CN101519118B

CN101519118B - 滑块式船舶襟翼舵任意转角比传动装置

Info

Publication number: CN101519118B
Application number: CN2009100718069A
Authority: CN
Inventors: 刘胜; 李冰; 李福义
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: CN101519118A

Abstract

本发明提供的是一种滑块式船舶襟翼舵任意转角比传动装置，它包括主舵叶、主舵轴、翼舵叶、翼舵轴，主舵轴通过船底密封穿过船底壳，主舵叶安装于主舵轴上，翼舵叶安装于翼舵轴上，它还包括固定导轨、定滑块、滑动轴承、动滑块、动滑道、液压油缸及活塞杆，液压油缸安装在船底壳内部，液压油缸的活塞杆穿过船底壳与动滑块连接，动滑块上连接有定滑块，动滑块外安装有滑动轴承，定滑块安装于固定导轨内，动滑块安装于动滑道内，翼舵轴与动滑道相连接。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

滑块式船舶襟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襟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。襟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，具有固定转角比的襟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。

专利申请号为200810064564.6，名称为“一种船舶舵/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。但是其主舵和翼舵之间采用齿轮传动，齿轮的体积导致装置结构外形不规则，影响船舶的水动力性能。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑，利用滑块机构能使舵与翼舵之间产生任意转角比、提高船舶控制性能的滑块式船舶襟翼舵任意转角比传动装置。

本发明的目的是这样实现的：

它包括主舵叶、主舵轴、翼舵叶、翼舵轴，主舵轴通过船底密封穿过船底壳，主舵叶安装于主舵轴上，翼舵叶安装于翼舵轴上，它还包括固定导轨、定滑块、滑动轴承、动滑块、动滑道、液压油缸及活塞杆，液压油缸安装在船底壳内部，液压油缸的活塞杆穿过船底壳与动滑块连接，动滑块上连接有定滑块，动滑块外安装有滑动轴承，定滑块安装于固定导轨内，动滑块安装于动滑道内，翼舵轴与动滑道相连接。

本发明的工作原理为：

当主舵轴带动主舵叶转动一定角度时，由于动滑道和动滑块的影响，翼舵叶在转动与主舵叶相同角度的同时，还会产生一个附加的角度；当液压缸驱动动滑块在动滑道内运动时，由于动滑块与定滑块相连，且定滑块只能在固定导轨内运动，随着液压杆的伸缩，动滑道将进一步改变主舵轴的转角，即液压杆长度的变化将导致翼舵叶角度的变化。

本发明的主要动作过程如下：

1、当主舵轴转动、液压缸不动时，主舵叶带动翼舵轴以主舵轴为圆心转动；翼舵轴围绕主舵轴为圆心的转动带动动滑道围绕定滑块为圆心转动；由于动滑道的长度小于主舵轴和翼舵轴的间距，当翼舵轴转动相同弧度时，翼舵轴转过的以定滑块为圆心的圆心角小于以主舵轴为圆心的圆心角，所以翼舵叶跟随主舵叶转动相同角度的同时，还将产生一个附加角度。

2、当主舵轴不转动，液压缸活塞杆伸缩时，由于动滑块与定滑块相连接；定滑块安只能在固定导轨内运动、动滑块安装于动滑道，导致动滑块迫使动滑道以翼舵轴为圆心转动，即液压缸活塞杆伸缩将进一步改变翼舵叶的角度。

3、当主舵轴与液压缸同时动作时，主舵和翼舵将分别转动，互不影响。

本发明的主要优点体现在：具有任意转角比的滑块式襟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；而且主舵和翼舵之间的传动采用滑块式，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)和名称为“一种船舶舵/翼舵任意转角比传动装置”(专利申请号为200810064564.6)相比，去掉了齿轮机构，减少了传动的中间环节，降低了装置加工难度，提高了装置的的实用性和精度。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

图1是本发明的结构示意图。

图2是主舵与翼舵转角比为零时的示意图。

图3是当主舵轴带动主舵叶旋转了角度A时的结构示意图。

(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：

滑块式船舶襟翼舵任意转角比传动装置的组成包括：主舵叶1、主舵轴2、翼舵叶3、翼舵轴4、船底密封5、船底壳6、固定导轨7、定滑块8、滑动轴承9、动滑块10、动滑道11、液压油缸12及活塞杆13。

安装在船底壳内部的液压油缸，液压油缸的活塞杆穿过船底壳与动滑块连接，动滑块上连接有定滑块，动滑块外安装有滑动轴承，定滑块安装于固定导轨内，动滑块安装于动滑道内，主舵轴安装与主舵叶内，主舵轴通过船底密封穿过船底壳，翼舵轴安装于翼舵叶内，翼舵轴与动滑道相连接。

如图所示当主舵轴带动主舵叶旋转了角度A时，主舵叶带动翼舵轴以主舵轴为圆心也转动了角度A，翼舵轴围绕主舵轴为圆心的转动带动动滑道围绕定滑块为圆心转动，由于动滑道的长度小于主舵轴和翼舵轴的间距，当翼舵轴转动相同弧度时，翼舵轴转过的以定滑块为圆心的圆心角小于以主舵轴为圆心的圆心角，所以翼舵叶跟随主舵叶转动相同角度A的同时，还将产生一个附加角度B；当主舵轴不转动，液压缸活塞杆伸缩时，由于动滑块与定滑块相连接，且定滑块安只能在固定导轨内运动、动滑块安装于动滑道，导致动滑块迫使动滑道以翼舵轴为圆心转动，即液压缸活塞杆伸缩将进一步改变翼舵叶的转动角度B，翼舵叶的实际转动角度为C(C＝A+B)；当主舵轴与液压缸同时动作时，主舵和翼舵将分别转动，互不影响。

Claims

1.一种滑块式船舶襟翼舵任意转角比传动装置，它包括主舵叶、主舵轴、翼舵叶、翼舵轴，主舵轴通过船底密封穿过船底壳，主舵叶安装于主舵轴上，翼舵叶安装于翼舵轴上，其特征是：它还包括固定导轨、定滑块、滑动轴承、动滑块、动滑道、液压油缸及活塞杆，液压油缸安装在船底壳内部，液压油缸的活塞杆穿过船底壳与动滑块连接，动滑块上连接有定滑块，动滑块外安装有滑动轴承，定滑块安装于固定导轨内，动滑块安装于动滑道内，翼舵轴与动滑道相连接，动滑道的长度小于主舵轴和翼舵轴的间距；当主舵轴转动、液压缸不动时，主舵叶带动翼舵轴以主舵轴为圆心转动；当主舵轴不转动，液压缸活塞杆伸缩时，动滑块使动滑道以翼舵轴为圆心转动；当主舵轴与液压缸同时动作时，主舵和翼舵将分别转动。