CN109484606B - 一种船舶襟翼舵电磁传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明及船舶襟翼舵无级转角比电磁传动装置，与船舶襟翼舵连接，包括张紧装置、带轮和电磁控制单元，带轮包括转轮、可调节外杆和外杆调节器，外杆调节器环绕固定在转轮内，两个转轮之间通过若干可调节外杆连接，可调节外杆的两端分别可移动的连接在外杆调节器上，带轮分别为主动轮和从动轮，金属带环绕主动轮和从动轮设置，张紧装置设置在主动轮和从动轮之间，金属带内侧绕过张紧装置张紧。其产生的有益效果是，采用了带传动作为主舵与襟翼舵之间的传动方式，安装方便；运用了旋转半径可调的主带轮和从带轮，能够实现主舵与襟翼舵之间的无级调节的目的；带轮传动比调节以电磁为动力，易于实现自动化控制，节约人力成本，提高生产效率。

Description

一种船舶襟翼舵电磁传动装置
技术领域
本发明属于船舶姿态控制技术领域，具体是一种船舶襟翼舵电磁传动装置。
背景技术
在现实生产过程中，船舶行驶航向的改变对于船舶行驶安全和提高工作效率都有重要意义，尤其是在狭窄的河道内，船舶大多数情况下只能被允许在较小的范围内实现转向，这要求船舶具备小直径转弯的能力。襟翼舵可根据主舵转角的变化而调节为一个拱度可调的曲面，从而将推力器产生的推力的一部分转化为横向力，从而减小船舶转向直径，使船舶的航向调节更加灵活。
在船舶姿态控制中，航向控制主要是通过操舵运动来实现的，要求舵尽可能的将前进的推力转变为船舶运动的横向力，即产生尽可能大转舵力矩。襟翼舵是将舵按一定的比例分为主舵和翼舵两个部分，通过传动装置使主舵与翼舵之间产生一个夹角，实际就是将具有流线型的舵变成一个具有拱度的舵。
目前，实际工程上使用的襟翼舵大多采用主舵与襟翼舵之间转角比一定的齿轮传动、导杆传动、铰链传动等传动方式，尽管与传动的对称剖面舵相比能有效地提高船舶转向能力，但是由于转角比一定，无法实现主舵与翼舵之间的无级传动，难以充分发挥襟翼舵的功效。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够实现无极转动的船舶襟翼舵电磁传动装置。
技术方案：为实现上述目的，本发明的船舶襟翼舵电磁传动装置，与船舶襟翼舵连接，包括主动轮和从动轮，其特征在于：所述主动轮为外径可调节的带轮，或者被动轮为外径可调节的带轮，或者主动轮和被动轮均为外径可调节的带轮，所述外径可调节的带轮包括端板、可调节外杆和外杆调节器，所述外杆调节器呈放射状环绕端板设置，两侧端板之间通过若干可调节外杆连接，可调节外杆的两端分别可移动的连接在外杆调节器上，金属带环绕主动轮和从动轮设置。
进一步地，本装置还包括电磁控制电源，所述主动轮和从动轮连接到电磁控制单元，通过电磁控制单元控制带轮的转动
进一步地，端板包括外框架、内框架和外杆调节器，外框架的外壁为圆形，内壁为正多边形，所述内框架外壁为与外框架内壁形状相同的正多边形，外杆调节器呈放射性的均匀分布在外框架内壁和内框架外壁之间。
进一步地，所述外杆调节器包括连接杆、定电磁铁和滑块，所述连接杆和端板连接位置设有定电磁铁，所述滑块上设有电磁铁，滑块可移动的设置在连接杆上，所述可调节外杆端部固定在滑块上。
进一步地，张紧装置设置在主动轮和从动轮之间，金属带内侧绕过张紧装置张紧。
进一步地，所述张紧轮包括张紧架、张紧弹簧和张紧推杆，所述张紧推杆和张紧架之间通过两端的张紧弹簧连接。
进一步地，所述内框架外壁每条边上分别设有一个激光位移传感器。
进一步地，所述主动轮连接船舶襟翼舵的主舵转轴，所述从动轮连接在主舵与副舵之间的从动转轴上。
进一步地，本装置还包括电磁控制阀，电磁控制阀与电磁控制单元连接，并通过电磁控制阀控制带轮转动。
有益效果：本发明采用了带传动作为主舵与襟翼舵之间的传动方式，安装方便，维护简单；本发明中运用了旋转半径可调的主带轮和从带轮，能够实现主舵与襟翼舵之间的无级调节的目的；本发明中的带轮传动比调节以电磁为动力，易于实现自动化控制，节约人力成本，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的结构和工作原理示意图；
图2为带轮三维模型；
图3为本发明的端板结构示意图；
图4为本发明张紧装置工作原理图；
图5为本发明可调外杆工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的船舶襟翼舵电磁传动装置1，设置在船舶襟翼舵上，主要由张紧装置7、主动轮5、从动轮8和电磁控制单元3组成，其中本发明中的主动轮为外径可调节的带轮，或者被动轮为外径可调节的带轮，或者主动轮和被动轮均为外径可调节的带轮。
如图2所示，本实施例中的主动轮和被动轮均为外径可调节的带轮，带轮主要由端板9、可调节外杆10和外杆调节器组成，其中端板9主要由外框架51、内框架56、连接杆53、电磁铁52和滑块54组成，端板的外框架51的外壁为圆形，内壁为正多边形，内框架56的外壁为与外框架51内壁形状相同的正多边形。本实施例中采用正六边形结构，如图3所示。
内框架56和外框架51之间通过放射状均匀分布的连接杆53连接固定，本发明中的连接杆53为六根，每根连接杆53分别连接在正六边形的一条边的正中间位置。每根连接杆53的两端与外框架51和内框架56连接位置分别设有一块电磁铁52，滑块54可移动的设置在连接杆53上，滑块54上设有电磁铁52，连接杆为通电电磁轴。
端板9为两个，两个装轮9之间通过固定连杆和可调节外杆10连接，其中固定连杆的两端分别于内框架56连接，可调节外杆10为六根，两端连接在上下对应的端板滑块53上，如图4所示。在内框架56外壁每条边上分别设有一个激光位移传感器。
如图3所示，张紧装置7主要由张紧轮包括张紧架71、张紧弹簧72和张紧推杆73组成，张紧推杆73和张紧架71之间通过两端的张紧弹簧72连接，张紧架7固定在船体上。
本发明中的带轮分为主动轮5和从动轮8，主动轮5连接船舶襟翼舵的主舵转轴，所述从动轮8连接在主舵与副舵之间的从动转轴上。主动轮5和从动轮8之间通过环绕在可调节外杆上的金属带6连接，张紧装置7设置在主动轮和从动轮之间，金属带6内侧绕过张紧装置7的张紧推杆73，在张紧弹簧72的作用下将金属带张紧，带轮连接到电磁控制阀4，电磁控制阀4与电磁控制单元3连接，并通过电磁控制阀4控制带轮转动。
如图1，本发明在实际使用过程中，电子控制单元(ECU)2根据船舶方向盘的转角来计算出驾驶者所需转角直径，从而计算得到相应的主舵转角α和襟翼舵转角β，然后将转角比k=β/α传送到电磁控制单元3。电磁控制3单元根据转角比值k给设置在带轮上的电磁铁52的通电来改变主带轮和从带轮上的外杆调节器的滑块54的位置，从而改变两个带轮的可调节外杆10的位置，当激光位移传感器反馈给电磁控制单元2的信号显示调节器已经达到目标位置时，径向电磁轴所通电流加强，电磁铁断电，从而将方形滑块54的位置固定，进而将两带轮的传动比调节到k。当所需传动比k大于最大传动比kmax大时，电磁控制单元将以kmax作为调节目标；当所需传动比小于最小传动比kmin时，电磁控制单元将以kmin为调节目标。金属带6在带轮传动装置工作过程中始终被张紧装置7张紧，从而阻止金属带6打滑。

Claims (6)

1.一种船舶襟翼舵电磁传动装置，与船舶襟翼舵连接，包括主动轮(5)和从动轮(8)，其特征在于：所述主动轮为外径可调节的带轮，或者被动轮为外径可调节的带轮，或者主动轮和被动轮均为外径可调节的带轮，所述外径可调节的带轮包括端板(9)、可调节外杆(10)和外杆调节器，所述外杆调节器呈放射状环绕端板(9)设置，两侧端板(9)之间通过若干可调节外杆(10)连接，可调节外杆(10)的两端分别可移动的连接在外杆调节器上，金属带(6)环绕主动轮(5)和从动轮(8)设置；
所述外杆调节器包括连接杆(53)、电磁铁(52)和滑块(54)，所述连接杆(53)和端板连接位置设有电磁铁，所述滑块上设有电磁铁(52)，连接杆(53)为电磁轴，滑块(54)可移动的设置在连接杆(53)上，所述可调节外杆(10)端部固定在滑块上。
2.根据权利要求1所述的船舶襟翼舵电磁传动装置，其特征在于：还包括电磁控制单元，所述主动轮(5)和从动轮(8)连接到电磁控制单元，通过电磁控制单元(2)控制带轮的转动。
3.根据权利要求1所述的船舶襟翼舵电磁传动装置，其特征在于：所述带轮的端板包括外框架(51)、内框架(56)和外杆调节器，所述外框架(51)的外壁为圆形，内壁为正多边形，所述内框架(56)外壁为与外框架(51)内壁形状相同的正多边形，所述外杆调节器呈放射性的均匀分布在在外框架(51)内壁和内框架(56)外壁之间。
4.根据权利要求3所述的船舶襟翼舵电磁传动装置，其特征在于：所述内框架(56)外壁每条边上分别设有一个激光位移传感器。
5.根据权利要求1所述的船舶襟翼舵电磁传动装置，其特征在于：所述主动轮(5)连接船舶襟翼舵的主舵转轴，所述从动轮(8)连接在主舵与副舵之间的从动转轴上。
6.根据权利要求2所述的船舶襟翼舵电磁传动装置，其特征在于：还包括电磁控制阀(4)，电磁控制阀(4)与电磁控制单元(3)连接，并通过电磁控制阀(4)控制带轮转动。
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