本发明涉及风帆助推装置，尤其涉及一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置。
背景技术：
1、目前，随着集装箱船的大型化发展，实船中已出现装在大型箱船船首的挡风墙，用于防浪及减小船舶阻力，为提供更好的作业环境。在绿色船舶节能减排的大背景下，翼型风帆助推装置已成为主流风能助推装备之一，为船舶提供辅助动力。
2、对于大型箱船而言，现有技术的风帆助推装置，由于开敞甲板区域需要优先考虑装箱需求，使风帆装置布置受限，通常风帆助推装置布置在船艏。对于翼型帆而言，非风帆助推工况下，会将其沿船长布置以减少阻力，此时也占用较大的甲板面积。随着箱船的大型化，甲板上集装箱高度大幅增加，船舶需要更好的流线性能，以减少首部箱体与风载的对抗。挡风墙可在理想状态下降低风阻，从而达到节约能耗的目的。
3、在上述背景下，如何合理布置箱船甲板空间，安置风帆节能装置且不影响集装箱摆放；如何将风帆的助推和防风功能结合，是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明为了有效地解决现有技术的风帆助推装置占用甲板空间，无法兼具挡风墙功能的问题，提出了一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置，可根据船舶航行中的不同风载工况，充分利用风帆助推特性，又能在强迎风工况下，通过变帆形成挡风墙，静风可收起，其特征在于,包括：
2、一级风帆装置、二级风帆装置、甲板导轨装置、升帆装置、倒桅装置、转桅装置、中心轴毂、调试装置,其中：二级风帆装置设置在甲板导轨装置上，二级风帆装置与升帆装置相连，一级风帆装置、升帆装置、倒桅装置、转桅装置、调试装置设置在中心轴毂上；
3、所述中心轴毂为横截面为圆角矩形的柱状结构，
4、其中:一级风帆装置包括：
5、一级风帆第一艏叶、一级风帆第一艏叶转轴、一级风帆第一艏叶t型定位销、一级风帆第一艏叶电机，其中：一级风帆第一艏叶转轴穿过一级风帆第一艏叶的一侧，一级风帆第一艏叶t型定位销将一级风帆第一艏叶转轴固定在一级风帆第一艏叶的一侧，一级风帆第一艏叶t型定位销的一端焊接在中心轴毂上；
6、一级风帆第一艉叶、一级风帆第一艉叶转轴、一级风帆第一艉叶t型定位销、一级风帆第一艏叶电机，其中：一级风帆第一艉叶转轴穿过一级风帆第一艉叶的一侧，一级风帆第一艉叶t型定位销将一级风帆第一艉叶转轴固定在一级风帆第一艉叶的一侧，一级风帆第一艉叶t型定位销的一端焊接在中心轴毂上；
7、一级风帆第二艏叶、一级风帆第二艏叶转轴、一级风帆第二艏叶t型定位销、一级风帆第二艏叶电机，其中：一级风帆第二艏叶转轴穿过一级风帆第二艏叶的一侧，一级风帆第二艏叶t型定位销将一级风帆第二艏叶转轴固定在一级风帆第二艏叶的一侧，一级风帆第二艏叶t型定位销的一端焊接在中心轴毂上；
8、一级风帆第二艉叶、一级风帆第二艉叶转轴、一级风帆第二艉叶t型定位销、一级风帆第二艏叶电机，其中：一级风帆第二艉叶转轴穿过一级风帆第二艉叶的一侧，一级风帆第二艉叶t型定位销将一级风帆第二艉叶转轴固定在一级风帆第二艉叶的一侧，一级风帆第二艉叶t型定位销的一端焊接在中心轴毂上；
9、其中:二级风帆装置包括：
10、二级风帆第一帆叶、二级风帆第一帆叶水平主动轮、二级风帆第一帆叶水平从动轮、二级风帆第一帆叶垂向主动轮、二级风帆第一帆叶垂向从动轮、二级风帆第一帆叶水平电机、二级风帆第一帆叶垂向电机、二级风帆第二帆叶、二级风帆第二帆叶水平主动轮、二级风帆第二帆叶水平从动轮、二级风帆第二帆叶垂向主动轮、二级风帆第二帆叶垂向从动轮、二级风帆第二帆叶水平电机、二级风帆第二帆叶垂向电机，其中：二级风帆第一帆叶水平主动轮、二级风帆第一帆叶水平从动轮设置在二级风帆第一帆叶的底部，二级风帆第一帆叶垂向主动轮、二级风帆第一帆叶垂向从动轮设置在二级风帆第一帆叶的一侧，二级风帆第一帆叶水平电机与二级风帆第一帆叶水平主动轮相连，二级风帆第一帆叶垂向电机与二级风帆第一帆叶垂向主动轮相连；
11、二级风帆第二帆叶水平主动轮、二级风帆第二帆叶水平从动轮设置在二级风帆第二帆叶的底部，二级风帆第二帆叶垂向主动轮、二级风帆第二帆叶垂向从动轮设置在二级风帆第二帆叶的一侧，二级风帆第二帆叶水平电机与二级风帆第二帆叶水平主动轮相连，二级风帆第二帆叶垂向电机与二级风帆第二帆叶垂向主动轮相连；
12、其中：甲板导轨装置包括：
13、水平导轨、第一水平导轨限位机构、第二水平导轨限位机构、风帆基座、甲板加强机构，其中：水平导轨设置在风帆基座上，甲板加强机构设置在风帆基座的底部，第一水平导轨限位机构、第二水平导轨限位机构分别设置在水平导轨的两端；
14、其中:升帆装置包括：
15、第一垂向导轨、第二垂向导轨、第一环绕导轨、第二环绕导轨、升帆装置第一限位机构、升帆装置第二限位机构、升帆装置第三限位机构、升帆装置第四限位机构；其中：第一垂向导轨、第二垂向导轨分别设置在中心轴毂的两个平面上，第一环绕导轨、第二环绕导轨上下设置在中心轴毂的两个弧面上；第一垂向导轨的两端分别设置升帆装置第一限位机构、升帆装置第二限位机构，第二垂向导轨的两端分别设置：升帆装置第三限位机构、升帆装置第四限位机构；
16、二级风帆第一帆叶垂向主动轮、二级风帆第一帆叶垂向从动轮可在第一垂向导轨上做垂向运动；二级风帆第二帆叶垂向主动轮、二级风帆第二帆叶垂向从动轮可在第二垂向导轨上做垂向运动；
17、其中：倒桅装置包括：
18、倒桅电机、倒桅轴；其中：倒桅轴设置在中心轴毂的底部，倒桅轴与倒桅电机相连，
19、其中：转桅装置包括：
20、平转电机、平转基座；倒桅装置设置在转桅装置上，平转电机与平转基座相连；
21、其中：调试装置包括：传感器、风向仪、风速仪；其中：传感器、风向仪、风速仪设置在中心轴毂的顶部。
22、上述一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,进一步地：水平导轨的表面为齿条结构，二级风帆第一帆叶水平主动轮、二级风帆第一帆叶水平从动轮、二级风帆第二帆叶水平主动轮、二级风帆第二帆叶水平从动轮均为齿轮结构，与水平导轨的表面的齿条结构相配合；二级风帆第一帆叶水平主动轮在二级风帆第一帆叶水平电机的带动下，与二级风帆第一帆叶水平从动轮在水平导轨上作水平运动，二级风帆第二帆叶水平主动轮在二级风帆第二帆叶水平电机的带动下，与二级风帆第二帆叶水平从动轮在水平导轨上作水平运动。
23、上述一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,进一步地：第一垂向导轨、第二垂向导轨均为齿条结构，二级风帆第一帆叶垂向主动轮、二级风帆第一帆叶垂向从动轮均为齿轮结构，与第一垂向导轨的齿条结构相配合，二级风帆第一帆叶垂向主动轮在二级风帆第一帆叶垂向电机的带动下，与二级风帆第一帆叶垂向从动轮在第一垂向导轨的齿条结构上作垂向运动，二级风帆第二帆叶垂向主动轮、二级风帆第二帆叶垂向从动轮均为齿轮结构，与第二垂向导轨的齿条结构相配合，二级风帆第二帆叶垂向主动轮在二级风帆第二帆叶垂向电机的带动下，与二级风帆第二帆叶垂向从动轮在第二垂向导轨的齿条结构上作垂向运动。
24、上述一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,进一步地：第一垂向导轨上设置有第一齿轮防掉落机构，第一齿轮防掉落机构与二级风帆第一帆叶垂向主动轮、二级风帆第一帆叶垂向从动轮相连；第二垂向导轨上设置有第二齿轮防掉落机构，第二齿轮防掉落机构与二级风帆第二帆叶垂向主动轮、二级风帆第二帆叶垂向从动轮相连。
25、上述一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,进一步地：一级风帆第一艏叶、一级风帆第一艉叶、一级风帆第二艏叶、一级风帆第二艉叶、二级风帆第一帆叶、二级风帆第二帆叶的形状均为矩形，且高宽均相同。
26、上述一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,进一步地：水平导轨的长度为一级风帆第一艏叶宽度的4.1-4.2倍。
27、上述一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,进一步地：中心轴毂的高度为一级风帆第一艏叶高度的2.1-2.2倍。
28、本发明与现有技术相比：
29、(1)二级风帆第一帆叶水平主动轮在二级风帆第一帆叶水平电机的带动下，与二级风帆第一帆叶水平从动轮在水平导轨上作水平运动，二级风帆第二帆叶水平主动轮在二级风帆第二帆叶水平电机的带动下，与二级风帆第二帆叶水平从动轮在水平导轨上作水平运动。二级风帆第一帆叶与二级风帆第二帆叶分别运动到水平导轨的两端，与一级风帆第一艏叶、一级风帆第一艉叶、一级风帆第二艏叶、一级风帆第二艉叶形成挡风墙结构，可在逆风中实现挡风墙的作用。
30、(2)二级风帆第一帆叶垂向主动轮在二级风帆第一帆叶垂向电机的带动下，与二级风帆第一帆叶垂向从动轮在第一垂向导轨的齿条结构上作垂向运动，二级风帆第二帆叶垂向主动轮在二级风帆第二帆叶垂向电机的带动下，与二级风帆第二帆叶垂向从动轮在第二垂向导轨的齿条结构上作垂向运动，二级风帆第一帆叶与二级风帆第二帆叶升到中心轴毂的顶部，与一级风帆第一艏叶、一级风帆第一艉叶、一级风帆第二艏叶、一级风帆第二艉叶形成助推结构，可在顺风中实现助推作用。
1.一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于,包括：
2.如权利要求1所述的一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于：水平导轨(31)的表面为齿条结构，二级风帆第一帆叶水平主动轮(221)、二级风帆第一帆叶水平从动轮(222)、二级风帆第二帆叶水平主动轮(225)、二级风帆第二帆叶水平从动轮(226)均为齿轮结构，与水平导轨(31)的表面的齿条结构相配合；二级风帆第一帆叶水平主动轮(221)在二级风帆第一帆叶水平电机(231)的带动下，与二级风帆第一帆叶水平从动轮(222)在水平导轨(31)上作水平运动，二级风帆第二帆叶水平主动轮(225)在二级风帆第二帆叶水平电机(233)的带动下，与二级风帆第二帆叶水平从动轮(226)在水平导轨(31)上作水平运动。
3.如权利要求1所述的一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于：第一垂向导轨(411)、第二垂向导轨(412)均为齿条结构，二级风帆第一帆叶垂向主动轮(223)、二级风帆第一帆叶垂向从动轮(224)均为齿轮结构，与第一垂向导轨(411)的齿条结构相配合，二级风帆第一帆叶垂向主动轮(223)在二级风帆第一帆叶垂向电机(232)的带动下，与二级风帆第一帆叶垂向从动轮(224)在第一垂向导轨(411)的齿条结构上作垂向运动，二级风帆第二帆叶垂向主动轮(227)、二级风帆第二帆叶垂向从动轮(228)均为齿轮结构，与第二垂向导轨(412)的齿条结构相配合，二级风帆第二帆叶垂向主动轮(227)在二级风帆第二帆叶垂向电机(234)的带动下，与二级风帆第二帆叶垂向从动轮(228)在第二垂向导轨(412)的齿条结构上作垂向运动。
4.如权利要求3所述的一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于：第一垂向导轨(411)上设置有第一齿轮防掉落机构，第一齿轮防掉落机构与二级风帆第一帆叶垂向主动轮(223)、二级风帆第一帆叶垂向从动轮(224)相连；第二垂向导轨(412)上设置有第二齿轮防掉落机构，第二齿轮防掉落机构与二级风帆第二帆叶垂向主动轮(227)、二级风帆第二帆叶垂向从动轮(228)相连。
5.如权利要求3所述的一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于：一级风帆第一艏叶(111)、一级风帆第一艉叶(112)、一级风帆第二艏叶(113)、一级风帆第二艉叶(114)、二级风帆第一帆叶(211)、二级风帆第二帆叶(212)的形状均为矩形，且高宽均相同。
6.如权利要求5所述的一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于：水平导轨(31)的长度为一级风帆第一艏叶(111)宽度的4.1-4.2倍。
7.如权利要求5所述的一种兼具挡风墙效果的风帆助推装置,其特征在于：中心轴毂(7)的高度为一级风帆第一艏叶(111)高度的2.1-2.2倍。
