一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆的制作方法

1.本发明属于船用翼型风帆设计及建造领域，具体涉及一种带有可拆除液压缸构件的风帆及拆除方法。


背景技术：

2.目前，船用翼型风帆设备属国内首创设计，设备在vlcc实船上应用，在全世界属于领先技术。风帆通过升降、旋转的动作完成对风能的有效利用。
3.风帆的桅杆为大型钢结构件，共有三节，自下而上分别为一桅、二桅、三桅，互为嵌套结构。风帆的帆叶为复合材料与部分钢结构制成，共有三节，与桅杆一一对应，自下而上分别为一帆、二帆、三帆，互为嵌套结构。三节帆叶与桅杆对应固定，但在10m宽度结构件和2mm精度的定位要求下，桅杆与帆叶的连接就需要一种更精准的连接形式。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其所采用的技术方案是：
5.一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，风帆带有第一桅杆、第二桅杆、第三桅杆，第一桅杆上固定连接有第一帆叶，第一帆叶自下而上依次设置有四层横向结构，自下而上依次是下层横向结构、中层横向结构、中上层横向结构、上层横向结构，上层横向结构、下层横向结构与第一桅杆直接焊接固定，中层横向结构、中上层横向结构与第一桅杆之间通过调整垫焊接连接。
6.第二桅杆带有第二帆叶，第三桅杆带有第三帆叶，第三桅杆与第三帆叶连接区域，沿第三桅杆周向设置有托板，托板托住第三帆叶，在托板上方，第三桅杆的顶部设置有压板，压板压在第三帆叶顶部，与第三帆叶顶部螺栓连接。
7.在第二桅杆与第二帆叶的连接区域，第二桅杆、第二帆叶的连接形式与第三桅杆、第三帆叶的连接形式相同。
8.上述一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，更进一步地，中层横向结构、下层横向结构与第一桅杆之间存在间隙，调整垫位于间隙内，调整垫厚度与间隙宽度相同，中层横向结构、下层横向结构通过调整垫与第一桅杆连接固定。
9.上述一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，更进一步地，第一桅杆固定在风帆底座上，第一桅杆内套接有第二桅杆，第二桅杆内套接有第三桅杆。
10.上述一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，更进一步地，第三帆叶与第二帆叶整体呈倒梯形。
11.上述一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，更进一步地，第二桅杆、第二帆叶安装区域位于第二桅杆顶部，第三桅杆、第三帆叶安装区域位于第三桅杆顶部。
12.上述一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，更进一步地，调整垫的宽度大于中层横向结构、下层横向结构的宽度。
13.本发明根据风帆的桅杆与帆叶的不同位置安装特点，通过套装定位后直接焊接、增加调整垫多层焊接，以及托板和压板配合的柔性连接形式，最终完成帆叶与桅杆的高精度安装，保证风帆主体结构的升降要求。
附图说明
14.图1是本发明整体结构示意图；
15.图2是图1中ⅰ的放大结构示意图；
16.图3是图1中ⅱ的放大结构示意图；
17.图4是图1中ⅲ的放大结构示意图；
18.其中：1-第一桅杆、2-第二桅杆、3-第三桅杆、4-第一帆叶、5-第二帆叶、6-第三帆叶、7-调整垫、8-压板、9-螺栓、10-托板。
具体实施方式
19.结合附图对本发明做进一步说明。
20.如图1-4所示的一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，升、降帆动作是风帆的基本功能，第一桅杆简称一桅，第二桅杆简称二桅，第三桅杆简称三桅，第一帆叶简称一帆，第二帆叶简称二帆，第三帆叶简称三帆，其中一桅和一帆是固定不动，二桅、三桅、二帆、三帆对应着升降。一帆共有层横向结构，与一桅进行焊接连接。
21.第一桅杆上固定连接有第一帆叶，第一帆叶自下而上依次设置有四层横向结构，自下而上依次是下层横向结构、中层横向结构、中上层横向结构、上层横向结构，上层横向结构、下层横向结构与第一桅杆直接焊接固定，中层横向结构、中上层横向结构与第一桅杆之间通过调整垫焊接连接。一帆上层结构与一桅顶部为高精度尺寸定位，直接进行焊接固定，一帆中、下层结构为了保证帆叶可顺利吊装套入，选择与一桅之间保留大间隙，待一帆与一桅基准点调整到位后，测量间隙尺寸，配合加工调整垫的厚度，再放入缝隙中多层施焊固定。
22.第二桅杆带有第二帆叶，第三桅杆带有第三帆叶，第三桅杆与第三帆叶连接区域，沿第三桅杆周向设置有托板，托板托住第三帆叶，在托板上方，第三桅杆的顶部设置有压板，压板压在第三帆叶顶部，与第三帆叶顶部螺栓连接。
23.在第二桅杆与第二帆叶的连接区域，第二桅杆、第二帆叶的连接形式与第三桅杆、第三帆叶的连接形式相同。
24.二帆和三帆外形类似倒扣的花盆，结构制作不易保证2mm精度，但下部结构具备较大的弹性变形，所以在上部选择柔性连接，如图，三帆整体仅采用托板将三帆结构托起，再通过压板压住，使用螺栓固定。二帆与二桅的连接形式与上述相同。
25.另外，由于帆叶使用的复合材料的熔点远远低于施焊放热，所以在一帆与一桅焊接过程中，需要将浸水布平铺在朝向施焊作业方向的复合材料结构一侧，进行降温和阻挡焊接火花的飞溅，保证帆叶结构不受损坏。


技术特征：
1.一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其特征在于：风帆带有第一桅杆、第二桅杆、第三桅杆，第一桅杆上固定连接有第一帆叶，第一帆叶自下而上依次设置有四层横向结构，自下而上依次是下层横向结构、中层横向结构、中上层横向结构、上层横向结构，上层横向结构、下层横向结构与第一桅杆直接焊接固定，中层横向结构、中上层横向结构与第一桅杆之间通过调整垫焊接连接；第二桅杆带有第二帆叶，第三桅杆带有第三帆叶，第三桅杆与第三帆叶连接区域，沿第三桅杆周向设置有托板，托板托住第三帆叶，在托板上方，第三桅杆的顶部设置有压板，压板压在第三帆叶顶部，与第三帆叶顶部螺栓连接；在第二桅杆与第二帆叶的连接区域，第二桅杆、第二帆叶的连接形式与第三桅杆、第三帆叶的连接形式相同。2.根据权利要求1所述的一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其特征在于：中层横向结构、下层横向结构与第一桅杆之间存在间隙，调整垫位于间隙内，调整垫厚度与间隙宽度相同，中层横向结构、下层横向结构通过调整垫与第一桅杆连接固定。3.根据权利要求1所述的一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其特征在于：第一桅杆固定在风帆底座上，第一桅杆内套接有第二桅杆，第二桅杆内套接有第三桅杆。4.根据权利要求1所述的一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其特征在于：第三帆叶与第二帆叶整体呈倒梯形。5.根据权利要求1所述的一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其特征在于：第二桅杆、第二帆叶安装区域位于第二桅杆顶部，第三桅杆、第三帆叶安装区域位于第三桅杆顶部。6.根据权利要求1所述的一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，其特征在于：调整垫的宽度大于中层横向结构、下层横向结构的宽度。

技术总结
一种复合材料帆叶与桅杆连接的船用风帆，第一桅杆上固定连接有第一帆叶，第一帆叶自下而上依次设置有下层横向结构、中层横向结构、中上层横向结构、上层横向结构，上层横向结构、下层横向结构与第一桅杆直接焊接固定，中层横向结构、中上层横向结构与第一桅杆之间通过调整垫焊接连接。第三桅杆与第三帆叶连接区域，沿第三桅杆周向设置有托板，托板托住第三帆叶，在托板上方，第三桅杆的顶部设置有压板，压板压在第三帆叶顶部。第二桅杆与第二帆叶的连接形式与第三桅杆、第三帆叶的连接形式相同。本发明通过套装定位后直接焊接、增加调整垫多层焊接、托板和压板配合的柔性连接形式，最终完成帆叶与桅杆的高精度安装，保证风帆主体结构的升降要求。构的升降要求。构的升降要求。


技术研发人员：姜志 许红 马庆英 矫岩丽 毛琨 吕新颖 周光民 周腾飞 费树冬 陈立 于万国 高瑜 孟姜楠
受保护的技术使用者：大连船舶重工集团有限公司
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/6/17