CN101318550A - 一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置。主舵减速器和翼舵减速器均安装在上垫块上，主舵驱动电机的轴与主舵轴相互垂直，翼舵驱动电机的轴与翼轴相互垂直，主舵轴与顶部轴承及内轴承内环固定，主舵轴上套有轴承、内轴承、翼舵从动套轮，在翼舵从动套轮外安装有翼舵主动齿轮，在翼舵主动齿轮外安装有翼舵从动齿轮，在翼舵从动齿轮内安装翼舵轴，翼舵从动套轮与顶部轴承及内轴承外环固定，基座上安装翼轴传动轮，翼轴安装在翼轴传动轮内，翼舵从动套轮与翼轴传动轮和翼舵从动齿轮相连。本发明使得翼舵的转动可以脱离主舵的限制，改善舵系统航向控制性能，能耗降低、可靠性提高，提高了船舶的适航性。

Description

一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置
(一)技术领域
本发明涉及的是一种船舶的推进装置或操舵装置。具体地说是一种船舶舵/翼舵联合控制的传动装置。
(二)背景技术
两个相同展弦比、同等弦长的机翼，在相同攻角条件下，具有拱度的弯曲机翼比对称剖面机翼具有较大的升力系数，这是由于拱度的作用相当于增大了攻角。舵/翼舵是将舵按一定比例分成主舵和翼舵两个部分，通过传动装置使主舵与翼舵之间产生一个夹角，实际上是将一个一般的流线型舵变为一个具有一定拱度的舵。从广义上来说，翼舵相当于可变拱度的机翼，在来流发生分离之前，在相同的主舵角时可提供更大的升力，大大改善了舰船的操纵性能和耐波性能。同时，在处于零位置时，整个舵又呈现对称机翼剖面，减小阻力，保证舰船直航时的航行稳定性，因此翼舵的水动力性能和控制、形状设计的研究越来越引起造船界的重视。
主舵与翼舵之间的传动装置通常有导杆式、滑槽式、铰链式和摆杆式等多种形式。这些传动装置的普遍特点是主舵与翼舵之间具有固定的转角比，即翼舵的转动角度与主舵的转动角度成固定比例，翼舵无法脱离主舵的限制而自由转动。与普通的对称剖面舵相比，具有固定转角比的舵/翼舵提高了对动力控制性能，但由于转角比的固定，翼舵无法脱离主舵自由转动，使得船舶控制性能的提高收到了限制。
哈尔滨工程大学学报，2003年第3期上刊登的“船舶主舵/襟舵广义预测联合控制研究”、中国优秀硕士学位论文全文数据库，2007年公开的“舰船航向-舵/舵翼智能协调控制研究”等文献中涉及的技术方案，主要侧重控制规律设计。
专利申请号为200710072690.1，名称为“船舶舵/翼舵任意转角比传动装置”的专利申请文件中公开了一种“翼舵的转动可以脱离主舵的限制，相当于在舵上增加一个相对独立运动的小控制面来明显改善舵流体动力性能，改善舵系统航向控制性能”的技术方案。但是其传动机构比较复杂，结构也不十分紧凑，不能完全适应于提高船舶的适航性的要求。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑，能使舵与翼舵之间产生任意转角比、提高船舶控制性能的一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置。
本发明的目的是这样实现的：
它包括安装在支架17上的基座19、安装在基座19上的上垫块22，主舵减速器44和翼舵减速器26均安装在上垫块22上，主舵驱动电机的轴与主舵轴2相互垂直，翼舵驱动电机的轴与翼轴29相互垂直，主舵减速器44通过主轴连接块45把主舵减速器44和主轴加载器46连在一起，主舵轴2贯穿主舵减速器44和主轴加载器46，主舵轴2与顶部轴承40及内轴承54内环固定，主舵轴2下部安装有主舵叶1，主舵轴2上套有轴承40、内轴承54、翼舵从动套轮14，在翼舵从动套轮14外安装有翼舵主动齿轮11，在翼舵主动齿轮11外安装有翼舵从动齿轮8，在翼舵从动齿轮8内安装翼舵轴7，翼舵轴7上安装翼舵叶5，翼舵轴7上安装光电码盘4，翼舵从动套轮14与顶部轴承40及内轴承54外环固定，翼轴29贯穿翼舵减速器26和翼轴加载器33，基座19上安装翼轴传动轮16，翼轴传动轮16下有齿轮轴承18，翼轴29安装在翼轴传动轮16内，翼舵从动套轮14与翼轴传动轮16和翼舵从动齿轮8相连。
本发明还可以包括这样一些结构特征：
1、翼舵从动套轮14和翼舵从动齿轮8安装在保护盒50内。
本发明的工作原理为：
主舵驱动电机旋转时，其转动通过主舵减速器44后驱动主轴2转动，即此时主舵轴2带动主舵叶1转动；此时若翼舵驱动电机不旋转，由于翼轴传动轮16带动套装在主舵轴2上的翼舵从动套轮14，翼舵从动套轮14带动翼舵从动齿轮8，翼舵从动齿轮8带动翼舵轴7，所以翼舵叶5与主舵叶1同方向转动，转动的角度与主舵叶1转动角度成比例；如果在主轴驱动电机转动的同时翼舵驱动电机也旋转，由于翼轴传动轮16带动套装在主舵轴2上的翼舵从动套轮14，翼舵从动套轮14带动翼舵从动齿轮8，翼舵从动齿轮8带动翼舵轴7，则会在翼舵叶5在原有的转动角度上继续增加或减少转动角度，使得翼舵叶5的转动摆脱了主舵叶1的限制。
如果在主轴驱动电机不动，但翼舵驱动电机旋转时，由于翼轴传动轮16带动套装在主舵轴2上的翼舵从动套轮14，翼舵从动套轮14带动翼舵从动齿轮8，翼舵从动齿轮8带动翼舵轴7，则会在翼舵叶5在原主舵叶1不动的情况下自由转转，使得翼舵叶5的转动摆脱了主舵叶1的限制。
本发明的主要动作过程如下：
1、主舵驱动电机通过主舵减速器44把水平方向的转动转换成垂直方向的转动，主舵减速器44带动驱动主舵轴2旋转，主舵轴2带动主舵叶1旋转，主舵叶1旋转的角度通过与主舵轴2直连的码盘37直接测得。
2、翼舵驱动电机通过翼舵减速器26把水平方向的转动转换成垂直方向的转动，翼舵减速器26带动驱动翼轴29旋转，翼轴29带动翼轴传动轮16旋转，翼轴传动轮16带动翼舵从动套轮14旋转，翼舵从动套轮14带动翼舵从动齿轮8旋转，翼舵从动齿轮8带动翼舵轴7旋转，翼舵轴7带动翼舵叶5旋转，翼舵叶5旋转的角度通过与翼舵轴7直连的码盘4直接测得，也可从与翼轴29直连的码盘间接测得。
3、主舵轴2的转动通过顶部轴承40及内轴承54与翼舵从动套轮14的转动相互隔离互不影响，通过主舵轴2与翼舵从动套轮14转动方向与转动角度的配合实现了主舵与翼舵的任意转角比。
本发明的主要优点体现在：具有任意转角比的舵/翼舵传动装置使得翼舵的转动可以脱离主舵的限制，相当于在舵上增加一个相对独立运动的小控制面来明显改善舵流体动力性能，从而改善舵系统航向控制性能；而且主舵驱动电机的轴与主舵轴2相互垂直，翼舵驱动电机的轴与翼轴29相互垂直，与名称为“船舶舵/翼舵任意转角比传动装置”的专利(申请号为200710072690.1)相比，不但降低了装置整体的高度，还减少了传动的中间环节，而且对翼舵从动齿轮8、翼舵主动齿轮11翼舵从动套轮14施加了保护措施，提高了装置的实用性和精度。使用这种传动装置，在设计海情下，船舶的控制可主要由翼舵的运动完成，由于减小主舵运动幅度，使得能耗降低，可靠性提高；当船舶航行在高于设计海情时，船舶的控制可主舵与翼舵联合运动完成，从而提高了船舶的适航性。
(四)附图说明
附图是本发明的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
船舶舵/翼舵任意转角比传动装置的组成包括：主舵叶1、主舵轴2、平键3、光电码盘4、翼舵叶5、销柱6、翼舵轴7、翼舵从动齿轮8、平键9、销钉10、翼舵主动齿轮11、销钉12、内六连接螺栓13、翼舵从动套轮14、外轴承15、翼轴传动轮16、支架17、齿轮轴承18、基座19、翼轴键20、垫片21、上垫块22、定位销23、内六连接螺栓24、弹簧垫片25、翼舵减速器26、固定螺栓27、垫片28、翼轴29、翼轴连接块30、内六连接螺栓31、垫片32、翼轴加载器33、垫片34、翼轴码盘支架35、码盘连接器36、翼轴光电码盘37、螺钉38、垫片39、顶部轴承40、顶部轴承压板41、螺钉42、垫片43、主舵减速器44、主轴连接块45、主轴加载器46、垫片47、主轴码盘支架48、下轴承压板49、保护盒50、密封圈51、密封圈52、密封圈53、内轴承54。
主舵减速器44安装在上垫块22上，主舵驱动电机通过主舵减速器44把水平方向的转动转换成垂直方向的转动，主舵减速器44通过主轴连接块45、把主舵减速器44和主轴加载器46连在一起，主舵轴2贯穿主舵减速器44和主轴加载器46。
翼舵减速器26安装在上垫块22上，翼舵驱动电机通过翼舵减速器26把水平方向的转动转换成垂直方向的转动，翼舵减速器26通过内六连接螺栓31和垫片32与翼轴加载器33相连，翼轴29贯穿翼舵减速器26和翼轴加载器33。
主舵轴2与顶部轴承40及内轴承54内环固定，翼舵从动套轮14与顶部轴承40及内轴承54外环固定，翼舵从动套轮14的下部与翼舵从动齿轮8安装在保护盒50内。

Claims (2)

1、一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置，它包括安装在支架(17)上的基座(19)、安装在基座(19)上的上垫块(22)，其特征是：主舵减速器(44)和翼舵减速器(26)均安装在上垫块(22)上，主舵驱动电机的轴与主舵轴(2)相互垂直，翼舵驱动电机的轴与翼轴(29)相互垂直，主舵减速器(44)通过主轴连接块(45)把主舵减速器(44)和主轴加载器(46)连在一起，主舵轴(2)贯穿主舵减速器(44)和主轴加载器(46)，主舵轴(2)与顶部轴承(40)及内轴承(54)内环固定，主舵轴(2)下部安装有主舵叶(1)，主舵轴(2)上套有轴承(40)、内轴承(54)、翼舵从动套轮(14)，在翼舵从动套轮(14)外安装有翼舵主动齿轮(11)，在翼舵主动齿轮(11)外安装有翼舵从动齿轮(8)，在翼舵从动齿轮(8)内安装翼舵轴(7)，翼舵轴(7)上安装翼舵叶(5)，翼舵轴(7)上安装光电码盘(4)，翼舵从动套轮(14)与顶部轴承(40)及内轴承(54)外环固定，翼轴(29)贯穿翼舵减速器(26)和翼轴加载器(33)，基座(19)上安装翼轴传动轮(16)，翼轴传动轮(16)下有齿轮轴承(18)，翼轴(29)安装在翼轴传动轮(16)内，翼舵从动套轮(14)与翼轴传动轮(16)和翼舵从动齿轮(8)相连。
2、根据权利要求1所述的一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置，其特征是：翼舵从动套轮(14)和翼舵从动齿轮(8)安装在保护盒(50)内。
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