CN106956762B - 一种混合液压推进装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合液压推进装置，所述的装置包括由电机驱动的容积式液压泵，所述容积式液压泵的进水口上安装过滤器、出水口上安装安全阀，此外容积式液压泵的出水口还通过液压控制阀与液压马达相连接，所述液压马达的动力输出端与螺旋桨相连接、出水口与朝螺旋桨方向设置的喷嘴相连接。本发明所公开的混合液压推进装置，是以纯海水作为工作介质的开式液压回路系统，在使用液压马达驱动螺旋桨的同时还利用液压马达的尾喷反推力共同推进，既解决了现有液压推进技术中存在的液压油泄漏污染问题，又提高了推进力，降低了系统能量损失，提高了工作介质利用率。同时，系统安全可靠性好、噪音小。

Description

一种混合液压推进装置
技术领域
本发明属于海洋航行器推进装置领域，特别涉及该领域中的一种实现水面舰船及水下航行器等设备的前进、倒航、制动及矢量推进的螺旋桨—喷水混合液压推进装置。
背景技术
现有技术中公开的应用最广的船舶推进方式有螺旋桨推进（主要推进方式）和以负排量泵，如轴流泵、混流泵为核心的喷水推进器两种。（1）螺旋桨推进是将螺旋桨安装在船艇尾部水线以下的推进轴上，由主机带动推进轴一起转动，将水从桨叶的吸入面吸入，从排出面排出，利用水的反作用力推动船艇前进。螺旋桨推进理论已较为完善、并在船舶推进应用中占据统治地位，但螺旋桨推进器存在矢量控制困难、抗气蚀能力低、噪声大、传动机构复杂等缺点；受空泡等因素的影响，螺旋桨旋转速度较低(200r/min~500r/min)、推力较小，影响了船舶的机动性、隐蔽性和快速性。（2）喷水推进是通过向船舶运动方向相反的方向喷射加速后的水流，使船体受到水流的反作用力而产生推力。喷水推进机动性能好、抗空泡性能强、噪声方面也远优于螺旋桨推进。然而，传统喷水推进器的核心部件负排量泵（轴流泵、离心泵、混流泵）是由螺旋桨演变而来的叶片式结构，仍存在空泡现象（特别是加速瞬间），同时，其机械传动机构较复杂、低航速时推进效率较螺旋桨低、转弯时推力消失。
近年来，液压推进技术因功重比大、多工况化、过载保护及操纵性好等优点，已成为深海载人潜水器的主要推进方式之一。现有液压推进技术的一种应用是将吊舱推进器与液压推进技术结合，形成如图1（图中：1.柴油机 2.液压泵站 3.液压马达 4.螺旋桨 5.吊舱 6.驾驶台控制系统）所示的吊舱式液压推进系统，该推进系统中液压油为能量传递的介质，柴油机产生的机械能通过液压泵转变为液压油的液压能，液压油经过液压管路流经液压马达并驱动其旋转，将液压油的压力能转变为机械能，从而带动螺旋桨旋转产生反推力推动船舶的航行，同时，吊舱可自由进行360°旋转，向各个方向提供推力。这与传统的柴油机直推方式有着本质的区别，但是以液压油为介质存在泄漏污染问题，其次液压马达出口压力无法作为喷射推力进行利用，损失较大。
目前，喷水推进器与螺旋桨混合推进系统在国外游艇、快艇和军舰上都有使用。其中最典型的是德国布洛姆-福斯公司研究的负排量泵喷水推进器与螺旋桨混合推进系统。因采用负排量泵喷水推进，存在噪音大，抗气蚀能力低等缺点；其次，螺旋桨推进为电力推进，存在推进效率低，系统过载保护能力差等缺点。因此不论是现有技术中的吊舱式液压推进技术还是泵桨（负排量泵-螺旋桨）混合推进技术，均不能很好的满足使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种在使用液压马达驱动螺旋桨的同时还利用液压马达的尾喷反推力共同推进的全海水驱动混合液压推进装置。
本发明采用如下技术方案：
一种混合液压推进装置，其改进之处在于：所述的装置包括由电机驱动的容积式液压泵，所述容积式液压泵的进水口上安装过滤器、出水口上安装安全阀，此外容积式液压泵的出水口还通过液压控制阀与液压马达相连接，所述液压马达的动力输出端与螺旋桨相连接、出水口与朝螺旋桨方向设置的喷嘴相连接。
进一步的，所述的容积式液压泵为变量泵，例如齿轮泵或柱塞泵。
进一步的，容积式液压泵的出水口与三通相连接，该三通还分别与安全阀和液压控制阀相连接。
进一步的，所述的液压控制阀为电磁换向阀，可通过控制阀口开度来进行流量调节，以此调节液压马达转速。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的混合液压推进装置，是以纯海水作为工作介质的开式液压回路系统，在使用液压马达驱动螺旋桨的同时还利用液压马达的尾喷反推力共同推进，既解决了现有液压推进技术中存在的液压油泄漏污染问题，又提高了推进力，降低了系统能量损失，提高了工作介质利用率。同时，系统安全可靠性好、噪音小。在保护海洋环境的背景下，特别适合在对推进系统有体积及环保要求的场合使用，如作为小型海洋航行器及深潜器等的全海水驱动微型混合液压推进装置。
附图说明
图1是现有吊舱式液压推进系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1所公开的混合液压推进装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图2所示，本实施例公开了一种全海水驱动混合矢量推进装置，所述的装置包括由电机20驱动的容积式液压泵22，所述容积式液压泵的进水口上安装过滤器21、出水口上安装安全阀23以防止系统过载，保证系统工作安全。此外容积式液压泵的出水口还通过液压控制阀24与液压马达25相连接，所述液压马达的动力输出端与螺旋桨26相连接、出水口与朝螺旋桨方向设置的喷嘴27相连接。
作为一种可供选择的方式，在本实施例中，所述的容积式液压泵为变量泵，例如齿轮泵或柱塞泵，可通过控制其排量来调节液压马达转速。容积式液压泵的出水口与三通相连接，该三通还分别与安全阀和液压控制阀相连接。所述的液压控制阀为电磁换向阀，可通过控制阀口开度来进行流量调节，以此调节液压马达转速。
本实施例所公开的混合液压推进装置为开式液压回路，工作介质（海水）直接取自大海，用完后再流回大海，其工作过程为：电机驱动的容积式液压泵通过其进水口上的过滤器吸取海水后，将电机的机械能转变为海水的压力能，海水作为系统能量传递介质经电磁换向阀流至液压马达并驱动其旋转，将海水的压力能转变为液压马达的输出转矩和出水口压力能，驱动螺旋桨旋转推进的同时还利用液压马达喷嘴的尾喷反推力共同推进。在工作过程中如系统过载可以通过安全阀泄压以保证系统安全；可通过控制电磁换向阀的阀口开度来进行流量调节，以此调节液压马达转速，所述的液压马达可直接在水中工作，无需密封；可设计喷嘴处负载大小，使得尾喷反推力及相关参数按照所要求指标。

Claims (4)

1.一种混合液压推进装置，其特征在于：所述的装置包括由电机驱动的容积式液压泵，所述容积式液压泵的进水口上安装过滤器、出水口上安装安全阀，此外容积式液压泵的出水口还通过液压控制阀与液压马达相连接，所述液压马达的动力输出端与螺旋桨相连接、出水口与朝螺旋桨方向设置的喷嘴相连接。
2.根据权利要求1所述的混合液压推进装置，其特征在于：所述的容积式液压泵为变量泵，所述变量泵为齿轮泵或柱塞泵。
3.根据权利要求1所述的混合液压推进装置，其特征在于：容积式液压泵的出水口与三通相连接，该三通还分别与安全阀和液压控制阀相连接。
4.根据权利要求1所述的混合液压推进装置，其特征在于：所述的液压控制阀为电磁换向阀，可通过控制阀口开度来进行流量调节，以此调节液压马达转速。
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