CN112498643A - 船用可收放空毂推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用可收放空毂推进装置，包括设置在船体上的翘摆机构，翘摆机构包括设置在船体上的绕水平轴线转动的转动盘以及驱动转动盘的翘摆驱动装置，转动盘上连接有回转机构，回转机构包括回转座，回转座通过其上设置的转动轴与转动盘相连接，回转座内腔装有中空的回转体，回转体上设有沿回转体中心轴方向运动的升降机构，升降机构上设有空毂推进器；回转体内腔设有内齿圈；回转座上装有回转电机，回转电机输出端与齿轮连接，齿轮内齿圈啮合，回转体下端与升降机构相连接；空毂推进器包括电机外壳，电机外壳内装有电机定子，电机外壳内腔中装有转子，转子上装有安装环，安装环内壁上装有若干桨叶单元。

Description

船用可收放空毂推进装置

技术领域

本发明属于船舶推进器技术领域，涉及一种船舶推进装置，具体来说涉及一种可收放空毂推进装置。

背景技术

现有船舶的驱动装置主要包括螺旋桨和舵板两部分，当螺旋桨正转时推动船舶向前行驶，而舵板则用来控制船舶的行驶方向。现有的船用螺旋桨无法上下伸缩，不能有效适应复杂地形，对于吃水变化大的航区不能适用。当船体吃水较深且顺流时，螺旋桨沉入到水中，由于水流水面的流速比水下的流速大，螺旋桨获得的推力将减小，并使主机“轻载”。

此外，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，降低了整个推进器的效率。

例如发明专利“一种船舶推进器”(ZL201810606591.5)通过回转机构、伸缩机构实现螺旋桨的回转运动和上下移动，并且任意调节船舶的回转角度，但该发明涉及的推进装置在不运行时，无法收回至船体内，增加船体的附体阻力，其推进器也采用传统的带桨毂的螺旋桨，降低了推进器效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可降低船舶运行的功率的船用可收放空毂推进装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种船用可收放空毂推进装置，包括设置在船体上的翘摆机构，翘摆机构包括设置在船体上的绕水平轴线转动的转动盘以及驱动转动盘的翘摆驱动装置，翘摆驱动装置输出端伸出或缩回带动转动盘转动，转动盘上连接有回转机构，回转机构包括回转座，回转座通过其上设置的转动轴与转动盘相连接，回转座内腔装有可在回转座腔内垂直于转动盘盘面的平面上360°旋转的中空的回转体，回转体上设有沿回转体中心轴方向运动的升降机构，升降机构上设有空毂推进器；

回转体内腔设有内齿圈；回转座上装有回转电机，回转电机输出端与转轴连接，转轴与齿轮连接，齿轮与回转体的内齿圈啮合，回转体下端与升降机构相连接；

空毂推进器包括电机外壳，电机外壳内装有电机定子，电机定子上缠绕线圈；电机外壳内腔中装有转子，转子上装有安装环，安装环内壁上装有若干桨叶单元；线圈通电时，转子带动安装环在电机外壳内腔中旋转。

作为一种优选的方案，所述升降机构包括筒状的升降座，升降座上端与回转体下端连接，升降座内腔活动装有升降柱，升降柱可在升降座内腔中上下运动，升降柱上设有沿长度方向布置的齿条，升降座上装有与齿条对应的升降驱动装置；升降柱底端连接有所述空毂推进器。

作为一种优选的方案，所述升降柱上设有摩擦板，升降座上装有与摩擦板相配合的摩擦锁紧机构。

作为一种优选的方案，所述摩擦锁紧机构包括安装在升降座上的锁紧座，锁紧座上装有压紧驱动装置，压紧驱动装置输出端连接有压紧滑块，压紧滑块上设有导向轴，导向轴穿过锁紧座上设置的导向孔，压紧滑块上装有摩擦块，当压紧驱动装置带动摩擦块伸出时，摩擦块与摩擦板贴合以锁紧升降柱。

作为一种优选的方案，所述安装环两端分别套装有旋转支撑体，用于支撑安装环，电机外壳两端装有径向轴承座，径向轴承座外侧装有导流罩，旋转支撑体上装有耐磨铜套，耐磨铜套上套有径向轴承和推力轴承；径向轴承与径向轴承座配合，在径向方向支撑安装环，推力轴承座通过橡胶环紧靠在径向轴承座内侧，推力轴承与推力轴承座配合，在轴向方向支撑安装环，并且承担桨叶单元转动时产生的反作用力。

作为一种优选的方案，所述安装环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安装环径向的离合齿圈，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，所述转动盘和固定板中间装有降低转动盘转动时的摩擦力的翘摆无油衬套。

作为一种优选的方案，在回转体径向方向与回转座之间装有用于降低转动摩擦力的回转无油衬套，回转体与回转座之间装有回转推力轴承，用于支撑回转体，回转座上装有回转座端盖，回转座端盖压紧回转推力轴承以在轴向上固定回转体。

作为一种优选的方案，所述升降驱动装置包括安装在升降座上的升降电机和带座轴承，升降电机输出端连接传动轴一端，传动轴另一端穿过带座轴承，传动轴上装有传动齿轮，传动齿轮与齿条啮合，

作为一种优选的方案，所述升降柱顶端在齿条处装有超出齿牙的以防止升降柱从升降座内腔中滑落的挡块。

本发明的有益效果是：

本装置在空毂推进器不运行的时候通过升降机构将推进器缩回，然后通过翘摆机构将推进器收回船体内，使推进器完全离开水里，减少船体的附体阻力，降低船舶运行的功率，达到节能的效果；此外，推进器可以作为辅助推进器，在主推进器推力不足情况下，下放辅助推进器，增强推进力；

本装置采用整体回转升降式舵桨装置，传动效率高，拆装、维修和保养方便；通过回转机构实现推进器的360°回转运动，在任何方位获得相同的推力；通过升降驱动装置能够使空毂推进器上下移动，适用于不同吃水或运载状况，有效避免推进器搁浅；

由于推进器采用空毂推进器，整个结构完全消除了螺旋叶片轴的部分，降低螺旋叶片转动阻力，隧道内部通过电机直接驱动螺旋叶片桨叶旋转，能够有效的降低能量传递的损失，提高了螺旋叶片推进效率，传递过程几乎没有任何的振动和噪音，同时空毂推进器内部采用水润滑轴承，内部无任何油润滑介质，避免润滑油泄露，更加环保。

本装置中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。

本装置利用齿形离合器将螺旋桨的驱动桨叶固定在空毂推进器中，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，通过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，降低船舶运行的功率。

由于转动盘和固定板中间装有降低转动盘转动时的摩擦力的翘摆无油衬套，可降低转动盘转动时的摩擦力。

在回转体径向方向与回转座之间装有用于降低转动摩擦力的回转无油衬套，用于降低转动摩擦力。由于回转体与回转座之间装有回转推力轴承，用于支撑回转体，回转座上装有回转座端盖，回转座端盖压紧回转推力轴承以在轴向上固定回转体，使得回转体的安装可靠运动顺畅。

由于升降柱上设有摩擦板，升降座上装有与摩擦板相配合的摩擦锁紧机构，可以在升降柱调整到位后对其进行锁定，以可靠保持升降柱位置。

由于升降驱动装置包括安装在升降座上的升降电机和带座轴承，升降电机输出端连接传动轴一端，传动轴另一端穿过带座轴承，传动轴上装有传动齿轮，传动齿轮与齿条啮合，结构简单，结构简单传动可靠，

由于升降柱顶端在齿条处装有超出齿牙的以防止升降柱从升降座内腔中滑落的挡块，增加了使用可靠性。

附图说明

图1为本发明立体图；

图2为本发明中回转机构等部分的立体图；

图3为本发明正视图；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为图4中B-B剖视图；

图6为回转机构和升降机构视图；

图7为升降驱动装置视图；

图8为锁紧装置视图；

图9为空毂推进器剖视图；

图10为空毂推进器局部放大图；

图11为空毂推进器左视图；

图12为船舶推进装置结构示意图；

图13为调整齿盘的结构示意图；

图14为桨叶单元的主视结构示意图；

图15为桨叶单元的俯视结构示意图。

图中：1-翘摆机构；11-船体；12-固定板；13-转动盘；14-翘摆驱动装置；15-翘摆无油衬套；16-平键；

2-回转机构；21-回转座；22-回转座端盖；23-回转电机；24-轴承座；25-转轴；26-齿轮；27-回转体；28-回转推力轴承；29-回转无油衬套；

3-升降机构；31-升降座；32-升降柱；33-齿条；34-挡块；35-摩擦板；36-升降驱动装置；361-升降电机；362-传动齿轮；363-传动轴；364-带座轴承；37-锁紧装置；371-锁紧座；372-压紧驱动装置；373-压紧滑块；374-摩擦块；

4-空毂推进器；401-电机外壳；402-电机定子；403-线圈；404-转子；405-安装环；406-推力轴承；407-推力轴承座；408-橡胶环；409-旋转支撑体；410-耐磨铜套；411-径向轴承；412-径向轴承座；413-导流罩；

414-桨叶单元；4141、叶片安装座，4142、桨叶齿盘，4143、连接孔，4144、桨叶凹槽，4145、驱动叶片，4146、第二调整孔，415、调整齿盘，4151、上齿圈，4152、第一调整孔，4153、齿盘定位孔，4154、齿盘凹槽，4155、下齿圈，416、离合定位柱，417、离合器座。

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1-8所示，一种船用可收放空毂推进装置，包括设置在船体11上的翘摆机构1，翘摆机构1包括设置在船体11上的绕水平轴线转动的转动盘13以及驱动转动盘13的翘摆驱动装置14，船体11上装有固定板12，转动盘13铰接在固定板12上，转动盘13和固定板12中间装有降低转动盘13转动时的摩擦力的翘摆无油衬套15。翘摆驱动装置14输出端伸出或缩回带动转动盘13转动，转动盘13上通过平键16连接有回转机构2，回转机构2包括回转座21，回转座21通过其上设置的转动轴与转动盘13相连接，在回转体27径向方向与回转座21之间装有用于降低转动摩擦力的回转无油衬套29，回转体27与回转座21之间装有回转推力轴承28，用于支撑回转体27，回转座21上装有回转座端盖22，回转座端盖22压紧回转推力轴承28以在轴向上固定回转体27。回转座21内腔装有可在回转座21腔内垂直于转动盘13盘面的平面上360°旋转的中空的回转体27，回转体27上设有沿回转体27中心轴方向运动的升降机构3，升降机构3上设有空毂推进器4；

回转体27内腔设有内齿圈；回转座21上装有回转电机23，回转电机23输出端与转轴25连接，转轴25与齿轮26连接，齿轮26与回转体27的内齿圈啮合，回转体27下端与升降机构3相连接；升降机构3包括筒状的升降座31，升降座31上端与回转体27下端连接，升降座31内腔活动装有升降柱32，升降柱32可在升降座31内腔中上下运动，升降柱32上设有沿长度方向布置的齿条33，升降座31上装有与齿条33对应的升降驱动装置36；升降驱动装置36包括安装在升降座31上的升降电机361和带座轴承364，升降电机361输出端连接传动轴363一端，传动轴363另一端穿过带座轴承364，传动轴363上装有传动齿轮362，传动齿轮362与齿条33啮合，所述升降柱32顶端在齿条33处装有超出齿牙的以防止升降柱32从升降座31内腔中滑落的挡块34升降柱32底端连接所述空毂推进器4；

升降柱32上设有摩擦板35，升降座31上装有与摩擦板35相配合的摩擦锁紧机构。摩擦锁紧机构包括安装在升降座31上的锁紧座371，锁紧座371上装有压紧驱动装置372，压紧驱动装置372输出端连接有压紧滑块373，压紧滑块373上设有导向轴，导向轴穿过锁紧座371上设置的导向孔，压紧滑块373上装有摩擦块374，当压紧驱动装置372带动摩擦块374伸出时，摩擦块374与摩擦板35贴合以锁紧升降柱32；

如图9-11所示空毂推进器4包括电机外壳401，电机外壳401内装有电机定子402，电机定子402上缠绕线圈403；电机外壳401内腔中装有转子404，转子404上装有安装环405，安装环405内壁上装有若干桨叶单元414；线圈403通电时，转子404带动安装环405在电机外壳401内腔中旋转；

安装环405两端分别套装有旋转支撑体409，用于支撑安装环405，电机外壳401两端装有径向轴承座412，径向轴承座412外侧装有导流罩413，旋转支撑体409上装有耐磨铜套410，耐磨铜套410上套有径向轴承411和推力轴承406；径向轴承411与径向轴承座412配合，在径向方向支撑安装环405，推力轴承座407通过橡胶环408紧靠在径向轴承座412内侧，推力轴承406与推力轴承座407配合，在轴向方向支撑安装环405，并且承担桨叶单元414转动时产生的反作用力。

如图12-15所示，所述安装环405的内壁上绕中心轴周向均布设有六只离合座；离合座上设有中心线平行于安装环405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416，离合定位柱416上依次可拆卸地套设有调整齿盘415与桨叶单元414，调整齿盘415上设有与离合齿圈相啮合的上齿圈4151，调整齿盘415上相对设有两个以离合定位柱416中心轴线为圆心的圆弧形的第一调整孔4152，离合座上设有与两个第一调整孔4152分别配合的螺纹定位孔；调整齿盘415上设有与上齿圈4151同轴的下齿圈4155，下齿圈4155的齿形与上齿圈4151一致，且上齿圈4151与下齿圈4155的齿牙位置一一对应或上齿圈4151与下齿圈4155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414包括叶片安装座4141，叶片安装座4141上设有与离合定位柱416相配合的连接孔4143，叶片安装座4141上设有两个分别与两个第一调整孔4152相配合的以离合定位柱416中心轴线为圆心的圆弧形的第二调整孔4146，叶片安装座4141上设有与调节齿盘的下齿圈4155相配合的叶片安装座4141，叶片安装座4141上设有驱动叶片4145；两个穿过叶片安装座4141以及调整齿盘415的锁紧螺钉分别嵌入两个螺纹定位孔中以将桨叶单元414及调整齿盘415定位锁紧，使得各个驱动叶片4145呈螺旋状分布。

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 (10)

1.一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：包括设置在船体上的翘摆机构，翘摆机构包括设置在船体上的绕水平轴线转动的转动盘以及驱动转动盘的翘摆驱动装置，翘摆驱动装置输出端伸出或缩回带动转动盘转动，转动盘上连接有回转机构，回转机构包括回转座，回转座通过其上设置的转动轴与转动盘相连接，回转座内腔装有可在回转座腔内垂直于转动盘盘面的平面上360°旋转的中空的回转体，回转体上设有沿回转体中心轴方向运动的升降机构，升降机构上设有空毂推进器；回转体内腔设有内齿圈；回转座上装有回转电机，回转电机输出端与转轴连接，转轴与齿轮连接，齿轮与回转体的内齿圈啮合，回转体下端与升降机构相连接；空毂推进器包括电机外壳，电机外壳内装有电机定子，电机定子上缠绕线圈；电机外壳内腔中装有转子，转子上装有安装环，安装环内壁上装有若干桨叶单元；线圈通电时，转子带动安装环在电机外壳内腔中旋转。

2.如权利要求1所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述升降机构包括筒状的升降座，升降座上端与回转体下端连接，升降座内腔活动装有升降柱，升降柱可在升降座内腔中上下运动，升降柱上设有沿长度方向布置的齿条，升降座上装有与齿条对应的升降驱动装置；升降柱底端连接所述空毂推进器。

3.如权利要求2中任一项所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述升降柱上设有摩擦板，升降座上装有与摩擦板相配合的摩擦锁紧机构。

4.如权利要求3所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述摩擦锁紧机构包括安装在升降座上的锁紧座，锁紧座上装有压紧驱动装置，压紧驱动装置输出端连接有压紧滑块，压紧滑块上设有导向轴，导向轴穿过锁紧座上设置的导向孔，压紧滑块上装有摩擦块，当压紧驱动装置带动摩擦块伸出时，摩擦块与摩擦板贴合以锁紧升降柱。

5.如权利要求1所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述安装环两端分别套装有旋转支撑体，用于支撑安装环，电机外壳两端装有径向轴承座，径向轴承座外侧装有导流罩，旋转支撑体上装有耐磨铜套，耐磨铜套上套有径向轴承和推力轴承；径向轴承与径向轴承座配合，在径向方向支撑安装环，推力轴承座通过橡胶环紧靠在径向轴承座内侧，推力轴承与推力轴承座配合，在轴向方向支撑安装环，并且承担桨叶单元转动时产生的反作用力。

6.如权利要求1所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述安装环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安装环径向的离合齿圈，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。

7.如权利要求1所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述转动盘和固定板中间装有降低转动盘转动时的摩擦力的翘摆无油衬套。

8.如权利要求1所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：在回转体径向方向与回转座之间装有用于降低转动摩擦力的回转无油衬套，回转体与回转座之间装有回转推力轴承，用于支撑回转体，回转座上装有回转座端盖，回转座端盖压紧回转推力轴承以在轴向上固定回转体。

9.如权利要求1-8中任一项所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述升降驱动装置包括安装在升降座上的升降电机和带座轴承，升降电机输出端连接传动轴一端，传动轴另一端穿过带座轴承，传动轴上装有传动齿轮，传动齿轮与齿条啮合。

10.如权利要求9所述的一种船用可收放空毂推进装置，其特征在于：所述升降柱顶端在齿条处装有超出齿牙的以防止升降柱从升降座内腔中滑落的挡块。

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