CN113715983B - 用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，包括：船体，所述船体的底部设有可拆卸式螺旋桨；螺旋桨推进机构，设置在所述船体上，且所述螺旋桨推进机构与可拆卸式螺旋桨相连接；全回转机构，用于控制所述可拆卸式螺旋桨的回转角度；可升降机构，用于控制所述可拆卸式螺旋桨的上升或下降；密封机构，密封连接在船体与所述螺旋桨推进机构之间的间隙中。本发明使可拆卸式螺旋桨实现了可升降、全回转的功能，以满足不同实验中全回转推进器的吃水要求，从而增强了本发明的通用性、提高了模拟精确度。并且，本发明还具有操作简单方便、成本低等优点。

Description

用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，尤其涉及一种用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置。

背景技术

在船舶与海洋工程领域，为了测试实际船舶、海洋平台等海洋结构物的性能，或者确定海洋结构物的部分关键设计参数，水池模型实验通常被认为是一种相对可靠的方式，但对有动力的海洋结构物，例如：配备全回转推进器的半潜船、海洋平台，则需要进行动力定位实验以测试其定位性能，实验时，其模型的推进器往往需要定制化并且常出现不能精确模拟的现象，那么如何在实验中既方便又精确地模拟这些推进器成了一个值得思考的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种操作简单方便、通用性强、成本低、模拟精确度高的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置。

一种用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，包括：

船体，所述船体的底部设有可拆卸式螺旋桨；

螺旋桨推进机构，用于驱动可拆卸式螺旋桨转动；

全回转机构，用于控制所述可拆卸式螺旋桨的回转角度；

可升降机构，用于控制所述可拆卸式螺旋桨上升或下降；

密封机构，密封连接在船体与所述螺旋桨推进机构之间的间隙中。

在其中一个实施例中，所述螺旋桨推进机构包括：

第一增量式伺服电机，与PLC控制器相连接，所述PLC控制器能够控制所述第一增量式伺服电机的转速，且所述第一增量式伺服电机固定在第二电机固定支架上；

第一电机固定支架，固定在第一电机固定底座上，所述第二电机固定支架固定在所述第一电机固定支架上；

转速转矩传感器，连接在所述第一增量式伺服电机上，所述转速转矩传感器能够实时测量所述第一增量式伺服电机的转速和转矩；

连接轴，分别与第一增量式伺服电机和推进器传动轴相连接，所述推进器传动轴的底部设有齿轮；所述推进器传动轴的外部设有推进器传动轴外壳，所述推进器传动轴通过齿轮与所述可拆卸式螺旋桨垂直啮合。

在其中一个实施例中，所述第一电机固定底座的上表面固定有定位套，所述推进器传动轴穿设在所述定位套中。

在其中一个实施例中，所述全回转机构包括：

第一同步带齿轮，与所述推进器传动轴外壳固定连接；

第二同步带齿轮，与第二增量式伺服电机相连接，所述第二增量式伺服电机与PLC控制器相连接，且所述第二增量式伺服电机固定在所述第一电机固定支架上；

同步带，绕设在所述第一同步带齿轮和第二同步带齿轮上；

感应片，固定在所述第一同步带齿轮上；

接近开关，固定在所述第一电机固定支架上，且所述接近开关与所述感应片相对应。

在其中一个实施例中，所述可升降机构包括：

直线滑轨，固定在第二电机固定底座上表面两侧，所述第二电机固定底座固定在船体上；

滑块，经连接结构与所述第一电机固定底座相连接，且所述滑块滑动连接在所述直线滑轨上。

在其中一个实施例中，所述直线滑轨上设有刻度表，所述滑块上设有指针，所述指针与所述刻度表相对应。

在其中一个实施例中，密封机构包括：

硅胶密封垫，设置在所述第二电机固定底座和船体之间；

密封圈，设置在推进器传动轴外壳和钢制轴管之间，其中，所述钢制轴管竖直地穿设在所述船体中，所述推进器传动轴外壳穿设在所述钢制轴管中。

上述用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，通过增加可升降机构和全回转机构，使可拆卸式螺旋桨实现了可升降、全回转的功能，以满足不同实验中的吃水要求，从而增强了本发明的通用性、提高了模拟的精确度。并且，通过密封机构的多层密封，其能防止实验过程中水渗入船体中，从而提高了本发明的可靠性。同时，本发明还具有操作简单方便、成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置的结构示意图；

图2是本发明的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置的剖视图；

图3是本发明的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置的安装结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1-3所示，本发明一实施例提供一种用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，包括：船体19、螺旋桨推进机构、全回转机构、可升降机构和密封机构。

所述船体19的底部设有可拆卸式螺旋桨18；螺旋桨推进机构用于驱动可拆卸式螺旋桨18转动；全回转机构用于控制所述可拆卸式螺旋桨18的回转角度；可升降机构用于控制所述可拆卸式螺旋桨18上升或下降；密封机构密封连接在船体19与所述螺旋桨推进机构之间的间隙中。

上述用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，通过增加可升降机构和全回转机构，使可拆卸式螺旋桨18实现了可升降、全回转的功能，以满足不同实验中的吃水要求，从而增强了本发明的通用性、提高了模拟的精确度。并且，通过密封机构的多层密封，其能防止实验过程中水渗入船体19中，从而提高了本发明的可靠性。同时，本发明还具有操作简单方便、成本低等优点。

在本发明一实施例中，所述螺旋桨推进机构包括：第一增量式伺服电机1、第一电机固定支架8、转速转矩传感器10和连接轴11。

第一增量式伺服电机1与PLC控制器相连接，所述PLC控制器可控制第一增量式伺服电机1的转速，来改变推进装置推力的大小，且所述第一增量式伺服电机1固定在第二电机固定支架9上；

第一电机固定支架8固定在第一电机固定底座7上，所述第二电机固定支架9固定在所述第一电机固定支架8上；

转速转矩传感器10连接在所述第一增量式伺服电机1上，所述转速转矩传感器10能够实时测量所述第一增量式伺服电机1的转速和转矩；进而可以推算出推进装置推力的大小。

连接轴11分别与第一增量式伺服电机1和推进器传动轴21相连接，所述推进器传动轴21的底部设有齿轮；所述推进器传动轴21的外部设有推进器传动轴外壳23，所述推进器传动轴21通过齿轮与所述可拆卸式螺旋桨18垂直啮合。本实施例中，针对不同的实验，可更换不同类别、不同型号的可拆卸式螺旋桨18，从而可以增加本发明的适用性。

在本发明一实施例中，所述第一电机固定底座7的上表面固定有定位套15，所述推进器传动轴21穿设在所述定位套15中。本实施例中，所述定位套15能够起到限位作用，以增强所述推进器传动轴21与推进器传动轴外壳23的同心性，从而减小装置运行时的整体振动。

在本发明一实施例中，所述全回转机构包括：第一同步带齿轮12、第二同步带齿轮13、同步带14、感应片16和接近开关17。

第一同步带齿轮12与所述推进器传动轴外壳23固定连接；

第二同步带齿轮13与第二增量式伺服电机2相连接，所述第二增量式伺服电机2与PLC控制器相连接，且所述第二增量式伺服电机2固定在所述第一电机固定支架8上；

同步带14绕设在所述第一同步带齿轮12和第二同步带齿轮13上；第二同步带齿轮13可以通过同步带14带动第一同步带齿轮12转动。

感应片16固定在所述第一同步带齿轮12上；

接近开关17固定在所述第一电机固定支架8上，且所述接近开关17与所述感应片16相对应。

本实施例中，使用第二增量式伺服电机2、感应片16和接近开关17的组合方式实现推进装置的全回转功能，以代替单独使用绝对式伺服电机的全回转实现方式，第二增量式伺服电机2在无参考点时无法记录电机转动位置，绝对式伺服电机则可以实现转动位置的记录，而后者成本较高，接近开关是一种可以判别电机转动位置的传感器，本发明通过接近开关17与所述感应片16的相互配合，相当于给第二增量式伺服电机2提供了一个参考点，以实现转动位置记录的功能，其有效地降低了成本，并实现推进装置的高精度回转。

在本发明一实施例中，所述可升降机构包括：

直线滑轨3，固定在第二电机固定底座5上表面两侧，所述第二电机固定底座5固定在船体19上；

滑块4，经连接结构6与所述第一电机固定底座7相连接，且所述滑块4滑动连接在所述直线滑轨3上。

本实施例中，通过直线滑轨3和滑块4的相互配合，可以带动推进器传动轴21和可拆卸式螺旋桨18上下移动，从而实现全回转推进装置在竖直方向上的滑动。可选地，滑块4上具有两种固定结构，一是：将滑块4与第一电机固定底座7永久固定的连接结构6，二是：调整好滑块4上下位置后的临时固定机构(如：锁紧螺栓等)，这样针对不同的实验，可使得本发明能准确地布置在其指定位置，增强其通用性。

可选地，为了方便观察升降高度，所述直线滑轨3上设有刻度表，所述滑块4上设有指针，所述指针与所述刻度表相对应。

在本发明一实施例中，为了达到双层防护的效果，密封机构包括：

硅胶密封垫20，设置在所述第二电机固定底座5和船体19之间；如此，硅胶密封垫20起到了第一重密封防水的作用；

密封圈22，设置在推进器传动轴外壳23和钢制轴管24之间，其中，所述钢制轴管24竖直地穿设在所述船体19中，所述推进器传动轴外壳23穿设在所述钢制轴管24中。如此，密封圈22起到了第二重密封防水的作用。本实施例中，两层密封增强了装置的可靠性，使得装置可以在船体甲板或舱内任意平板上安装使用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，其特征在于，包括：

船体(19)，所述船体(19)的底部设有可拆卸式螺旋桨(18)；

螺旋桨推进机构，用于驱动可拆卸式螺旋桨(18)转动；

全回转机构，用于控制所述可拆卸式螺旋桨(18)的回转角度；

可升降机构，用于控制所述可拆卸式螺旋桨(18)上升或下降；

密封机构，密封连接在船体(19)与所述螺旋桨推进机构之间的间隙中；

所述螺旋桨推进机构包括：

第一增量式伺服电机(1)，与PLC控制器相连接，所述PLC控制器能够控制所述第一增量式伺服电机(1)的转速，且所述第一增量式伺服电机(1)固定在第二电机固定支架(9)上；

第一电机固定支架(8)，固定在第一电机固定底座(7)上，所述第二电机固定支架(9)固定在所述第一电机固定支架(8)上；

转速转矩传感器(10)，连接在所述第一增量式伺服电机(1)上，所述转速转矩传感器(10)能够实时测量所述第一增量式伺服电机(1)的转速和转矩；

连接轴(11)，分别与第一增量式伺服电机(1)和推进器传动轴(21)相连接，所述推进器传动轴(21)的底部设有齿轮；所述推进器传动轴(21)的外部设有推进器传动轴外壳(23)，所述推进器传动轴(21)通过齿轮与所述可拆卸式螺旋桨(18)垂直啮合；

所述全回转机构包括：

第一同步带齿轮(12)，与所述推进器传动轴外壳(23)固定连接；

第二同步带齿轮(13)，与第二增量式伺服电机(2)相连接，所述第二增量式伺服电机(2)与PLC控制器相连接，且所述第二增量式伺服电机(2)固定在所述第一电机固定支架(8)上；

同步带(14)，绕设在所述第一同步带齿轮(12)和第二同步带齿轮(13)上；

感应片(16)，固定在所述第一同步带齿轮(12)上；

接近开关(17)，固定在所述第一电机固定支架(8)上，且所述接近开关(17)与所述感应片(16)相对应；

所述可升降机构包括：

直线滑轨(3)，固定在第二电机固定底座(5)上表面两侧，所述第二电机固定底座(5)固定在船体(19)上；

滑块(4)，经连接结构(6)与所述第一电机固定底座(7)相连接，且所述滑块(4)滑动连接在所述直线滑轨(3)上。

2.如权利要求1所述的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，其特征在于，所述第一电机固定底座(7)的上表面固定有定位套(15)，所述推进器传动轴(21)穿设在所述定位套(15)中。

3.如权利要求2所述的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，其特征在于，所述直线滑轨(3)上设有刻度表，所述滑块(4)上设有指针，所述指针与所述刻度表相对应。

4.如权利要求3所述的用于海洋工程动力定位实验的可升降全回转推进装置，其特征在于，密封机构包括：

硅胶密封垫(20)，设置在所述第二电机固定底座(5)和船体(19)之间；

密封圈(22)，设置在推进器传动轴外壳(23)和钢制轴管(24)之间，其中，所述钢制轴管(24)竖直地穿设在所述船体(19)中，所述推进器传动轴外壳(23)穿设在所述钢制轴管(24)中。

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