CN103129730A - 船模全回转推进装置 - Google Patents

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匡晓峰
孙强
冯骏
胡定健
陆逸民
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Abstract

本发明涉及一种船模全回转推进装置，由轴向传动机构及周向转动机构组成；轴向传动机构包括贯穿装置于安装基座内的上节内轴，上节内轴的一端与第一伺服电机连接，另一端伸出安装基座并连接下节内轴的一端，下节内轴的另一端通过锥齿轮与水平传动轴连接，水平转动轴上装置螺旋桨；周向转动机构包括周向传动轴，周向传动轴的外围与蜗轮及蜗杆连接，蜗杆与第二伺服电机的输出端连接；周向传动轴还通过盖板连接外轴的一端，外轴的另一端与装置于上述螺旋桨外围的壳体相配合。本发明结构紧凑、体积小巧，可同时实现螺旋桨轴向推进及周向360度转动，并且满足水池内模型的安装、推进器推力及动力定位试验的要求，获得较好的试验效果。

Description

船模全回转推进装置
技术领域
本发明涉及船舶动力定位试验领域，尤其涉及一种船舶动力定位试验用的船模全回转推进装置。
背景技术
动力定位系统属高技术、高附加值产品，并且其核心技术完全掌握在少数国外公司中，国内目前对该技术还处于摸索、研究阶段，其整体技术水平与国外相差甚远，为了打破动力定位技术被国外垄断的局面，迫切需要发展我国自主动力定位技术，为了验证动力定位系统各环节的可行性，需要进行试验调试和验证，由于海上动力定位系统试验费用较高，时间周期较长，因此利用船模进行水池试验仍然是解决或验证动力定位系统各环节可行性的首选。
现有的船模技术很难同时实现螺旋桨轴向推进及周向转动，而且船模全回转推进装置大小还与诸多因素有关，当其体积设计过大，易对试验模型和水池大小及风浪环境条件模拟等外部条件要求苛刻，相反，当体积设计过小时，内部机械元件的强度及磨损无法满足长期使用的要求，而且产生的推扭力过小，无法达到试验的要求，并且过小的螺旋桨在高速转动下易引起空化和水动力失真的问题，从而无法获取准确的试验结果。
发明内容
本申请人针对上述现有船模全回转推进装置存在的缺点，进行了研究改进，提供一种结构紧凑，体积小巧的全回转推进装置。
本发明所采用的技术方案如下：
一种船模全回转推进装置，其特征在于：由轴向传动机构及周向转动机构组成；
轴向传动机构包括贯穿装置于安装基座内的上节内轴，上节内轴的一端与第一伺服电机连接，另一端伸出安装基座并连接下节内轴的一端，下节内轴的另一端通过锥齿轮与水平传动轴连接，水平转动轴上装置螺旋桨；
周向转动机构包括周向传动轴，周向传动轴的外围与蜗轮及蜗杆连接，蜗杆与第二伺服电机的输出端连接；周向传动轴还通过盖板连接外轴的一端，外轴的另一端与装置于上述螺旋桨外围的壳体相配合。
其进一步技术方案在于：
所述周向传动轴装置于上节内轴的外周，所述外轴装置于下节内轴的外周；
所述周向传动轴的外围还装置大圆柱齿轮，大圆柱齿轮与小圆柱齿轮互为啮合，小圆柱齿轮与电位器连接，电位器及插座均安装在安装板上，安装板与上述安装基座固接；
所述周向传动轴的外围还装置锁紧螺母，蜗轮的上表面还装置可随蜗轮同步随动的刻度盘；
位于所述水平传动轴的另一端还装置止推轴承，止推轴承的外围设有与壳体相连接的密封罩；于所述壳体上还固接下支承底座，所述下支承底座与导管连接架固接，导管连接架上装置导管；
所述安装基座与周向传动轴之间还装置U形油封；
所述上节内轴与下节内轴的连接处设置过渡套；
所述蜗杆装置于蜗杆基座上，蜗杆基座与安装基座固接；
所述外轴与壳体的连接处装置密封圈；
于第一伺服电机的基座上还固接指针。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、体积小巧，可同时实现螺旋桨轴向推进及周向360度转动，并且满足水池内模型的安装、推进器推力及动力定位试验的要求，在满足螺旋桨轴向推进及周向转动的同时可时时反馈螺旋桨转速及周向0°～360°旋转角度，使其能满足试验要求，获得较好的试验效果。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
图2为图1沿A-A方向的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明由轴向传动机构及周向转动机构组成；
轴向传动机构包括贯穿装置于安装基座20内的上节内轴18，上节内轴18的一端与第一伺服电机1通过万向联轴器2连接，另一端伸出安装基座20并通过过渡套19连接下节内轴18’的一端，下节内轴18’的另一端通过锥齿轮16与水平传动轴11连接，水平转动轴11的一端固接螺旋桨10，位于水平传动轴11的另一端还装置止推轴承15，止推轴承15的外围设有与壳体12相连接的密封罩11-1；于壳体12上还固接下支承底座14，下支承底座14与导管连接架13固接，导管连接架13上装置导管9。
周向转动机构包括周向传动轴21，周向传动轴21装置于上节内轴18的外周13，在周向传动轴21的外围套置蜗轮23及锁紧螺母24，锁紧螺母24用于固定蜗轮23，蜗轮23的表面装置刻度盘4。如图2所示，蜗轮23与蜗杆27互为啮合，蜗杆27通过小型万向联轴器26与第二伺服电机25的输出端连接，蜗杆27装置于蜗杆基座22上，蜗杆基座22与安装基座20固接。蜗周向传动轴21的一端通过紧固件与盖板29固接，所述盖板29与外轴17的一端嵌合连接，外轴17的另一端与装置于上述螺旋桨10外围的壳体12相配合。外轴17装置于下节内轴18’的外周。
如图1所示，位于周向传动轴21的外围还装置大圆柱齿轮6，大圆柱齿轮6与小圆柱齿轮5互为啮合，小圆柱齿轮5与电位器7连接，如图2所示，电位器7及插座28均安装在安装板30上，安装板30与上述安装基座20通过紧固件固接。
如图1所示，安装基座20与周向传动轴21之间还装置U形油封8，外轴17与壳体12的连接处装置密封圈17-1，位于盖板29与周向传动轴21的连接处也设有密封圈（图中未标记出），密封圈及油封的设置保证了本发明具有较好的水密性能。
如图2所示，位于第一伺服电机1的基座上还固接指针3。
本发明的具体工作过程如下：
轴向传动过程：
第一伺服电机1工作，通过万向联轴器2驱动上节内轴18转动，由于上节内轴18通过过渡套19连接下节内轴18’，使下节内轴18’随动，利用锥齿轮16及止推轴承15将力传递至水平传动轴11，从而使安装于水平传动轴11一端的螺旋桨10转动。
周向传动过程：
第二伺服电机器25工作，通过小型万向联轴器26驱动蜗杆27转动，蜗杆27与蜗轮23啮合，蜗轮23随动，由于蜗轮23套装于周向传动轴21的外周，使周向传动轴21转动，通过盖板29带动外轴17转动，由于外轴17与壳体12连接，从而带动整个螺旋桨10整体实现0°～360°的周向运动。
螺旋桨转速及周向运动角度的反馈过程如下：
由于周向传动轴21的外周还套装大圆柱齿轮6，通过上述周向传动过程，周向传动轴21转动的同时驱使大圆柱齿轮6转动，由于大圆柱齿轮6与小圆柱齿轮5啮合，小圆柱齿轮5转动从而驱动与其连接的电位器7工作，通过插座28连接信号线，使操作人员得出时时周向角度及螺旋桨转速，同时由于蜗轮23的转动使得刻度盘4随涡轮随转，操作人员可通过指针3观察本发明的周向转动角度，并通过上述周向角度信号进行比对。
本发明结构紧凑、体积小巧，水下部分尺寸为75mm，周向尺寸最多可达50mm，满足4～5m水池内模型的安装、推进器推力及动力定位试验的要求，各机构传动灵活，在满足螺旋桨轴向推进及周向转动的同时可反馈螺旋桨转速及周向在0°～360°之间的旋转角度，并且水密性能较好，使其能获得准确的试验效果。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.船模全回转推进装置，其特征在于：由轴向传动机构及周向转动机构组成；
     所述轴向传动机构包括贯穿装置于安装基座(20)内的上节内轴(18)，上节内轴(18)的一端与第一伺服电机(1)连接，另一端伸出安装基座(20)并连接下节内轴(18’)的一端，所述下节内轴(18’)的另一端通过锥齿轮(16)与水平传动轴(11)连接，水平转动轴(11)上装置螺旋桨(10)；
     所述周向转动机构包括周向传动轴(21)，所述周向传动轴(21)的外围与蜗轮(23)及蜗杆（27）连接，所述蜗杆(27)与第二伺服电机(25)的输出端连接；所述周向传动轴(21)还通过盖板(29)连接外轴(17)的一端，外轴(17)的另一端与装置于上述螺旋桨(10)外围的壳体(12)相配合。
2.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：所述周向传动轴(21)装置于上节内轴(18)的外周，所述外轴(17)装置于下节内轴(18’)的外周。
3.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：所述周向传动轴(21)的外围还装置大圆柱齿轮(6)，所述大圆柱齿轮(6)与小圆柱齿轮(5)互为啮合，所述小圆柱齿轮(5)与电位器(7)连接，电位器(7)及插座(24)均安装在安装板(30)上，安装板(30)与上述安装基座(20)固接。
4.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：于所述周向传动轴(21)的外围还装置锁紧螺母(24)；蜗轮(23)的上表面还装置可随蜗轮(23)同步随动的刻度盘(4)。
5.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：位于所述水平传动轴(11)的另一端还装置止推轴承(16)，止推轴承(16)的外围设有与壳体(12)相连接的密封罩(11-1)；于所述壳体(12)上还固接下支承底座(14)，所述下支承底座(14)与导管连接架(13)固接，导管连接架(13)上装置导管(9)。
6.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：所述安装基座(20)与周向传动轴(21)之间还装置U形油封(8)。
7.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：所述上节内轴(18)与下节内轴(18’)的连接处设置过渡套(19)。
8.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：所述蜗杆(27)装置于蜗杆基座(22)上，蜗杆基座(22)与安装基座(20)固接。
9.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：所述外轴(18)与壳体(12)的连接处装置密封圈(17-1)。
10.如权利要求1所述的船模全回转推进装置，其特征在于：于第一伺服电机（1）的基座上还固接指针（3）。
  
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