CN108639294A - 一种可变导管的船用螺旋桨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变导管的船用螺旋桨，包括前部固定管、后部开合叶片和螺旋桨，开合叶片设置有多个，且是可轴向转动的均布在固定管的前端面上，螺旋桨是转动安装在固定管内，还包括联动控制装置，联动控制装置包括伺服电机、齿环、齿条、滑动块、气弹簧和连接杆，在固定管前端设置有工字型滑槽，齿条是滑动安装在该工字型滑槽内的，且齿条侧面设置有轨道与工字型滑槽相配合，齿环的内外侧面均设置有齿，齿环是利用支架套装在固定管上且位于工字型滑槽上方，齿环是转动安装在支架上，齿条与齿环底部的齿配合，本发明结构简单可以更加还的控制开合叶片的开合动作，响应及时。

Description

一种可变导管的船用螺旋桨

技术领域

本发明属于船用螺旋桨的技术领域，特别涉及一种可变导管的船用螺旋桨。

背景技术

水下推动装置用来推动船舶、船艇、潜水器、深海移动工作站、海上工作平台等水面/水下载物进行航行运动以及姿态调整。导管螺旋桨是一种广泛使用的水下推动装置，是指在螺旋桨周围加上导流管，即在普通螺旋桨外围装一个圆形的套筒，套筒可以使固定的也可以是整体转动的，相比于普通螺旋桨，由于导管的导流作用，可以提高推进力。导管作为导管螺旋桨的关键部件之一，直接影响了导管螺旋桨推进器的效率。一般情况下，可以通过优化设计找到一种效率较高的导管，但在优化过程中发现，由于现有导管的扩张角是固定的，所述扩张角是导管翼型的下表面(即内侧面)与导管轴线的夹角α，导管的进出口面积比也是固定的，扩张角较小时，则在低进速工况下推进效率较低，扩张角较大时，则在高速航行工况时推进效率下降，通过优化设计可以找到一个满足中间要求的扩张角，但是常规导管的优化设计并不能同时兼顾低进速和正常航行两种不同工况下均以较佳甚至最佳推进效率工作。

中国专利CN201510747104.3，公开了一种可变导管螺旋桨，包括螺旋桨及套设在螺旋桨外围的导管，所述导管包括沿螺旋桨轴向串接的固定管段和活动段，固定管段位于所述导管的前端；活动管段由多个带有翼型截面的叶片沿圆周方向串接形成，叶片与固定管段端面为可转动连接，每个叶片的外壁面铰接有液压操纵杆，液压操纵杆的推杆与叶片铰接，液压操纵杆的推杆座与固定管段外壁面铰接，且液压操纵杆的轴向与所述导管的母线平行。本发明能够确保低进速作业和高速航行两种不同工况下的高推进效率。但是该技术方案存在明显缺陷：1、使用了许多个液压操纵杆，多个液压操纵杆造成了控制系统复杂，控制过程复杂的同时，检修与维修时候非常困难，数量如此多的液压操纵杆也会造成活动段变换角度时候同步性差，受到干扰的可能性大。2、叶片之间存在间隙，间隙减弱了控制流量的功能，3、在船舶运输时候，叶片会与水体有撞击，产生的震动会增加液压操纵杆的压力，降低其的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变导管的船用螺旋桨，控制更加方便，大大简化了控制过程，提高了叶片角度调增时候的同步性，操控性更强，特别设计的叶片在角度调整时候，间隙保持不变甚至更小，提高了调控效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种可变导管的船用螺旋桨，包括前部固定管、后部开合叶片和螺旋桨，开合叶片设置有多个，且是可轴向转动的均布在固定管的前端面上，螺旋桨是转动安装在固定管内，还包括联动控制装置，联动控制装置包括伺服电机、齿环、齿条、滑动块、气弹簧和连接杆，在固定管前端设置有工字型滑槽，齿条是滑动安装在该工字型滑槽内的，且齿条侧面设置有轨道与工字型滑槽相配合，齿环的内外侧面均设置有齿，齿环是利用支架套装在固定管上且位于工字型滑槽上方，齿环是转动安装在支架上，齿条与齿环底部的齿配合，伺服电机与齿环传动连接，滑动块是滑动安装在工字型滑槽靠近开合叶片的端部，齿条是与滑动块固连，连接杆一端铰链在滑动块上，另一端是铰链在开合叶片上，气弹簧两端分别铰链在开合叶片和滑动块上。

进一步的，开合叶片包括翼型主叶片、副叶片，翼型主叶片前端底面设置有工字型滑槽，副叶片顶面设置有工字型滑轨，工字型滑轨与工字型滑槽滑动配合，在翼型主叶片底面对称滑动安装有两个副叶片，副叶片上设置有锁死结构，相邻翼型主叶片上的副叶片是利用锁死结构固连，翼型主叶片后端设置有球形连接部，在固定管端面设置有凸部，在凸部内设置有球形槽，球形连接部是滑动安装在该球形槽内的。

进一步的，支架包括环状固定部件、不锈钢滚珠，环状固定部件具有环状主体、环形槽、支脚，支脚是位于环状主体的内侧面上，且支脚与固定管侧面固连，环形槽是位于环状主体的侧面，且在环形槽内的上面和下面均设置有球形孔，在该球形孔内均滚动安装有不锈钢滚珠，在球形孔上口设置有封盖，封盖限制不锈钢滚珠位置，在球形孔底部设置有贯穿环形槽上面和下面的通孔，齿环侧面是设置有设置环形滑轨，环形滑轨是滑动安装在该环形槽内，且环形滑轨的顶部和底部均与不锈钢滚珠接触，齿环是安装在两个环状固定部件之间的。

本发明的有益效果是：

1、所有的开合叶片是由齿环统一带动的，控制时候同步性高，在转动齿环时候，开合叶片实现同步的开合，控制效果强，均是使用机械结构带动开合叶片，能够长时间在海水中浸泡，寿命更长，可以在更加恶劣的天气下时候。

2.设计有齿环、齿条、滑动块、连接杆，齿环转动会带动齿条在固定管上沿着轴向移动(齿条上的轨道是径向定位的)，同时滑动块跟随齿条滑动，连接杆分别与滑动块和开合叶片铰链，在跟随滑动块移动时候，连接杆会带动开合叶片实现开合动作，传动简单，齿环一旦转动开合叶片就会响应，响应快，控制精度高，特别增加的气弹簧是缓冲开合叶片受到外界撞击时的震荡。

3.设计有翼型主叶片、副叶片，副叶片在翼型主叶片开合时候，在翼型主叶片底部滑动，减少了翼型主叶片之间的缝隙，增加水体流量的控制效果，结构虽简单，但是增幅明显。

综上，齿环控制开合叶片的过程，传动步骤少，响应快，控制准确，在开合叶片完成开合动作时候，副叶片可以有效的减少缝隙，控制效果更佳。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明A向剖视图。

图4为本发明开合叶片安装在固定管上的放大图。

图5为本发明联动控制装置的俯视图。

图6为本发明径向剖视图。

图7为本发明齿环正视图。

图8为本发明环形槽局部放大图。

其中：固定管-1、开合叶片-2、螺旋桨-3、齿环-4、齿条-5、滑动块-6、气弹簧-7、连接杆-8、工字型滑槽-9、轨道-10、齿-11、支架-12、翼型主叶片-13、副叶片-14、锁死结构-15、球形连接部-16、凸部-17、球形槽-18、环状固定部件-19、不锈钢滚珠-20、环状主体-21、环形槽-22、支脚-23、球形孔

-24、封盖-25、通孔-26、环形滑轨-27。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请结合附图，一种可变导管的船用螺旋桨，包括前部固定管1、后部开合叶片2和螺旋桨3，开合叶片2设置有多个，且是可轴向转动的均布在固定管1的前端面上，螺旋桨3是转动安装在固定管1内，螺旋桨3是通过减速箱与电机传动连接，还包括联动控制装置，联动控制装置包括伺服电机、齿环4、齿条5、滑动块6、气弹簧7和连接杆8，在固定管1前端设置有工字型滑槽9，齿条5是滑动安装在该工字型滑槽9内的，且齿条5侧面设置有轨道10与工字型滑槽9相配合，齿环4的内外侧面均设置有齿11，齿环4是利用支架12套装在固定管1上且位于工字型滑槽9上方，齿环4是转动安装在支架12上，齿条5与齿环4底部的齿配合，伺服电机与齿环4传动连接，滑动块6是滑动安装在工字型滑槽9靠近开合叶片2的端部，齿条5是与滑动块6固连，连接杆8一端铰链在滑动块6上，另一端是铰链在开合叶片2上，气弹簧7两端分别铰链在开合叶片2和滑动块6上。

开合叶片2包括翼型主叶片13、副叶片14，翼型主叶片13前端底面设置有工字型滑槽9，副叶片14顶面设置有工字型滑轨，工字型滑轨与工字型滑槽9滑动配合，在翼型主叶片13底面对称滑动安装有两个副叶片14，副叶片14上设置有锁死结构15，相邻翼型主叶片13上的副叶片14是利用锁死结构15固连，翼型主叶片13后端设置有球形连接部16，在固定管1端面设置有凸部17，在凸部17内设置有球形槽18，球形连接部16是滑动安装在该球形槽18内的。

支架12包括环状固定部件19、不锈钢滚珠20，环状固定部件19具有环状主体21、环形槽22、支脚23，支脚23是位于环状主体21的内侧面上，且支脚23与固定管1侧面固连，环形槽22是位于环状主体21的侧面，且在环形槽21内的上面和下面均设置有球形孔24，在该球形孔24内均滚动安装有不锈钢滚珠20，在球形孔24上口设置有封盖25，封盖25限制不锈钢滚珠21位置，显然不锈钢滚珠20与球形孔24留有间隙，封盖25在其侧面通过螺钉与环形槽21固连，在球形孔24底部设置有贯穿环形槽22上面和下面的通孔26，齿环4侧面是设置有设置环形滑轨27，环形滑轨27是滑动安装在该环形槽22内，且环形滑轨27的顶部和底部均与不锈钢滚珠20接触，齿环4是夹装在两个环状固定部件19之间的。

工作原理：

齿环4是可以在环形槽22内转动的，不锈钢滚珠20与齿环4上的环形滑轨27接触，使齿环4转动更加顺畅，伺服电机带动齿环4转动，齿环4带动齿条5沿着工字型滑槽9前后移动，同时滑动块6会跟随齿条5移动，连接杆8会带动开合叶片2开合，完成控制流量的目的。

以往的螺旋桨的导管一种是不可改变开口大小，另一种是改变开口大小的时候，会在开口处出现间隙造成进水有误差，能够改变开口大小的导管是将来螺旋桨的发展方向，现在有些导管在张开导管开口时候，间隙十分巨大，有些会占据开口展开最大时候的面积的20％，造成了实际进水量有较大误差，而精准的进水量对船只行驶有很大助益，所以设计的开合叶片2可以将间隙密封，精准的控制进水量。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可变导管的船用螺旋桨，包括前部固定管、后部开合叶片和螺旋桨，开合叶片设置有多个，且是可轴向转动的均布在固定管的前端面上，螺旋桨是转动安装在固定管内，其特征在于：还包括联动控制装置，联动控制装置包括伺服电机、齿环、齿条、滑动块、气弹簧和连接杆，在固定管前端设置有工字型滑槽，齿条是滑动安装在该工字型滑槽内的，且齿条侧面设置有轨道与工字型滑槽相配合，齿环的内外侧面均设置有齿，齿环是利用支架套装在固定管上且位于工字型滑槽上方，齿环是转动安装在支架上，齿条与齿环底部的齿配合，伺服电机与齿环传动连接，滑动块是滑动安装在工字型滑槽靠近开合叶片的端部，齿条是与滑动块固连，连接杆一端铰链在滑动块上，另一端是铰链在开合叶片上，气弹簧两端分别铰链在开合叶片和滑动块上。

2.根据权利要求1所述的一种可变导管的船用螺旋桨，其特征在于：开合叶片包括翼型主叶片、副叶片，翼型主叶片前端底面设置有工字型滑槽，副叶片顶面设置有工字型滑轨，工字型滑轨与工字型滑槽滑动配合，在翼型主叶片底面对称滑动安装有两个副叶片，副叶片上设置有锁死结构，相邻翼型主叶片上的副叶片是利用锁死结构固连，翼型主叶片后端设置有球形连接部，在固定管端面设置有凸部，在凸部内设置有球形槽，球形连接部是滑动安装在该球形槽内的。

3.根据权利要求1所述的一种可变导管的船用螺旋桨，其特征在于：支架包括环状固定部件、不锈钢滚珠，环状固定部件具有环状主体、环形槽、支脚，支脚是位于环状主体的内侧面上，且支脚与固定管侧面固连，环形槽是位于环状主体的侧面，且在环形槽内的上面和下面均设置有球形孔，在该球形孔内均滚动安装有不锈钢滚珠，在球形孔上口设置有封盖，封盖限制不锈钢滚珠位置，在球形孔底部设置有贯穿环形槽上面和下面的通孔，齿环侧面是设置有设置环形滑轨，环形滑轨是滑动安装在该环形槽内，且环形滑轨的顶部和底部均与不锈钢滚珠接触，齿环是安装在两个环状固定部件之间的。