CN1056351C - 船舶推进系统及其船舶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由卧式内燃机和推水活塞式推进器相组合的船舶推进系统及其船舶。推进器10主要有进水口1、推水活塞11、活塞套筒7、左右侧进出水阀4′、4、5′、5、喷水口9等。卧式内燃机20的曲轴27系悬臂式曲拐，在内燃机活塞销23上不仅套装有内燃机连杆24，还套装有第二连杆21，第二连杆21的另一端与推水活塞11相连接，使推水活塞11直接由内燃机活塞22推动，在卧式内燃机20和推进器10之间无需增设另外的曲柄连杆机构。

Description

船舶推进系统及其船舶

本发明涉及一种船舶推进系统以及应用该推进系统的船舶，尤其是由内燃机和推水活塞相组合的船舶推进系统。

目前航运界使用最广泛的是内燃机和螺旋浆相组合的船舶推进系统。由于螺旋浆的推进效率不高，研制和开发新的船舶推进器正方兴未艾，申请号为87105745.A名称为“活塞式推进器及其船舶”的发明专利，公开了一种活塞推水式推进系统及其应用该推进系统的船舶。但是，一般的动力机械，包括内燃机在内，动力都是旋转输出，因此，上述发明为了将动力机的旋转输出转化为推水活塞的往复运动，还需要另外增设一个曲柄连杆机构。

本发明的任务是提供一种活塞推水式船舶推进系统及应用该系统的船舶，该推进系统由内燃机活塞直接推动推水活塞作往复运动，从而在内燃机动力输出轴和推水活塞之间无需另外增设曲柄连杆机构将内燃机输出轴的旋转运动转化为推水活塞的往复运动。

为解决上述任务，本发明的解决方案是：将现有卧式内燃机的曲轴改为悬臂式曲拐，并在活塞销上增设一个作往复直线运动的第二连杆，该第二连杆另一端和推水活塞相连接，直接推动推水活塞在活塞套筒内往复移动，推水活塞把活塞套筒分隔为左右两个内腔，左右两个内腔均各自设有进水阀和出水阀，推水活塞往复移动时，左右两内腔交替完成进水和出水过程，从两内腔出水阀交替压出的水流经喷水口喷出而产生推力，推动船舶运动。

采用上述结构后，由于推水活塞直接和内燃机活塞相连接，就无需增设另外的曲柄连杆机构了。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明船舶推进系统第一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明船舶推进系统第二种具体实施方式的结构示意图；

图3是本发明船舶推进系统设有左右双内燃机及左右内燃机协调机构的结构示意图；

图4是本发明船舶推进系统的另一种左右双内燃机及另一种左右内燃机协调机构的结构示意图；

图5是应用本发明船舶推进系统的船舶俯视示意图。

如图1所示，10是推进器、20是卧式内燃机。在推进器10中，推水活塞11在活塞套筒7内移动，并将活塞套筒7分隔为左右两个内腔，在每个内腔的端盖上均设有进水阀4和4′，出水阀5和5′，每个进水阀上套有进水阀弹簧3和3′，每个出水阀上套有出水阀弹簧6和6′，使各个进、出水阀均处于常闭状态。当推水活塞11向左运动时，活塞套筒7右侧内腔出现负压，克服右侧进水阀弹簧3的弹力，使右侧进水阀4打开，水从进水口1经进水歧管2、右侧进水阀4流入活塞套筒7右侧内腔。此时，右侧出水阀5在活塞套筒7右侧内腔负压和右侧出水阀弹簧6作用下处于关闭状态；与此同时，原先已流入活塞套筒7左侧内腔的水在推水活塞11的挤压下产生高压，左侧进水阀4’在此高压和左侧进水阀弹簧3’作用下处于关闭状态，而左侧出水阀5’在此高压作用下克服左侧出水阀弹簧6’的弹力而打开，选取适当的出水阀弹簧6’的刚性系数，具有一定压力的水流在推水活塞11的推动下，经出水歧管8，从其尾端喷水口9喷出，从而产生推力；当推水活塞11向右运动时，活塞套筒7左侧内腔出现负压，右侧内腔出现高压，左侧出水阀5’关闭，左侧进水阀4’打开，水从进水口1经进水歧管2、左侧进水阀4’流入活塞套筒7左侧内腔；与此同时，右侧进水阀4关闭，右侧出水阀5打开，右侧出水阀弹簧6的刚性系数和左侧出水阀弹簧6’相同，具有一定压力的水流经出水歧管8从喷水口9喷出。如此循环不断地工作，喷水口9连续喷水产生推力。推进器10的进水歧管2和出水歧管8均下倾，使进水口1和喷水口9均处于水下位置。在卧式内燃机20中，22是内燃机活塞，23是活塞销，24是内燃机连杆，25是飞轮，27是曲轴，系悬臂式曲拐，它相当于普通曲轴从曲柄销处断开的半根曲轴，在活塞销23上不仅套装有一般内燃机的连杆24，还并列套装有第二连杆21，该第二连杆的另一端和推进器10的推水活塞11相连接，第二连杆21可采用分段组合，曲轴27为悬臂式曲拐可避免与第二连杆21相碰干涉。这样，推水活塞11将和内燃机活塞22作同步往复运动，由内燃机活塞22直接推动推水活塞11，

图2与图1所示结构不同的是，内燃机20的连杆24小头24’不是套装在活塞销23上，而是套装在与第二连杆21连成一体的连杆销21’上，这样的结构实际上装配更方便。

图3所示是本发明采用双发动机的一种实施方式，图中10是推进器，与图1相同不再重述。20是左侧卧式内燃机，以下简称左机，与图1结构相同，30是右侧卧式内燃机以下简称右机，右机连杆33两端分别与右机活塞销32和推水活塞11相连接，右机连杆33也可以采用分段组合；右机30无曲轴，因而也没有现有内燃机的摆动连杆，为保证右机30凸轮系统与右机活塞31及左机20协调工作，设有左右机协调机构。

如图3所示，左右机协调机构的第一种实施方式是采用锥齿轮传动机构：左机曲轴27上固定一锥齿轮26，它与固定在协调轴34左端的锥齿轮28构成锥齿轮转动副，它们的齿数之比为1∶1。协调轴34右端固定一锥齿轮35，它与固定在右机正时轴36上的锥齿轮37构成另一对锥齿轮传动副，它们的齿数之比也是1∶1。正时轴36上还固定正时齿轮38，右机凸轮轴39上固定凸轮轴齿轮40，齿轮38和40构成齿轮传动副，它们的齿数之比为1∶2，这样，右机凸轮轴39的转速为左机曲轴27转速的一半。推进器10的进水歧管2和出水歧管8均下倾，使之不与协调轴34相碰干涉。

图4省略了推进器10的进水歧管2和出水歧管8，如图4所示，左右机协调机构的另一种实施方式是采用同步齿形带传动机构；图中20是左机，与图2结构相同、30是右机与图3结构相同、25是左机飞轮、27是左机曲轴、其上固定一同步齿形带轮29，安装在船体上的中间轴51上固定有同步齿形带轮52，同步齿形带轮29和52通过同步齿形带50传动，它们的齿数之比为1∶1，中间轴51上固定有另一同步齿形带轮53，而右机正时轴36上固定有同步齿形带轮55，同步齿形带轮53和55由同步齿形带54传动，它们的齿数之比也是1∶1；右机正时轴36和右机凸轮轴39通过正时齿轮38和凸轮轴齿轮40构成一对齿轮传动副，它们的齿数之比为1∶2，使右机凸轮轴39的转速降为左机曲轴27的转速的一半。此外，左右机协调机构还可以采用这样的结构：在左机凸轮轴和右机凸轮轴上分别安装齿数相同的同步齿形带轮，这两个同步齿形带轮既可以采用一根齿形带传动，中间设置几个起支承作用的同步齿形带轮，也可以通过中间轴传动。上述同步齿形带装置均不得与推进器10相碰干涉。

如图5所示，90是船体，其底部有Y形凹槽91，可引导水流，左右侧内燃机20和30分别安装在船体90后部的船舱里，它们的中间是推进器10。V形凹槽91尾端是推进器10的进水口1，进水口1和喷水口9位于船舶90底部适当距离的水中，进水口1设有拦河网，为了操纵船舶的航向，在船尾设有船舵92。

Claims (6)

1、一种由内燃机和推进器相组合的船舶推进系统，包括卧式内燃机和由推水活塞、活塞套筒、进水口、喷水口、进出水阀等组成的推水活塞式推进器，其特征是：所述的推进器(10)在被推水活塞(11)分隔的活塞套筒(7)的左右两端盖上均各自设有单向进水阀(4和4′)及单向出水阀(5和5′)，两进水阀(4和4′)均设有进水阀弹簧(3和3′)使两进水阀(4和4′)处于常闭状态，两出水阀(5和5′)均设有出水阀弹簧(6和6′)也使两出水阀(5和5′)处于常闭状态；推进器(10)的进水口(1)通过进水歧管(2)与两进水阀(4和4′)连通，推进器(10)的喷水口(9)通过出水歧管(8)分别与两出水阀(5和5′)连通；所述的卧式内燃机(20)的曲轴(27)系悬臂曲拐，在卧式内燃机(20)的活塞销(23)上不仅套装有内燃机连杆(24)还套装有作往复直线运动的第二连杆(21)，该第二连杆(21)的另一端与推进器(10)的推水活塞(11)相连接。

2、一种由内燃机和推进器相组合的船舶推进系统，包括卧式内燃机和由推水活塞、活塞套筒、进水口、喷水口、进出水阀等组成的推水活塞式推进器，其特征是：所述的推进器(10)在被推水活塞(11)分隔的活塞套筒(7)的左右两端盖上均各自设有单向进水阀(4和4′)及单向出水阀(5和5′)，两进水阀(4和4′)均设有进水阀弹簧(3和3′)使两进水阀(4和4′)处于常闭状态，两出水阀(5和5′)均设有出水阀弹簧(6和6′)也使两出水阀(5和5′)处于常闭状态；推进器(10)的进水口(1)通过进水歧管(2)与两进水阀(4和4′)连通，推进器(10)的喷水口(9)通过出水歧管(8)分别与两出水阀(5和5′)连通；所述的卧式内燃机(20)的曲轴(27)系悬臂曲拐，在卧式内燃机(20)的活塞销(23)上套装的是作往复直线运动的第二连杆(21)，该第二连杆(21)的另一端与推进器(10)的推水活塞(11)相连接，而卧式内燃机(20)的连杆小头(24′)则套装在第二连杆(21)的适当位置上的连杆销(21′)上。

3、根据权利要求1或2所述的船舶推进系统，其特征在于：在推进器(10)的右侧设有第二台卧式内燃机(30)，该右侧内燃机(30)无曲轴和摆动连杆，其活塞销(32)上套装的是作往复直线运动连杆(33)，该往复直线运动连杆(33)的另一端也与推进器(10)的推水活塞(11)相连接，左右两台内燃机(20、30)之间设有左右机协调机构。

4、根据权利要求3所述的船舶推进系统，其特征在于：所述的左右机协调机构为锥齿轮传动机构，在左侧内燃机(20)的曲轴(27)上固定锥齿轮(26)，锥齿轮(26)与固定在协调轴(34)左端的锥齿轮(28)构成一对锥齿轮传动副；协调轴(34)右端固定有锥齿轮(35)，右侧内燃机(30)的正时轴(36)上固定有锥齿轮(37)，锥齿轮(35)与(37)构成另一对锥齿轮传动副；右侧内燃机(30)的正时轴(36)上还固定有正时齿轮(38)，右侧内燃机(30)的凸轮轴(39)上固定有凸轮轴齿轮(40)，正时齿轮(38)和凸轮轴齿轮(40)构成一对齿轮传动副；左侧内燃机(20)的曲轴(27)和右侧内燃机(30)的凸轮轴(39)的转速之比为2∶1。

5、根据权利要求3所述的船舶推进系统，其特征在于：所述的左右机协调机构为同步齿形带传动机构，左侧内燃机(20)的曲轴(27)上固定有同步齿形带轮(29)，中间轴(51)上固定有同步齿形带轮(52)，同步齿形带轮(29)和(52)由同步齿形带(50)传动；中间轴(51)上还固定有另一同步齿形带轮(53)，右侧内燃机(30)的正时轴(36)上固定有同步齿形带轮(55)，同步齿形带轮(53)和(55)由同步齿形带(54)传动；右侧内燃机(30)的正时轴(36)上还固定有正时齿轮(38)，右侧内燃机(30)的凸轮轴(39)上固定有凸轮轴齿轮(40)，正时齿轮(38)和凸轮轴齿轮(40)构成一对齿轮转动副；左侧内燃机(20)的曲轴(27)和右侧内燃机(30)的凸轮轴(39)的转速之比为2∶1。

6、一种船舶，其特征是：该船舶上安装有权利要求1至5中任一权利要求所述的船舶推进系统。

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