CN103043199B - 轮缘式差动端面齿调距推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮缘式差动端面齿调距推进装置，包括轮壳、轮缘和多只桨叶，轮缘通过轴系轴承支撑于轮壳中，多只齿轮盘沿周向置于轮缘上，每只齿轮盘上固定一桨叶，齿轮盘与前端面齿圈和后端面齿圈相啮合，前端面齿圈和后端面齿圈分别通过径向轴承支撑于轮缘上，前端面齿圈和后端面齿圈上分别设有永磁电机转子，前端面齿圈上的永磁电机转子和后端面齿圈上的永磁电机转子分别与轮壳上永磁电机定子相对。该轮缘推进器，在回转中心没有回转轴；该推进装置能够通过差动端面齿轮机构实现叶片同步偏转，实现螺旋桨螺距变化；该推进器装置的驱动动力来自内置于轮缘里的两台永磁变频电机，端面齿轮的差动，通过频率变化控制两台电机产生旋转差来实现。

Description

轮缘式差动端面齿调距推进装置

技术领域

本发明涉及一种轮缘式差动端面齿调距推进装置，属于船用设备技术领域。

背景技术

调距桨因其能够适应船舶不同推进工况，降低船舶启停时间，减少主机启停次数，而被广泛应用于各类船舶上。另一类轮缘式推进器是近年发展的推进器，因其没有桨毂，故水动性能好，能源利用率高。

目前调距桨只有桨毂式，通过复杂的液压系统控制桨毂中的伺服油缸调节螺距变化，制造成本维护成本较高。轮缘式推进器只有定距桨变频驱动式，通过永磁电机驱动轮缘旋转，带动连接在轮缘上的叶片，实现与螺旋桨相似的推进能力。

桨毂式调距桨，是通过油缸推动曲柄滑块机构（或曲柄销槽机构）的滑块带动曲柄旋转，桨叶与曲柄紧固因而与曲柄一起旋转，从而实现调节螺距的功能。这一结构经典可靠，已发展了近百年，但仍有缺点：一是曲柄滑块机构的旋转角度小，到达死点后旋转力矩非常小；二是曲柄机构需要一个同时连接多个桨叶曲柄的滑块槽以保证各个桨叶转角同步，习惯称之为“导架”；而导架零件只能使用与小直径的桨毂式调距桨，对于直径数米的轮缘式调距桨则无法采用。

各种调距桨，均依靠液压系统提供调距动力。因此在旋转的轴上必须配置旋转密封装置提供液压配油回路，这一装置限制了液压系统的压力，使得调距机构中的油缸直径较大；同时在较上轴系的调距桨推进器中，细而长的配油管路制造非常麻烦。在轮缘结构的推进器中，因没有桨毂，如果使用配油装置，则配油旋转密封直径太大，制造困难，密封难以保证。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种轮缘式差动端面齿调距推进装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

轮缘式差动端面齿调距推进装置，包括轮壳、轮缘和多只桨叶，特点是：所述轮缘通过轴系轴承支撑于轮壳中，多只齿轮盘沿周向置于轮缘上，每只齿轮盘上固定一桨叶，齿轮盘与前端面齿圈和后端面齿圈相啮合，前端面齿圈和后端面齿圈分别通过径向轴承支撑于轮缘上，前端面齿圈和后端面齿圈上分别设有永磁电机转子，前端面齿圈上的永磁电机转子和后端面齿圈上的永磁电机转子分别与轮壳上永磁电机定子相对。

进一步地，上述的轮缘式差动端面齿调距推进装置，其中，所述桨叶通过螺栓紧固于齿轮盘上。

更进一步地，上述的轮缘式差动端面齿调距推进装置，其中，所述轮缘与轮壳之间设有骨架密封。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明轮缘式差动端面齿调距推进装置，是一种轮缘推进器，在回转中心没有回转轴；该推进装置能够通过差动端面齿轮机构实现叶片同步偏转，实现螺旋桨螺距变化；该推进器装置的驱动动力来自内置于轮缘里的两台永磁变频电机，端面齿轮的差动，通过频率变化控制两台电机产生旋转差来实现。设计可行的调距结构，使得叶片能够在轮缘上旋转角度，且各个叶片转角同步。系统均集成在一起，没有传统意义上的传动轴系、联轴节等，极大的节省了空间。没有调距桨毂，提高了相同直径下的螺旋桨效率。采用了新型的永磁电机进行推进，更加节能环保。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的轴测示意图；

图2：本发明的截面剖视示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，轮缘式差动端面齿调距推进装置，包括轮壳10、轮缘9和多只桨叶1，轮缘9通过轴系轴承7支撑于轮壳10中，多只齿轮盘2沿周向置于轮缘9上，每只齿轮盘2上安装一桨叶1，齿轮盘2与前端面齿圈3和后端面齿圈相啮合，前端面齿圈3和后端面齿圈分别通过径向轴承6支撑于轮缘9上，前端面齿圈3设有永磁电机转子5，后端面齿圈上也设有永磁电机转子，前端面齿圈3上的永磁电机转子和后端面齿圈上的永磁电机转子分别与轮壳上永磁电机定子4相对。

桨叶1通过螺栓紧固在齿轮盘2上，齿轮盘根据差动原理可以调整角度，齿盘即桨叶的实际调整角度，通过测量端面齿盘的差动角进行反馈。齿轮盘2与轮缘9的接触面承受螺旋桨旋转产生的推力、离心力。齿轮盘2分别与前端面齿圈3和后端面齿圈啮合，当端面齿圈同向同步转动时，桨叶1随轮缘9回转；当两个端面齿圈旋转有差动时，直齿齿轮同步发生旋转（调节螺距），并同时随轮缘回转。

两个端面齿圈通过径向轴承6支撑，并与永磁电机转子5联接为一体。两台永磁电机同步旋转时带动端面齿圈同步旋转，当变频脉冲控制两台电机产生转差时，端面齿圈也产生差动，差动实现桨叶偏转。

轮缘9、桨叶1、齿轮盘2和端面齿圈等是整个推进器的转子，轮壳10和永磁电机定子等是推进器的定子，转子与定子之间通过轴承承受推进力，轮缘与轮壳之间设有回转轴承及骨架密封8。

整个推进器内部充满润滑油液，一方面保护齿轮机构进行润滑，另一方面减少水下压差对密封的影响。因系统全部置于水下，其工作发热通过四周的流水冷却。

螺距角度反馈通过检测贴在端面齿圈上的标记，获得两个齿圈的相位差角φ，若齿轮减速比为i，则桨叶的转角α=φ/ I 。

综上所述，本发明轮缘式差动端面齿调距推进装置，是一种轮缘推进器，在回转中心没有回转轴；该推进装置能够通过差动端面齿轮机构实现叶片同步偏转，实现螺旋桨螺距变化；该推进器装置的驱动动力来自内置于轮缘里的两台永磁变频电机，端面齿轮的差动，通过频率变化控制两台电机产生旋转差来实现。设计可行的调距结构，使得叶片能够在轮缘上旋转角度，且各个叶片转角同步。系统均集成在一起，没有传统意义上的传动轴系、联轴节等，极大的节省了空间。没有调距桨毂，提高了相同直径下的螺旋桨效率。采用了新型的永磁电机进行推进，更加节能环保。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1. 轮缘式差动端面齿调距推进装置，包括轮壳、轮缘和多只桨叶，其特征在于：所述轮缘通过轴系轴承支撑于轮壳中，多只齿轮盘沿周向置于轮缘上，每只齿轮盘上固定一桨叶，齿轮盘与前端面齿圈和后端面齿圈相啮合，前端面齿圈和后端面齿圈分别通过径向轴承支撑于轮缘上，前端面齿圈和后端面齿圈上分别设有永磁电机转子，前端面齿圈上的永磁电机转子和后端面齿圈上的永磁电机转子分别与轮壳上永磁电机定子相对。

2.根据权利要求1所述的轮缘式差动端面齿调距推进装置，其特征在于：所述桨叶通过螺栓紧固于齿轮盘上。

3.根据权利要求1所述的轮缘式差动端面齿调距推进装置，其特征在于：所述轮缘与轮壳之间设有骨架密封。