CN107284639B - 一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，属于船舶模型试验技术领域，包括输入轴、输出轴、同步轮、同步皮带、张紧轮、嵌入轴承、齿轮箱、底板、第一立板和第二立板。分动装置中一分二、一分四的设计适用于双喷水或四喷水推进船模的推进轴系，通过多组同步轮传递组将一个输入轴的电机输入功率传递至2个或4个输出轴上，控制输出轴后方连接的喷水推进器同步工作。本发明简化了多轴系统的安装流程，占用安装空间更小，节省了多桨船模的安装空间；通过齿轮箱调速能够满足输出轴螺旋桨的转速及扭矩要求，同步性好，传递效率高；同时本发明的组件均由标准件构成，装置成本低，安装简单，适用性强。

Description

一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置
技术领域
本发明属于船舶模型试验技术领域，具体涉及一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置。
背景技术
随着船舶逐渐向大型化、高速化发展，为提高船舶推进效率和航速，越来越多的船舶的推进系统采用多个螺旋桨或者多个喷水推进器的推进方案，两轴、三轴乃至四轴喷水推进船舶已经普遍存在。
螺旋桨是目前应用最广泛的一种船用推进器，对螺旋桨的研究早已开展，关于螺旋桨的性能研究，其主要手段集中在水池实验中，尤其是实船的预报，主要是根据水池实验的结果换算到实船中，随着现代运输业和船舶事业的发展，多桨船逐渐引起人们的兴趣。完整的船模试验包括螺旋桨敞水试验、船模阻力试验和船模自航试验，敞水试验主要是对自航试验中的螺旋桨模型进行敞水试验以测定它的敞水特性，为自航试验后的螺旋桨性能分析作准备；船模自航试验是船模试验中的核心部分，多桨船的船模试验与单桨和双桨的船模试验又有不同；同时，对于n个螺旋桨的排列问题，由于试验船模的宽度等因素的限制，确定内桨和外桨的横向位置各有n-1个可供选择的位置，同样确定螺旋桨的纵向位置也有n-1个可供选择的位置，确定位置后，加上螺旋桨的旋向，共有五个因素，旋向因素有两种情况，外桨纵向位置、外桨横向位置、内桨纵向位置、内桨横向位置这四个因素则分别有n-1种情况，对所有的试验因素的情况进行组合，全部组合数数量庞大，如果进行全部的试验无疑会花费大量的人力、财力和时间，因此，选择一种安装空间小、适用性强的驱动螺旋桨的分动装置很有必要。
除螺旋桨外，喷水推进作为一种特殊的船舶推进方式，以其良好的抗空泡能力、优良的浅吃水性能、极强的变工况能力、低噪声振动及高推进效率，使其在高性能船艇、内河浅吃水船和高速渡轮等船舶上占据重要的地位。
喷水推进装置通常由进口流道、喷水推进泵、操舵倒航机构、液压系统和控制系统五大部分组成，喷水推进泵是该装置的核心和关键，直接影响到船舶的快速性。喷水推进与其他船用推进器的不同之处在于推力不是直接由推进器产生，而是由推进泵将水从载体底部吸入，通过喷口以高速水流向载体后面喷出，利用出流和进流动量变化产生的推力来推动载体前进。同样的，船舶模型试验在船舶设计中有着必不可少的重要低位，多轴喷水推进船的模型试验一直是船舶模型试验中难度较大的问题。
船模自航试验可以得到船舶推进系统的推进效率，进行实船的航速预报。在船模自航试验中，船舶模型与实船几何相似，而且需要安装与实船相同的推进轴系，同时，船舶模型的各向尺寸需要满足拖曳水池内试验的要求。船模推进系统一般由电机、传动轴、测量装置及螺旋桨组成，在相对较小的船舶模型尾部空间内安装上述诸多设备往往难度很大，尤其是采用多桨推进的船模，其推进系统的安装设计难度更大，保证所有输入轴转速的同步性也是实验中控制难点之一。
因此，不管是对螺旋桨还是喷水推进装置，设计一种成本低、通用性强、安装空间小的推进轴系分动装置在船模试验中具有明显的应用优势和较好的推广价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够适用于多螺旋桨推进、多喷水推进装置推进的船模推进轴系，能够满足不同船模的轴间距要求，同时兼具调速功能的可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，包括输入轴、输出轴、同步轮、同步皮带、张紧轮、嵌入轴承、齿轮箱、底板、第一立板和第二立板；第一立板与第二立板沿底板长轴方向分别立于底板两侧，嵌入轴承与同步轮安装在第一立板与第二立板之间，嵌入轴承安装在垂直底板方向的中轴线位置，同步轮以嵌入轴承为中心对称分布在嵌入轴承两侧；同步轮之间、同步轮与嵌入轴承之间连接有同步皮带，同步轮之间的同步皮带上安装有张紧轮；在底板一侧，嵌入轴承与输入轴相连接，嵌入轴承与输入轴之间，齿轮箱安装在输入轴上；在底板另一侧，同步轮与输出轴相连接。
进一步，一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置中所述的输出轴之间的轴间距范围与同步轮的数量、直径和分动装置所在的船的宽度有关；当同步轮数量为两个时，输出轴轴间间距f1(x)范围为
1.2D≤f1(x)≤(2/3)B；
当同步轮的数量为四个时，输出轴轴间间距f2(x)范围为
1.2D≤f2(x)＜(1/3)B；
其中，D为同步轮直径，B为船宽。
优选的，所述的齿轮箱为加速齿轮箱或者减速齿轮箱。
优选的，所述的齿轮箱进行转速调节的传动比的取值范围为(1:2-2:1)。
优选的，所述的输入轴靠近底板的一端安装在嵌入轴承的内部，输出轴靠近底板的一端安装在同步轮的内部。
本发明的有益效果在于：
本发明公开的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置通过多组同步轮传递组将一个输入轴的电机输入功率传递至2个或者4个输出轴上，与传统T型分轴器相比简化了多轴系统的安装流程，占用安装空间更小，节省了多桨船模的安装空间；
该装置通过齿轮箱进行调速，满足输出轴螺旋桨的转速及扭矩要求，输出轴同步性好，传递效率较高；同时该装置的组件均由标准件构成，装置成本较低，安装简单，适用性强。
附图说明
图1为本发明分动装置示意图；
图2为本发明分动装置剖面示意图；
图3为本发明分动装置应用于船模上的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1
结合图1与图2，本实施例公开了一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，包括输入轴1、第一输出轴2、第二输出轴3、第三输出轴4、第四输出轴5、第一同步轮6、第二同步轮、第三同步轮、第四同步轮、同步皮带7、第一张紧轮8、第二张紧轮、第一立板91、第二立板92、底板10、嵌入轴承11和齿轮箱12；
第一立板91与第二立板92沿底板10长轴方向分别立于底板10两侧，嵌入轴承11与第一同步轮6、第二同步轮、第三同步轮、第四同步轮分别安装在第一立板91与第二立板92之间，嵌入轴承11安装在垂直底板方向的中轴线位置，同步轮以嵌入轴承11为中心对称分布在嵌入轴承11两侧，第一同步轮6与第二同步轮位于嵌入轴承11的左侧，第三同步轮与第四同步轮位于嵌入轴承11的右侧；第一同步轮6、第二同步轮、嵌入轴承11、第三同步轮与第四同步轮之间连接有同步皮带7；在底板10的一侧，嵌入轴承11与输入轴1相连接，嵌入轴承11与输入轴1之间有齿轮箱12安装在输入轴1上；在底板10的另一侧，第一同步轮6与第一输出轴2相连接，第二同步轮与第二输出轴3相连接，第三同步轮与第三输出轴4相连接，第四同步轮与第四输出轴5相连接。
为了保证同步皮带7在使用过程中的张紧力，避免皮带打滑、补偿皮带磨损和老化后引起的伸长量，在第一同步轮6与第二同步轮之间的同步皮带7上安装有第一张紧轮8，以嵌入轴承11为对称轴的对称位置上，第三同步轮与第四同步轮之间的同步皮带7上安装有第二张紧轮。
此外，为保证分动装置中各部件联接的紧固程度，输入轴1靠近底板的一端安装在嵌入轴承11的内部，各输出轴靠近底板的一端安装在各相应同步轮的内部。
结合图3，本实施例所公开的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置可安装在船模尾部用来控制喷水推进器，分动装置的输出轴分别与喷水推进器相连接，从而在船模自航试验中实现喷水推进器的一分四控制。在船模尾部的安装装置中，电机14与输入轴1相连接，为输入轴1提供输入功率；齿轮箱12安装在输入轴1与嵌入轴承11之间，输入轴1通过齿轮箱来控制嵌入轴承11的运转速度，嵌入轴承11通过同步皮带7带动第一同步轮6、第二同步轮、第三同步轮、第四同步轮同步转动，从而同步轮带动之后连接的输出轴同步转动，由此控制后方连接的喷水推进器13同步工作，从而实现分动装置通过4组同步轮传递组将一个输入轴的电机输入功率传递至4个输出轴上的目的。
其中，喷水推进器13的前端与输出轴相连接，另一端置于水中，利用出流和进流动量变化产生的推力来推动载体前进。
分动装置中所述的齿轮箱12为加速齿轮箱或者减速齿轮箱，齿轮箱12进行转速调节的传动比的取值范围为(1:2-2:1)。
此外，分动装置中各输出轴之间的轴间距范围与同步轮的数量、直径和分动装置所在的船的宽度有关，本实施例中使用的是一分四分动装置，此时输出轴轴间间距f2(x)范围为
1.2D≤f2(x)＜(1/3)B；
其中，D为同步轮直径，B为船宽。
实施例2
与实施例1相同，其区别在于：本实施例公开的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置为一分二控制，包括输入轴1、第一输出轴、第二输出轴、第一同步轮、第二同步轮、同步皮带7、第一张紧轮、第二张紧轮、第一立板91、第二立板92、底板10、嵌入轴承11和齿轮箱12；
第一立板91与第二立板92沿底板10长轴方向分别立于底板10两侧，嵌入轴承11与第一同步轮、第二同步轮分别安装在第一立板91与第二立板92之间，嵌入轴承11安装在垂直底板方向的中轴线位置，同步轮以嵌入轴承11为中心对称分布在嵌入轴承11两侧，第一同步轮位于嵌入轴承11的左侧，第二同步轮位于嵌入轴承11的右侧；第一同步轮、嵌入轴承11与第二同步轮之间连接有同步皮带7；在底板10的一侧，嵌入轴承11与输入轴1相连接，嵌入轴承11与输入轴1之间有齿轮箱12安装在输入轴1上；在底板10的另一侧，第一同步轮与第一输出轴相连接，第二同步轮与第二输出轴相连接。
为了保证同步皮带7在使用过程中的张紧力，避免皮带打滑、补偿皮带磨损和老化后引起的伸长量，在第一同步轮与嵌入轴承11之间的同步皮带7上安装有第一张紧轮，以嵌入轴承11为对称轴的对称位置上，嵌入轴承11与第二同步轮之间的同步皮带7上安装有第二张紧轮。
本实施例所公开的一分二分动装置可安装在船模尾部用来控制喷水推进器，分动装置的输出轴分别与喷水推进器相连接，从而在船模自航试验中实现喷水推进器的一分二控制。在船模尾部的安装装置中，电机14与输入轴1相连接，为输入轴1提供输入功率；齿轮箱12安装在输入轴1与嵌入轴承11之间，输入轴1通过齿轮箱来控制嵌入轴承11的运转速度，嵌入轴承11通过同步皮带7带动第一同步轮与第二同步轮同步转动，从而同步轮带动之后连接的输出轴同步转动，由此控制后方连接的喷水推进器同步工作，从而实现分动装置通过2组同步轮传递组将一个输入轴的电机输入功率传递至2个输出轴上的目的。
此时，一分二分动装置中输出轴轴间间距f1(x)范围为
1.2D≤f1(x)≤(2/3)B；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，其特征在于：包括输入轴、输出轴、同步轮、同步皮带、张紧轮、嵌入轴承、齿轮箱、底板、第一立板和第二立板；第一立板与第二立板沿底板长轴方向分别立于底板两侧，嵌入轴承与同步轮安装在第一立板与第二立板之间，嵌入轴承安装在垂直底板方向的中轴线位置，同步轮以嵌入轴承为中心对称分布在嵌入轴承两侧；同步轮之间、同步轮与嵌入轴承之间连接有同步皮带，同步轮之间的同步皮带上安装有张紧轮；在底板一侧，嵌入轴承与输入轴相连接，嵌入轴承与输入轴之间安装有齿轮箱，齿轮箱安装在输入轴上；在底板另一侧，同步轮与输出轴相连接。
2.根据权利要求1所述的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，其特征在于：所述的输出轴之间的轴间距范围与同步轮的数量、直径和分动装置所在的船的宽度有关；当同步轮数量为两个时，输出轴轴间间距f1(x)范围为
1.2D≤f1(x)≤(2/3)B；
当同步轮的数量为四个时，输出轴轴间间距f2(x)范围为
1.2D≤f2(x)＜(1/3)B；
其中，D为同步轮直径，B为船宽。
3.根据权利要求1所述的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，其特征在于：所述的齿轮箱为加速齿轮箱或者减速齿轮箱。
4.根据权利要求1或3所述的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，其特征在于：所述的齿轮箱进行转速调节的传动比的取值范围为1/2-2/1。
5.根据权利要求1所述的一种可调式多轴喷水推进船模推进轴系分动装置，其特征在于：所述的输入轴靠近底板的一端安装在嵌入轴承的内部，输出轴靠近底板的一端安装在同步轮的内部。
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