CN112407219A - 船舶增压式空毂推进器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶增压式空毂推进器，包括空毂电机、前导流罩和后导流罩，空毂电机包括外壳、导流函、电机定子、电机转子；导流函的内壁上设有不少于三只离合座；离合座上设有离合齿圈，离合座上设有离合定位柱，离合定位柱上设有调整齿盘与桨叶单元，调整齿盘上设有与离合齿圈相啮合的上齿圈，调整齿盘上设有两个圆弧形的第一调整孔，离合座上设有与两个第一调整孔配合的螺纹定位孔；调整齿盘上设有下齿圈；桨叶单元包括叶片安装座、驱动叶片，叶片安装座上设有与两个第一调整孔相配合的圆弧形的第二调整孔，叶片安装座上设有与下齿圈相配合的叶片安装座，两个锁紧螺钉分别嵌入两个螺纹定位孔中以将桨叶单元及调整齿盘定位锁紧。

Description

船舶增压式空毂推进器

技术领域

本发明涉及的是一种船舶推进装置，特别是一种水下空毂推进装置。属于船舶推进技术领域。

背景技术

随着我国海洋开发技术的进步和船舶事业的发展，我国对船舶水下推进器的要求也大为提高，传统的水下推进器是电机轴安装带有桨毂的螺旋桨，电机带动螺旋桨旋转时水流从电机前方流入，电机对桨叶产生迎面阻力，螺旋桨桨尖在旋转时产生诱导阻力和空泡现象，降低了螺旋桨效率。另外，由于传统水下电机输出轴转长，螺旋桨在旋转时也会产生径向震动，降低了整个推讲器的效率。因此空毂推进器应运而生，目前空毂推进器的螺旋桨桨叶的安装方式，都是固定安装在空毂推进器电机转子的导流函里，桨叶相对于电机转子径向夹角是固定的，即螺旋桨的螺距时固定的，不可以调整。

同级别船舶，由于船体的设计不同，对螺旋桨中螺旋角与船型的匹配差别很大，螺旋角增大，螺距也就增大，也就是说，同一桨叶，改变螺旋桨中的螺旋角，就是改变螺旋桨的螺距。在产品生产中，螺旋桨的螺旋角设计是根据图纸，通过理论计算得出最佳螺旋角，由于实际船舶与理论设计存在误差，因此实际船舶在行驶过程中的最佳螺旋角与理论设计并不能完全吻合，有时误差还比较大。螺旋桨的螺旋角大了，电机扭矩增大，容易引起电机堵转；螺旋桨螺旋角小了，电机的额定功率不能全部被螺旋桨吸收，从而产生无功功率，同样降低了电机的工作效率，而且还会影响船舶电站内的电网品质。

上述问题通过可调桨虽然可以解决，但是可调桨机构复杂，价格昂贵，特别是空毂推进装置电机转子的内孔就是螺旋桨的安装孔，因此没有空间位置安装可调桨的桨叶旋转机构。

此外，通常空毂推进装置,其推进电机转子内的导流函为直函道，即导流函前后直径一致，当推进电机带动螺旋桨工作时，进水水流经过螺旋桨的加速后，其出水水流速度将被提高，由于导流函进水水量等于出水水量，因此，导流函的出口水柱将小于进口水柱，由于螺旋桨是通过旋转惯性，将水流输送出去，旋转水流流出大于其水柱直径的导流函时，必将产生膨胀，导致出水水流流速和水压降低，从而降低了推进效率。

综上所述，目前空毂推进器的电机转子内螺旋桨，都是固定安装，一旦制造完成，就不可更改，因此，船型等制造误差，且螺旋桨也不能调整，螺旋桨与船型是一一对应的关系，一种螺旋桨只能给一种船舶使用，从而影响其使用效率和使用范围，

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高电机工作效率船舶增压式空毂推进器。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种船舶增压式空毂推进器，包括空毂电机以及设置在空毂电机两端的前导流罩和后导流罩，空毂电机包括外壳以及转动设置在外壳中的筒状导流函，外壳内壁上设有电机定子，导流函的外壁上设有电机转子；

导流函的内壁上绕中心轴周向均布设有不少于三只离合座；离合座上设有中心线平行于导流函径向的离合齿圈，离合座上在离合齿圈中心线处设有安装孔，安装孔中穿设有离合定位柱，离合定位柱上依次可拆卸地套设有调整齿盘与桨叶单元，调整齿盘上设有与离合齿圈相啮合的上齿圈，调整齿盘上相对设有两个以离合定位柱中心轴线为圆心的圆弧形的第一调整孔，离合座上设有与两个第一调整孔分别配合的螺纹定位孔；调整齿盘上设有与上齿圈同轴的下齿圈，下齿圈的齿形与上齿圈一致，且上齿圈与下齿圈的齿牙位置一一对应或上齿圈与下齿圈之间相邻二齿径向形成3/4齿形偏角、或1/2齿形偏角、或1/4齿形偏角；

桨叶单元包括叶片安装座，叶片安装座上设有与离合定位柱相配合的连接孔，叶片安装座上设有两个分别与两个第一调整孔相配合的以离合定位柱中心轴线为圆心的圆弧形的第二调整孔，叶片安装座上设有与调节齿盘的下齿圈相配合的叶片安装座，叶片安装座上设有驱动叶片；两个穿过叶片安装座以及调整齿盘的锁紧螺钉分别嵌入两个螺纹定位孔中以将桨叶单元及调整齿盘定位锁紧，使得各个驱动叶片呈螺旋状分布。

作为一种优选的方案，所述导流函内孔呈圆锥形，且孔径沿靠近后导流罩方向逐渐缩小；其锥度为6-15°。

作为一种优选的方案，所述离合定位柱中设有轴向通孔，所述离合定位柱上对应于上齿圈与下齿圈处分别设有若干与轴向通孔相贯通的径向通孔。

作为一种优选的方案，所述第一调整孔两端与调整齿盘的圆心连线的圆心角为15°。

作为一种优选的方案，所述离合座上的安装孔与离合定位柱的配合为过渡配合；叶片安装座上的连接孔与离合定位柱的配合为过渡配合。

作为一种优选的方案，所述第二调整孔两端与叶片安装座的圆心连线的圆心角为90°。

作为一种优选的方案，所述叶片安装座的轴线外圆周上设有分度线以及分度数值，离合座的轴向外圆周上设有一道指示桨叶的螺旋角数值的分度指示线。

作为一种优选的方案，所述上齿圈与下齿圈的齿数都不少于100个。

本发明的有益效果是：

本发明的驱动桨叶螺距在安装过程中调整方便，在实际工作中，通过对驱动桨叶螺距的调整，不但能满足船舶螺旋桨与电机之间最佳功率匹配，还能够适应同级别不同船型的船舶，避免一种螺旋桨只适应一个船型的设计，从而提高了螺旋桨的使用范围和使用效率。

本发明利用齿形离合器将螺旋桨的驱动桨叶，固定在空毂推进器的导流函中，利用齿形离合器，不仅使螺旋桨的螺旋角能够得到较精确的控制，而且齿形离合器利用啮合的牙型，可以有效地传递螺旋桨桨叶的扭矩，在齿形离合器之间，增加了一只调整齿盘，选择调整齿盘上下齿面叠加后，上下齿圈之间的相邻二齿在径向形成偏角可设定选配，从而能够精确地调整螺旋桨的螺距，以提高电机工作效率。

由于离合定位柱中设有轴向通孔，所述离合定位柱上对应于上齿圈与下齿圈处分别设有若干与轴向通孔相贯通的径向通孔，用于通气，避免定位套进入盲孔产生气堵。

本发明通过对空毂推进装置的导流函锥度设计，导流函出水口逐渐变小，当推进电机带动螺旋桨工作时，水流经过螺旋桨的加速，其流速将被提高，当高速旋转的水流通过导流函逐渐变小的出水口，带来的有益效果有二点，第一，空毂推进装置的出水流速和水压会增大，增加了船舶推进效率，第二，空毂推进装置的出水因受到导流函摩擦和挤压作用，一部分旋转水流被整流成直线水流，即将无用功转化为有用功，进一步提高了船舶的推进效率。

附图说明

图1、船舶增压式空毂推进器结构示意图

图2、调整齿盘的结构示意图

图3、桨叶单元的主视结构示意图

图4、桨叶单元的俯视结构示意图

图中：1、后导流罩，2、外壳，3、电机定子，4、电机转子，5、调整齿盘，51、上齿圈，52、第一调整孔，53、齿盘定位孔，54、齿盘凹槽，55、下齿圈，6、桨叶单元，61、叶片安装座，62、桨叶齿盘，63、连接孔，64、桨叶凹槽，65、驱动叶片，66、第二调整孔，7、离合定位柱，8、导流函，9、前导流罩，10、空毂电机，11、离合座。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

如图1-4所示，一种船舶增压式空毂推进器，包括空毂电机10以及设置在空毂电机10两端的前导流罩9和后导流罩1，空毂电机10包括外壳2以及转动设置在外壳2中的筒状导流函8，外壳2内壁上设有电机定子3，导流函8的外壁上设有电机转子4；

导流函8内孔呈圆锥形，且孔径沿靠近后导流罩1方向逐渐缩小；其锥度为6°。导流函8的内壁上绕中心轴周向均布设有不少于三只离合座11；离合座11上设有中心线平行于导流函8径向的离合齿圈，离合座11上在离合齿圈中心线处设有安装孔，安装孔中穿设有离合定位柱7，离合座11上的安装孔与离合定位柱7的配合为过渡配合。离合定位柱7上依次可拆卸地套设有调整齿盘5与桨叶单元6。

调整齿盘5上设有与离合定位柱7相配合的齿盘定位孔53。调整齿盘5上设有与离合齿圈相啮合的上齿圈51，调整齿盘5上相对设有两个以离合定位柱7中心轴线为圆心的圆弧形的第一调整孔52，第一调整孔52两端与调整齿盘5的圆心连线的圆心角为15°。

离合座11上设有与两个第一调整孔52分别配合的螺纹定位孔；调整齿盘5上设有与上齿圈51同轴的下齿圈55，下齿圈55的齿形与上齿圈51一致，上齿圈51与下齿圈55的齿数都为120个。且上齿圈51与下齿圈55的齿牙位置一一对应或上齿圈51与下齿圈55之间相邻二齿径向形成3/4齿形偏角、或1/2齿形偏角、或1/4齿形偏角；离合定位柱7中设有轴向通孔，所述离合定位柱7上对应于上齿圈51与下齿圈55处分别设有若干与轴向通孔相贯通的径向通孔。调整齿盘5的上表面上在上齿圈51内侧设有齿盘凹槽54，调整齿盘5的下表面上在下齿圈55内侧也设有齿盘凹槽54。

桨叶单元6包括叶片安装座61，叶片安装座61上设有与离合定位柱7相配合的连接孔63，叶片安装座61上的连接孔63与离合定位柱7的配合为过渡配合。叶片安装座61上设有两个分别与两个第一调整孔52相配合的以离合定位柱7中心轴线为圆心的圆弧形的第二调整孔66，第二调整孔66两端与叶片安装座61的圆心连线的圆心角为90°。叶片安装座61上设有与调节齿盘的下齿圈55相配合的桨叶齿圈61，叶片安装座61上在桨叶齿圈61内侧设有桨叶凹槽64，叶片安装座61上设有驱动叶片65；两个穿过叶片安装座61以及调整齿盘5的锁紧螺钉分别嵌入两个螺纹定位孔中以将桨叶单元6及调整齿盘5定位锁紧，使得各个驱动叶片65呈螺旋状分布。叶片安装座61的轴线外圆周上设有分度线以及分度数值，离合座11的轴向外圆周上设有一道指示桨叶的螺旋角数值的分度指示线。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种船舶增压式空毂推进器，包括空毂电机以及设置在空毂电机两端的前导流罩和后导流罩，空毂电机包括外壳以及转动设置在外壳中的筒状导流函，外壳内壁上设有电机定子，导流函的外壁上设有电机转子；

其特征在于：所述导流函的内壁上绕中心轴周向均布设有不少于三只离合座；离合座上设有中心线平行于导流函径向的离合齿圈，离合座上在离合齿圈中心线处设有安装孔，安装孔中穿设有离合定位柱，离合定位柱上依次可拆卸地套设有调整齿盘与桨叶单元，调整齿盘上设有与离合齿圈相啮合的上齿圈，调整齿盘上相对设有两个以离合定位柱中心轴线为圆心的圆弧形的第一调整孔，离合座上设有与两个第一调整孔分别配合的螺纹定位孔；调整齿盘上设有与上齿圈同轴的下齿圈，下齿圈的齿形与上齿圈一致，且上齿圈与下齿圈的齿牙位置一一对应或上齿圈与下齿圈之间相邻二齿径向形成3/4齿形偏角、或1/2齿形偏角、或1/4齿形偏角；

桨叶单元包括叶片安装座，叶片安装座上设有与离合定位柱相配合的连接孔，叶片安装座上设有两个分别与两个第一调整孔相配合的以离合定位柱中心轴线为圆心的圆弧形的第二调整孔，叶片安装座上设有与调节齿盘的下齿圈相配合的叶片安装座，叶片安装座上设有驱动叶片；两个穿过叶片安装座以及调整齿盘的锁紧螺钉分别嵌入两个螺纹定位孔中以将桨叶单元及调整齿盘定位锁紧，使得各个驱动叶片呈螺旋状分布。

2.如权利要求1所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述导流函内孔呈圆锥形，且孔径沿靠近后导流罩方向逐渐缩小；其锥度为6-15°。

3.如权利要求1所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述离合定位柱中设有轴向通孔，所述离合定位柱上对应于上齿圈与下齿圈处分别设有若干与轴向通孔相贯通的径向通孔。

4.如权利要求1所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述第一调整孔两端与调整齿盘的圆心连线的圆心角为15°。

5.如权利要求1所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述离合座上的安装孔与离合定位柱的配合为过渡配合；叶片安装座上的连接孔与离合定位柱的配合为过渡配合。

6.如权利要求1所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述第二调整孔两端与叶片安装座的圆心连线的圆心角为90°。

7.如权利要求1-6中任一项所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述叶片安装座的轴线外圆周上设有分度线以及分度数值，离合座的轴向外圆周上设有一道指示桨叶的螺旋角数值的分度指示线。

8.如权利要求1-6中任一项所述的一种船舶增压式空毂推进器，其特征在于：所述上齿圈与下齿圈的齿数都不少于100个。

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