CN107021198A - 一种用于船舶的舵系装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于船舶的舵系装置，属于船舶设备技术领域。本用于船舶的舵系装置，包括舵机、舵杆和舵叶，舵杆的上端和舵机的输出端连接，舵杆的下端和舵叶连接，舵叶包括舵头部和舵尾部，舵头部包括两个截面呈圆弧形的挡板，两个挡板的内凹面相对设置，两个挡板的后端分别铰接在舵尾部的前端两侧，舵尾部上还设置有用于驱动两个挡板相互远离和相互靠近的驱动机构，当两个挡板相互靠近时至少有一个位置，两个挡板的前端相互抵靠并且形成中空区域，舵头部还包括能够通过水流发电的发电机组，发电机组位于中空区域内。本发明具有可以利用洋流发电，绿色环保等优点。

Description

一种用于船舶的舵系装置
技术领域
本发明属于船舶设备技术领域，涉及一种用于船舶的舵系装置。
背景技术
随着世界经济、社会的发展，能源需求量持续增大，导致传统石化能源日益枯竭、电力紧缺和环境污染加重，大力开发和利用清洁无污染的潮流能对缓解能源和环境问题具有重要的意义。
船舶的舵系装置是船舶转向的重要设备，舵系装置中的舵叶长期处于水下，在船舶推进器的作用下给船舶提供转向的动力。但是现有的舵叶不能充分利用洋流和推进器的能量。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于船舶的舵系装置，它所要解决的技术问题是如何实现舵系装置利用洋流能量发电。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于船舶的舵系装置，包括舵机、舵杆和舵叶，所述舵杆的上端和舵机的输出端连接，所述舵杆的下端和舵叶连接，所述舵叶包括舵头部和舵尾部，所述舵尾部的横截面呈等腰三角形，所述舵头部包括两个截面呈圆弧形的挡板，两个挡板的内凹面相对设置，两个所述挡板的后端分别铰接在舵尾部的前端两侧，所述舵尾部上还设置有用于驱动两个所述挡板相互远离和相互靠近的驱动机构，当两个挡板相互靠近时至少有一个位置，两个挡板的前端相互抵靠并且形成中空区域，所述舵头部还包括能够通过洋流发电的发电机组，所述发电机组位于中空区域内。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述驱动机构包括两个转动电机和两铰接轴，两个所述挡板分别固定在两铰接轴上，两铰接轴分别转动设置在舵尾部的前端两侧，两个转动电机分别设置在舵尾部上侧面的两侧，两个转动电机分别和两铰接轴传动连接。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述驱动机构包括一个转动电机和两铰接轴，两个所述挡板分别固定在两铰接轴上，两铰接轴分别转动设置在舵尾部的前端两侧，转动电机设置在舵尾部的上侧面的两侧，所述转动电机分别和两铰接轴传动连接。
一个转动电机控制两个挡板同步转动，即同时相互靠近和同时相互远离，挡板的位置调控更加精准，挡板可同时由转动电机进行驱动，当挡板敞开且发电机能够正常发电后，挡板的关闭和角度调整的能源可以由发电机提供，可以节约能源，降低生产成本。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述发电机组包括发电机、中间轴和转筒组件，所述舵尾部的前端分别设置有上支架和下支架，所述发电机固定在上支架上，所述中间轴的下端转动设置在下支架上，上端和发电机的输入轴连接；所述转筒组件包括竖直设置的外筒和内筒，所述内筒套设在中间轴的外部，所述内筒和中间轴过盈配合，所述内筒同轴设置在外筒内，且内筒和外筒间隙配合，所述外筒的外部设置有若干个沿着外筒周向均布的叶片，所述叶片的上下两端均通过第一连杆铰接在内筒相应一端的端面上，所述第一连杆的中部均通过第二连杆铰接在外筒相应一端的端面上。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述外筒的端面具有若干个滑动凹槽，所述滑动凹槽的槽的长度方向沿着外筒的径向设置，所述第二连杆与外筒的铰接轴滑动连接在滑动凹槽内。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述舵尾部的前端具有圆弧部，当两个挡板的前端相互抵靠时，所述圆弧部和两个挡板形成圆管状的中空区域，所述上支架和下支架分别固连在圆弧部的上端和下端。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述挡板竖直方向的长度小于叶片竖直方向的长度。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述舵系装置还包括支撑杆和支撑轴，所述支撑轴的上端和舵尾部固连，所述支撑轴的下端和支撑杆转动连接。
上述的一种用于船舶的舵系装置中，所述舵系装置还包括基座，所述舵机安装在基座上。
与现有技术相比，本发明具有以下的优点：
1、本发明中舵叶的舵头部制为可敞开和关闭的圆形筒状结构，当舵头部关闭时，通过舵机和舵杆控制舵尾部转动，可以对船舶的航向进行调整，当舵头部敞开时，两个挡板形成较为宽大的遮挡区域，发电机组还能够通过洋流进行发电，绿色环保、节约能源；
2、本发明中叶片能够带动内筒和中间轴转动，从而带动发电机进行发电，第一连杆和第二连杆之间的角度位置变化可以调整叶片的角度，从而以适应不同的洋流方向，保证发电机的发电效率。
3、挡板处于闭合状态时，叶片的上下两端还能向外凸出挡板，从而使得船体在航行的时候发电机也能够进行发电。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明中舵叶的结构剖视图。
图3是本发明中叶片倾斜进行发电状态的结构示意图。
图4是本发明中第一连杆和第二连杆重合状态的结构示意图。
图5是本发明中舵叶的横截面结构示意图。
图6是本发明中两个挡板相互远离时的结构示意图。
图中，1、船体；2、转动电机；3、舵机；31、舵杆；32、支撑轴；4、舵叶；41、舵头部；42、舵尾部；43、圆弧部；5、挡板；51、铰接轴；6、发电机组；61、发电机、；611、上支架；612、下支架；62、中间轴；63、内筒；64、外筒；641、滑动凹槽；65、叶片；66、第一连杆；67、第二连杆；7、基座；8、支撑杆；9、尾轴；10、螺旋桨。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
参照图1至图6，一种用于船舶的舵系装置，包括舵机3、舵杆31和舵叶4，所述舵杆31的上端和舵机3的输出端连接，所述舵杆31的下端和舵叶4连接，所述舵叶4包括舵头部41和舵尾部42，所述舵尾部42的横截面两侧对称并且外侧面呈现弧形，所述舵头部41包括两个截面呈圆弧形的挡板5，两个挡板5的内凹面相对设置，两个所述挡板5的后端分别铰接在舵尾部42的前端两侧，所述舵尾部42上还设置有用于驱动两个所述挡板5相互远离和相互靠近的驱动机构，当两个挡板5相互靠近时至少有一个位置，两个挡板5的前端相互抵靠并且形成中空区域，所述舵头部41还包括能够通过洋流发电的发电机组6，所述发电机组6位于中空区域内。
船舶包括船体1，船体1中设置有主机，所述主机通过尾轴9和螺旋桨10连接，所述螺旋桨10位于船体1的尾部，所述舵机3安装在船体1中，舵杆31竖直设置，舵叶4固连在舵杆31的下端，螺旋桨10位于舵叶4的前端。
本发明中舵叶4的舵头部41制为可敞开和关闭的圆形筒状结构，当舵头部41关闭时，通过舵机3和舵杆31控制舵尾部42转动，可以对船舶1的航向进行调整，当舵头部41敞开时，两个挡板5形成较为宽大的遮挡区域，发电机组6能够通过洋流进行发电，节约能源、绿色环保。
具体来说，所述驱动机构包括两个转动电机2和两铰接轴51，两个所述挡板5分别固定在两铰接轴51上，两铰接轴51分别转动设置在舵尾部42的前端两侧，两个转动电机2分别设置在舵尾部42上侧面的两侧，两个转动电机2分别和两铰接轴51传动连接。
转动电机2分别带动两铰接轴51转动，来实现两个所述挡板5相互靠近和相互远离，实现洋流冲击发电机组6，使得发电机组6发电，结构简单可靠，转动电机2和铰接轴51之间可以通过齿轮传动、带轮传动、蜗轮蜗杆传动等。
具体来说，所述发电机组6包括发电机61、中间轴62和转筒组件，所述舵尾部42的前端分别设置有上支架611和下支架612，所述发电机61固定在上支架611上，所述中间轴62的下端转动设置在下支架612上，上端和发电机61的输入轴连接；所述转筒组件包括竖直设置的外筒64和内筒63，所述内筒63套设在中间轴62的外部，所述内筒63和中间轴62过盈配合，所述内筒63同轴设置在外筒64内，且内筒63和外筒64间隙配合，所述外筒64的外部设置有若干个沿着外筒64周向均布的叶片65，所述叶片65的上下两端均通过第一连杆66铰接在内筒63相应一端的端面上，所述第一连杆66的中部均通过第二连杆67铰接在外筒64相应一端的端面上。
洋流冲击叶片65，叶片65能够带动内筒63和中间轴62转动，从而带动发电机61进行发电，第一连杆66和第二连杆67之间的角度位置变化可以调整叶片65的角度，从而以适应不同的洋流方向，保证发电机61的发电效率。
具体来说，所述第二连杆67是液压伸缩杆，液压伸缩杆可以方便地调节长度进而调节叶片65相对于内筒63的角度，从而以适应不同的洋流方向，保证发电机61的发电效率。
具体来说，所述外筒64的端面具有若干个滑动凹槽641，所述滑动凹槽641的槽的长度方向沿着外筒64的径向设置，所述第二连杆67与外筒64的铰接轴滑动连接在滑动凹槽641内。该设计能够使得第二连杆67与外筒64的铰接轴具有一定的横向移动空间，从而使得第二连杆67和第一连杆66相对运动时，便于越过转动两个杆体重合为一条直线时的死点，便于外筒64相对于内筒63朝不同方向转动，进而使得叶片65可以朝向不同的方向，以保证发电机61的发电效率。
具体来说，所述舵尾部42的前端具有圆弧部43，当两个挡板5的前端相互抵靠时，所述圆弧部43和两个挡板5形成圆管状的中空区域，所述上支架611和下支架612分别固连在圆弧部43的上端和下端。当两个挡板5相互远离时，叶片65、外筒64和海水接触，洋流从两个挡板5围成的区域流过，两个挡板5之间设置圆弧部43可以使得洋流的方向发生变化，使得洋流可以更多的冲击到叶片65上，提高发电的效率。
具体来说，所述挡板5竖直方向的长度小于叶片65竖直方向的长度。挡板5处于闭合状态时，叶片65的上下两端还能向外凸出挡板5，从而使得船体1在航行时候发电机61也能够进行发电，即螺旋桨10转动后产生的高速水流可以作用到叶片65上，叶片65可以带动发电机61的输入轴转动发电。
具体来说，所述舵系装置还包括支撑杆8和支撑轴32，所述支撑轴32的上端和舵尾部42固连，所述支撑轴32的下端和支撑杆8转动连接。支撑杆8固连在船体1的外板上，支撑杆8给舵叶4提供支撑力，可以避免舵杆31在舵叶4受力的情况下发生变形，使得舵杆31和竖直方向产生一个夹角，这样设计可以使得舵叶4的转动更加可靠和顺畅，并且提高舵杆31的使用寿命。
具体来说，所述舵系装置还包括基座7，所述舵机3安装在基座7上，所述基座7固连在船体1内的舵机舱的甲板上。舵机3通过基座7安装在船体1中，结构更加可靠和稳定。
实施例二
本实施例和实施例一的内容基本相同，不同的地方在于：所述驱动机构包括一个转动电机2和两铰接轴51，两个所述挡板5分别固定在两铰接轴51上，两铰接轴51分别转动设置在舵尾部42的前端两侧，转动电机2设置在舵尾部42的上侧面的两侧，所述转动电机2分别和两铰接轴51传动连接。
一个转动电机2控制两个挡板5同步转动，即同时相互靠近和同时相互远离，挡板5的位置调控更加精准，挡板5可同时由转动电机2进行驱动，当挡板5敞开且发电机61能够正常发电后，挡板5的关闭和角度调整的能源可以由发电机61提供，可以节约能源，降低生产成本。
本发明的工作原理如下，当船舶锚泊时，船舶纵向与洋流方向相同，打开挡板5，使得叶片65的方向朝向洋流的方向，从而使得洋流冲击叶片65，叶片65通过外筒64和内筒63带动发电机61发电；
在发电过程中，可以通过调整挡板5的角度以及相对于船体1的位置，以便于引导更多的洋流冲击叶片65；通过调整叶片65的朝向以便适应不同方向的洋流，不必调整船舶锚泊方向，特别适应于随潮涨潮落变化流动方向的海水中。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种用于船舶的舵系装置，包括舵机(3)、舵杆(31)和舵叶(4)，所述舵杆(31)的上端和舵机(3)的输出端连接，所述舵杆(31)的下端和舵叶(4)连接，其特征在于，所述舵叶(4)包括舵头部(41)和舵尾部(42)，所述舵头部(41)包括两个截面呈圆弧形的挡板(5)，两个挡板(5)的内凹面相对设置，两个所述挡板(5)的后端分别铰接在舵尾部(42)的前端两侧，所述舵尾部(42)上还设置有用于驱动两个所述挡板(5)相互远离和相互靠近的驱动机构，当两个挡板(5)相互靠近时至少有一个位置，两个挡板(5)的前端相互抵靠并且形成中空区域，所述舵头部(41)还包括能够通过洋流发电的发电机组(6)，所述发电机组(6)位于中空区域内。
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述驱动机构包括两个转动电机(2)和两铰接轴(51)，两个所述挡板(5)分别固定在两铰接轴(51)上，两铰接轴(51)分别转动设置在舵尾部(42)的前端两侧，两个转动电机(2)分别设置在舵尾部(42)上侧面的两侧，两个转动电机(2)分别和两铰接轴(51)传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述驱动机构包括一个转动电机(2)和两铰接轴(51)，两个所述挡板(5)分别固定在两铰接轴(51)上，两铰接轴(51)分别转动设置在舵尾部(42)的前端两侧，转动电机(2)设置在舵尾部(42)的上侧面的两侧，所述转动电机(2)分别和两铰接轴(51)传动连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述发电机组(6)包括发电机(61)、中间轴(62)和转筒组件，所述舵尾部(42)的前端分别设置有上支架(611)和下支架(612)，所述发电机(61)固定在上支架(611)上，所述中间轴(62)的下端转动设置在下支架(612)上，上端和发电机(61)的输入轴连接；所述转筒组件包括竖直设置的外筒(64)和内筒(63)，所述内筒(63)套设在中间轴(62)的外部，所述内筒(63)和中间轴(62)过盈配合，所述内筒(63)同轴设置在外筒(64)内，且内筒(63)和外筒(64)间隙配合，所述外筒(64)的外部设置有若干个沿着外筒(64)周向均布的叶片(65)，所述叶片(65)的上下两端均通过第一连杆(66)铰接在内筒(63)相应一端的端面上，所述第一连杆(66)的中部均通过第二连杆(67)铰接在外筒(64)相应一端的端面上。
5.根据权利要求4所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述外筒(64)的端面具有若干个滑动凹槽(641)，所述滑动凹槽(641)的槽的长度方向沿着外筒(64)的径向设置，所述第二连杆(67)与外筒(64)的铰接轴滑动连接在滑动凹槽(641)内。
6.根据权利要求5所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述舵尾部(42)的前端具有圆弧部(43)，当两个挡板(5)的前端相互抵靠时，所述圆弧部(43)和两个挡板(5)形成圆管状的中空区域，所述上支架(611)和下支架(612)分别固连在圆弧部(43)的上端和下端。
7.根据权利要求6所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述挡板(5)竖直方向的长度小于叶片(65)竖直方向的长度。
8.根据权利要求4所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述舵系装置还包括支撑杆(8)和支撑轴(32)，所述支撑轴(32)的上端和舵尾部(42)固连，所述支撑轴(32)的下端和支撑杆(8)转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于船舶的舵系装置，其特征在于，所述舵系装置还包括基座(7)，所述舵机(3)安装在基座(7)上。
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