CN107499077A - 空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵 - Google Patents
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Abstract
空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，包括设在船体上空气螺旋桨正后方的方向舵，在船体横向上，方向舵可左右摆动，两个方向舵沿着船体横向对称布置，两个方向舵之间通过横向连杆连接，且方向舵与横向连杆为可转动连接；两个方向舵上均设有转轴段，横向支杆的两端分别与两个方向舵的转轴段可转动连接，电动推杆的缸体铰接在横向支杆上，电动推杆的推杆段铰接在平衡舵上，平衡舵位于两个方向舵之间，平衡舵与横向支杆通过横向转轴转动连接。本发明能够解决能够解决两栖式空气推进船舶在水面航行及陆上滑行时的航向和纵倾姿态的调节。
Description
技术领域
本发明涉及利用空气螺旋桨推进船舶技术领域，具体涉及空气推进船舶中用于控制船舶航向和纵倾姿态的复合调节舵。
背景技术
为了满足两栖性能要求，催生了采用空气螺旋桨发动机作为动力系统的船舶，一般称为空气推进船舶，如气垫船、空气推进两栖沼泽船、空气推进垫气滑行艇等。空气推进船舶的动力系统一般布置在甲板上，并在动力系统后布置有方向舵，由于方向舵靠近动力系统且布置在船艉，因此方向舵具有极强的船舶航向操控能力。而与此同时在船舶航行过程中，甲板上的动力系统除了提供向前的推力外，相对于船舶与接触表面(水面或地面)还会产生一个低头力矩，这样船舶就会发生前倾现象，特别是高速航行时前倾现象更加严重，而前倾并不利于空气推进船舶在水面航行或在地面滑行，如气垫船会发生高速埋首(船艏大面积浸入水中)甚至翻船。
为了解决气垫船埋首问题，气垫船一般采用提高船体柔性围裙结构的刚度，改进围裙结构的方法。对于其他的空气推进船舶，一般通过船体外形设计来解决水中航行的前倾问题。但在浅水、沙滩、沼泽或滩涂航行时，由于船舶基本没有吃水，因此已经无法利用船体外形设计来实现船体产生的水动力矩与空气螺旋桨产生的低头力矩相互间的平衡。而通过具有特殊翼型的固定式自平衡翼(或称平尾)及其上的可动式微调节舵(或称升降舵)，可以有效解决船体的纵向前倾问题，并能局部调整船舶的航行或滑行姿态。除了前倾现象外，如果两栖船前部载重较小时(如仅有驾驶员，没有乘客)会出现重心偏后的后倾现象。但仅针对前倾问题具有特殊翼型的纵倾自调节装置显然不能解决两栖船的后倾问题。
发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其能够解决两栖式空气推进船舶在水面航行及陆上滑行时的航向和纵倾姿态的调节。
本发明的技术方案如下：
空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，包括设在船体上空气螺旋桨正后方的方向舵，在船体横向上，方向舵可左右摆动，两个方向舵沿着船体横向对称布置，两个方向舵之间通过横向连杆连接，且方向舵与横向连杆为可转动连接；两个方向舵上均设有转轴段，横向支杆的两端分别与两个方向舵的转轴段可转动连接，电动推杆的缸体铰接在横向支杆上，电动推杆的推杆段铰接在平衡舵上，平衡舵位于两个方向舵之间，平衡舵与横向支杆通过横向转轴转动连接。
其进一步技术方案为：
横向转轴的中轴线与空气螺旋桨的桨毂中线二者位于同一平面内。
所述电动推杆的缸体铰接在横向支杆的中部位置，电动推杆的推杆段铰接在平衡舵的中部位置。
所述方向舵上设有沿船体横向贯穿的槽口，所述槽口的外侧为转轴段。
所述空气螺旋桨的外周设有导管安装架，方向舵的上、下端通过竖向转轴一分别铰接在上支座、下支座上，上支座固装在导管安装架上，下支座固装在船体上。
所述两个方向舵关于空气螺旋桨的桨毂中线对称布置，且两个方向舵之间的横向距离至少为空气螺旋桨的半径。
所述方向舵固接有摇臂，摇臂通过竖向转轴二与推拉软轴一端铰接，推拉软轴另一端延伸进入船体并与转向器传动连接，转向器的动力输入轴与方向盘固接。
所述转向器为蜗轮旋转转向器，推拉软轴带有蜗杆段，所述蜗杆段与转向器中的蜗轮啮合传动。
所述船体固接有导向装置，所述推拉软轴的拉杆段穿过导向装置后与摇臂铰接。
所述平衡舵为平板结构。
本发明的技术效果：
本发明在现有空气推进船舶万向舵的基础上复合集成以平衡舵，通过方向舵在船体横向上的左右摆动及平衡舵的上下摆动，能够实现空气推进船舶在航行或滑行时航向和纵倾姿态的复合调控，且既可以调节前倾也可以调节后倾问题。
由于平衡舵布置在两个方向舵之间，且其转动中心与空气螺旋桨的桨毂中线位于同一水平面内，当平衡舵上下摆动使其偏离其中立位置，即不再与空气螺旋桨所产生的高速向后气流平行时，则会直面该气流进而改变该气流的流动方向，依靠流过平衡舵上下端面的气流速度的不同所产生的纵倾力矩来调节船体纵倾姿态，因此，平衡舵可采用最简单的平板结构，而无需设置复杂的异形翼型结构，结构制造简单。
本发明的航向和纵倾姿态的复合调节功能使得空气推进船舶能够实时适应在不同的使用场所、气候条件下航行或滑行的操纵性要求。
附图说明
图1为本发明的立体图。
图2为本发明的主视结构示意图。
图3为本发明的俯视结构示意图。
图4为图1中A部放大图。
图5为图1中去除空气螺旋桨后的示意图，图中，船体仅示意出后方的部分结构，为了清楚地显示平衡舵的结构，其中一个方向舵仅示意出部分结构。
其中：1、船体；2、空气螺旋桨；3、方向舵；301、转轴段；302、槽口；4、横向连杆；5、横向支杆；6、电动推杆；7、平衡舵；8、横向转轴；9、导管安装架；10、竖向转轴一；11、上支座；12、下支座；13、摇臂；14、竖向转轴二；15、推拉软轴；16、转向器；161、动力输入轴；17、方向盘；18、导向装置；19、竖向转轴三；20、支座一；21、支座二。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
见图1、图2、图3、图5，本发明包括设在船体1上空气螺旋桨2正后方的方向舵3，在船体1横向上，方向舵3可左右摆动，两个方向舵3沿着船体1横向对称布置，两个方向舵3之间通过横向连杆4连接，且两个方向舵3分别通过一个竖向转轴三19与横向连杆4为可转动连接，竖向转轴三19优选固定在方向舵3上；两个方向舵3上均设有转轴段301，横向支杆5的两端分别与两个方向舵3的转轴段301可转动连接，具体地，方向舵3上设有沿船体1横向贯穿的槽口302，槽口302的外侧为转轴段301，该槽口302的设置便于横向支杆5的安装，且进一步确保不影响方向舵3的转动；电动推杆6的缸体铰接在横向支杆5上，电动推杆6的推杆段铰接在平衡舵7上，平衡舵7位于两个方向舵3之间，平衡舵7与横向支杆5通过横向转轴8转动连接，平衡舵7可相对横向转轴8上下摆动。
进一步地，见图2、图3，所述横向转轴8的中轴线与空气螺旋桨2的桨毂中线二者位于同一平面内，即，在竖向尺度上，平衡舵7的转动轴线与空气螺旋桨2的桨毂中线位于同一高度所在的平面内。两个方向舵3关于空气螺旋桨2的桨毂中线对称布置，且两个方向舵3之间的横向距离至少为空气螺旋桨2的半径。
进一步设置电动推杆6的具体位置，电动推杆6的缸体通过支座一20铰接在横向支杆5的中部位置，电动推杆6的推杆段通过支座二21铰接在平衡舵7的中部位置。
在两个方向舵3的装配上，在所述空气螺旋桨2的外周设有导管安装架9，方向舵3的上、下端通过竖向转轴一10分别铰接在上支座11、下支座12上，上支座11固装在导管安装架9上，下支座12固装在船体1上，具体地，竖向转轴一5可设置为固定在方向舵3的上、下两端的短轴段。
方向舵3的转动可采用现有技术，如现有技术中任何可以驱动竖向转轴一10转动的直接或间接驱动方式，本发明进一步设置了方向舵3的操纵结构，见图1、图4，方向舵3固接有摇臂13，摇臂13通过竖向转轴二14与推拉软轴15一端铰接，推拉软轴15另一端延伸进入船体1并与转向器16传动连接，转向器16的动力输入轴161与方向盘17固接。转向器16优选为蜗轮旋转转向器，推拉软轴15带有蜗杆段，所述蜗杆段与转向器16中的蜗轮啮合传动。船体1固接有导向装置18，推拉软轴15的拉杆段穿过导向装置18后与摇臂13铰接。通过此设置，可手动操作方向盘17来操纵方向舵3摆动。方向盘17与转向器16组成的整体结构通过连接座等直接或间接固定在船体1甲板上。
当方向舵3和平衡舵7处于中立位置，即平行于空气螺旋桨2所产生的向后的高速气流时，船体1仅受到向前的推力和绕重心转动的低头力矩，此时，方向舵3和平衡舵7对于航向控制、纵倾姿态调节均不起作用，当需要调节航向及纵倾姿态时，则需要控制方向舵3、平衡舵7摆动偏离所述中立位置，改变高速气流的流动方向，即可实现航向和/或纵倾姿态的调节，具体说明如下：
航向的调节：通过转动方向盘17，方向盘17通过动力输入轴161带动换向器16中的蜗轮转动，换向器16中的蜗轮与推拉软轴15的蜗杆段啮合传动，从而将转动运动转换为推拉软轴15的直线运动，推拉软轴15带动摇臂13及与摇臂13固接的方向舵3绕着竖向转轴一10在船体1横向上左右摆动，由于横向连杆4的作用，带动另一个方向舵3同步摆动，由此改变空气螺旋桨2所产生的气流流动方向，实现航向的调节；
纵倾姿态的调节：启动电动推杆6伸缩，带动平衡舵7相对于横向转轴8上下摆动，由于平衡舵7偏离所述中立位置，平衡舵7将直面空气螺旋桨2产生的气流，并改变该气流的流动方向，通过流过平衡舵7上、下翼气流速度的不同所产生的纵倾力矩来调整船体纵倾姿态。具体地，如当轻载时，船头较轻(仅有一个驾驶员，没有其他乘客)，高抬的船头不利于两栖船的航行或滑行，需要增加船体低头力矩，而当满载时，船头较重，则需要增加船体抬头力矩。通常情况下，将平衡舵7水平中立位置设定为电动推杆6伸出的中间位置，此时船体处于最佳的纵倾姿态。如果需要增加了船舶的低头力矩，启动电动推杆6向外伸出，平衡舵7向下摆动，会产生一个向上的力，相当于产生了相对船舶重心的低头力矩；如果需要增加了船体的抬头力矩，启动电动推杆6向内收回，平衡舵7向上摆动，会产生一个向下的力，相当于产生了相对船舶重心的抬头力矩，,由此，通过电动推杆6伸出或收回，使得平衡舵7向下或向上摆动，最终达到调整船体1纵倾姿态的目的。
由于本发明通过流过平衡舵7上、下翼气流速度的不同所产生的纵倾力矩来调整船体纵倾姿态，故任何机翼面形状的平衡舵7都能改变气流的流动方向，故本申请可以采用平板结构的平衡舵7，以简化本发明的生产制造。
针对不同的使用场所、气候条件等影响因素，通过操控方向舵3船体横向上左右摆动的成都、操控平衡舵6上下摆动的程度来实现空气推进船舶航向和纵倾姿态的调整，满足两栖空气推进船舶在陆上滑行或水中航行的航向和姿态控制要求。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，包括设在船体(1)上空气螺旋桨(2)正后方的方向舵(3)，在船体(1)横向上，方向舵(3)可左右摆动，其特征在于：两个方向舵(3)沿着船体(1)横向对称布置，两个方向舵(3)之间通过横向连杆(4)连接，且方向舵(3)与横向连杆(4)为可转动连接；两个方向舵(3)上均设有转轴段(301)，横向支杆(5)的两端分别与两个方向舵(3)的转轴段(301)可转动连接，电动推杆(6)的缸体铰接在横向支杆(5)上，电动推杆(6)的推杆段铰接在平衡舵(7)上，平衡舵(7)位于两个方向舵(3)之间，平衡舵(7)与横向支杆(5)通过横向转轴(8)转动连接。
2.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：横向转轴(8)的中轴线与空气螺旋桨(2)的桨毂中线二者位于同一平面内。
3.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述电动推杆(6)的缸体铰接在横向支杆(5)的中部位置，电动推杆(6)的推杆段铰接在平衡舵(7)的中部位置。
4.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述方向舵(3)上设有沿船体(1)横向贯穿的槽口(302)，所述槽口(302)的外侧为转轴段(301)。
5.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述空气螺旋桨(2)的外周设有导管安装架(9)，方向舵(3)的上、下端通过竖向转轴一(10)分别铰接在上支座(11)、下支座(12)上，上支座(11)固装在导管安装架(9)上，下支座(12)固装在船体(1)上。
6.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述两个方向舵(3)关于空气螺旋桨(2)的桨毂中线对称布置，且两个方向舵(3)之间的横向距离至少为空气螺旋桨(2)的半径。
7.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述方向舵(3)固接有摇臂(13)，摇臂(13)通过竖向转轴二(14)与推拉软轴(15)一端铰接，推拉软轴(15)另一端延伸进入船体(1)并与转向器(16)传动连接，转向器(16)的动力输入轴(161)与方向盘(17)固接。
8.按权利要求7所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述转向器(16)为蜗轮旋转转向器，推拉软轴(15)带有蜗杆段，所述蜗杆段与转向器(16)中的蜗轮啮合传动。
9.按权利要求7所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述船体(1)固接有导向装置(18)，所述推拉软轴(15)的拉杆段穿过导向装置(18)后与摇臂(13)铰接。
10.按权利要求1所述的空气推进船舶用纵倾航向复合调节舵，其特征在于：所述平衡舵(7)为平板结构。
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Legal Events
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 62 Fenghuang Road, Jiyang District, Sanya City, Hainan Province, 572000 Patentee after: Xiangzhou Spacecraft (Hainan) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 572000 No. 339, complex building, district a, Phoenix water city, 555 Hedong Road, Sanya City, Hainan Province Patentee before: CSIC (HAINAN) AIRSHIP DEVELOPMENT CO.,LTD. Country or region before: China |