CN115195981A - 一种无滑环电力吊舱推进装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无滑环电力吊舱推进装置，包括上法兰、舵机、内轴、轴承、轮缘推进器、外壳件、外轴、连接法兰一、连接法兰二，上法兰安装于甲板上，内轴的一端与上法兰固定，另一端与轮缘推进器连接，外轴套设于内轴外，两者通过轴承连接，舵机在上法兰一侧安装于甲板上，外轴的一端与舵机的传动轴连接，外轴的另一端与外壳件通过连接法兰一、连接法兰二互连，外壳件包覆于轮缘推进器外。并公开了其装配方法。本电力吊舱推进装置未使用滑环，避免了使用滑环可能导致的短路、泄露以及信号干扰的现象，且将线缆通过内轴与轮缘推进器直接相连，巧妙地避免了改变推进方向时线缆的缠绕，大大降低设备成本，提高可靠性。

Description

一种无滑环电力吊舱推进装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及船舶海工领域的一种推进器，尤其是涉及一种无滑环电力吊舱推进装置及其装配方法。

背景技术

吊舱推进器是近年发展起来的一种新型船舶推进系统，是目前船舶推进系统领域引人瞩目的焦点。它的外形采用了吊舱式的结构形式，即将电动机与螺旋桨的组合安装在一个壳体里，并将此壳体用一个旋转基座“悬吊”在船体下方，传统推进器的传动机构存在传动效率低、结构尺寸大等缺点；另外，传统吊舱推进器的外形像一个荚，这种荚式推进器可以在水中360°旋转。滑环主要由旋转部件和静止部件两大部分组成，旋转部分连接设备的旋转机构并随之做旋转运动，称为“转子”，静止部分连接设备的固定结构称为“定子”。

滑环分为导电滑环、流体滑环等，电滑环主要用于风电、航空、航天设备上，油液、气滑环更多的用于气缸、液压系统上。电滑环虽然完成输送电源和信号的工作，但是信号和电源在传输过程中，会产生干扰信号，若对信号干扰的处理方式不恰当，就会严重影响到设备的正常运转，普通的电滑环若长期在潮湿的环境中，很容易进水，进而会导致滑环内部短路，影响设备的正常使用。

液压滑环的介质中夹杂着少量天然气的原油且含有细砂，若磨损量一旦增大，滑环就会处于泄露状态；气滑环除以上两个弊端外，还可能由于环境有极强的振动造成薄壁轴承损坏，塑料主轴轴承开裂。不仅如此，在电力吊舱推进器推进船舶改变方向时，滑环的存在会导致线缆的缠绕，导致回转工作无法进行且会导致一定程度的设备的损坏，降低可靠性及效率，而吊舱使用的多介质滑环更容易出现以上问题。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种无滑环电力吊舱推进装置，在满足吊舱转向速度和转向力矩要求的同时，避免信号干扰。并提供了其装配方法。

技术方案：一种无滑环电力吊舱推进装置，包括上法兰、舵机、内轴、轴承、轮缘推进器、外壳件、外轴、连接法兰一、连接法兰二，上法兰安装于甲板上，内轴的一端与上法兰固定，另一端与轮缘推进器连接，外轴套设于内轴外，两者通过轴承连接，舵机在上法兰一侧安装于甲板上，外轴的一端与舵机的传动轴连接，外轴的另一端与外壳件通过连接法兰一、连接法兰二互连，外壳件包覆于轮缘推进器外。

上法兰为内轴提供支撑力，使本电力吊舱推进装置推进船舶运行时更加稳定，且上法兰和内轴之间是硬连接，上法兰和内轴固定，依靠外壳件的转动改变推进方向。

上半壳体、下半壳体以及连接法兰二构成本推进器的外壳单元，与本推进器的内壳单元，即轮缘推进器相对应，轮缘推进器保持自身动作不变，外壳单元会在舵机的带动下转动，从而改变轮缘推进器螺旋桨叶的出水角度。

轮缘推进器主要由导管、电机、铁芯、线圈、永磁磁体转子和桨叶等部件组成。电机、铁芯及线圈作为定子安放在导管内腔内，永磁磁体作为转子安放在螺旋桨叶根部以环的形式出现，导管内部和环转子之间存在一定的间隙，两者间靠齿轮磨合进行连接。永磁磁极和电机定子之间通过相磁场相互作用来驱动螺旋桨桨叶旋转。定子与转子使用环氧树脂包覆，可以阻止海水进入定转子。且内壳与内轴直接相连，轮缘推进器与外壳单元之间依靠内轴上的轴承相对运动。

进一步的，外壳件为空心鼓状结构，其相对两侧平面均为开放面。

进一步的，外壳件包括上半壳体、下半壳体，上半壳体与下半壳体沿径向平分整个外壳件，两者通过螺栓连接，外轴的底端同轴固定有连接法兰一，上半壳体的顶部固定有连接法兰二，连接法兰一与连接法兰二同轴固定。

最佳的，连接法兰一与连接法兰二的连接面之间设有法兰垫片。

最佳的，上法兰、内轴、外轴、连接法兰一、连接法兰二、上半壳体、下半壳体均在同一条中心线上。

进一步的，舵机与外轴之间通过链条传动连接。

舵机由电机、减速齿轮组、电位器、控制电路、外壳、以及舵盘组成，为外壳单元的转动提供动力，从而推进船舶改变运行方向。

在需要改变方向时，由舵机提供动力，且由链条传动机构将动力传送给外壳单元，外壳件的两个开放平面均为出水口，出水口与内壳单元的开口有夹角，推进器的出水方向会随着夹角的改变而改变，从而改变整条船的推力的方向，改变船舶航向；而非依靠吊舱的整体转向改变推力方向。

进一步的，内轴的内部沿其轴向开设有中心通孔，多种线缆分别从内轴顶端穿设于中心通孔中至内轴底端，并与轮缘推进器连接。

气、液、油电缆通过内轴的中心通孔，进入到吊舱内部，直接与轮缘推进器相连，中间不使用滑环，可以有效地避免改变推进方向时线缆的缠绕，内轴和外轴之间装有轴承，轴承可以保证外轴在转动时摩擦阻力较小。

一种上述的无滑环电力吊舱推进装置的装配方法，包括以下步骤：

步骤一：将上法兰、舵机分别通过螺栓固定在甲板上；

步骤二：将连接法兰二与外壳件固定连接，再将连接法兰一与外轴的一端固定连接，最后将连接法兰一与连接法兰二固定连接；

步骤三：将轴承安装于内轴的外周面上，并将内轴的下端与轮缘推进器相连；

步骤四：将内轴插入外轴中，并使内轴的上端穿过甲板与上法兰用螺栓固定连接，进而将外轴的内周壁通过轴承与内轴的外周壁配合连接；

步骤五：完成外壳件的装配，整个电力吊舱推进装置安装完毕。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)该电力吊舱推进装置未使用滑环，避免了使用滑环可能导致的短路、泄露以及信号干扰的现象，且将线缆通过内轴与轮缘推进器直接相连，巧妙地避免了改变推进方向时线缆的缠绕，大大降低设备成本，提高可靠性；

(2)该电力吊舱推进装置未使用传统的改变推进方向的方式，内轴以及轮缘推进器的方向始终保持不变，舵机通过传动机构传递动力给外壳件，使外壳件的方向发生改变，最终推动整个船舶的方向发生改变；

(3)该电力吊舱推进装置结构简单，且组装、维护该装置较为方便。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为外壳单元正视图；

图5为外壳单元侧视图；

图6为轮缘推进器正视图；

图7为轮缘推进器侧视图；

图8本发明外壳件改变方向时的正视图；

图9本发明外壳件改变方向时的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种无滑环电力吊舱推进装置，如图1～7所示，包括上法兰101、舵机102、内轴201、轴承202、轮缘推进器203、外壳件、外轴301、连接法兰一302、连接法兰二303，外壳件包括上半壳体304、下半壳体305。

上法兰101安装于甲板上，内轴201的一端与上法兰101的中心孔固定，另一端与轮缘推进器203连接，内轴201的内部沿其轴向开设有中心通孔，多种线缆分别从内轴201顶端穿设于中心通孔中至内轴201底端，并与轮缘推进器203连接。上法兰101的中心孔与内轴201相连接，保证了整个装置工作时的稳定，且气、液、油电缆通过上法兰101的中心孔以及内轴201的中心通孔后直接与轮缘推进器203相连，不仅避免了滑环的使用，且避免了改变推进方向时线缆的缠绕。

外轴301套设于内轴201外，两者通过轴承202连接，舵机102在上法兰101一侧安装于甲板上，外轴301的一端与舵机102的传动轴连接，舵机102与外轴301通过链条传动，两者上均安装有传动齿轮，链条将舵机102产生的动力传送给外轴301，使外轴301能够转动。

包括内轴201在内的上法兰101以及轮缘推进器203在吊舱改变出水方向时都保持不动；且内轴201上装有轴承202，轴承202的存在实现了内轴201与外轴301的相对运动，且分别与其二者硬连接的轮缘推进器203及外壳件也可以相对运动，实现了在转变方向的过程中，只有外轴301带动外壳件的转向，其他部件则保持不动，降低转向的复杂度，提高了整个装置的工作效率。

外轴301的另一端与外壳件通过连接法兰一302、连接法兰二303互连，外壳件为空心鼓状结构，其相对两侧平面均为开放面，上半壳体304与下半壳体305沿径向平分整个外壳件，两者通过螺栓连接，外轴301的底端同轴固定有连接法兰一302，上半壳体304的顶部固定有连接法兰二303，连接法兰一302与连接法兰二303同轴固定。连接法兰一302与连接法兰二303的连接面之间设有法兰垫片。

将外壳件分为上半壳体304与下半壳体305，更加方便轮缘推进器203安装于其内部。

上法兰101、内轴201、外轴301、连接法兰一302、连接法兰二303、上半壳体304、下半壳体305均在同一条中心线上。

内部分的轮缘推进器203与内轴201相连，轮缘推进器203内部由桨叶、导管、电机、铁芯、线圈、永磁磁体转子,电机定子与永磁磁体转子之间使用环氧树脂包覆，有效阻止海水渗入定转子，且其二者之间通过相互切割磁感线的电流作用来驱动螺旋桨桨叶旋转并借助外转子电机实现无轴驱动，改变了传统的轴系驱动螺旋桨的推进方式，提高可控性、效率以及稳定性。

外部分的外轴301通过轴承202和内轴201软连接，外轴301下端连接的连接法兰一302与连接法兰二303是同步旋转的，连接法兰一302与连接法兰二303之间有法兰垫片并用螺栓固定在一起，在一定程度上可以保证内轴201的水密性；连接法兰一302和连接法兰二303分别连接外轴301和上半壳体304使其形成外部分的主体，简化结构，降低成本。

上半壳体304与外轴301之间硬连接，如图8、9所示，在吊舱旋转的过程中，由舵机102提供动力，通过链条传动机构传送给外壳件，使其旋转一定的角度，完成转向改变。这种改变转向的方式简化了装置的结构，节省成本且能够提高本电力吊舱推进装置的效率。

上述电力吊舱推进装置的装配方法如下：

步骤一：将上法兰101、舵机102的下端与甲板用螺栓固定连接；

步骤二：将连接法兰二303与上半壳体304固定连接，且将连接法兰一302与外轴301固定连接，进而将连接法兰一302与连接法兰二303固定连接，组成外部分的主体部分；

步骤三：将轴承202与内轴201连接，且将内轴201的下端直接与轮缘推进器203相连，组成内部分的整体；

步骤四：将内轴201穿过甲板与上法兰101用螺栓固定连接，进而将外轴301与内轴201通过轴承202配合连接；

步骤五：在所有部件安装好之后，将下半壳体305与上半壳体304用螺栓固定连接，完成该电力吊舱推进装置的安装。

Claims (8)

1.一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：包括上法兰(101)、舵机(102)、内轴(201)、轴承(202)、轮缘推进器(203)、外壳件、外轴(301)、连接法兰一(302)、连接法兰二(303)，上法兰(101)安装于甲板上，内轴(201)的一端与上法兰(101)固定，另一端与轮缘推进器(203)连接，外轴(301)套设于内轴(201)外，两者通过轴承(202)连接，舵机(102)在上法兰(101)一侧安装于甲板上，外轴(301)的一端与舵机(102)的传动轴连接，外轴(301)的另一端与外壳件通过连接法兰一(302)、连接法兰二(303)互连，外壳件包覆于轮缘推进器(203)外。

2.根据权利要求1所述的一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：外壳件为空心鼓状结构，其相对两侧平面均为开放面。

3.根据权利要求2所述的一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：外壳件包括上半壳体(304)、下半壳体(305)，上半壳体(304)与下半壳体(305)沿径向平分整个外壳件，两者通过螺栓连接，外轴(301)的底端同轴固定有连接法兰一(302)，上半壳体(304)的顶部固定有连接法兰二(303)，连接法兰一(302)与连接法兰二(303)同轴固定。

4.根据权利要求3所述的一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：连接法兰一(302)与连接法兰二(303)的连接面之间设有法兰垫片。

5.根据权利要求3所述的一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：上法兰(101)、内轴(201)、外轴(301)、连接法兰一(302)、连接法兰二(303)、上半壳体(304)、下半壳体(305)均在同一条中心线上。

6.根据权利要求1所述的一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：舵机(102)与外轴(301)之间通过链条传动连接。

7.根据权利要求1所述的一种无滑环电力吊舱推进装置，其特征在于：内轴(201)的内部沿其轴向开设有中心通孔，多种线缆分别从内轴(201)顶端穿设于中心通孔中至内轴(201)底端，并与轮缘推进器(203)连接。

8.一种根据权利要求1～7任一所述的无滑环电力吊舱推进装置的装配方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将上法兰(101)、舵机(102)分别通过螺栓固定在甲板上；

步骤二：将连接法兰二(303)与外壳件固定连接，再将连接法兰一(302)与外轴(301)的一端固定连接，最后将连接法兰一(302)与连接法兰二(303)固定连接；

步骤三：将轴承(202)安装于内轴(201)的外周面上，并将内轴(201)的下端与轮缘推进器(203)相连；

步骤四：将内轴(201)插入外轴(301)中，使内轴(201)的上端穿过甲板与上法兰(101)用螺栓固定连接，进而将外轴(301)的内周壁通过轴承(202)与内轴(201)的外周壁配合连接；

步骤五：完成外壳件的装配，整个电力吊舱推进装置安装完毕。

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