CN106428493A - 一种船舶螺旋浆摆旋柔性并联驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种船舶螺旋桨摆旋柔性并联驱动装置，它包括螺旋桨、并联摆浆机构、旋转驱动器和柔性联轴器，所述并联摆浆机构包括机座、动台、中间SP型约束分支、两个SPS型驱动分支和一个SPR型驱动分支，实现螺旋桨随中间约束分支绕机座中心球副的摆动和轴向移动；旋转驱动器包括发动机和主轴；柔性联轴器包括两个法兰盘和一组牵绳组件，两个法兰盘分别与主轴和中间约束分支一端固连，牵绳组件圆周均布柔性连接两个法兰盘；旋转驱动器通过柔性联轴器驱动中间约束分支带动螺旋桨旋转。本发明结构简单、紧凑，螺旋桨旋摆灵活，旋转驱动器稳定性好，振动小，易控制，无需摆舵驱动机构与摆舵控系统。

Description

一种船舶螺旋浆摆旋柔性并联驱动装置

技术领域

本发明属于船舶技术领域，特别涉及一种船舶螺旋浆驱动装置。

背景技术

船舶螺旋浆运动驱动装置是潜艇、舰船航行的关键部件。通常船舶螺旋浆同轴安装在旋转轴一端，旋转轴由固定在船体下端回转支座支撑，旋转轴另一端与固定在船体上驱动装置联接。螺旋浆与摆舵机构控系统协调作用，推动船舶前行与换向。在该方面，国内外工程技术人员已做了一些改进和研究，2015年公开号为CN104527962A的发明专利公开了一种可灵活转向的船舶驱动装置，其驱动组件包括转动杆、电机和螺旋桨，转动杆支撑在围杆上，转动杆整体处于船体外，转动杆下端延伸至船体下侧。2015年英国通用电气能源能量变换技术有限公司公开号为CN105083515A的发明专利公开了一种摆线型舰船推进系统，该系统包括叶片安装盘和多个推进器叶片，多个推进器叶片中的各个具有相应的主叶片轴线，并且叶片与推进器叶片中的其它每一个的任何绕轴线旋转无关地绕其主叶片轴线旋转。2014年德国非德烈斯哈芬股份公司的公开号为CN104203747A的发明专利公开了一种船舶驱动装置，利用该支承系统紧固在船体上，其中，驱动机和传动装置借助连接法兰彼此连接并且布置在船体的内部，实施为转动支承部的第一支承位置相对于螺旋桨轴的旋转轴线的优化布置。2008年德国施奥泰尔有限公司的公开号为CN101218148的发明专利公开了一种船舶动力装置和船舶驱动方法，在水下吊舱包括前部螺旋桨和后部螺旋桨以及在动力装置和螺旋桨之间的转矩传递装置。2008年南非迈克尔的公开号为CN101137539的发明专利公开了一种船舶驱动器，用于船尾驱动，其包括一个能够连接于船尾的外部结构、支撑该外部结构的壳体，壳体内部的齿轮组和反向离合器，齿轮组包括副齿轮，能够围绕横向轴线旋转90度。2014年日本三菱重工业株式会社的公开为CN104114446A的发明专利公开了一种船舶的船舵装置及具备该船舵装置的船舶，具备固定于船尾的挂舵臂、支承为以转动基准线为轴旋转自如的船舵。

上述发明装置及思想各具特色，但摆舵驱动机构与摆舵控系统仍十分复杂，并且在水中产生较大阻力，长期在海水中，容易因生锈导致失效。为了满足潜 艇升降，还需要多摆舵驱动机构，其相应的多摆舵驱动机构与其控系统更加复杂。这些问题引起船舶螺旋浆运动驱动装置设计者们的高度关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑，无需摆舵驱动机构与摆舵控系统的船舶螺旋浆摆旋柔性并联驱动装置。

本发明包括螺旋浆、并联摆浆机构、旋转驱动机构、柔性联轴器，其中并联摆浆机构包括机座、动台、中间SP型约束分支、两个结构相同的SPS型驱动分支和一个SPR型驱动分支；所述机座为圆柱空腔，该机座圆柱上、下端设有同轴通孔；并联摆浆机构和柔性联轴器均设在机座圆柱空腔内；上述三个驱动分支在机座上端与动台之间圆周均布；所述SPS型驱动分支为常规直线液压驱动缸，其两端分别与机座上端和动台球副联接，所述SPR型驱动分支为常规直线液压驱动缸，其一端与机座上端球副联接，其另一端与动台圆周相切的转动副联接；所述中间SP型约束分支包括心轴、球座和球体；所述球座设有凹球面孔和外圆柱，所述球体设有凸球面和过球心的通孔；该球座外圆柱与机座上端通孔固连，球座的凹球面与球体的凸球面球副联接，心轴伸出端与螺旋浆同轴固连，心轴上部与球体的通孔圆柱副联接，心轴下部与动台的中心孔转动副联接；所述旋转驱动器包括发动机和主轴，发动机与机座下端固连，发动机输出轴与主轴下端的开孔键联接，主轴与机座下端通孔转动副联接；所述柔性联轴器包括大法兰盘、小法兰盘、六个牵绳组件和小滚珠轴承；所述大、小法兰盘设有中心通孔和六个圆周均布通孔，大、小法兰盘中心通孔分别与上述主轴的上端和上述心轴一端同轴固连；所述小滚珠轴承与大法兰盘圆周通孔同轴固连，用于减小钢丝绳的磨损；所述牵绳组件包括套、钢丝绳、弹簧和压板；套的开口端与大法兰盘圆周通孔同轴固连，压板和弹簧均设在套内，弹簧的一端抵在大法兰盘的底部，弹簧的另一端抵在压板上，钢丝绳的一端与压板固接，钢丝绳的另一端穿过弹簧和小滚珠轴承内孔与小法兰盘圆周通孔固接；变化并联摆浆机构的三个驱动分支长度，可实现螺旋浆随心轴绕机座中心球副的摆动和轴向移动；与机座固连的旋转驱动器通过柔性联轴器驱动心轴和螺旋浆旋转。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、由于该装置驱动螺旋桨作旋转、摆动与伸缩复合运动，所以无需摆舵驱 动机构与摆舵控系统。

2、结构简单，紧凑。

3、并联摆桨机构驱动螺旋桨旋摆灵活，可以实现潜艇升降，船舶换向。

4、旋转驱动器与船体固连，与并联摆桨机构的心轴柔性转动联接，可避免大质量的旋转驱动器随螺旋桨轴摆动而导致船舶体的晃动。

5、重型旋转驱动器稳定性好，振动小，易控制。

附图说明

图1是本发明的主视剖视图。

图中：1-发动机、2-主轴、3-机座、4-动台、5-SPS型驱动分支、6-SPR型驱动分支、7-球座、8-球体、9-螺旋桨、10-心轴、11-小法兰盘、12-钢丝绳、13-大法兰盘、14-小滚珠轴承、15-套、16-弹簧、17-压板。

具体实施方式：

在图1所示的船舶螺旋浆摆旋柔性并联驱动装置示意图中，机座3为圆柱空腔，该机座圆柱上、下端设有同轴通孔；并联摆浆机构和柔性联轴器均设在机座圆柱空腔内；两个结构相同的SPS型驱动分支5和一个SPR型驱动分支6在机座上端与动台4之间圆周均布；所述SPS型驱动分支为常规直线液压驱动缸，其两端分别与机座上端和动台球副联接，所述SPR型驱动分支为常规直线液压驱动缸，其一端与机座上端球副联接，其另一端与动台圆周相切的转动副联接；中间SP型约束分支的球座7设有凹球面孔和外圆柱，球体8设有凸球面和过球心的通孔，该球座外圆柱与机座上端通孔固连，球座的凹球面与球体的凸球面球副联接，心轴10伸出端与螺旋浆9同轴固连，心轴上部与球体的通孔圆柱副联接，心轴下部与动台的中心孔转动副联接；旋转驱动器中的发动机1与机座下端固连，发动机输出轴与主轴2下端的开孔键联接，主轴与机座下端通孔转动副联接；柔性联轴器中的大法兰盘13和小法兰盘11设有中心通孔和六个圆周均布通孔，大、小法兰盘中心通孔分别与上述主轴的上端和上述心轴一端同轴固连，小滚珠轴承14与大法兰盘圆周通孔同轴固连，用于减小钢丝绳的磨损；牵绳组件中的套15的开口端与大法兰盘圆周通孔同轴固连，压板17和弹簧16均设在套内，弹簧的一端抵在大法兰盘的底部，弹簧的另一端抵在压板上，钢丝绳12的一端与压板固接，钢丝绳的另一端穿过弹簧和小滚珠轴承内 孔与小法兰盘圆周通孔固接；变化并联摆浆机构的三个驱动分支长度，可实现螺旋浆随心轴绕机座中心球副的摆动和轴向移动；与机座固连的旋转驱动器通过柔性联轴器驱动心轴和螺旋浆旋转。

Claims (1)

1.一种船舶螺旋浆摆旋柔性并联驱动装置，它包括螺旋浆、并联摆浆机构、旋转驱动机构、柔性联轴器，其特征在于：所述并联摆浆机构包括机座、动台、中间SP型约束分支、两个结构相同的SPS型驱动分支和一个SPR型驱动分支；所述机座为圆柱空腔，该机座圆柱上、下端设有同轴通孔；并联摆浆机构和柔性联轴器均设在机座圆柱空腔内；上述三个驱动分支在机座上端与动台之间圆周均布；所述SPS型驱动分支为常规直线液压驱动缸，其两端分别与机座上端和动台球副联接，所述SPR型驱动分支为常规直线液压驱动缸，其一端与机座上端球副联接，其另一端与动台圆周相切的转动副联接；所述中间SP型约束分支包括心轴、球座和球体；所述球座设有凹球面孔和外圆柱，所述球体设有凸球面和过球心的通孔；该球座外圆柱与机座上端通孔固连，球座的凹球面与球体的凸球面球副联接，心轴伸出端与螺旋浆同轴固连，心轴上部与球体的通孔圆柱副联接，心轴下部与动台的中心孔转动副联接；所述旋转驱动器包括发动机和主轴，发动机与机座下端固连，发动机输出轴与主轴下端的开孔键联接，主轴与机座下端通孔转动副联接；所述柔性联轴器包括大法兰盘、小法兰盘、六个牵绳组件和小滚珠轴承；所述大、小法兰盘设有中心通孔和六个圆周均布通孔，大、小法兰盘中心通孔分别与上述主轴的上端和上述心轴一端同轴固连；所述小滚珠轴承与大法兰盘圆周通孔同轴固连，用于减小钢丝绳的磨损；所述牵绳组件包括套、钢丝绳、弹簧和压板；套的开口端与大法兰盘圆周通孔同轴固连，压板和弹簧均设在套内，弹簧的一端抵在大法兰盘的底部，弹簧的另一端抵在压板上，钢丝绳的一端与压板固接，钢丝绳的另一端穿过弹簧和小滚珠轴承内孔与小法兰盘圆周通孔固接。