加強(qiáng)構(gòu)件，該加強(qiáng)構(gòu)件基本與空氣流方向一致，并且，在所說(shuō)可折疊翼上的所說(shuō)的預(yù)定點(diǎn)基本與一在所說(shuō)加強(qiáng)構(gòu)件上的點(diǎn)相重合。
4.如前述任一權(quán)利要求的約束帶裝置，其特征在于，所說(shuō)的帶與所說(shuō)的加強(qiáng)構(gòu)件在所說(shuō)的預(yù)定點(diǎn)處連接。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的約束帶裝置，其特征在于，所說(shuō)帶的前部與可折疊翼前緣可移動(dòng)地連接，后部分別固接到可折疊翼兩相背的表面上。
6.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的約束帶裝置，其特征在于，所說(shuō)帶的前部與可折疊翼前緣固定連接，所說(shuō)帶的后部相對(duì)于可折疊翼是可移動(dòng)的。
7.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的約束帶裝置，其特征在于，所說(shuō)帶的前部相對(duì)于折疊翼前緣是可移動(dòng)的，所說(shuō)帶的后部相對(duì)于折疊翼是可移動(dòng)的。
8.一種從一桅桿處向后伸展且帆形可控的帆，具有一可自由地自調(diào)節(jié)翼形凸度的約束帶，該帶與桅桿連接，并且從桅桿處分別沿著帆的兩相背的帆面向后伸展到位于帆上的一個(gè)預(yù)定點(diǎn)處;并且，該帶在帆的迎風(fēng)表面上的部分被張緊成一直線，且從其與桅桿連接點(diǎn)伸展到帆的迎風(fēng)表面上，使帆的帆形具有一預(yù)定的凸度值;該帶相對(duì)于帆的兩相背表面可自由地滑動(dòng)，使得當(dāng)帶在帆的迎風(fēng)表面上的部分處于張緊狀態(tài)時(shí)，其位于與帆的迎風(fēng)表面相背的表面(背風(fēng)表面)上的部分可以自動(dòng)地增長(zhǎng)。
9.如權(quán)利要求8所述的帆，其特征在于，該帆具有一基本與風(fēng)向一致的條板，并且在帆上的所說(shuō)預(yù)定點(diǎn)基本與在條板上的一點(diǎn)重合。
全文摘要
一種張緊裝置，用于將一可折疊翼的翼面上的一點(diǎn)拉向其迎風(fēng)前緣。從而增加可折疊翼的凸度，并使該凸度即使在氣流速度高、迎角低的條件下也能被保持。該裝置的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可使用于特定條件下的翼面凸度最佳化。沿可折疊翼的翼弦線方向和翼展方向安裝若干個(gè)該裝置可以使可折疊翼的翼形按照凸度及扭曲度進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)B63HGK1073405SQ9210884
公開(kāi)日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1992年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月9日
發(fā)明者杰弗里·J·馬格納 申請(qǐng)人:杰弗里·J·馬格納