CN108528673B - 一种全回转舵桨的转舵机构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全回转舵桨的转舵机构及其控制方法，属于船舶推进技术领域。通过在全回转转舵机构的液压马达与减速机之间增加设置制动器，制动器设置在液压马达转动轴上，并通过液压控制系统对制动器进行控制。当舵桨需要维持在某一恒定舵角时，制动器维持在闭合状态，从而锁死液压马达，进而限制舵桨的转动，此时即使舵桨受到水流的影响，舵桨的舵角也不会发生变动，避免了船舶的航线出现偏移的情况。当船舶需要改变航向时，又可以通过发送控制指令，使液压系统控制制动器打开，实现舵角的改变。

Description

一种全回转舵桨的转舵机构及其控制方法

技术领域

本发明涉及船舶推进技术领域，特别涉及一种全回转舵桨的转舵机构及其控制方法。

背景技术

全回转舵桨的转舵机构通常连接船舶的舵桨，主要用于控制舵桨以实现船舶的前进、倒退、横移和原地旋转等功能，在船舶的推进过程中起到了非常重要的作用。

现有的全回转舵桨的转舵机构通常包括液压马达、减速机，液压马达由其对应的液压系统进行控制，液压马达和减速机传动连接，减速机与舵桨连接。

现有的全回转舵桨的转舵机构在使用过程中，当需要保持船舶的航向时，通常依靠控制液压系统阀件的断开，来避免液压马达转动，从而使舵桨保持需要的航向。但因阀件自身的泄漏，仅靠液压系统往往无法完全锁死液压马达，舵桨在水流的作用下会产生小幅度的摆动，导致船舶的航线偏移的问题。

发明内容

为了解决液压系统无法完全锁死舵桨的问题，本发明实施例提供了一种全回转舵桨的转舵机构及其控制方法。所述技术方案如下：

一种全回转舵桨的转舵机构，所述转舵机构包括液压马达、液压控制系统、减速机及制动器，所述液压马达的输出轴与所述减速机的输入轴连接，所述制动器设置在所述液压马达的和所述减速机之间，所述制动器用于制动所述液压马达的输出轴，

所述液压控制系统包括供油元件、电磁换向阀和单向节流阀，所述电磁换向阀的P口与所述供油元件连接，所述电磁换向阀的T口连接所述液压控制系统的回流油箱，所述电磁换向阀的第一油口连接所述单向节流阀的进油口，所述单向节流阀的出油口与所述制动器的进油口相连。

可选地，所述单向节流阀与所述制动器之间的油路上设置有压力表。

可选地，所述液压控制系统还包括截止阀，所述截止阀的进油口与所述单向节流阀连接，所述截止阀的出油口与所述压力表连接。

可选地，所述截止阀与所述压力表之间的油路上设置有节流阀。

可选地，所述节流阀与所述压力表之间的油路上设置有压力传感器。

可选地，所述制动器与所述截止阀之间设置有应急液压油接口。

一种全回转舵桨的转舵机构的控制方法，所述控制方法基于上述权利要求1所述的推进机构，所述控制方法包括：

发送开关指令；

检测所述液压控制系统的系统油压，若所述液压控制系统的系统油压不小于设定油压，则根据所述开关指令控制所述制动器制动所述液压马达的输出轴，若所述液压控制系统的系统油压小于所述设定油压，则发出警报。

可选地，所述根据所述开关指令控制所述制动器制动所述液压马达的输出轴，包括：

控制所述电磁换向阀得电，使得所述供油元件通过所述电磁换向阀与所述制动器的进油口连通，以控制所述制动器制动所述液压马达的输出轴。

可选地，所述控制所述电磁换向阀得电，包括：

在检测到所述液压控制系统的系统油压不小于设定油压后，延时设定时间，控制所述电磁换向阀得电。

可选地，所述设定时间不少于0.5s。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在全回转转舵机构的液压马达与减速机之间增加设置制动器，制动器设置在液压马达转动轴上，并通过制动器的液压控制系统对其进行控制。当舵桨需要维持在某一恒定舵角时，制动器维持在闭合状态，从而锁死液压马达，进而限制舵桨的转动，此时即使舵桨受到水流的影响，舵桨的舵角也不会发生变动，避免了船舶的航线出现偏移的情况。当船舶需要改变航向时，又可以通过发送控制指令，使液压系统控制制动器打开，实现舵角的改变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，

图1是本发明实施例提供的全回转舵桨的转舵机构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的液压控制系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种全回转舵桨的转舵机构的控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。

图1是本发明实施例提供的全回转舵桨的转舵机构的结构示意图。如图1所示，转舵机构包括液压马达1、液压控制系统、减速机3及制动器2，液压马达1的输出轴与减速机3的输入轴连接，制动器2设置在液压马达1的和减速机3之间，制动器2用于制动液压马达1的输出轴。

图2是本发明实施例提供的液压控制系统的示意图。如图2所示，液压控制系统包括供油元件21、电磁换向阀22和单向节流阀23。电磁换向阀22的P口与供油元件21连接，电磁换向阀22的T口连接液压控制系统的回流油箱24，电磁换向阀22的第一油口连接单向节流阀23的进油口，单向节流阀23的出油口与制动器2的进油口相连。

通过在全回转转舵机构的液压马达1与减速机3之间增加设置制动器2，制动器2设置在液压马达1转动轴上，并通过制动器2的液压控制系统对其进行控制。当舵桨需要维持在某一恒定舵角时，制动器2维持在闭合状态，从而锁死液压马达1，进而限制舵桨的转动，此时即使舵桨受到水流的影响，舵桨的舵角也不会发生变动，避免了船舶的航线出现偏移的情况。当船舶需要改变航向时，又可以通过发送控制指令，使液压系统控制制动器打开，实现舵角的改变。

在本发明的实际实现过程中，制动器2可为常闭式制动器2。以便于保持舵桨能够长时间保持在同一位置上。

进一步地，制动器2可为盘式制动器2。可减小制动器2在整体结构中所占用的位置，并且也便于制动器2在全回转舵桨转舵机构的安装设置。

在本发明的具体实施过程中，供油元件21所提供的液压油的压力大于制动器2的设定油压。

此处结合图2对液压控制系统的工作过程进行说明：

当电磁换向阀22得电，液压油自供油元件21流过电磁换向阀22的PA油路，液压油流过单向节流阀23并最终流进制动器2的制动油缸，制动器2变为开启状态。

设定油压当电磁换向阀22失电，制动器2的制动油缸无液压油通过，制动器2变为闭合状态。

制动器2中剩余的液压油自制动器2的制动油缸流过单向节流阀23并流过电磁换向阀22的AT油路，最终流入回流油箱24。

当制动器2的制动油缸进油时，制动器2处于开启状态，当制动器2的制动油缸无液压油进入时，制动器2处于闭合状态。

在此处需要说明的是，以上只是本发明实施例所提供的一种实施例形式，在本发明的其他实施例中，也可以是当制动器2的制动油缸进油时，制动器2处于闭合状态，当制动器2的制动油缸无液压油进入时，制动器2处于开启状态。本发明对此不做限制。

如图2所示，单向节流阀23与制动器2之间的油路上设置有压力表25。工作人员可通过压力表25对液压控制系统油路中的油压进行监控。

可选地，液压控制系统中的供油元件21可设置为油泵或者为直接设置在其他液压系统中的回油路上的元件等，有利于灵活对液压控制系统的油路来源进行控制。

如图2所示，液压控制系统还可包括截止阀26，截止阀的进油口与单向节流阀连接，截止阀的出油口与压力表连接。截止阀的设置能够关闭液压控制系统的油路，以便于工作人员对液压控制系统中的原件的维修与检查。

进一步地，截止阀26与压力表25之间的油路上设置有节流阀27。设置在截止阀26与压力表25之间的节流阀27能够有效减小压力表25受到的液体冲击。有利于液压控制系统的长期使用。如图2所示，节流阀27与压力表25之间的油路上设置有压力传感器28。

可选地，制动器2与截止阀26之间还设置有应急液压油接口B。在供油元件不能正常进行液压油的供应时，可通过应急供油接口B对液压控制系统进行供油，以维持制动器的正常工作。

图3为本发明实施例提供的一种全回转舵桨的转舵机构的控制方法流程图，下面将结合图3对本发明的工作过程做进一步的说明。

如图3所示，该方法包括：

步骤S1：发送开关指令。

步骤S2：检测液压控制系统的系统油压，若液压控制系统的系统油压不小于设定油压，则根据开关指令控制制动器制动液压马达的输出轴，若液压控制系统的系统油压小于设定油压，则发出警报。

采用以上方式能够通过设置在液压马达1上的制动器2来达到锁死液压马达1的目的。当液压马达1传动连接的舵桨需要维持在某一恒定舵角时，制动器2维持在闭合状态，从而锁死液压马达1，进而限制了舵桨的转动，此时即使舵桨受到水流的影响，舵桨的舵角也不会发生变动，避免了船舶的航线出现偏移的情况。并且在液压控制系统的系统油压小于制动器2的设定油压时发出警报也能够及时提醒工作人员对制动器2及液压控制系统进行维修处理，减少了船舶发生航行事故的可能性。

示例性地，步骤S2可包括：

控制电磁换向阀得电，使得供油元件通过电磁换向阀与制动器的进油口连通，以控制制动器制动液压马达的输出轴。

通过采用电磁换向阀22来控制制动器2对液压马达1的制动，能够提高制动器2的制动效率，有利于与液压马达1传动连接的舵桨的稳定工作。

进一步地，控制电磁换向阀得电可包括：

在检测到液压控制系统的系统油压不小于设定油压后，延时设定时间，控制电磁换向阀得电。

设定延时时间能够保证制动器被完全打开，避免制动器处于半开启状态，影响制动器的使用寿命。

可选地，设定时间不少于0.5s。设定时间不少于0.5s能够保证制动器被完全打开，以延长制动器的使用寿命。

可选地，本方法还可包括对制动器2进行选型，制动器2所提供的制动力矩M需要能够有效制动液压马达1及减速器3。因此制动器2的制动力矩M需满足等式：

M＝M₀÷i₁÷i₂(1)，

其中，M₀为液压马达的回转力矩，i₁为减速机减速比，i₂为减速机的回转驱动小齿轮与减速机的回转支承减速比。

同时，制动器2还需要选择满足液压马达1与减速机3的接口型号的制动器。

在本发明提供的实施例中，本发明中的全回转舵桨转舵机构的工作过程可通过控制系统进行控制，此处的控制系统可简化为控制面板及处理器，面板上设置有遥控手柄及控制按钮。需要说明的是，控制系统的结构对本发明并不构成限制。

在本发明的实施例中，全回转舵桨转舵机构的工作模式可分为随动控制模式及非随动控制模式。工作人员可通过控制系统将全回转舵桨转舵机构设置为随动控制模式或非随动控制模式。

当全回转舵桨处于随动控制模式时：

工作人员通过遥控手柄对舵桨的角度进行闭环控制，遥控手柄发出的指令信号和实际舵角反馈信号进行实时比对，并通过控制系统控制电磁换向阀22处于打开状态，使得转舵机构的制动器处于常开状态，通过闭环控制系统实现舵角的实时纠偏，保证船舶的航向。

当全回转舵桨处于非随动控制模式时：

工作人员通过控制面板上的控制按钮对舵桨的角度进行控制，当控制按钮被按下之后，电磁换向阀22得电，制动器2打开，实现舵桨的转舵，进而改变船舶的航向；当控制按钮回复之后，电磁换向阀22失电，制动器闭合，实现转舵机构的锁止，进而保证船舶的航向。

优选地，在控制按钮被按下之后，控制系统延迟0.5秒才输出转舵信号，以保证制动器完全打开。

优选地，在控制按钮回复之后0.5秒，电磁换向阀22才失电。给转舵机构一定的缓冲时间，有利于制动器的使用寿命。

在上述过程当中，控制系统通过压力传感器28的信号来判断液压控制系统油路中的液压油压力是否大于制动器的设定油压。当遇到制动器2处于开启状态并且液压控制系统油路中的液压油压力小于制动器2的设定油压的情况，此时控制系统停止输出指令，并发出控制系统控制失效的报警信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种全回转舵桨的转舵机构，其特征在于，所述转舵机构包括液压马达、液压控制系统、减速机及制动器，所述液压马达的输出轴与所述减速机的输入轴连接，所述制动器设置在所述液压马达的和所述减速机之间，所述制动器用于制动所述液压马达的输出轴，

所述液压控制系统包括供油元件、电磁换向阀和单向节流阀，所述电磁换向阀的P口与所述供油元件连接，所述电磁换向阀的T口连接所述液压控制系统的回流油箱，所述电磁换向阀的第一油口连接所述单向节流阀的进油口，所述单向节流阀的出油口与所述制动器的进油口相连。

2.根据权利要求1所述的全回转舵桨的转舵机构，其特征在于，所述单向节流阀与所述制动器之间的油路上设置有压力表。

3.根据权利要求2所述的全回转舵桨的转舵机构，其特征在于，所述液压控制系统还包括截止阀，所述截止阀的进油口与所述单向节流阀连接，所述截止阀的出油口与所述压力表连接。

4.根据权利要求3所述的全回转舵桨的转舵机构，其特征在于，所述截止阀与所述压力表之间的油路上设置有节流阀。

5.根据权利要求4所述的全回转舵桨的转舵机构，其特征在于，所述节流阀与所述压力表之间的油路上设置有压力传感器。

6.根据权利要求2～4任一项所述的全回转舵桨的转舵机构，其特征在于，所述制动器与所述截止阀之间设置有应急液压油接口。

7.一种全回转舵桨的转舵机构的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于上述权利要求1所述的转舵机构，所述控制方法包括：

发送开关指令；

检测所述液压控制系统的系统油压，若所述液压控制系统的系统油压不小于设定油压，则根据所述开关指令控制所述制动器制动所述液压马达的输出轴，若所述液压控制系统的系统油压小于所述设定油压，则发出警报。

8.根据权利要7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述开关指令控制所述制动器制动所述液压马达的输出轴，包括：

控制所述电磁换向阀得电，使得所述供油元件通过所述电磁换向阀与所述制动器的进油口连通，以控制所述制动器制动所述液压马达的输出轴。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述电磁换向阀得电，包括：

在检测到所述液压控制系统的系统油压不小于设定油压后，延时设定时间，控制所述电磁换向阀得电。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述设定时间不少于0.5s。