CN1177560A - 直翼推进器 - Google Patents

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Abstract

一种直翼推进器,为了实现纯粹的舵操作,所述包含辅助驱动机构在内的辅助装置配有离合器,该离合器将辅助驱动机构连接到推进器的轴上。此外还设有另一个离合器,该离合器可将航行中的推进器传动机构与叶片轴的正常连接断开。

Description

直翼推进器
本发明涉及一种直翼推进器。
直翼推进器主要用作船只的主驱动装置。当要求很高的机动性时，也可以将直翼推进器用作辅助驱动装置。在Voith公司的专用文件9.942000中已经公开了一种直翼推进器，其带有一定子和一在定子中转动支承的转子，其中叶片转动支承在该转子上，转子转轴和叶片转轴相互平行且基本垂直地延伸，叶片的调节是借助一中间操作杆而通过一构成推进器传动机构的连杆实现的，该推进器设有辅助装置，该辅助装置在锁定转子时将叶片调到叶片彼此平行的顺桨位置并根据需要又将叶片从顺桨位置调回舵位，为了一方面产生前进动力而另一方面产生航向控制力，叶片传动机构的作用是使在转子的叶片圆上的叶片运动到所需的位置。此外，通过中心操纵杆实现调节运动，此操纵杆由两个相互垂直布置的伺服电机驱动。转子主要是借助带有锥形伞齿轮和锥形驱动齿轮的齿轮传动机构的传动由柴油机驱动的。
DE-B 1941652公开了一种只用作船只辅助驱动装置的直翼推进器。当船在巡航时，推进器象舵一样工作。在这种情况下，通过适当的辅助装置调节叶片，一直到叶片处于所谓的“无升力”状态即彼此平行地处于无前进力的顺桨位置为止。在顺桨位置上，可以根据所需的转子位置通过转子转动而使叶片转入所需的角度。
在DE 3606549A1中公开了一种产生运动的装置或是象带有分别由多个部件组成的叶片即具有组装叶片结构的驱动装置(广义上讲，人们可称其为直翼推进器)。在这里，齿轮被主要用作叶片零件的调节传动机构。在由齿轮链构成的传动线路的最后一环中，所述用于各个后面的叶片零件的齿轮由齿弧和装在叶片零件的轴端上的齿轮构成。
DE-AS 1192945的目的是确保叶片不被外来物损坏。为此它设有安全阀，假如外来物作用在叶片上的外来力导致了压力腔中不允许的压力升高，则安全阀使伺服电机-驱动机构的压力腔卸压。
在未提前公开的旧文献DE 19602043C1所述的直翼推进器中，分别通过被连接在叶片传动机构的连杆和各叶片轴之间的、主要由齿弧和齿轮构成的传动机构实现对叶片的大范围调整。
当特别是由于对推进器传动机构的设计和叶片轴铰接的原因，直翼推进器结构决定了只能获得较短的叶片调节路线。因而不可能使成圆形的叶片端部朝前地置于航行方向上。在这里采用了一种不同于普通形状而基本呈椭圆形的叶片形状。但是在某些航行状况下，如船只驶入狭窄航道如码头或岛礁时，上述措施是不利的。在这样的航行状况下，用直翼推进器而不是主驱动装置推进船只是有利的，所述主驱动装置设计用于更高的速率。在这种情况下，利用了直翼推进器的高机动性。
本发明的目的是设计出这样一种直翼推进器，其中断开了普通推进器传动机构与辅助装置之间的连接。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种带有一定子和一在定子中转动支承的转子的直翼推进器，其中叶片转动支承在该转子上，转子转轴和叶片转轴相互平行且基本垂直地延伸，叶片的调节是借助一中间操作杆而通过一构成推进器传动机构的连杆实现的，该推进器设有辅助装置，该辅助装置在锁定转子时将叶片调到叶片彼此平行的顺桨位置并根据需要又将叶片从顺桨位置调回舵位，所述辅助装置可通过可脱开的离合器与各叶片的叶片轴相连，分别给各叶片设有另一个离合器以便将有关的叶片与推进器传动机构脱开。
本发明的优点是可以利用普通的推进器运动机构并随意设计辅助装置。
以下将根据附图所示来描述本发明，附图中：
图1是当叶片处于普通位置时的转子的俯视示意图；
图2是在叶片移入顺桨位置时的俯视简图；
图3是穿过转子外部的横截面图；
图4是叶片处于普通位置时的另一个实施形式中的转子俯视图；
图5也是在叶片移入顺桨位置时的俯视简图；
图6是穿过该实施形式的转子外部的横截面图；
图7是用于带双运动机构的推进器的舵操作控制线路图。
根据图1，在转子50(参见图3)的叶片圆a上有五个叶片1。在零位上示出了所述安置结构，其中各个叶片(确切地说是叶片断面母线)与叶片圆a相切。此外，操纵杆的中心8精确地位于叶片传动机构2的中心。在这里用摇臂51、连杆52、以及通过叶片驱动杆24作用在各叶片1上的连动杆20示出了所谓的“曲柄传动机构”。
图3进一步详细地示出了所述结构。在图3中，由轴向卡盘34固定的支承销33穿过衬套36上的衬套孔35而使连动杆20与叶片驱动杆24铰接。可以在工作中通过液压操纵的离合器6断开所述铰接。例如，可根据德国专利说明书DE-C4019746或DE-C 4019747或美国专利说明书US 4859106设计所述操纵离合器。在《Dubbel机械制造手册》中，在P746-750中描述了许多可断开的离合器，但它们大多数都设计用于轴向对齐的轴，包括图82中所示的气动弹性(Airflex)离合器在内，它们对在此给出的目的来说因其它原因而不适用。但是，该手册在注释中指出了另一种适于流体静力的离合器。
在脱开的离合器中，推进器动力机构即叶片驱动杆24脱离推进器轴，从而推进器轴进而叶片可被辅助装置自由驱动，其中径向靠内的离合器部由轴承65、66支承在叶片轴上。通过辅助装置的叶片驱动机构由各自通过支承销42和支承套41与齿弧4的叉形托架相连的液压缸5构成。所述齿弧通过螺钉38固定的支承销37和轴承39而支承在转子50内。齿弧的齿与齿轮3的齿啮合，该齿轮3又通过象离合器6那样结构的操纵离合器6′固定在叶片轴22上。在脱开的离合器状态下，径向靠内的离合器部与齿轮3通过轴承68或69支承在叶片轴上。还画出了一个带轴套7 1的轴承72，该轴承用于将叶片轴支承在转子上。叶片轴的下轴承用73表示，其轴套用74表示。沿径向靠外的转子边部是垂直壁31。所述传动机构提供了一个大传动比，从而如图2清楚所示的那样，通过成比例的行程油缸5的小位移而获得了齿轮3或者叶片轴22进而叶片1的大转角。
可以通过上述措施顺利地将具有普通断面的各叶片调入所希望的舵位，也就是说叶片厚的，倒圆端部在船只行驶方向上在前。在这里，通过卡圈61、62将高压油供给操纵离合器6、6′，在该卡圈上连接了供油管。当断开离开器6′时，则接通离合器6，从而要么通过普通的推进器传动机构要么通过附助装置调节叶片轴。实际上如此进行上述调整，在将属于此推进器传动机构的离合器断开之前，普通的推进器传动机构沿叶片圆切向调整所述叶片，随后将辅助装置的离合器6′接通，由此实现了推进器先位于平行的顺桨位置，而后位于与所希望的舵位相应的位置。
在图4-图6中的另一个变型首先示出了如图3和图4所示相同的推进器2构件以及叶片1。此外，如图6中详细所示的那样，示出了配属于各叶片轴的转动电机7。这种电机可具有大到如270度的转角，正如在托马斯·克利斯特所著《液压流体技术》一书的8.1“活塞-液压缸”的图8.1.2d中所示的那样。在本文开头提及的德国专利说明书中也对一种这样的转动电机作了原理上的说明，但该电机只能有90度的有限转角。在这里，通过匹配套筒41实现了与叶片轴22′的连接。操纵离合器16′位于该套筒和叶片轴之间，另一个操纵离合器16位于叶片轴的驱动杆24和叶片轴之间，所述叶片轴配属于推进器传动机构并与连动杆20铰接。实际上，这与图3结构是相同的。在转动电机7上还示出了用于输入高压油的连接板40。油的输入/输出控制是通过从液压技术中所知的阀实现的。为了将油供给操纵离合器16，设有卡圈75。在此变型中与第一实施形式相似，要么接通离合器16和断开16′或反之。
下面针对附图7进行说明。
图7所示的这样直翼式推进器具有以下主要部件：
叶片1；推进器传动机构2；齿轮3；齿弧4；液压缸5；离合器开关100；SPS控制装置101；舵轮102；控制信号发出器103；罗经输入端104；锁定转子的限位开关105；锁定转子的制动凸轮106；带液压阀的供油机构107；在定子上的电连接位置108；在转子上的电连接位置109；在定子上的液压连接位置110；在转子上的液压连接位置111；桨叶安装角反馈信号112；用于液压缸的高压油113；用于操纵离合器的高压油114。
操纵离合器和液压缸都通过软管和导管与快速反应离合器相连，该离合器固定在转子外侧上。在推进器的定子上装有快速反应离合器的配合件、开关阀以及用于操纵离合器和液压缸的附属供油机构。推进器在正常运行时工作即通过传动机构驱动叶片，从而无需供油。也不需要某些旋转供油机构。当推进器一停止工作，则接通快速反应离合器，因而建立了操纵离合器和液压缸与各自供油机构的连接。
在最简单的情况下，用手接通快速反应离合器；但例如可以通过液压或气压操作装置简单地使该过程自动化。
与液压缸内的位移传感器的电连接也是如此。在这里，只有当转子处于静止状态时，才需要电连接。
人们可以想象出象下述那样实现转子的制动和锁定：一个制动凸轮位于转子上，该凸轮必须启动定子上的一限位开关。当关闭推进器时，转子处于任意位置上并不停地转动直到制动凸轮启动限位开关。随后，推进器例如借助一个圆盘闸或简单的机械锁定机构而抗转动地固定在推进器输入轴上。
在正常工作中，推进器的控制是通过已知的标准控制机构实现的。
在转子处于静止时，通过驾驶盘实现了舵操作中的控制，所述驾驶盘借助旋转电位器在SPS控制装置中产生控制脉冲。这些输出信号控制磁性阀，该磁性阀又起到了控制液压缸的作用和对叶片进行所需调节的作用。也可以通过船用罗经发出的信号自动进行所述控制过程。
从某种意义上讲，在用转动电机代替液压缸的情况下，对控制和供油的描述也是适用的。
利用所建议的发明获得了真正的顺桨位置，并可以调节辅助舵角。所以，推进器是辅助舵的代用品，因为所有叶片都转过一共同的角度并沿所希望的方向产生升力(推力)。
在这里，主要部件是齿轮3、齿弧4或转动电机。这些部件可以使叶片转入所希望的位置。
在转子的静止状态下实现了叶片调节以便舵操作。液压连接或电连接只是在转子处于静止状态时才需要。在这里，可以采用简单的、商业中惯用的连接件(如快速反应离合器)。

Claims (4)

1.一种带有一定子和一在定子中转动支承的转子的直翼推进器，其中叶片(1)转动支承在该转子上，转子转轴和叶片转轴相互平行且基本垂直地延伸，叶片(1)的调节是借助一中间操作杆(8)而通过一构成推进器传动机构的连杆(20，51，52)实现的，该推进器设有辅助装置，该辅助装置在锁定转子时将叶片(1)调到叶片彼此平行的顺桨位置并根据需要又将叶片从顺桨位置调回舵位，其特征在于：所述辅助装置(3，4，5，7)可通过可脱开的离合器(6′，16′)与各叶片(1)的叶片轴(22，22′)相连，分别给各叶片(1)设有另一个离合器(6，16)以便将有关的叶片与推进器传动机构(2)脱开。
2.如权利要求1所述的直翼推进器，其特征在于：各叶片(1)还配有一个液压缸(5)以及一个由同心地套在叶片轴(22)上的齿轮(3)和一个齿弧(4)构成的齿轮传动机构以作为辅助装置，所述液压缸铰接在该齿弧上，其中离合器(6′)安装在齿轮(3)和叶片轴(22)之间。
3.如权利要求1所述的直翼推进器，其特征在于：各旋转电动机(7)通过可断开的离合器(16)与叶片轴(22)相连。
4.如权利要求3所述的直翼推进器，其特征在于：各旋转电动机(7)通过匹配元件(41)与叶片轴(22′)相连，其中离合器(16)位于匹配元件(41)和叶片轴(22′)之间。
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