CN103192969A - 一种船舶用明轮推进器 - Google Patents

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Abstract

一种船舶用明轮推进器，各明轮圆周上装有若干根蹼板轴，各蹼板轴与蹼板固连，各蹼板轴的轴头与减速器的动力输出轴连接，减速器动力输入轴与电动机动力输出轴连接，一级明轮的一个或多个蹼板轴上一端装有从动链轮，蹼板轴通过从动链轮、链条与套装在明轮主轴上的固定链轮链接，固定链轮与船体固连；一级明轮和二级明轮的各蹼板轴上装有导动链轮，各蹼板轴的相邻导动链轮通过链条链接，一级明轮和二级明轮上的一或多个蹼板轴上装有被导链轮，一级明轮和二级明轮的被导链轮通过链条链接，通过改变蹼板入水和出水的角度能够有效的减少动力损失，提高推进器工作效率，同时为船舶提供了一种新型高效的明轮推进器。

Description

一种船舶用明轮推进器
技术领域
本发明公开了一种明轮推进器，具体为一种船舶用明轮推进器。
技术背景
早在蒸汽机装上船舶提供动力前后相当长的一段时期里，船舶普遍使用明轮作为推进器，所以人们现在还习惯地称较大的船舶为“轮船”，但以往的明轮推进器因蹼板随明轮向下旋转时压水，向上旋转时抬水，浪费了很多动力。十九世纪三十年代出现了螺旋桨推进器，但螺旋桨推进器的螺旋桨在水中是在作与船舶航向横向转动的，它是靠叶片的倾斜面在旋转时向后推水而产生向前的推力的。由于叶片与水存在无效摩擦，并产生旋流和气泡，机械能损失不小，所以螺旋桨推进器的推进效率也只有百分之六十到百分之七十五，至今为止，人们还在不断探索着如何提高船舶推进器的工作效率和减少动力损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种船舶用明轮推进器，能够减少动力损失，提高推进器的工作效率，为船舶提供一种新型高效的明轮推进器。
本发明的方案是：一种船舶用明轮推进器，包括船体、伸出船体两侧的明轮主轴(8)、装在明轮主轴上的一级明轮(6)和二级明轮(1)，各明轮圆周上装有若干根蹼板轴(3)，各蹼板轴与蹼板(9)一个边固连，其特征在于：所述的各蹼板轴的轴头与减速器(12)的动力输出轴连接，减速器动力输入轴与电动机(13)动力输出轴连接，各减速器和电动机装在明轮圆周上，并通过导线分别与蹼板转角控制器(15)电连接。
所述一级明轮的一个或多个蹼板轴上一端装有从动链轮(4)，蹼板轴通过从动链轮、链条(5)与套装在明轮主轴上的固定链轮(7)链接，固定链轮与从动链轮的直径和齿数相同，固定链轮与船体固连；一级明轮和二级明轮的各蹼板轴上装有导动链轮(2)，各蹼板轴的相邻导动链轮通过链条链接，各导动链轮的直径和齿数相同；一级明轮和二级明轮上的一或多个蹼板轴上装有被导链轮(10)， 一级明轮和二级明轮的被导链轮通过链条链接，各被导链轮的直径和齿数相同。
所述的二级明轮为多个。
要想减少动力损失，就要使蹼板以小阻力入水和出水，将最大限度地使动力用在蹼板划水上，为了达到这一目的，蹼板需要以适合角度入水，蹼板在水中顺船身方向向后划水后再以适合角度出水。蹼板垂直向下与蹼板轴固连，在蹼板轴的一端装有从动链轮，从动链轮与固定链轮通过链条链接，固定链轮通过固定套与船身固连不动，固定链轮与从动链轮的直径和齿数相同，当明轮主轴带动明轮转动时，从动链轮通过链条的牵引围绕固定链轮同步旋转使蹼板始终保持向下垂直状态，蹼板轴上的蹼板垂直入水并在水中顺船身方向向后划水后垂直出水；各蹼板轴的轴头与减速器的动力输出轴连接，减速器动力输入轴与电动机动力输出轴连接，各减速器和电动机装在明轮圆周上，并通过导线分别与蹼板转角控制器电连接，可通过电动机驱动减速器带动蹼板轴旋转，由蹼板转角控制器控制，使蹼板以最佳角度入水在水中顺船身方向划水后以最佳角度出水。本发明的优点是：通过改变蹼板入水和出水的角度能够有效的减少动力损失，提高推进器工作效率，同时为船舶提供了一种新型高效的明轮推进器。
附图说明
图1是本发明一种船舶用明轮推进器的结构示意图；
图2是本发明一种船舶用明轮推进器的蹼板排列示意图；
图3是本发明一种船舶用明轮推进器的链条传动示意图；
图4是本发明一种船舶用明轮推进器的减速器和电机位置示意图；
图5是本发明一种船舶用明轮推进器的蹼板转角控制器和各传感器位置示意图。
图中1二级明轮、2导动链轮、3蹼板轴、4从动链轮、5链条、6一级明轮、7固定链轮、8明轮主轴、9蹼板、10被导链轮、11驱动器、12减速器、13电动机、14蹼板轴角度传感器、15蹼板转角控制器、16吃水深度传感器、17水流速度传感器、18明轮主轴转角传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种船舶用明轮推进器进行展开描述，本技术的一种船舶用明轮推进器是一种船舶用的新型明轮推进器，众所周知，以往的明轮推进器因蹼板随明轮向下旋转时压水，向上旋转时抬水，浪费了很多动力，所以被后来的螺旋桨推进器所逐渐替代，但因螺旋桨自身的工作原理和构造决定其推进效率也只有百分之六十到百分之七十五，要使船舶的动力最大限度地转化为推动力，唯一理想的方法是使推进器的划水部件为平面，并且划水方向始终正对着船舶行进的相反的方向，在以往的技术中，所有的推进方式都是做不到的，发明人根据这一理论，经过反复探索研究，发现，想要实现这一理想的推进方式，只要突破传统技术将明轮推进器进行技术革新即可实现。
本发明的一种船舶用明轮推进器，包括船体、伸出船体两侧的明轮主轴8、装在明轮主轴上的一级明轮6和二级明轮1，各明轮圆周上装有若干根蹼板轴3，各蹼板轴与蹼板9一个边固连，蹼板随蹼板轴的转动而旋转，
所述一级明轮的一个或多个蹼板轴上一端装有从动链轮4，蹼板轴通过从动链轮、链条5与套装在明轮主轴上的固定链轮7链接，固定链轮与从动链轮的直径和齿数相同，固定链轮与船体固连；当明轮主轴带动明轮旋转时，由于固定链轮是固定在船身上不动的，所以从动链轮在链条的牵动下使蹼板轴进行自转，因固定链轮与从动链轮的直径和齿数相同，所以能够保持固连在蹼板轴上的蹼板一直垂直向下围绕明轮主轴旋转，在水中的蹼板进行与船身行进方向相反的方向划水，驱动船舶向前行进。
为了使机构更简单，一级明轮和二级明轮的各蹼板轴上装有导动链轮2，各蹼板轴的相邻导动链轮通过链条链接，各导动链轮的直径和齿数相同；这样可以减少固定套上的固定链轮数量，同时减少链条长度，减轻本发明一种船舶用明轮推进器的重量，也可起到辅助加强的作用，防止链条与从动链轮因蹼板划水阻力过大产生跳齿现象。
因蹼板具有一定的长度，而蹼板在旋转时为了不受相邻蹼板轴的阻挡，所以各蹼板轴的间距在设计时需要考虑蹼板的长度，将蹼板绕蹼板轴的运动半径让开，这样在蹼板较长的情况下，明轮上能够安装的蹼板数量较少，在船舶行进的过程中会产生像人力双桨船一样的脉冲式颠簸，产生的原因是蹼板在划水时船体加速前进，当蹼板要提出水面时，后面的蹼板刚入水还没开始划水，此时船体因失去了蹼板划水的动力，受水的阻力影响突然减速，这样的颠簸容易使船舶上的人或货物受到损伤，同时单个蹼板受到的阻力大，容易损坏蹼板，为了解决这个问题，所述的二级明轮为多个，一级明轮和二级明轮上的一或多个蹼板轴上装有被导链轮10， 一级明轮和二级明轮的被导链轮通过链条链接，各被导链轮的直径和齿数相同
各明轮沿圆周排列的蹼板相互错开一定角度，这样时刻在水下都有蹼板在划水，提高船舶航行的稳定性，也减小了单个蹼板的受力，增加蹼板的使用寿命。
以上是以机械原理实现蹼板垂直划水的，下面介绍通过电力控制蹼板轴转动，能更好的控制蹼板入水、划水和出水时的角度。详细的技术方案是在所述的各蹼板轴的轴头加装减速器，减速器上装有电动机，蹼板轴头与减速器12的动力输出轴连接，减速器动力输入轴与电动机13动力输出轴连接，各减速器和电动机装在明轮圆周上，并通过导线分别与蹼板转角控制器15电连接。
所述的蹼板转角控制器置于船体内，它采集水流速度传感器17、吃水深度传感器16和明轮主轴转角传感器18的数据，辅助控制蹼板轴转动的还包括驱动器11和蹼板轴角度传感器14，蹼板转角控制器安装在船体内，驱动器安装在明轮上，水流速度传感器在船体外侧的水线下与船体固连，吃水深度传感器在船体外侧与船体固连，各蹼板轴的一端均装有蹼板轴角度传感器，蹼板轴角度传感器的探测轴与蹼板轴固连，各电动机和蹼板轴角度传感器通过电线与驱动器连接，各蹼板轴角度传感器通过数据线与驱动器连接，驱动器通过电线和数据线与蹼板转角控制器连接，蹼板转角控制器通过电线和数据线分别与水流速度传感器、吃水深度传感器连接。
蹼板转角控制器的主要作用是对水流速度传感器、吃水深度传感器和明轮主轴转角传感器监测到的数据进行分析计算，将计算后各蹼板轴的转动角度输送给驱动器，驱动器按蹼板转角控制器和蹼板角度传感器提供的数据控制电动机的运转和启停。驱动器还负责将船舶的电力输送给各电动机和蹼板轴角度传感器，但驱动器安装在明轮上，会随明轮一同旋转，普通的电线连接方式会使电线缠绕在明轮主轴上，该问题的解决方法是在明轮主轴上加工一条沟槽，将驱动器的动力电线和数据线置于沟槽内引入船体内，在船体内的明轮主轴外围装有若干个导电滑环，在导电滑环的环内侧与明轮主轴之间由绝缘材料支撑固定，在导电滑环外装有固定在电刷支架上的导电电刷，这些滑环和电刷负责将船体内的电力和数据输送给安装在明轮上的驱动器。
所述的电动机可以是伺服电动机、步进电动机等能够快速启动、制动和反转的电动机，其中伺服电动机在停机后某些相绕组如仍保持通电状态，还具有自锁能力，伺服电动机在控制电压为零的时候，能立即停止自旋转，能更好的满足本发明一种船舶用明轮推进器的蹼板工作要求。
明轮船舶的优点是操纵灵活，尤其是对拖船更重要，两套明轮推进器分别装在船舶的两侧，每套明轮推进器都可独立驱动和操作，当两套明轮推进器做相反运转时，对船舶形成强大的水平转矩，船舶可在原地转向，所以明轮推进器具有螺旋桨推进器的所不及的操作特性，在日益拥堵的港口和小航道更加突出了明轮推进器的实用性，加大蹼板面积可提高低速运行时的推力，加大明轮直径可提高船舶航速，巨大旋转的明轮可增加游轮古典的美感和视觉享受，提高游客的兴致。
本发明的一种船舶用明轮推进器解决了旧式明轮推进器的缺点，使其推进效率高，前进后退同样有力，转向更灵活，为船舶的动力系统增加了新技术的推进器，为人类的水运历史谱写了新的篇章，对水运船舶节能减排、提高效益作用显著。

Claims (3)

1.一种船舶用明轮推进器，包括船体、伸出船体两侧的明轮主轴(8)、装在明轮主轴上的一级明轮(6)和二级明轮(1)，各明轮圆周上装有若干根蹼板轴(3)，各蹼板轴与蹼板(9)一个边固连，其特征在于：所述的各蹼板轴的轴头与减速器(12)的动力输出轴连接，减速器动力输入轴与电动机(13)动力输出轴连接，各减速器和电动机装在明轮圆周上，并通过导线分别与蹼板转角控制器(15)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种船舶用明轮推进器，其特征在于：所述一级明轮的一个或多个蹼板轴上一端装有从动链轮(4)，蹼板轴通过从动链轮、链条(5)与套装在明轮主轴上的固定链轮(7)链接，固定链轮与从动链轮的直径和齿数相同，固定链轮与船体固连；一级明轮和二级明轮的各蹼板轴上装有导动链轮(2)，各蹼板轴的相邻导动链轮通过链条链接，各导动链轮的直径和齿数相同；一级明轮和二级明轮上的一或多个蹼板轴上装有被导链轮(10)， 一级明轮和二级明轮的被导链轮通过链条链接，各被导链轮的直径和齿数相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种船舶用明轮推进器，其特征在于：二级明轮为多个。
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