技术领域
[0001] 本
发明涉及无人艇航行技术领域，尤其涉及一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆。
背景技术
[0002]
水面无人艇从上世纪五十年代开始发展至今，已经有70多年历史，发展至今无人艇已经衍生出水文监测、安全保卫、救援投放等各个民用方向的实用技术，成为不可替代的水上设备。
[0003] 无人艇具有体积小、艇型丰富的特点，这也让无人艇具有更多的灵活性和适应性。由于不用考虑人的因素，因此无人艇能够有更多的空间装载
电子器件，同时由于无人艇体积小的特点，现代无人艇发展出多样的推进方式，除了传统螺旋桨推进外，
喷水推进、风帆推进等多种推进方式也大大提升了无人艇的推进效率和推进动
力。海上的风速和风向时有变化，这也就需要船上的风帆能够调节其自身的风帆高度和面积，达到最大的风帆助航推力和最佳的
船舶稳性。
发明内容
[0004] 针对上述
现有技术的不足，本
专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆，结构简单，
操纵性好，可靠性高，提高无人艇在海上的适应性和机动性，提高无人艇的续航能力。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006] 一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆，包括可伸缩风帆组件和用于带动所述可伸缩风帆组件实现伸出或者收缩动作的桅杆组件，还包括用于带动桅杆组件转动的方向调整机构以及带动桅杆组件沿竖直方向进行运动的高度调整机构，所述高度调整机构和方向调整机构均安装在船的甲板与
底板形成的空间内。
[0007] 本技术方案中，利用高度调整机构调整可伸缩风帆的高度，利用方向调整机构调整风帆的
角度，通过改变帆面积的大小和迎风角度来控制无人艇受到的
风力，进而调整无人艇航行的推力。
[0008] 进一步的，所述高度调整机构包括
丝杠、桅杆支承座、
滚珠螺母、导向轴和第一动力输入机构；船的底板上设置有丝杠固定安装孔和导向轴
定位盲孔，船的甲板上设置有导向轴安装孔、丝杠
支撑侧安装孔和甲板桅杆孔；所述丝杠的下端和上端分别通过固定侧组件和支撑侧组件安装在所述丝杠固定安装孔和丝杠支撑侧安装孔内，所述丝杠下端延伸至所述底板下方，所述滚珠螺母旋接配合在所述丝杠上；所述导向轴的下端固定安装在所述导向轴定位盲孔内，所述导向轴的上端固定安装在导向轴安装孔内；所述桅杆支承座与所述滚珠螺母固定连接；所述桅杆支承座上竖向贯穿设置有与所述导向杆滑动配合在定位孔，所述导向杆上下滑动配合在所述定位孔内，所述第一动力输入机构与所述丝杠下端传动连接；所述桅杆组件包括桅杆，所述桅杆上下滑动配合在甲板桅杆孔内，所述桅杆支承座上设置有桅杆孔，所述桅杆孔内固定安装有桅杆
法兰，所述桅杆法兰内固定安装有
滚动轴承，所述滚动
轴承内圈与所述桅杆下端固定连接，所述桅杆下端穿过所述桅杆支承座向下与方向调整机构连接设置；所述可伸缩风帆组件位于甲板上方且上端与所述桅杆上端固定连接，所述可伸缩风帆组件的下端固定有风帆封板，所述风帆封板与所述甲板桅杆孔之间设置有密封结构。
[0009] 这样，第一动力输入机构动作时，带动丝杠转动，由于导向轴的导向限位作用，使得滚珠螺母仅能沿丝杠长度方向移动，进而带动桅杆支承座沿丝杠长度方向移动，通过桅杆支承座带动桅杆沿竖直方向运动，通过桅杆的运动可以对可伸缩风帆组件的伸出或收缩进行调节。
[0010] 进一步的，所述第一动力输入机构包括第一驱动
电机，所述第一
驱动电机固定安装在所述底板上，所述第一驱动电机的
输出轴竖向向上设置且固定安装有第一主动直
齿轮，所述丝杠下端位于底板下方固定安装有第一从动
直齿轮，所述第一主动直齿轮和第一从动直齿轮
啮合传动。
[0011] 这样，第一驱动电机动作的，带动第一主动直齿轮转动，第一主动直齿轮带动第一从动直齿轮转动，进而带动丝杠转动。
[0012] 进一步的，所述固定侧组件包括固定侧法兰以及固定在所述固定侧法兰内的
滚珠轴承，所述丝杠下端与所述滚轴轴承的内圈固定连接，所述固定侧法兰与底板之间通过
螺栓固定连接，所述固定侧法兰与底板之间设置有
密封件。方便安装连接。
[0013] 进一步的，所述支撑侧组件包括支撑侧法兰以及固定在所述支撑侧法兰内的转动轴承，所述丝杠上端与所述转动轴承的内圈固定连接，所述支撑侧法兰与甲板之间通过螺栓固定连接，所述支撑侧法兰与甲板之间设置有密封件，方便安装连接。
[0014] 进一步的，所述导向轴安装孔与甲板之间设置有导向轴密封盖，所述导向轴密封盖与甲板之间设置有密封件。方便安装连接，可以更好的进行防水密封。
[0015] 进一步的，所述方向调整机构包括固定安装在所述桅杆支承座下方的第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴竖向向上设置且固定安装有第二主动直齿轮，所述桅杆的下端固定安装有第二从动直齿轮，所述第二主动直齿轮和第二从动齿轮轮啮合传动。
[0016] 这样，第二驱动电机动作，带动第二主动直齿轮转动，第二主动直齿轮带动第二从动直齿轮转动，第二从动直齿轮带动桅杆转动，进而对可伸缩风帆组件的方向进行调整。
[0017] 进一步的，所述风帆封板下端向下延伸设置有轴环，所述桅杆与所述轴环间隙配合，所述密封结构包括设置在所述甲板桅杆孔与所述轴环之间的密封
橡胶圈，所述甲板桅杆孔内固定安装有深沟球轴承，所述深沟球
轴承内圈与所述轴环固定连接，所述甲板下端还固定安装有轴承封盖，所述轴承封盖上竖向贯穿设置有允许所述桅杆穿过的穿孔。可以更好的实现密封，达到防水的效果。
[0018] 进一步的，所述可伸缩风帆组件包括三层风帆且分别为上帆、中帆和下帆，上帆套设在中帆外侧，中帆套设在下帆外侧，上帆的上端一体成型有上帆盖，中帆的上端一体成型有中帆盖，下帆的上端一体成型有下帆盖，下帆的下端固定安装有风帆封板；所述桅杆对应所述上帆、中帆和下帆分别设置有上段、中段和下段，所述上段、中段和下段直径依次增大，所述上帆盖上设置有与所述桅杆的上端匹配的上孔，所述中帆盖上设置有与所述上段滑动配合的中孔，所述下帆盖上设置有与所述中段滑动配合的下孔，所述桅杆的下段与所述轴环间隙配合，所述桅杆穿过所述下孔和中孔后穿出上孔与帆盖
螺纹连接，所述帆盖内设置有
密封圈，所述帆盖设置在所述上帆盖上方。
[0019] 这样，桅杆的上段和中段之间构成上限位槽，中段的直径大于上段的直径，中段和下段之间构成下限位槽，下段的直径大于中段的直径，在桅杆向上运动时，可以利用上端限位槽对中帆进行支撑，实现打开，在桅杆运动至最上端，达到满帆状态。在上帆和中帆均套设在下段外侧时，风帆达到收缩最小状态。设置有帆盖，用于对上帆进行定位，同时密封，防止雨水从上帆的孔渗入。
[0020] 进一步的，所述桅杆支承座与所述滚珠螺母通过螺栓固定连接。方便连接制造。
[0021] 综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0022] 1.本运用于海上无人艇的可伸缩式风帆，通过改变帆面积的大小和迎风角度来控制无人艇受到的风力，进而调整无人艇航行的推力。当海上风速较低时，控制系统则控制可伸缩式风帆打开满帆，并且调整风帆使其迎风角度最大以获得最大的推力；当海上风速较高时，控制系统则控制可伸缩式风帆根据实际情况适当收帆，同时调整风帆的迎风角度，使无人艇获得合适的航行速度。
[0023] 2.本发明风帆组件帆型采用
翼型帆，具有优秀的
流体力学优势，提供更好的推力。
[0024] 3.本发明结构简单，成本低，制造方便。除风帆需根据实际情况进行定制，其余均可根据标准选择设计尺寸或直接采用标准件，降低了设计和生产周期。
[0025] 4.本发明具有良好的机械性能，传动部件采用不锈
钢材料，风帆采用强化材料如玻璃钢等，保证具有高强度和高耐腐性。使用滚珠丝杠作为伸缩传动机构，具有低磨损、较好的定位
精度，工作
稳定性高的特点，且本发明结构对称，对船体稳性和
重心影响较小。
[0026] 5.风帆封板材质为玻璃钢，具有良好的防腐和防水性。作为
复合材料，玻璃钢具有良好的韧性和强度，且
密度低于钢，重量轻。桅杆与风帆封板轴环为间隙配合，配合公差区间为(0.08，0.14)，能让桅杆顺利地上下伸缩和自由旋转而不会影响风帆封板，轴承封盖和船甲板定位深沟球轴承，确保风帆封板具有良好的旋转性能和定位；甲板孔密封采用密封橡胶圈进行密封，同时在安装时轴承及轴孔涂抹油脂，确保润滑的同时具有良好的
密封性。
附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本发明
实施例，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
[0028] 图1为本发明公开的一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆的正视图。
[0029] 图2为本发明公开的一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆的俯视图。
[0030] 图3为本发明公开的一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆的轴测图。
[0031] 图4为本发明公开的一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆的桅杆与甲板之间的连接结构放大示意图。
具体实施方式
[0032] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0033] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035] 参照图1-4，一种运用于海上无人艇的可伸缩式风帆，包括可伸缩风帆组件7和用于带动所述可伸缩风帆组件7实现伸出或者收缩动作的桅杆组件8，还包括用于带动桅杆组件8转动的方向调整机构以及带动桅杆组件8沿竖直方向进行运动的高度调整机构，所述高度调整机构和方向调整机构均安装在船的甲板11与底板12形成的空间内。
[0036] 本技术方案中，利用高度调整机构调整可伸缩风帆的高度，利用方向调整机构调整风帆的角度，通过改变帆面积的大小和迎风角度来控制无人艇受到的风力，进而调整无人艇航行的推力。
[0037] 本实施例中，所述高度调整机构包括丝杠3、桅杆支承座5、滚珠螺母4、导向轴2和第一动力输入机构；船的底板12上设置有丝杠固定安装孔和导向轴定位盲孔，船的甲板11上设置有导向轴安装孔、丝杠支撑侧安装孔和甲板桅杆孔；所述丝杠3的下端和上端分别通过固定侧组件1和支撑侧组件6安装在所述丝杠固定安装孔和丝杠支撑侧安装孔内，所述丝杠3下端延伸至所述底板12下方，所述滚珠螺母4旋接配合在所述丝杠3上；所述导向轴2的下端固定安装在所述导向轴定位盲孔内，所述导向轴2的上端固定安装在导向轴安装孔内；所述桅杆支承座5与所述滚珠螺母4固定连接；所述桅杆支承座5上竖向贯穿设置有与所述导向轴2滑动配合在定位孔，所述导向轴2上下滑动配合在所述定位孔内，所述第一动力输入机构与所述丝杠3下端传动连接；所述桅杆组件8包括桅杆，所述桅杆上下滑动配合在甲板桅杆孔内，所述桅杆支承座5上设置有桅杆孔，所述桅杆孔内固定安装有桅杆法兰，所述桅杆法兰内固定安装有
滚动轴承，所述滚动轴承内圈与所述桅杆下端固定连接，所述桅杆下端穿过所述桅杆支承座5向下与方向调整机构连接设置；所述可伸缩风帆组件7位于甲板
11上方且上端与所述桅杆上端固定连接，所述可伸缩风帆组件7的下端固定有风帆封板71，所述风帆封板71与所述甲板桅杆孔之间设置有密封结构。
[0038] 这样，第一动力输入机构动作时，带动丝杠转动，由于导向轴的导向限位作用，使得滚珠螺母仅能沿丝杠长度方向移动，进而带动桅杆支承座沿丝杠长度方向移动，通过桅杆支承座带动桅杆沿竖直方向运动，通过桅杆的运动可以对可伸缩风帆组件的伸出或收缩进行调节。
[0039] 本实施例中，所述第一动力输入机构包括第一驱动电机13，所述第一驱动电机13固定安装在所述底板12上，所述第一驱动电机13的输出轴竖向向上设置且固定安装有第一主动直齿轮14，所述丝杠3下端位于底板12下方固定安装有第一从动直齿轮15，所述第一主动直齿轮14和第一从动直齿轮15啮合传动。
[0040] 这样，第一驱动电机动作的，带动第一主动直齿轮转动，第一主动直齿轮带动第一从动直齿轮转动，进而带动丝杠转动。
[0041] 本实施例中，所述固定侧组件包括固定侧法兰以及固定在所述固定侧法兰内的滚珠轴承，所述丝杠3下端与所述滚轴轴承的内圈固定连接，所述固定侧法兰与底板12之间通过螺栓固定连接，所述固定侧法兰与底板12之间设置有密封件，方便安装连接。具体的，密封件可以为密封垫或者密封圈。
[0042] 本实施例中，所述支撑侧组件包括支撑侧法兰以及固定在所述支撑侧法兰内的转动轴承，所述丝杠3上端与所述转动轴承的内圈固定连接，所述支撑侧法兰与甲板11之间通过螺栓固定连接，所述支撑侧法兰与甲板11之间设置有密封件。方便安装连接。具体的，密封件可以为密封垫或者密封圈。
[0043] 本实施例中，所述导向轴安装孔与甲板11之间设置有导向轴密封盖16，所述导向轴密封盖16与甲板11之间设置有密封件。方便安装连接，可以更好的进行防水密封。具体的，密封件可以为密封垫或者密封圈。
[0044] 本实施例中，所述方向调整机构包括固定安装在所述桅杆支承座5下方的第二驱动电机21，所述第二驱动电机21的输出轴竖向向上设置且固定安装有第二主动直齿轮22，所述桅杆的下端固定安装有第二从动直齿轮23，所述第二主动直齿轮22和第二从动齿轮轮23啮合传动。
[0045] 这样，第二驱动电机动作，带动第二主动直齿轮转动，第二主动直齿轮带动第二从动直齿轮转动，第二从动直齿轮带动桅杆转动，进而对可伸缩风帆组件的方向进行调整。
[0046] 本实施例中，所述风帆封板71下端向下延伸设置有轴环72，所述桅杆与所述轴环72间隙配合，所述密封结构包括设置在所述甲板桅杆孔与所述轴环72之间的密封橡胶圈
73，所述甲板桅杆孔内固定安装有深沟球轴承74，所述深沟球轴承74内圈与所述轴环72固定连接，所述甲板下端还固定安装有轴承封盖75，所述轴承封盖75上竖向贯穿设置有允许所述桅杆穿过的穿孔。可以更好的实现密封，达到防水的效果。
[0047] 本实施例中，所述可伸缩风帆组件包括三层风帆且分别为上帆81、中帆82和下帆83，上帆81套设在中帆82外侧，中帆82套设在下帆83外侧，上帆81的上端一体成型有上帆盖，中帆82的上端一体成型有中帆盖，下帆83的上端一体成型有下帆盖，下帆83的下端固定安装有风帆封板71；所述桅杆对应所述上帆81、中帆82和下帆83分别设置有上段、中段和下段，所述上段、中段和下段直径依次增大，所述上帆盖上设置有与所述桅杆的上端匹配的上孔，所述中帆盖上设置有与所述上段滑动配合的中孔，所述下帆盖上设置有与所述中段滑动配合的下孔，所述桅杆的下段与所述轴环72间隙配合，所述桅杆穿过所述下孔和中孔后穿出上孔与帆盖84
螺纹连接，所述帆盖84内设置有密封圈，所述帆盖84设置在所述上帆盖上方。
[0048] 这样，桅杆的上段和中段之间构成上限位槽，中段的直径大于上段的直径，中段和下段之间构成下限位槽，下段的直径大于中段的直径，在桅杆向上运动时，可以利用上端限位槽对中帆进行支撑，实现打开，在桅杆运动至最上端，达到满帆状态。在上帆和中帆均套设在下段外侧时，风帆达到收缩最小状态。设置有帆盖，用于对上帆进行定位，同时密封，防止雨水从上帆的孔渗入。
[0049] 本实施例中，所述桅杆支承座5与所述滚珠螺母4通过螺栓固定连接。方便连接制造。
[0050] 原理：
[0051] 在需要对风帆的面积进行调整时，第一驱动电机的输出轴输出动力带动丝杠转动，丝杠通过滚珠螺母带动风帆支承座升降，继而带动桅杆升降，对可伸缩式风帆的面积进行调整；
[0052] 在需要对风帆的角度进行调整时，第二驱动电机的输出轴动作，带动桅杆转动，进行调整。
[0053] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
