CN102431636A - 一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置 - Google Patents

Abstract

一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置，本装置安装于船艉，通过液压马达直接洞穿公共基座板的垂置悬挂桨、驱动传动轴系和螺旋桨推进渔船航行，通过齿条传动活塞液压缸上的齿条与外套管齿轮啮合传动驱使悬挂桨整体转动且对渔船航向实现操控，通过双作用式活塞杆液压缸连动回转支承座板且对悬挂桨实现升降操控。本发明采用悬挂桨与柴油机分离的方法，液压传动各执行元件，能有效调控航速和转向，安全与稳定性显著提高；采用无油滑动轴承，能有效解决滴漏油污染水体以及柴油机的沸水和水蒸气烫伤船员等难题；既能在渔船航行过程中避免鱼网挂桨或者河草缠绕悬挂桨的事故发生，又能通过提升螺旋桨至水面很方便地进行故障排除和日常检修与维护。

Description

一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置

技术领域

本发明涉及小型渔船的动力推进，特别涉及巨网捕鱼辅助船和海淡水养殖工船的一种液压驱动回转和升降悬挂桨的装置。

背景技术

渔船是用以捕捞和采收水生动植物的船舶，也包括现代捕捞生产的一些辅助船只，如进行水产品加工、运输、养殖、资源调查、渔业指导和训练以及执行渔政任务等的船舶。中小型捕捞渔船一般为数十至数百吨，主机功率一般为每总吨1.5～4.5千瓦，有的高达6～7千瓦。中型渔船的动力装置多采用柴油机联接减速齿轮箱并且通过水平轴系驱动螺旋桨，而小型渔船多采用柴油机为动力的船用挂桨机驱动航行。

传统意义上的船用挂桨机是将柴油机和螺旋桨的传动轴系通过上部变速齿轮箱联接在一体并外挂于船艉，在螺旋桨浸没于水中高速旋转时产生强大的推力驱动船体前行。船用挂桨机通常有三种类型：第一种是小型船舶上使用的，其结构简单并且设置有操舵装置，配置动力多数为小型柴油机，使用功率多数在30马力以下，柴油机和螺旋桨传动轴系整体组合固定在船艉不动，需要通过操控舵系装置上的舵叶摆动促使船舶转向；第二种也是小型船舶上使用的，挂桨机的柴油机配置和基本结构形式类似于第一种，只是柴油机和螺旋桨传动轴系的整体组合安装在一水平横向布置的转动轴上，并且以操纵杆手动方式实现上下倾角摆动使得螺旋桨和螺旋桨轴系露出水面，这种结构形式的船用挂桨机安全性低，特别对于采用开式水箱冷却的柴油机在倾斜作业时沸腾的开水容易烫伤船员；第三种是高速快艇和中小型游艇上使用的，其结构复杂并且功率可以很大，配置动力多数为高速汽油机，最大使用功率有超过250马力的，这种挂桨机(或称舷外机、船外机)是不设置舵叶的，船舶转向是让整机转动，通过改变螺旋桨的推水方向促使船舶转向，名牌产品有日本的雅马哈和本田船外机，以及美国的水星船外机。

在1980年以来的近30年里，我国江河湖泊里的航运和渔业生产中的小型钢质船广泛地应用了传统的柴油机挂桨装置。但是，开式布置的传统柴油机挂桨装置存在“跑冒滴漏”油污染水体以及沸腾水和水蒸气经常烫伤船员、振动噪音大和安全系数低等等严重问题，极大地影响航行水域周围环境，甚至严重影响下游居民的日常生活用水。正是基于人们对传统船用挂桨机危害性的广泛认识以及对生态环境和水资源保护的热切愿望，近几年来，有些地方政府已经立法淘汰技术落后的第一种和第二种传统船用挂桨机，并且规定了使用期限。

湖泊水库内的巨网捕鱼作业过程以及海淡水养殖生产过程中，都必须使用小型渔船：一是作为捕鱼作业辅助船使用；二是作为渔业生产(包括投喂饵料)日常管理船使用；三是作为少量渔获物和作业用品的运输工具使用；四是作为辅助的水上交通工具使用。上述小型渔船，应用时并不需要追求很快的航行速度，但是特别需要安全和环保。

液压马达习惯上是指输出旋转运动的、将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。液压马达和液压油缸具有结构紧凑、体积小、重量轻和噪音低等优点，因为具有可靠承受中高压力的密封结构和高精度制造特点，所以不会因泄漏机油而造成环境污染。

现有的渔船用柴油机挂桨装置，因为其设计方面存在缺陷以及会产生上述的诸多不良后果，已经不能满足现代渔业生产更高的技术要求，所以发明一种安全可靠和环保节能的新一代船用挂桨机装置成为迫切需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨的装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置，其特征在于：

液压马达通过水平的联接座板固定在一个呈中空筒形、开口向上的联接座体顶部中心，联接座体的筒形内腔中布置联轴器，液压马达输出轴向下垂直穿过联接座板与联轴器输入端相连，

联接座体下方布置悬挂桨组件，悬挂桨组件包括立式的外套管和布置在外套管内的传动轴，外套管与传动轴之间配置受力轴承，外套管通过上端的法兰盘固定在联接座体底部中心，

传动轴上端伸出外套管上端、穿过联接座体底部中心开孔，与联轴器输出端相连，传动轴向下伸出外套管下端，通过一对换向锥齿轮与水平布置的螺旋桨轴一端连接，螺旋桨轴另一端装配螺旋桨，

在法兰盘外侧的联接座体底部布置一个平面回转支承轴承，平面回转支承轴承呈水平的环形台阶，轴心与传动轴的轴心重合，小端固定在联接座体底部，

联接座体下方横向布置长形的回转支承座板，平面回转支承轴承的大端装配在回转支承座板中心的轴承座孔内，联接座体底部与平面回转支承轴承的台阶面之间围成环形凹槽，凹槽内嵌装压板，压板通过螺钉紧固在回转支承座板上，

回转支承座板下方水平吊装矩形框架，外套管从矩形框架内穿过，齿条传动活塞液压缸固定在矩形框架上，齿条传动活塞液压缸的活塞杆带有直齿条，直齿条与悬挂桨组件的轴线垂直，外套管齿轮套装在外套管上、与直齿条相啮合，直齿条在齿条传动活塞液压缸驱动下横向往复移动、带动螺旋桨轴绕悬挂桨组件的传动轴轴心线来回摆动，

矩形框架内吊装转角传感器，转角传感器上的传感器齿轮与外套管齿轮相啮合，转角传感器信号连接控制单元，

外套管齿轮下部外圆周上套装下支承轴承，下支承轴承固定在矩形框架的下框上，

回转支承座板左右两侧分别布置双作用式活塞杆液压缸，双作用式活塞杆液压缸底部固定在水平的公共基座板上，回转支承座板的左右两端分别固定在两个双作用式活塞杆液压缸的滑动外套上，滑动外套在公共基座板上方作同步的上、下垂直移动，

公共基座板中心开孔，悬挂桨组件垂挂在开孔内，悬挂桨组件的下端位于公共基座板下方，

液压马达、齿条传动活塞液压缸和双作用式活塞杆液压缸的液压管路分别连接控制单元。

渔船处于正常航行工况时，双作用式活塞杆液压缸带动滑动外套处于行程最低位，回转支承座板与安装在其上的联接座体以及液压马达、外套管齿轮、直齿条和悬挂桨组件等都处于行程最低位，此时，液压马达驱动螺旋桨旋转并且推动渔船航行。

当渔船需要改变航向时，驱动传动轴系的液压马达正常工作，通过操作齿条传动活塞液压缸、促使直齿条横向往复移动，当悬挂桨组件上的外套管齿轮旋转一个角度，就会带动悬挂桨组件、联接座体、液压马达等整体旋转一个角度，水平安置的螺旋桨轴系随即绕外套管的中心轴线左右摆转，以此实现渔船航向的改变；同时转角传感器会实时的将上述摆转角度传送到控制单元，操作人员根据航向变化的需要及时的对该角度进行修正操控，直至完成航向的目标改变；转向角的操控范围应该满足渔船对于安全等方面的规范要求；悬挂桨在其换向过程中，由于回转支承座板与联接座体之间装配了平面回转支承轴承，回转支承座板没有转动。

当渔船航行过程中遭遇到漂浮障碍物时，为了避免其对螺旋桨有可能的损伤，就应该提前操作双作用式活塞杆液压缸的控制元件，使得滑动外套等被快速推升到行程高位，及时的将悬挂桨组件提升且使螺旋桨露出水面，此时借助渔船航行时的惯性，顺速离开障碍物，随后再操作双作用式活塞杆液压缸的控制元件，将滑动外套等降落至正常航行工况时的行程最低位。此类漂浮的障碍物多数是诸如树枝、竹木制品、弃用鱼网、弃用绳索以及长茎的河草等杂物。

当渔船动力推进装置发生故障需要检修水下部件时，提升螺旋桨露出水面的操作类似于上述渔船航行过程中遭遇到漂浮障碍物时的处理方法。

当渔船需要停泊时，操控液压马达至停车状态即可，其它动力设备同时停车处理。

进一步的，转角传感器与控制单元之间使用无线或者有线信号连接，转角传感器的通信电源使用锂电池或者铅酸蓄电池。

再进一步，双作用式活塞杆液压缸的上端伸出导向柱，导向柱的顶端紧旋一限位螺母，滑动外套套装在导向柱上。

再进一步，平面回转支承轴承和下支承轴承均为无油润滑的聚四氟乙烯滑动轴承或者是特种耐摩合金滑动轴承。

角度传感器有多种的结构和安装方式，一种优选方案是，在外套管一侧布置传感器齿轮，传感器齿轮与外套管齿轮相啮合，转角传感器的信号发射元件固定在传感器齿轮的上表面，转角传感器的信号接收元件布置在传感器齿轮上方，当直齿条与外套管齿轮的啮合部位位于直齿条正中时，此时螺旋桨的摆动角度为0度，信号接收元件正对信号发射元件。

本装置将柴油机与悬挂桨分离且落舱安置，使用液压马达与悬挂桨直接并驱动螺旋桨轴系和螺旋桨推进渔船航行。具有以下有益效果：

1、柴油机的动力通过液压系统传递给各个执行元件(如：液压马达和液压缸)，能够在较大范围内调控悬挂桨的工作转速以及渔船的航速，其安全性和稳定性得到显著提高；

2、采用悬挂桨与柴油机分离的方法，不使用上部变速齿轮箱，平面回转支承轴承和下支承轴承都是采用无需油润滑且结构紧凑和安全可靠的滑动轴承，能够彻底解决柴油和润滑油直接“跑冒滴漏”污染渔业水体、沸腾水和水蒸气烫伤船员以及振动噪音大等技术难题；

3、由于实现了液压缸驱动的悬挂桨组件整体升降，既能够在渔船航行过程中避免鱼网挂桨或者河草缠绕悬挂桨的事故发生，又能够在平时通过提升螺旋桨至水面很方便地检修和维护，免于经常更换螺旋桨而需人工下水作业或者将渔船拖入船坞施工所造成的费工费时。

附图说明

图1为本发明的正视剖面图

图2为图1的左视剖面图

图1-2中：1为液压马达，2为联接座板，3为联接座体，4为平面回转支承轴承，5为外套管，6为法兰盘，7为联轴器，8为传动轴，9为回转支承座板，10为轴承座孔，11为压板，12为活塞杆，13为直齿条，14为外套管齿轮，15为螺旋桨轴，16为螺旋桨，17为齿条传动活塞液压缸，18为传感器齿轮，19为框架，20为下支承轴承，23为双作用式活塞杆液压缸，25为滑动外套，27为公共基座板，34为导向柱，35为限位螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

液压马达1通过水平的联接座板2固定在一个呈中空筒形、开口向上的联接座体3顶部中心，联接座体3的筒形内腔中布置联轴器7，液压马达1输出轴向下垂直穿过联接座板2与联轴器7输入端相连。

联接座体3下方布置悬挂桨组件，悬挂桨组件包括立式的外套管5和布置在外套管5内的传动轴8，外套管5与传动轴8之间配置受力轴承，外套管5通过上端的法兰盘6固定在联接座体3底部中心。

传动轴8上端伸出外套管5上端、穿过联接座体3底部中心开孔，与联轴器12输出端相连，传动轴8向下伸出外套管5下端，通过一对换向锥齿轮与水平布置的螺旋桨轴15一端连接，螺旋桨轴15另一端装配螺旋桨16。

在法兰盘6外侧的联接座体3底部布置一个平面回转支承轴承4，平面回转支承轴承4呈水平的环形台阶，轴心与传动轴8的轴心重合，小端固定在联接座体3底部。

联接座体3下方横向布置长形的回转支承座板9，平面回转支承轴承4的大端装配在回转支承座板9中心的轴承座孔10内，联接座体3底部与平面回转支承轴承4的台阶面之间围成环形凹槽，凹槽内嵌装压板11，压板为对半式结构，对称装入后通过螺钉紧固在回转支承座板9的凸台面上。

回转支承座板9下方水平吊装矩形框架19，外套管6从矩形框架19内穿过，齿条传动活塞液压缸17固定在矩形框架19上，齿条传动活塞液压缸17的活塞杆12带有直齿条13，直齿条13与悬挂桨组件的轴线垂直，外套管齿轮14套装在外套管5上、与直齿条13相啮合，直齿条13在齿条传动活塞液压缸17驱动下横向往复移动、带动螺旋桨轴15绕悬挂桨组件的传动轴轴心线来回摆动。

矩形框架19内吊装转角传感器，转角传感器上的传感器齿轮18与外套管齿轮14相啮合，转角传感器与控制单元之间使用无线或者有线信号连接，转角传感器的通信电源使用锂电池或者铅酸蓄电池。

外套管齿轮14下部外圆周上套装下支承轴承20，下支承轴承20固定在矩形框架19的下框上。

回转支承座板9左右两侧分别布置双作用式活塞杆液压缸23，双作用式活塞杆液压缸23底部固定在水平的公共基座板27上，回转支承座板9的左右两端分别固定在两个双作用式活塞杆液压缸23的滑动外套25上，滑动外套25在公共基座板27上方作同步的上、下垂直移动，双作用式活塞杆液压缸23的上端伸出导向柱34，导向柱34的顶端紧旋一限位螺母35，滑动外套25套装在导向柱34上。

公共基座板27中心开孔，悬挂桨组件垂挂在开孔内，悬挂桨组件的下端位于公共基座板27下方。

液压马达1、齿条传动活塞液压缸17和双作用式活塞杆液压缸23的液压管路分别连接控制单元，通过对应的操控作业，实现螺旋桨的正反转以及悬挂桨组件的回转运动和其整体升降运动。

平面回转支承轴承4和下支承轴承20均为无油润滑的聚四氟乙烯滑动轴承或者是特种耐摩合金滑动轴承。

渔船处于正常航行工况时，双作用式活塞杆液压缸23带动滑动外套25处于行程最低位，回转支承座板9与安装在其上的联接座体3以及液压马达1、外套管齿轮14、直齿条13和悬挂桨组件等都处于行程最低位，此时，液压马达1驱动螺旋桨16旋转并且推动渔船航行。

当渔船需要改变航向时，驱动传动轴系的液压马达1正常工作，通过操作齿条传动活塞液压缸17、促使直齿条13横向往复移动，当悬挂桨组件上的外套管齿轮14旋转一个角度，就会带动悬挂桨组件、联接座体3、液压马达1等整体旋转一个角度，水平安置的螺旋桨16轴系随即绕外套管5的中心轴线左右摆转，以此实现渔船航向的改变；同时转角传感器会实时的将上述摆转角度传送到控制单元，操作人员根据航向变化的需要及时的对该角度进行修正操控，直至完成航向的目标改变；转向角的操控范围应该满足渔船对于安全等方面的规范要求；在换向过程中，由于回转支承座板9与联接座体3之间装配了平面回转支承轴承4，回转支承座板9没有转动。

当渔船航行过程中遭遇到漂浮障碍物时，为了避免其对螺旋桨16有可能的损伤，就应该提前操作双作用式活塞杆液压缸23的控制元件，使得滑动外套25等被快速推升到行程高位，及时的将悬挂桨组件提升且使螺旋桨16露出水面，此时借助渔船航行时的惯性，顺速离开障碍物，随后再操作双作用式活塞杆液压缸23的控制元件，将滑动外套25等降落至正常航行工况时的行程最低位。此类漂浮的障碍物多数是诸如树枝、竹木制品、弃用鱼网、弃用绳索以及长茎的河草等杂物。

当渔船动力推进装置发生故障需要检修水下部件时，提升螺旋桨16露出水面的操作类似于上述渔船航行过程中遭遇到漂浮障碍物时的处理方法。

当渔船需要停泊时，操控液压马达1至停车状态即可，其它动力设备同时停车处理。

Claims (4)

1.一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置，其特征在于：

液压马达(1)通过水平的联接座板(2)固定在一个呈中空筒形、开口向上的联接座体(3)顶部中心，联接座体(3)的筒形内腔中布置联轴器(7)，液压马达(1)输出轴向下垂直穿过联接座板(2)与联轴器(7)输入端相连，

联接座体(3)下方布置悬挂桨组件，悬挂桨组件包括立式的外套管(5)和布置在外套管(5)内的传动轴(8)，外套管(5)与传动轴(8)之间配置受力轴承，外套管(5)通过上端的法兰盘(6)固定在联接座体(3)底部中心，

传动轴(8)上端伸出外套管(5)上端、穿过联接座体(3)底部中心开孔，与联轴器(12)输出端相连，传动轴(8)向下伸出外套管(5)下端，通过一对换向锥齿轮与水平布置的螺旋桨轴(15)一端连接，螺旋桨轴(15)另一端装配螺旋桨(16)，

在法兰盘(6)外侧的联接座体(3)底部布置一个平面回转支承轴承(4)，平面回转支承轴承(4)呈水平的环形台阶，轴心与传动轴(8)的轴心重合，小端固定在联接座体(3)底部，

联接座体(3)下方横向布置长形的回转支承座板(9)，平面回转支承轴承(4)的大端装配在回转支承座板(9)中心的轴承座孔(10)内，联接座体(3)底部与平面回转支承轴承(4)的台阶面之间围成环形凹槽，凹槽内嵌装压板(11)，压板(11)通过螺钉紧固在回转支承座板(9)上，

回转支承座板(9)下方水平吊装矩形框架(19)，外套管(6)从矩形框架(19)内穿过，齿条传动活塞液压缸(17)固定在矩形框架(19)上，齿条传动活塞液压缸(17)的活塞杆(12)带有直齿条(13)，直齿条(13)与悬挂桨组件的轴线垂直，外套管齿轮(14)套装在外套管(5)上、与直齿条(13)相啮合，直齿条(13)在齿条传动活塞液压缸(17)驱动下横向往复移动、带动螺旋桨轴(15)绕悬挂桨组件的传动轴(8)轴心线来回摆动，

矩形框架(19)内吊装转角传感器，转角传感器上的传感器齿轮(18)与外套管齿轮(14)相啮合，转角传感器信号连接控制单元，

外套管齿轮(14)下部外圆周上套装下支承轴承(20)，下支承轴承(20)固定在矩形框架(19)的下框上，

回转支承座板(9)左右两侧分别布置双作用式活塞杆液压缸(23)，双作用式活塞杆液压缸(23)底部固定在水平的公共基座板(27)上，回转支承座板(9)的左右两端分别固定在两个双作用式活塞杆液压缸(23)的滑动外套(25)上，滑动外套(25)在公共基座板(27)上方作同步的上、下垂直移动，

公共基座板(27)中心开孔，悬挂桨组件垂挂在开孔内，悬挂桨组件的下端位于公共基座板(27)下方，

液压马达(1)、齿条传动活塞液压缸(17)和双作用式活塞杆液压缸(23)的液压管路分别连接控制单元。

2.如权利要求1所述一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置，其特征在于：

所述转角传感器与控制单元之间使用无线或者有线信号连接，转角传感器的通信电源使用锂电池或者铅酸蓄电池。

3.如权利要求1所述一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置，其特征在于：

所述双作用式活塞杆液压缸(23)的上端伸出导向柱(34)，导向柱(34)的顶端紧旋一限位螺母(35)，滑动外套(25)套装在导向柱(34)上。

4.如权利要求1所述一种小型渔船的液压驱动回转和升降悬挂桨装置，其特征在于：

所述平面回转支承轴承(4)和下支承轴承(20)均为无油润滑的聚四氟乙烯滑动轴承或者是特种耐摩合金滑动轴承。

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