CN114313199A - 喷水推进器的转向装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种转向装置，属于喷水推进技术领域。该转向装置包括：转向喷嘴、传动组件和动力组件；转向喷嘴包括喷嘴和固定座，喷嘴套接在固定座外，且喷嘴能够与相对于固定座摆动；传动组件包括转向轴、球头杆和转向舵柄，转向轴可转动地与固定座相连，且转向轴的转动轴线与喷嘴的转向轴线垂直，转向轴的第一端与动力组件传动连接，转向轴的第二端与球头杆的直杆部相连，球头杆的球头部与转向舵柄的第一端活动连接，球头杆的转动轴线与转向轴的转动轴线同轴，转向舵柄的第二端与喷嘴相连，且转向舵柄的转动轴线与喷嘴的转动轴线同轴。该转向装置能够避免由于操作误差积累，而造成的操作死区。

Description

喷水推进器的转向装置

技术领域

本公开属于喷水推进技术领域，特别涉及一种喷水推进器的转向装置。

背景技术

喷水推进器是一种新型的船用动力装置，常用于高速船舶。转向装置是喷水推进器的重要组成部分，用于实现船舶的转向。

在相关技术中，喷水推进器的推力是通过推进水泵喷出的水流的反作用力来获得的，并通过转向装置分配和改变水流喷流的方向来实现船舶的转向。转向装置一般由油缸、转向轴、关节轴承连杆和转向喷嘴组成。油缸驱动转向轴转动，转向轴通过关节轴承带动转向喷嘴转动而实现转向功能。

然而，由于上述转向装置基于连杆机构原理进行运动传递，转向轴和关节轴承连杆之间通过关节轴承连接，所以容易出现松动，并积累操作误差，造成操作死区。

发明内容

本公开实施例提供了一种喷水推进器的转向装置，可以避免由于连接部件松动，操作误差积累，而造成的操作死区。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种转向装置包括：转向喷嘴、传动组件和动力组件；

所述转向喷嘴包括喷嘴和固定座，所述喷嘴套接在所述固定座外，且所述喷嘴能够与相对于所述固定座摆动；

所述传动组件包括转向轴、球头杆和转向舵柄，所述转向轴可转动地与所述固定座相连，且所述转向轴的转动轴线与所述喷嘴的转向轴线垂直，所述转向轴的第一端与所述动力组件传动连接，所述转向轴的第二端与所述球头杆的直杆部相连，所述球头杆的球头部与所述转向舵柄的第一端活动连接，所述球头杆的转动轴线与所述转向轴的转动轴线同轴，所述转向舵柄的第二端与所述喷嘴相连，且所述转向舵柄的转动轴线与所述喷嘴的转动轴线同轴。

在本公开的一种实现方式中，所述转向舵柄包括舵柄主体和球头座；

所述舵柄主体的第一端与所述喷嘴相连；

所述球头座靠近所述舵柄主体的第二端，且所述球头座与所述舵柄主体相连，以将所述球头杆的球头部夹装在所述球头座和所述舵柄主体之间。

在本公开的另一种实现方式中，所述球头座具有插孔，所述球头座朝向所述舵柄主体的一面具有第一凹槽，所述第一凹槽与所述插孔连通；

所述舵柄主体朝向所述球头座的一面具有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽相对；

所述球头杆的球头部可活动地位于所述第一凹槽和所述第二凹槽内。

在本公开的又一种实现方式中，所述球头座和所述舵柄主体之间通过多个第一螺栓相连；

多个所述第一螺栓沿所述第一凹槽的周向围设。

在本公开的又一种实现方式中，所述转向轴包括轴体和传动臂；

所述轴体的中部与所述固定座可转动地相连，且所述轴体的旋转轴线垂直于所述喷嘴的转向轴线，所述轴体的第一端与所述传动臂的第一端相连，所述轴体的第二端与所述球头杆的直杆部相连；

所述传动臂垂直于所述轴体，且所述传动臂的第二端与所述动力组件相连。

在本公开的又一种实现方式中，所述转向喷嘴还包括转向销；

所述转向销与所述喷嘴的旋转轴线同轴，所述转向销的第一端插接在所述喷嘴内，所述转向销的第二端插接在所述固定座内。

在本公开的又一种实现方式中，所述喷嘴和所述转向舵柄之间通过多个第二螺栓相连；

多个所述第二螺栓沿所述转向销的周向围设。

在本公开的又一种实现方式中，所述转向喷嘴还包括滑动轴承；

所述滑动轴承插接在所述喷嘴内，且夹设在所述喷嘴和所述转向销之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述滑动轴承具有外凸缘；

所述外凸缘夹设在所述喷嘴的内壁和所述固定座的外壁之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述转向喷嘴还包括支架；

所述支架与所述固定座相连，所述支架远离所述固定座的部位与所述转向轴可转动地相连。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

船舶的动力是由转向喷嘴喷出的水流的反作用力提供的，水流方向与船舶航行方向相反。在船舶转向时，船舱内的动力组件推动转向轴围绕着平行于喷水方向的轴做旋转运动，转向轴带动球头杆摆动，球头杆的旋转轴线与转向轴的旋转轴线同轴。球头杆的球头部带动转向舵柄摆动，转向舵柄的旋转轴线垂直于球头杆的旋转轴线。由于转向舵柄与喷嘴相连，所以喷嘴将随着转向舵柄一同转动，从而相对于固定座转动，进而改变喷出的水流方向，起到改变船舶的航行方向的作用。

也就是说，在上述实现方式中，直接通过球头杆将转向轴的旋转运动改变为转向舵柄的摆动，进而带动转向喷嘴转动，最终实现了船舶的转向。在这个过程中减少了连杆机构进行运动传递的次数，从而减少了各部件之间产生的积累误差，降低了死区的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的转向装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的球头杆的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的转向舵柄的主视剖面图；

图4是本公开实施例提供的转向舵柄的俯视图；

图5是本公开实施例提供的球头座的主视剖面图；

图6是本公开实施例提供的动力组件的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的轴体的结构示意图；

图8是本公开实施例提供的转向销的局部放大图。

图中各符号表示含义如下：

1、转向喷嘴；

11、喷嘴；12、固定座；13、转向销；14、滑动轴承；141、外凸缘；15、螺纹护套；16、支架；

2、传动组件；

21、转向舵柄；211、舵柄主体；2111、第二凹槽；212、球头座；2121、第一凹槽；2122、插孔；22、球头杆；221、球头部；222、直杆部；23、转向轴；231、轴体；232、传动臂；24、第一螺栓；25、第二螺栓；

3、动力组件；

31、驱动件；32、连杆。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

喷水推进器是一种新型的船用动力装置，常用于高速船舶。转向装置是喷水推进器的重要组成部分，用于实现船舶的转向。

在相关技术中，喷水推进器的推力是通过推进水泵喷出的水流的反作用力来获得的，并通过转向装置分配和改变水流喷流的方向来实现船舶的转向。转向装置一般由油缸、转向轴、关节轴承连杆和转向喷嘴组成。油缸驱动转向轴转动，转向轴通过关节轴承带动转向喷嘴转动而实现转向功能。

然而，由于上述转向装置基于连杆机构原理进行运动传递，转向轴和关节轴承连杆之间通过关节轴承连接，所以容易出现松动，并积累操作误差，造成操作死区。

为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种转向装置，图1为转向装置的结构示意图，如图1所示，该转向装置包括：转向喷嘴1、传动组件2和动力组件3，转向喷嘴1包括喷嘴11和固定座12，喷嘴11套接在固定座12外，且喷嘴11能够与相对于固定座12摆动，传动组件2包括转向轴23、球头杆22和转向舵柄21，转向轴23可转动地与固定座12相连，且转向轴23的转动轴线与喷嘴11的转向轴23线垂直，转向轴23的第一端与动力组件3传动连接，转向轴23的第二端与球头杆22的直杆部相连，球头杆22的球头部与转向舵柄21的第一端活动连接，球头杆22的转动轴线与转向轴23的转动轴线同轴，转向舵柄21的第二端与喷嘴11相连，且转向舵柄21的转动轴线与喷嘴11的转动轴线同轴。

船舶的动力是由喷嘴11喷出的水流的反作用力提供的，水流方向与船舶航行方向相反。在船舶转向时，船舱内的动力组件3推动转向轴23围绕着平行于喷水方向的轴做旋转运动，转向轴23带动球头杆22摆动，球头杆22的旋转轴线与转向轴23的旋转轴线同轴。球头杆22的球头部带动转向舵柄21摆动，转向舵柄21的旋转轴线垂直于球头杆22的旋转轴线。由于转向舵柄21与喷嘴11相连，所以喷嘴11将随着转向舵柄21一同转动，从而相对于固定座12转动，进而改变喷出的水流方向，起到改变船舶的航行方向的作用。

也就是说，在上述实现方式中，直接通过球头杆22将转向轴23的旋转运动改变为转向舵柄21的摆动，进而带动喷嘴11转动，最终实现了船舶的转向。在这个过程中减少了连杆机构进行运动传递的次数，从而减少了各部件之间产生的积累误差，降低了出现操作死区的风险。

继续参见图1，喷嘴11具有进水口和出水口，喷嘴11的进水口套接在固定座12的外侧，喷嘴11的出水口远离固定座12布置。

在船舶转向时，喷水推进器产生的水流在固定座12的作用下被集中起来，便于控制方向，与此同时，喷嘴11在传动组件2的推动下发生摆动，经过固定座12集中的水流从喷嘴11的进水口进入，从喷嘴11的出水口喷出时改变了水流喷射的方向，从而起到改变航向的作用。

图2为球头杆22的结构示意图，如图2所示，球头杆22分为球头部221和直杆部222，球头部221与直杆部222的第一端相连，球头部221可活动地插接在转向舵柄21的第一端内，直杆部222的第二端与转向轴23的第二端相连。

当转向轴23带动直杆部222旋转时，球头部221随之一同旋转。由于球头部221和转向舵柄21之间是可活动连接的，所以相当于在球头杆22和转向舵柄21之间形成了球面低副。如此一来，能够改变作用力的传递方向，使得球头杆22输出的作用力能够带动转向舵柄21围绕着喷嘴11和转向舵柄21的连接处转动，从而进一步的带动喷嘴11转动，进而实现船舶的转向。

图3为转向舵柄21的主视剖面图，图4为转向舵柄21的俯视图，结合图3和图4，在本实施例中，转向舵柄21包括舵柄主体211和球头座212，舵柄主体211的第一端与喷嘴11相连，球头座212靠近舵柄主体211的第二端，且球头座212与舵柄主体211相连，以将球头杆22的球头部221夹装在球头座212和舵柄主体211之间。

在上述实现方式中，球头座212与舵柄主体211为球头部221提供安装基础，在球头部221的作用下，舵柄主体211摆动。由于舵柄主体211与喷嘴11相连，所以摆动的舵柄主体211能够带动喷嘴11一同摆动。并且，舵柄主体211加长了力臂，从而能够向喷嘴11施加足够的作用力，进而保证喷嘴11的准确转向。

可选地，舵柄主体211为长方形板件，从而能够在有限的空间内，尽量的增大舵柄主体211的力臂。

图5为球头座212的主视剖面图，结合图5，球头座212具有插孔2122，球头座212朝向舵柄主体211的一面具有第一凹槽2121，第一凹槽2121与插孔2122连通。结合图3，舵柄主体211朝向球头座212的一面具有第二凹槽2111，第二凹槽2111与第一凹槽2121相对。球头杆22的球头部221可活动地位于第一凹槽2121和第二凹槽2111内。

在上述实现方式中，相对的第一凹槽2121和第二凹槽2111形成了用于容置球头部221的空间，使得球头部能够可活动地位于转向舵柄21内，插孔2122则用于为直杆部222提供了容置空间。

示例性地，第一凹槽2121和第二凹槽2111均为半圆形凹槽，从而能够更好的匹配球头部221的形状，使得球头部221能够稳固的在第一凹槽2121和第二凹槽2111内活动。插孔2122为锥形孔，插孔2122直径较大的一端远离第一凹槽2121，插孔2122直径较小的一端靠近第一凹槽2121，从而为直杆部222提供了活动空间，避免了直杆部222与球头座212之间产生干涉。

示例性地，第一凹槽2121和第二凹槽2111的直径为d1，球头部221的直径为d2，d2＝0.99*d1。如此设计，能够保证球头部221在第一凹槽2121和第二凹槽2111内顺畅的活动，避免卡阻。

可选地，球头座212和舵柄主体211之间通过多个第一螺栓24相连，多个第一螺栓24沿第一凹槽2121的周向围设。

通过多个第一螺栓24，能够实现球头座212和舵柄主体211之间的稳固连接，避免球头部221在球头座212和舵柄主体211之间松动，从而产生操作死区。并且，由于多个第一螺栓24沿第一凹槽2121的周向围设，所以能够避免第一螺栓24与球头杆22之间出现干涉。

第一螺栓24的数量为四个，且围绕着第一凹槽2121的周向对称分布在正方形的四个角上，如此布置，能够使得球头座212和舵柄主体211在第一螺栓24的固定下更加牢固。

在其他实施例中，根据实际需求，第一螺栓24也可以为其他数量，如八个，成正八边形排布，本公开对此不作限制。

再次参见图1，在本实施例中，转向轴23包括轴体231和传动臂232，轴体231的中部与固定座12可转动地相连，且轴体231的旋转轴线垂直于喷嘴11的转向轴23线，轴体231的第一端与传动臂232的第一端相连，轴体231的第二端与球头杆22的直杆部222相连，传动臂232垂直于轴体231，且传动臂232的第二端与动力组件3相连。

在上述实现方式中，动力组件3驱动传动臂232转动，从而带动周提231转动，进而带动球头杆22转动。由于轴体231和传动臂232为一个整体，所以不会存在松动的问题，避免了因误差积累而出现操作死区。

图6为动力组件3的结构示意图，图6为图1的A方向视角，结合图6，动力组件3为油缸，动力组件3包括缸体31和活塞杆32，缸体31分为第一端和第二端，缸体31的第一端固定在船舱内部，活塞杆32可伸缩地插接在缸体31的第二端，活塞杆32远离缸体31的一端与传动臂232铰接，活塞杆32与传动臂232之间的铰接轴线与轴体231平行。缸体31带动活塞杆32做伸缩运动，进而通过传动臂232推动轴体231转动，为球头杆22的摆动提供动力。

可选地，缸体31第一端通过螺栓与船舱连接。

示例性地，在缸体31第一端还有一矩形板件，缸体31第一端穿过矩形板中部，有一枚螺栓将缸体31第一端与矩形板连接，靠近矩形板的四个角的位置还有四个螺栓将矩形板和船舱固定，通过更多的固定点可以使缸体31和船舱连接的更为牢固。

在其他实施例中，根据实际需求，缸体31也可以通过其他方式和船舱连接，举例说明：焊接，本公开对此不作限制。

在其他实施例中，根据实际需求，动力组件3还可以为其他驱动方式，如电动，本公开对此不作限制。

继续参见图6，在本实施例中，传动臂232的第二端较细，而传动臂232的第一端较粗，以有利于传动臂232与轴体231之间的稳固连接，使得动力组件3输出的动力能够有效的传递至传动臂232。

在其他实施例中，根据实际需求，传动臂232可以为圆柱形，本公开对此不作限制。

在本实施例中，传动臂232靠近第一端的位置具有孔洞，孔洞内靠近传动臂232的第二端的部位具有键槽，用于与轴体231上的平键配合，孔洞内靠近传动臂232的第一端的部位具有缝隙，通过将一螺栓穿过缝隙，来调节缝隙的宽度，能够调节孔洞的松紧，以适应轴体231的直径大小。

图7为轴体231的结构示意图，如图7所示，在本实施例中，轴体231与传动臂232连接的一端有键槽，该键槽用于容置平键，从而与传动臂232中的键槽配合，实现动力的传递。

可选地，轴体231远离传动臂232的一端有圆形通孔，用于与球头杆22连接。

在其他实施例中，根据实际需求，转向轴23轴体231远离传动臂232的一端的通孔也可以为其他形状，如矩形，具体形状以和球头杆22相互配合为准，本公开对此不作限制。

图8为转向销13局部放大图，如图8所示，转向喷嘴1还包括转向销13，转向销13与喷嘴11的旋转轴线同轴，转向销13的第一端插接在喷嘴11内，转向销13的第二端插接在固定座12内。

示例性地，转向销13的第二端较细，表面有螺纹，可以固定在固定座12的螺纹孔内，转向销13的第一端较粗，可转动地插接在喷嘴11上的通孔内，通过转向销13，能够实现喷嘴11和固定座12之间的可转动地连接。

可选地，喷嘴11和转向舵柄21之间通过多个第二螺栓25相连。多个第二螺栓25沿转向销13的周向围设。

通过多个第二螺栓25，能够实现喷嘴11和转向舵柄21之间的稳固连接，避免喷嘴11和转向舵柄21之间松动，从而产生操作死区。并且，由于多个第二螺栓25沿转向销13的周向围设，所以能够避免第二螺栓25与转向销13之间出现干涉。

第二螺栓25的数量为四个，且围绕着转向销13的周向对称分布在正方形的四个角上，如此布置，能够使得喷嘴11和转向舵柄21在第二螺栓25的固定下更加牢固。

在其他实施例中，根据实际需求，第二螺栓25也可以为其他数量，如八个，成正八边形排布，本公开对此不作限制。

继续参见图8，可选地，固定座12的螺纹孔内有螺纹护套15，螺纹护套15具有与转向销13的外螺纹相匹配的内螺纹，螺纹护套15与转向销13螺纹连接。通过螺纹护套15，能够将固定座12和转向销13隔开，如有损坏，直接更换螺纹护套15即可，减少了维护维修成本。

可选地，螺纹护套15为不锈钢材质，具有更好的耐磨效果。

在其他实施例中，根据实际需求，螺纹护套15也可以为其他材质，如铜制，本公开对此不作限制。

继续参见图8，在本实施例中，转向喷嘴1还包括滑动轴承14，滑动轴承14插接在喷嘴11内，且夹设在喷嘴11和转向销13之间。转向销13与喷嘴11之间用滑动轴承14隔开，如有损坏，直接更换滑动轴承14即可，减少了维护维修成本。

可选地，滑动轴承14具有外凸缘141，外凸缘141夹设在喷嘴11的内壁和固定座12的外壁之间。如此设计，能够将喷嘴11和固定座12隔开，避免了喷嘴11和固定座12直接磨损。

继续参见图1，转向喷嘴1还包括支架16，支架16与固定座12相连，支架16远离固定座12的部位与转向轴23可转动地相连。

可选的，支架16为两根竖直的杆件，支架16的一端设有通孔，可用于插接转向轴23。

在本实施例中，支架16为两根竖直的杆件，而在其他实施例中，根据实际需求，支架16也可以为其他形状，如竖板等本公开对此不作限制。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷水推进器的转向装置，其特征在于，包括：转向喷嘴(1)、传动组件(2)和动力组件(3)；

所述转向喷嘴(1)包括喷嘴(11)和固定座(12)，所述喷嘴(11)套接在所述固定座(12)外，且所述喷嘴(11)能够与相对于所述固定座(12)摆动；

所述传动组件(2)包括转向轴(23)、球头杆(22)和转向舵柄(21)，所述转向轴(23)可转动地与所述固定座(12)相连，且所述转向轴(23)的转动轴线与所述喷嘴(11)的转向轴(23)线垂直，所述转向轴(23)的第一端与所述动力组件(3)传动连接，所述转向轴(23)的第二端与所述球头杆(22)的直杆部(222)相连，所述球头杆(22)的球头部(221)与所述转向舵柄(21)的第一端活动连接，所述球头杆(22)的转动轴线与所述转向轴(23)的转动轴线同轴，所述转向舵柄(21)的第二端与所述喷嘴(11)相连，且所述转向舵柄(21)的转动轴线与所述喷嘴(11)的转动轴线同轴。

2.根据权利要求1所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述转向舵柄(21)包括舵柄主体(211)和球头座(212)；

所述舵柄主体(211)的第一端与所述喷嘴(11)相连；

所述球头座(212)靠近所述舵柄主体(211)的第二端，且所述球头座(212)与所述舵柄主体(211)相连，以将所述球头杆(22)的球头部(221)夹装在所述球头座(212)和所述舵柄主体(211)之间。

3.根据权利要求2所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述球头座(212)具有插孔(2122)，所述球头座(212)朝向所述舵柄主体(211)的一面具有第一凹槽(2121)，所述第一凹槽(2121)与插孔(2122)连通；

所述舵柄主体(211)朝向所述球头座(212)的一面具有第二凹槽(2111)，所述第二凹槽(2111)与所述第一凹槽(2121)相对；

所述球头杆(22)的球头部(221)可活动地位于所述第一凹槽(2121)和所述第二凹槽(2111)内。

4.根据权利要求3所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述球头座(212)和所述舵柄主体(211)之间通过多个第一螺栓(24)相连；

多个所述第一螺栓(24)沿所述第一凹槽(2121)的周向围设。

5.根据权利要求1所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述转向轴(23)包括轴体(231)和传动臂(232)；

所述轴体(231)的中部与所述固定座(12)可转动地相连，且所述轴体(231)的旋转轴线垂直于所述喷嘴(11)的转向轴(23)线，所述轴体(231)的第一端与所述传动臂(232)的第一端相连，所述轴体(231)的第二端与所述球头杆(22)的直杆部(222)相连；

所述传动臂(232)垂直于所述轴体(231)，且所述传动臂(232)的第二端与所述动力组件(3)相连。

6.根据权利要求1所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述转向喷嘴(1)还包括转向销(13)；

所述转向销(13)与所述喷嘴(11)的旋转轴线同轴，所述转向销(13)的第一端插接在所述喷嘴(11)内，所述转向销(13)的第二端插接在所述固定座(12)内。

7.根据权利要求6所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述喷嘴(11)和所述转向舵柄(21)之间通过多个第二螺栓(25)相连；

多个所述第二螺栓(25)沿所述转向销(13)的周向围设。

8.根据权利要求6所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述转向喷嘴(1)还包括滑动轴承(14)；

所述滑动轴承(14)插接在所述喷嘴(11)内，且夹设在所述喷嘴(11)和所述转向销(13)之间。

9.根据权利要求8所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述滑动轴承(14)具有外凸缘(141)；

所述外凸缘(141)夹设在所述喷嘴(11)的内壁和所述固定座(12)的外壁之间。

10.根据权利要求1所述的喷水推进器的转向装置，其特征在于，所述转向喷嘴(1)还包括支架(16)；

所述支架(16)与所述固定座(12)相连，所述支架(16)远离所述固定座(12)的部位与所述转向轴(23)可转动地相连。

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