CN109178278A - 采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置 - Google Patents

采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置 Download PDF

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白佳喜
常青
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Abstract

本发明涉及一种采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，属于船舶工业技术领域。该装置包括：双液压驱动组件、主轴、圆柱销、球形矢量喷口、喷口连接组件、喷水推进泵流道。该装置通过双液压对称系统控制球形矢量喷口的转动，调节喷水推进器喷口方向改变，从而控制喷水推进器推力方向的改变。本发明矢量喷口结构简单，方向控制可靠，能量损失减小，调节角度大范围广，调节速度快，调节效率高，安装方便并且便于总体布置，可广泛应用。

Description

采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置
技术领域
本发明涉及一种采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，属于船舶工业技术领域。
背景技术
矢量喷水推进技术广泛应用于船舶工业航行、海陆两栖军事装备等领域。其主要是利用安装于船体内的喷水推进泵喷出水流的反作用力推动船舶前进，通过控制布置于喷口附近的机械机构来实现对水流方向的矢量控制，从而实现对船舶的控制。目前对于船舶航向改变的机构主要包括：舵面机构、多推进器结构、仿生鳍机构、全向推进机构、矢量推进机构等，其中矢量推进机构以其可直接改变推进力方向、操纵性相对最好、且在低速条件下，能够很好的实现推力转向、技术相对成熟等优点被逐渐广泛应用与喷水推进系统中。目前矢量喷口技术广泛用于航天领域，在船舶领域技术研究应用相对较少，现有研究成果大多采用箱形喷口结构来改变射流方向，机械机构复杂，调节能力有限，因此有必要发明一种矢量喷水装置来增加推力的可控性与喷水推进泵的泵效率，减小喷水推进器出水口的能量损失。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有矢量喷口技术存在机械机构复杂、调节能力有限导致能量损失较大的问题，提供采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置。该装置通过双液压对称系统控制球形矢量喷口的转动，调节喷水推进器喷口方向改变，从而控制喷水推进器推力方向的改变。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，包括：转向控制连杆、主轴、喷口连接组件、球形矢量喷口、喷水推进泵流道、执行连杆、副轴和双液压驱动组件。
喷口连接组件的截面为类U形结构。
喷口连接组件由两个直径不同的中空圆柱体分组成，分别为小圆柱体与大圆柱体；两中空圆柱体之间曲面过度；
球形矢量喷口为空心半球形结构，在半球形中心位置处开设通道；
球形矢量喷口的与喷口连接组件活动连接；喷口连接组件固定连接在喷水推进泵流道的小圆柱体外壁处；需保证所述球形矢量喷口与喷水推进泵流道不接触；在小圆柱与喷口连接组件之间设置阻隔层，通过阻隔层组件防止流体回流形成涡流，避免扰乱内部流场导致能量损失；两个执行连杆将双液压驱动组件与转向控制连杆进行连接；主轴穿过喷口连接组件固定安装在球形矢量喷口上；主轴另一端与转向控制连杆连接；副轴位于装置下端，位置与主轴对称，且穿过喷口连接组件固定安装在球形矢量喷口上；
所述球形矢量喷口上通道的直径需小于等于小圆柱的直径；
采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置于军用两栖车辆的连接主要由三部分组成。最重要的连接是喷口连接组件通过标准法兰盘固定在两栖车辆的尾夹板上，与喷水推进泵流道保持同轴度一致，将喷水推进泵流道内嵌到喷口连接组件中；其次是双液压驱动组件与车体的连接，在车体尾甲板上开孔，执行连杆通过孔与转向控制连杆进行连接，执行连杆与孔的连接采用滑动连接以保持执行连杆径向固定、轴向保持自由度；最后是副轴通过外加固定连杆机构固定于两栖车辆底夹板上。
所述双液压驱动组件包括两套结构对称、功能型号完全相同的液压驱动系统。双液压驱动系统对称的安装在两栖车辆出水口的两端，固定在球形矢量喷口的上方。液压驱动系统主要由液压泵、液压缸、单向阀、伺服阀、执行连杆、转向控制连杆和溢流阀等组成。采用双液压驱动系统可以同时使转向控制连杆两端分别受拉力与推力，更快的实现转向，缩短响应时间。
工作过程：双液压驱动组件接收到转向信号后，液压泵推动执行连杆运动，带动转向控制连杆，转向控制连杆在质心位置与主轴连接，受力后发生绕质心位置的转动，带动主轴转动。主轴通过销连接与球形矢量喷口配合，当主轴发生转动时，球形矢量喷口发生绕主轴的转动，从而调整矢量喷口的位置。
有益效果
1、本发明采用双液压对称系统控制球形矢量喷口的转动，调节喷水推进器喷口方向改变，从而控制喷水推进器推力方向的改变。
2、本发明采用双液压对称系统以及球形矢量喷口结构，使矢量喷口结构简单，方向控制可靠，能量损失减小。
3、本发明调节角度大范围广，调节速度快，调节效率高，安装方便并且便于总体布置，可广泛应用。
附图说明
图1为实施例的整体结构示意图；
图2为双液压驱动系统控制示意图；
图3为喷口正常状态图；
图4为喷口偏转状态图。
其中，1-转向控制连杆、2-主轴、3-喷口连接组件、4-球形矢量喷口、5-喷水推进泵流道、6-执行连杆、7-双液压驱动组件、8-副轴。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种双液压对称系统的球形矢量喷口装置，该装置通过双液压驱动组件7控制球形矢量喷口4的转动，调节喷水推进器喷口方向改变，从而控制喷水推进器推力方向的改变。
一种双液压对称系统的球形矢量喷口装置，如图1所示，包括：转向控制连杆1、主轴2、喷口连接组件3、球形矢量喷口4、喷水推进泵流道5、执行连杆6、双液压驱动组件7，副轴8。
如附图1所示，喷口连接组件3的截面为类U形结构。
喷口连接组件3由两个直径不同的中空圆柱体分组成，分别为小圆柱体与大圆柱体；两中空圆柱体之间曲面过度；
球形矢量喷口4为空心半球形结构，在半球形中心位置处开设通道；
球形矢量喷口4的与喷口连接组件3活动连接；喷口连接组件3固定连接在喷水推进泵流道5的小圆柱体外壁处；需保证所述球形矢量喷口与喷水推进泵流道不接触；在小圆柱与喷口连接组件之间设置阻隔层，通过阻隔层组件防止流体回流形成涡流，避免扰乱内部流场导致能量损失；两个执行连杆6将双液压驱动组件7与转向控制连杆1进行连接；主轴2穿过喷口连接组件3固定安装在球形矢量喷口4上；主轴2另一端与转向控制连杆1连接；副轴8位于装置下端，位置与主轴2对称，且穿过喷口连接组件3固定安装在球形矢量喷口4上；
所述球形矢量喷口4上通道的直径需小于等于小圆柱的直径；
采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置于军用两栖车辆的连接主要由三部分组成。最重要的连接是喷口连接组件3通过标准法兰盘固定在两栖车辆的尾夹板上，与喷水推进泵流道5保持同轴度一致，将喷水推进泵流道5内嵌到喷口连接组件中；其次是双液压驱动组件7与车体的连接，在车体尾甲板上开孔，执行连杆6通过孔与转向控制连杆1进行连接，执行连杆7与孔的连接采用滑动连接以保持执行连杆径向固定、轴向保持自由度；最后是副轴8通过外加固定连杆机构固定于两栖车辆底夹板上。
所述双液压驱动组件7包括两套结构对称、功能型号完全相同的液压驱动系统。双液压驱动系统对称的安装在两栖车辆出水口的两端，固定在球形矢量喷口4的上方。液压驱动系统主要由液压泵、液压缸、单向阀、伺服阀、执行连杆、转向控制连杆和溢流阀等组成。采用双液压驱动系统可以同时使转向控制连杆两端分别受拉力与推力，更快的实现转向，缩短响应时间。
如附图2所示，两栖车辆通过控制台的操纵手柄发出转向控制信号Va，通过比较器与反馈信号Vb进行比较之后，信号通过伺服放大器放大传输给伺服阀。伺服阀接收到相关控制信号后，调节控制液压系统的液压缸进行直线运动，液压缸的直线运动通过执行连杆6传输给转向控制连杆1，转向控制连杆1通过在质心位置与主轴连接使1发生绕质心位置的转动，从而带动主轴2转动。主轴2通过销连接与球形矢量喷口4配合，当主轴2发生转动时，球形矢量喷口4发生绕主轴的转动，从而调整矢量喷口的位置。当球形矢量喷口4转动到规定角度时，传感器输出的反馈信号与操纵者输入的控制信号完全一致，动作结束，矢量喷口停止转动，此过程实现位置跟踪。如附图3是球形矢量喷口的正常状态，附图4是其转动后的状态。
此过程中双液压驱动系统位于两栖车辆内部，接收与反馈相关信号，通过执行连杆连接到矢量喷口的转向控制连杆上；矢量喷口的连接组件通过标准法兰与两栖车辆尾甲板固定；副轴与外加连杆机构转动连接，起到固定的作用。
此过程中采用双液压驱动系统可以同时使转向控制连杆两端分别受拉力与推力，更快的实现转向，以缩短响应时间。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (4)

1.采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，其特征在于：包括：转向控制连杆、主轴、喷口连接组件、球形矢量喷口、喷水推进泵流道、执行连杆、副轴和双液压驱动组件；
喷口连接组件的截面为类U形结构；
喷口连接组件由两个直径不同的中空圆柱体分组成，分别为小圆柱体与大圆柱体；两中空圆柱体之间曲面过度；
球形矢量喷口为空心半球形结构，在半球形中心位置处开设通道；
球形矢量喷口的与喷口连接组件活动连接；喷口连接组件固定连接在喷水推进泵流道的小圆柱体外壁处；需保证所述球形矢量喷口与喷水推进泵流道不接触；在小圆柱与喷口连接组件之间设置阻隔层，通过阻隔层组件防止流体回流形成涡流，避免扰乱内部流场导致能量损失；两个执行连杆将双液压驱动组件与转向控制连杆进行连接；主轴穿过喷口连接组件固定安装在球形矢量喷口上；主轴另一端与转向控制连杆连接；副轴位于装置下端，位置与主轴对称，且穿过喷口连接组件固定安装在球形矢量喷口上。
2.如权利要求1所述的采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，其特征在于：所述球形矢量喷口上通道的直径需小于等于小圆柱的直径。
3.如权利要求1所述的采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，其特征在于：所述球形矢量喷口装置安装于军用两栖车辆上；所述喷口连接组件通过标准法兰盘固定在两栖车辆的尾夹板上，与喷水推进泵流道保持同轴度一致，将喷水推进泵流道内嵌到喷口连接组件中；所述双液压驱动组件与车体的连接方式为：在车体尾甲板上开孔，执行连杆通过孔与转向控制连杆进行连接，执行连杆与孔的连接采用滑动连接以保持执行连杆径向固定、轴向保持自由度；所述副轴通过外加固定连杆机构固定于两栖车辆底夹板上；
所述双液压驱动组件包括两套结构对称、功能型号完全相同的液压驱动系统；双液压驱动系统对称的安装在两栖车辆出水口的两端，固定在球形矢量喷口的上方；液压驱动系统主要由液压泵、液压缸、单向阀、伺服阀、执行连杆、转向控制连杆和溢流阀组成；采用双液压驱动系统可以同时使转向控制连杆两端分别受拉力与推力，更快的实现转向，缩短响应时间。
4.如权利要求1至3所述的采用双液压对称系统的球形矢量喷口装置，其特征在于：所述装置的工作过程为：双液压驱动组件接收到转向信号后，液压泵推动执行连杆运动，带动转向控制连杆，转向控制连杆在质心位置与主轴连接，受力后发生绕质心位置的转动，带动主轴转动；主轴通过销连接与球形矢量喷口配合，当主轴发生转动时，球形矢量喷口发生绕主轴的转动，从而调整矢量喷口的位置。
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