CN110816797B - 一种船用推进系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用推进系统，主要包括收放机构、转向机构和推进机构；收放机构通过收放支架固定在船舶上，转向机构连接在所述收放机构下部，推进机构固定连接在所述转向机构下部。本发明采用了收放机构、转向机构、推进机构的三段式结构，利用减速电机和转向电机实现船舶推进系统的自动释放和折叠，另外采用了双段式扭簧、异形齿轮腰形孔等结构实现了对推进系统的缓冲保护。本发明可以应用在各种水上设备中。

Description

一种船用推进系统

技术领域

本发明属于船舶动力系统技术领域，涉及一种船用推进系统，具体是一种能够自动控制收放兼具有缓冲保护机构的新式船用推进系统。

背景技术

含有螺旋桨的推进系统是水面船只的重要部件。

现有的船用螺旋桨体积大，安装使用过程繁琐，且噪声大。螺旋桨通常固定安装船体上，在遇到水下障碍物是容易发生损坏，维护维修不方便。

小型水面船只，尤其是需要回收或搬运的小微型承载、运输设备，其包含螺旋桨的推进系统操作不便、转向不灵活、收放操作繁琐，导致携带、回收不便。

因此需要开发一种螺旋桨，带有遇障保护功能，且收放操作简单，便于维护维修以及对小型水面设备的回收和携带。

发明内容

本发明的目的正是为了解决现有船用螺旋桨存在的技术难题，提出了一种包含转向机构和收放机构的船舶推进系统，能够实现灵活转向，在遇到碰撞时不易损坏，且方便收放。

本发明提供了一种船用推进系统，主要包括收放机构、转向机构和推进机构；

所述收放机构通过收放支架固定在船舶上，用于控制所述推进机构的放下和收起；

所述转向机构连接在所述收放机构下部，用于控制所述推进机构的转动方向，并配合所述收放机构完成对所述推进机构的放下和收起；

所述推进机构为船舶的动力机构，固定连接在所述转向机构下部，通过控制所述推进机构内的电机的正反转来控制水上设备的前进和后退。

所述收放机构主要包括收放支架固定板、收放支架电机板、挡轴、异形圆柱大齿轮、小圆柱齿轮、减速电机、尼龙垫片、上限位开关、平行双列扭簧、转轴、收放支架附板、下限位开关；

所述转向机构主要包括收放支撑架、大圆锥齿轮、齿轮连接件、转向底盖板、铜套、码盘、压盘、上铜套、右侧板、锥齿轮定位架、铜套支撑块、轴联接件、转向集成电路板、前转向盖板、铜柱、码盘减速电机、左侧板、小圆锥齿轮、旋转电机顶板、码盘检测板；

所述推进机构主要包括外螺纹管、电机固定支架、电机固定架尾盖、导向板、电机、电机轴插销、螺旋桨叶片、锁紧螺母。

所述收放支架固定板两端分别呈直角角度固定有所述收放支架电机板和所述收放支架附板；所述收放支架电机板外侧固定安装有所述减速电机，位于所述收放支架电机板内侧的所述减速电机输出轴端安装有所述小圆柱齿轮；

所述平行双列扭簧的弹簧主体安装在所述转向机构顶端的所述收放支撑架内部，其两个扭臂卡入所述收放支架固定板上的开槽内；所述转轴的两端分别固定在所述收放支架电机板和所述收放支架附板上的开孔中，所述转轴中部自由穿过所述转向机构顶端的所述收放支撑架及所述平行双列扭簧的弹簧主体；

所述异形圆柱大齿轮自由穿设在所述转轴上，且与所述的小圆柱齿轮啮合；所述异形圆柱大齿轮上开设有沿其周向延伸的贯通的腰形孔，所述挡轴的一端自由穿过该腰形孔插入所述转向机构上的固定孔内；

所述上限位开关安装在所述转向机构外侧表面上；

所述下限位开关安装在所述收放支架电机板内侧。

所述收放支架固定板、所述收放支架电机板和所述收放支架附板构成一个收放支架。

作为优选手段，在所述转轴上穿设有若干垫片，各所述垫片分别设置在所述转轴轴向上两个相互接触的部件之间。

所述码盘减速电机、所述旋转电机顶板分别垂直固定在所述铜套支撑块上，所述铜套支撑块上设置有对应安装所述码盘减速电机、所述旋转电机顶板的槽口；所述码盘减速电机的输出轴水平伸出，支撑在所述旋转电机顶板上的通孔中，所述码盘减速电机的输出轴末端安装有所述小圆锥齿轮；所述铜套支撑块上由下而上依次设置有所述上铜套、所述压盘、所述码盘、所述铜套、所述锥齿轮定位架、所述齿轮连接件、大圆锥齿轮；其中，所述锥齿轮定位架水平设置在所述旋转电机顶板上的安装槽内，所述齿轮连接件支撑在所述锥齿轮定位架上，而所述大圆锥齿轮固定在所述齿轮连接件的顶端；所述大圆锥齿轮与所述的小圆锥齿轮啮合；

所述旋转电机顶板上还设置有所述铜柱安装孔和所述码盘检测板固定孔；所述铜柱用于连接所述码盘检测板的电路至所述转向集成电路板；

所述铜套支撑块、所述锥齿轮定位架、所述码盘上均设有贯通孔；所述轴联接件从所述铜套支撑块底部穿入，与所述齿轮连接件连接。

所述收放支撑架、所述转向底盖板、所述右侧板、所述铜套支撑块所述、所述前转向盖板、所述左侧板构成一个大致呈扁长方体的封闭结构。

作为进一步地优选手段，所述前转向盖板内侧固定有所述转向集成电路板。

作为进一步地优选手段，所述的铜套采用石墨铜套或自润滑轴承。

作为进一步地优选手段，所述码盘检测板为光电式检测板，所述码盘穿过所述码盘检测板上的检测元件。

所述外螺纹管上端拧入所述轴联接件形成固定连接，下端拧入所述电机固定支架上端的螺纹孔；所述电机固定支架一端设有所述电机固定架尾盖，下侧安装有所述导向板；所述电机轴向安装在所述电机固定支架一端的开口中；所述电机的输出轴上通过所述电机轴插销固定有所述螺旋桨叶片，所述电机的输出轴端安装有所述锁紧螺母。

作为优选手段，所述外螺纹管为四分外螺纹管。

作为优选手段，所述电机为外转子无刷电机。

本发明采用了收放机构、转向机构、推进机构的三段式结构，利用减速电机和转向电机实现船舶推进系统的自动释放和折叠，另外采用了双段式扭簧、异形齿轮腰形孔等结构实现了对推进系统的缓冲保护。本发明可以应用在各种水上设备中，尤其是便于小型水上设备的回收和携带。

本发明也同样可以使用在飞艇等气动设备上。

附图说明

图1是本发明的推进系统折叠收起状态图；

图2是本发明的推进系统完全释放状态图；

图3是收放机构的拆解图；

图4是收放机构的收放支架的主视图；

图5是转向机构的主视图；

图6是转向机构的拆解图；

图7是转向机构的纵向剖视图；

图8是推进机构的拆解图。

附图标记说明：

A、收放机构；B、转向机构；C、推进机构；

A1、收放支架固定板；A2、收放支架电机板；A3、挡轴；A4、异形圆柱大齿轮；A5、小圆柱齿轮；A6、减速电机；A7、尼龙垫片；A8、上限位开关；A9、平行双列扭簧；A10、转轴；A11、收放支架附板；A12、下限位开关；

B201、收放支撑架；B202、大圆锥齿轮；B203、齿轮连接件；B204、转向底盖板；B205、铜套；B206、码盘；B207、压盘；B208、上铜套；B209、右侧板；B210、锥齿轮定位架；B211、铜套支撑块；B212、轴联接件；B213、转向集成电路板；B214、前转向盖板；B215、铜柱；B216、码盘减速电机；B217、左侧板；B218、小圆锥齿轮；B219、旋转电机顶板；B220、码盘检测板；

C1、外螺纹管；C2、电机固定支架；C3、电机固定架尾盖；C4、导向板；C5、外转子无刷电机；C6、电机轴插销；C7、螺旋桨叶片；C8、锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1、2所示，本发明的一种船用推进系统，主要包括收放机构A、转向机构B、推进机构C。

收放机构A用于控制推进机构C的升降，其具体结构参见附图3和4。收放机构A主要包括收放支架固定板A1、收放支架电机板A2、挡轴A3、异形圆柱大齿轮A4、小圆柱齿轮A5、减速电机A6、尼龙垫片A7、上限位开关A8、平行双列扭簧A9、转轴A10、收放支架附板A11、下限位开关A12等部件。收放支架固定板A1、收放支架电机板A2和收放支架附板A11构成一个收放支架，如图4所示。

收放支架固定板A1用于固定收放机构A的零部件，以及用于将收放机构A固定在船只或其他水上运载设备上。收放支架固定板A1两端分别呈直角角度固定有收放支架电机板A2和收放支架附板A11。收放支架电机板A2外侧固定安装有减速电机A6，位于收放支架电机板A2内侧的减速电机A6输出轴端安装有小圆柱齿轮A5。减速电机A6具有位置自锁功能，可通过在电机轴上安装棘轮来实现位置自锁。

平行双列扭簧A9的弹簧主体安装在转向机构B顶端的收放支撑架B201内部，其两个扭臂卡入放支架固定板A1上的开槽内。转轴A10的两端分别固定在收放支架电机板A2和收放支架附板A11上的开孔中，转轴A10中部自由穿过转向机构B顶端的收放支撑架B201及平行双列扭簧A9的弹簧主体。由于转轴A10穿过的各部件之间为相互刚性接触，各部件之间的摩擦将减低部件的寿命，且长时间摩擦会增大运动的摩擦力，因此在转轴A10上穿设有若干垫片A7。各垫片A7分别设置在转轴A10轴向上两个相互接触的部件之间，以降低摩擦力，提高运动性能，从而增加零部件的寿命。

在遇到水下障碍时，平行双列扭簧A9能够为本发明的推进系统提供一定程度的缓冲，从而保护驱动电机。平行双列扭簧A9在收起推进机构C的时也能提供一定的作用力，此时便要求平行双列扭簧A9在推进机构C到达放下状态(图2)时的扭力不能高于减速电机A6的额定转矩。

异形圆柱大齿轮A4自由穿设在转轴A10上，且与前述的小圆柱齿轮A5啮合。异形圆柱大齿轮A4上开设有沿其周向延伸的贯通的腰形孔，挡轴A3的一端自由穿过该腰形孔，插入转向机构B上的固定孔内。当减速电机A6驱动小圆柱齿轮A5带动异形圆柱大齿轮A4转动时，挡轴A3将先滑动至腰形孔的末端，然后才带动转向机构B运动，腰形孔的设置能够减小减速电机A6的启动转矩，避免减速电机A6烧毁。

上限位开关A8安装在转向机构B外侧表面上(图5)，当到推进系统折叠至水面设备的收纳位置时，减速电机A6根据上限位开关A8的检测反馈信号停止转动。

下限位开关A12安装在收放支架电机板A2内侧(图4)，用于检测异形圆柱大齿轮A4的位置，当异形圆柱大齿轮A4接近时，反馈信息指令减速电机A6停止转动。

转向机构B连接在收放机构A下部，用于控制推进机构C的转动方向，并配合收放机构A完成对推进机构的放下和收起，其具体结构见附图5、附图6和附图7所示。转向机构B主要包括收放支撑架B201、大圆锥齿轮B202、齿轮连接件B203、转向底盖板B204、铜套B 205、码盘B206、压盘B207、上铜套B208、右侧板B209、锥齿轮定位架B210、铜套支撑块B211、轴联接件B212、转向集成电路板B213、前转向盖板B214、铜柱B215、码盘减速电机B216、左侧板B217、小圆锥齿轮B218、旋转电机顶板B219、码盘检测板B220等部件。

如附图5所示，收放支撑架B201、转向底盖板B204、右侧板B209、铜套支撑块B211、前转向盖板B214、左侧板B217构成一个大致呈扁长方体的封闭结构。其中，前转向盖板B214内侧固定有转向集成电路板B213。

码盘减速电机B216、旋转电机顶板B219分别垂直固定在铜套支撑块B211上，铜套支撑块B211上设置有对应安装码盘减速电机B216、旋转电机顶板B219的槽口。码盘减速电机B216的输出轴水平伸出，支撑在旋转电机顶板B219上的通孔中，码盘减速电机B216的输出轴末端安装有小圆锥齿轮B218。铜套支撑块B211上由下而上依次设置有上铜套B208、压盘B207、码盘B206、铜套B205、锥齿轮定位架B210、齿轮连接件B203、大圆锥齿轮B202。其中，锥齿轮定位架B210水平设置在旋转电机顶板B219上的安装槽内，齿轮连接件B203支撑在锥齿轮定位架B210上，而大圆锥齿轮B202固定在齿轮连接件B203的顶端。该大圆锥齿轮B202与前述的小圆锥齿轮B218啮合。所述的铜套B205、上铜套B208可采用石墨铜套或自润滑轴承(JFB)。

旋转电机顶板B219上还设置有铜柱B206安装孔和码盘检测板B220固定孔。铜柱B206用于连接码盘检测板B220的电路至转向集成电路板B213。在本发明中，码盘检测板B220优选为光电式检测板，码盘B206穿过码盘检测板B220的检测元件。

铜套支撑块B211、锥齿轮定位架B210、码盘B206上均设有贯通孔。轴联接件B212从铜套支撑块B211底部传入，与齿轮连接件B203连接。

推进机构C为船舶的动力机构，固定连接转向机构B下部，通过控制电机的正反转来控制水上设备的前进和后退，其具体结构如附图8所示。推进机构C主要包括外螺纹管C1、电机固定支架C2、电机固定架尾盖C3、导向板C4、电机C5、电机轴插销C6、螺旋桨叶片C7、锁紧螺母C8等部件。其中外螺纹管C1优选为四分外螺纹管。

外螺纹管C1上端拧入轴联接件B212形成固定连接，下端拧入电机固定支架C2上端的螺纹孔。电机固定支架C2一端设有电机固定架尾盖C3，下侧安装有导向板C4，该导向板C4利于水上设备在水中航行。电机C5为外转子无刷电机，轴向安装在电机固定支架C2一端的开口中。外转子无刷电机在同体积大小的情况下比内转子的电机的输出扭矩大，而且外转子电机的防水也比较容易做。电机C5的输出轴上通过电机轴插销C6固定有螺旋桨叶片C7，电机C5的输出轴端安装有锁紧螺母C8，用于锁紧固定螺旋桨叶片C7。

以下将结合附图所示的结构对本发明的推进系统的工作原理的工作过程进行详细阐述。

本发明的推进系统通过收放支架固定在小船或其他水上设备上，转向机构B通过转轴A10连接在收放机构A上。推进机构C和转向机构B通过减速电机A6的旋转方向来控制收起和放下。

由于普通电机的转矩达不到收起推进系统的扭矩，故采用齿轮减速(圆柱小齿轮A5、异形圆柱大齿轮A4组合)增加扭矩的原理来达到轻松的放下或收起。

以放下推进系统为例，具体地，采用在减速电机A6上装一个圆柱小齿轮A5，转轴A10上装一个异形圆柱大齿轮A4，转轴A10穿过异形大齿轮A4的中心。另外，在转向机构B上固定一个挡轴A3卡进异形圆柱大齿轮A4的腰形槽中。当收放机构A的减速电机A6逆时针旋转时带动圆柱小齿A5轮转动，腰形槽内的挡轴A3带动转向机构B向下运动，当异形圆柱大齿轮A4碰到下限位开关A12时，减速电机A6停止运动，此时推进机构7即完成了放下的状态。然后通过转向机构B的码盘减速电机B216将推进机构C转到正前方航向位置(图2)。此时可启动推进机构C的电机C5运转，带动水上设备前进。

同时可通过码盘减速电机B216驱动小圆锥齿轮B218，从而带动大圆锥齿轮B202旋转，利用码盘检测板B220检测码盘B206的转动角度，可控制推进机构C左转或右转的方向以及角度。

若将推进系统收起，首先通过码盘减速电机B216将推进机构C旋转到待收起的状态，启动减速电机A6顺时针旋转将推进机构C收起，此时减速电机A6会有一段时间处于空转状态，因为挡轴A3在异形圆柱大齿轮A4的腰形槽内还未碰到腰形槽的底部，当挡轴A3碰到腰形槽的底部时，减速电机A6将带动推进系统整体逐渐上升，当上限位开关碰到水上设备的下部面板时，减速电机A6电机停止运动，此时推进系统处于收起状态(图1)。

需要特别说明的是，本发明的推进系统同样可以使用在飞艇等气动设备上。其中的收放机构、转向机构同样不受以上实施例的限制，可以应用在其他领域类似的机械结构中。

本发明的推进系统各组成部分结构紧凑，实现了一体化和集成化，整体质量小，安装使用方便，能够精准转向的同时，实现了自动化收起和放下。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种船用推进系统，其特征在于：

主要包括收放机构、转向机构和推进机构；

所述收放机构通过收放支架固定在船舶上，用于控制所述推进机构的放下和收起；

所述转向机构连接在所述收放机构下部，用于控制所述推进机构的转动方向，并配合所述收放机构完成对所述推进机构的放下和收起；

所述推进机构为船舶的动力机构，固定连接在所述转向机构下部，通过控制所述推进机构内的电机的正反转来控制水上设备的前进和后退；

所述收放机构包括收放支架电机板、收放支架附板、转轴、挡轴、减速电机和异形圆柱大齿轮；所述减速电机的输出轴端安装有小圆柱齿轮；所述转轴的两端分别固定在所述收放支架电机板和所述收放支架附板上的开孔中；所述异形圆柱大齿轮自由穿设在所述转轴上，且与所述小圆柱齿轮啮合；

所述异形圆柱大齿轮的轴向横截面为扇形，在所述异形圆柱大齿轮的圆弧面上开设有沿轴向的轮齿；

所述异形圆柱大齿轮上开设有沿其周向延伸的贯通的腰形孔，所述挡轴的一端自由穿过该腰形孔插入所述转向机构上的固定孔内。

2.根据权利要求1所述的一种船用推进系统，其特征在于：

所述收放机构还包括收放支架固定板、尼龙垫片、上限位开关、平行双列扭簧、下限位开关；

所述转向机构主要包括收放支撑架、大圆锥齿轮、齿轮连接件、转向底盖板、铜套、码盘、压盘、上铜套、右侧板、锥齿轮定位架、铜套支撑块、轴联接件、转向集成电路板、前转向盖板、铜柱、码盘减速电机、左侧板、小圆锥齿轮、旋转电机顶板、码盘检测板；

所述推进机构主要包括外螺纹管、电机固定支架、电机固定架尾盖、导向板、电机、电机轴插销、螺旋桨叶片、锁紧螺母。

3.根据权利要求2所述的一种船用推进系统，其特征在于：

所述收放支架固定板两端分别呈直角角度固定有所述收放支架电机板和所述收放支架附板；所述收放支架电机板外侧固定安装有所述减速电机，位于所述收放支架电机板内侧的所述减速电机输出轴端安装有所述小圆柱齿轮；

所述平行双列扭簧的弹簧主体安装在所述转向机构顶端的所述收放支撑架内部，其两个扭臂卡入所述收放支架固定板上的开槽内；所述转轴中部自由穿过所述转向机构顶端的所述收放支撑架及所述平行双列扭簧的弹簧主体；

所述上限位开关安装在所述转向机构外侧表面上；

所述下限位开关安装在所述收放支架电机板内侧。

4.根据权利要求3所述的一种船用推进系统，其特征在于：

在所述转轴上穿设有若干所述尼龙垫片，各所述尼龙垫片分别设置在所述转轴轴向上两个相互接触的部件之间。

5.根据权利要求2所述的一种船用推进系统，其特征在于：

所述码盘减速电机、所述旋转电机顶板分别垂直固定在所述铜套支撑块上，所述铜套支撑块上设置有对应安装所述码盘减速电机、所述旋转电机顶板的槽口；所述码盘减速电机的输出轴水平伸出，支撑在所述旋转电机顶板上的通孔中，所述码盘减速电机的输出轴末端安装有所述小圆锥齿轮；所述铜套支撑块上由下而上依次设置有所述上铜套、所述压盘、所述码盘、所述铜套、所述锥齿轮定位架、所述齿轮连接件、大圆锥齿轮；其中，所述锥齿轮定位架水平设置在所述旋转电机顶板上的安装槽内，所述齿轮连接件支撑在所述锥齿轮定位架上，而所述大圆锥齿轮固定在所述齿轮连接件的顶端；所述大圆锥齿轮与所述的小圆锥齿轮啮合；

所述旋转电机顶板上还设置有铜柱安装孔和码盘检测板固定孔；所述铜柱用于连接所述码盘检测板的电路至所述转向集成电路板；

所述铜套支撑块、所述锥齿轮定位架、所述码盘上均设有贯通孔；所述轴联接件从所述铜套支撑块底部穿入，与所述齿轮连接件连接。

6.根据权利要求5所述的一种船用推进系统，其特征在于：

所述前转向盖板内侧固定有所述转向集成电路板。

7.根据权利要求5所述的一种船用推进系统，其特征在于：

所述码盘检测板为光电式检测板，所述码盘穿过所述码盘检测板上的检测元件。

8.根据权利要求2所述的一种船用推进系统，其特征在于：

所述外螺纹管上端拧入所述轴联接件形成固定连接，下端拧入所述电机固定支架上端的螺纹孔；所述电机固定支架一端设有所述电机固定架尾盖，下侧安装有所述导向板；所述电机轴向安装在所述电机固定支架一端的开口中；所述电机的输出轴上通过所述电机轴插销固定有所述螺旋桨叶片，所述电机的输出轴端安装有所述锁紧螺母。

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