[实用新型]自动调向式风力助航帆船

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种风力助航帆船，特别是一种基于对帆体和舵体的自动控制来实现在一定风向范围内利用风能推动帆船定向航行的自动调向式风力助航帆船。通过测出实际航向与设定航向之间的偏角并将其转化为电信号，经过电路和单片机处理后，来控制和调节帆向与舵向，并与螺旋桨共同作用，实现助推帆船的定向航行。

背景技术：

随着人类对能源需求的不断增加，不可再生资源正日益枯竭，石油、煤炭、天然气等资源价格正日益增加，极大的增加了船运的成本，同时，传统动力的船舶中燃料燃烧产生大量的污染气体，其中CO2排放量约占全球排放量的百分之五，每年释放出8亿吨CO2，极大的增加了环境的负担。因此利用可再生资源来代替传统能源显得极其重要。目前，在航海船舶中，大部分是利用燃烧燃料产生的能量来驱动船舶的航行，帆船则是利用天然能源风能来作为能量的驱动源，帆船的前进方向有时候不是风的走向，往往在两个方向中存在一定的夹角。现有的帆船是通过人工操作来调整夹角，使风的流向产生的推力变成帆船前进的动力，人工操作时，费力较大，而且调整不及时，难以保证风能或风力的有效利用。采用电子技术自动调整帆向和舵向，从而控制推动帆船的螺旋桨的方法至今尚未见存普及应用的成熟技术或产品。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现存帆船人工操控帆向推动帆船前进存在的缺点，寻求设计一种自动调向式风力助航帆船，该帆船通过对帆体和舵体的自动控制与调节来实现在一定风向范围内利用风能推动帆船定向航行的功效，将测出的实际航向与设定航向之间的偏角转化为电信号，经过电路和单片机处理后来控制帆向与舵向，并与螺旋桨共同作用实现助推帆船的定向航行。

为了实现上述发明的目的，本实用新型构成的风力助航帆船主要由航向偏离角度采集单元、信号处理单元、帆向控制单元与舵向控制单元构成；通过航向偏离角度采集单元将实际航向与设定航向之间的夹角转化成电信号送至信号处理单元，通过单片机的处理输出信号控制船帆转动与船舵转动，并且在桅杆底部纵向安装压力传感器，将压力转化成电信号并输送到单片机，在船帆航向方向压力最大时锁定帆向，转为主要由船舵来控制航向，通过船帆与船舵的互动式调节并且在螺旋桨的推动作用下，实现帆船特定方向的航行。

本实用新型的主体结构包括帆体、舵体、减速电机、螺旋桨、卷扬机、压力传感器、航向片、磁铁、固定盘、定向标、航向标、电阻片、支架、电源、探针、运算放大器、A/D转换芯片、单片机和继电器；三个帆体均匀分布置于帆船上平面上，帆体底部前端处制有卷扬机，帆体支撑点处制有压力传感器，帆船后部顶面制有减速电机，帆船底部前着水面下端制有航向片，帆船底部后部处制有螺旋桨，最后端制有舵体，构成常规的航行帆船；航向偏离角度采集单元和控制电路单元制成单体结构放置于帆船顶面并制有封密式防水外壳；航向偏离角度采集单元包括条形磁铁、圆形固定盘、定向标、航向标、环形电阻片、支架、电源、二个探针；固定盘圆周制有环形电阻片，固定盘下侧面中心处制有磁铁，固定盘上侧面中心处制有杆式定向标，定向标的另一端制有金属探针，探针尖部与电阻片上侧面相触，并与下侧面的探针对应，下侧面探针制于航向标一端，其航向标的另一端与航向片杆式相连，支架的上端支撑于条形磁铁下部中心处，支架的下端固定于帆船体上，两个金属探针通过导线与控制电路电连通，电源的两极线分别与环形电阻片内外侧电连通；控制电路由运算放大器、A/D转换芯片、单片机和四组并行连接的继电器电连通组合而成，其输入端与航向偏离角度采集单元的两个探针电连通，控制电路按照设定的工作流程实现对帆船航向的控制与调节。