CN1310119A - 船舶推进装置 - Google Patents
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Abstract
一种明轮式船舶推进装置,它由中心齿轮、中间齿轮、行星齿轮、行星齿轮箱和桨板等组成。中心齿轮工作时固定不动,多个行星齿轮通过多个中间齿轮均匀分布在其周围。当驱动齿轮箱转动时,就能使各个行星齿轮在围绕中心齿轮公转的同时,绕自己的轴心线逆向自转,则固定在行星齿轮输出轴端上的多个桨板,就可始终保持与水平面呈垂直的状态推动船舶进退。该装置克服传统明轮效率低,螺旋桨不可高速运转的缺陷,尤其可在浅水航道中使用。
Description
本发明涉及一种船舶推进装置，特别是利用行星齿轮传动系统，使输出端的推进桨板，在工作时与水平面始终保持垂直状态的明轮式船舶推进装置。
根据国防工业出版社出版的“船舶推进”一书第一章第一页“绪论”介绍，常见的船舶推进装置有桨、橹、篙、帆、明轮及螺旋桨等。其中，目前使用最广的螺旋桨推进装置，其优点是结构简单、体积小，但在高速运转时会产生空泡现象，严重阻碍船舶向高速化发展，并且也不宜在浅水航道中使用。另一种传统的明轮推进装置，由于其多片桨板均以辐射状的方式沿径向固定在明轮主轴的周围，一旦桨板损坏时不好更换，特别是在工作中，各桨板依次入水时，会相继产生拍水，出水时又造成提水的现象，损耗一部分能量，所以效率较低。
本发明的目的是提供一种新型明轮式船舶推进装置，它能提高效率使船舶在高速平稳行驶时还可节约能源，特别是解决了船舶在内河浅水航道上行驶困难的问题。
根据机械工业部出版社出版的“现代机械传动”手册第九章第265页“渐开线行星齿轮传动”介绍，众所周知的行星齿轮传动系统主要用于机器或机械中的增速减速，在航空、起重、冶金等多种设备中起变速作用。其主要元件有中心齿轮、行星齿轮和行星架等。
本发明的技术方案是采用新型行星齿轮传动系统，它是由中心齿轮、中间齿轮、行星齿轮、行星齿轮箱、行星齿轮箱盖及桨板等主要部件组成。此外还包括中心齿轮支承轴、中间齿轮支承轴、行星齿轮支承轴以及轴承和密封件等。中心齿轮固定在中心齿轮支承轴上。工作时不转动，多个行星齿轮通过多个中间齿轮的啮合均匀地分布在其周围，构成一个有别于传统行星齿轮传动系统的新型行星齿轮传动系统。中心齿轮支承轴、多根中间齿轮支承轴和多根行星齿轮支承轴的两端均通过轴承支承在行星齿轮箱与箱盖的相应孔中。当外力驱动外壳呈圆形的行星齿轮箱围绕中心齿轮支承轴转动时，就能使各个行星齿轮在围绕中心齿轮公转的同时绕各自的轴心线逆向自转，当行星齿轮和中心齿轮的轮齿模数、压力角等参数和齿数完全一样时，即行星齿轮与中心齿轮的传动比为1∶1时。则固定在多根行星齿轮支承轴输出端上的多个桨板，就可始终保持与水面呈垂直的状态依次入水、划动、出水。在不产生拍水和提水的状态下，推动船舶前进或后退。由于桨板在入水、划水、出水的整个过程中始终保持垂直状态，则桨板板面产生的推水(水的反作用力)始终保持与船舶航行的方向一致，没有拍水、提水等造成的能量损耗。因此可提高本推进装置的效率，并可高速运转，推动船舶高速航行。此外多根行星齿轮支承轴输出端上均装有桨板，使在水中工作的桨板始终至少有1个以上，并连续不断地入水出水，故推动船舶前进后退时十分平稳。由于该装置可固定在船舶的两侧或尾部，则克服了传统明轮推进装置效率低，螺旋桨推进装置不可高速运转的缺陷。此外，该船舶推进装置的水平中心轴线以上部分是暴露在水面之上，只有水平中心轴心线以下的桨板才浸没在水中推动，并同时可有几个桨板工作，因此该船舶推进装置的直径可以做得较小，故可在浅水航道中使用，解决了内河航道冬天枯水季节水位浅，使用螺旋桨推进的船舶不宜航行的难题。
本发明通过改变固定在中心轴上中心齿轮的初始位置，就可同时改变各个行星齿轮支承轴外端桨板与水平面的位置。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明船舶推进装置结构简图的主视图。
图2是本发明船舶推进装置结构简图的右视图。
图3是本发明船舶推进装置工作部件桨板的主视图。
图4是本发明船舶推进装置工作部件桨板的左视图。
图5是本发明船舶推进装置用于船尾的结构简图。
在图1、图2中，该船舶推进装置的中心齿轮轴(1)上固定有可拆卸连接的中心齿轮(2)，多个行星齿轮(4)均匀地分布在其周围，通过多个中间齿轮(3)与中心齿轮(2)啮合。中心齿轮(2)、中间齿轮(3)与行星齿轮(4)的轮齿参数必须一样，特别是中心齿轮(2)的齿数与行星齿轮(4)的齿数必须相同，即行星齿轮(4)与中心齿轮(2)的传动比保证为1∶1。中间齿轮(3)的齿数可与它们相同也可不相同。多个中间齿轮(3)、多个行星齿轮(4)也都是采用可拆固定连接，安装在多根中间齿轮支承轴(5)上和多根行星齿轮支承轴(6)上。而中心齿轮支承轴(1)、中间齿轮支承轴(5)和行星齿轮支承轴(6)两端相应部分，通过轴承支承在行星齿轮箱(7)和行星齿轮盖板(8)的相应孔中。行星齿轮箱(7)与行星齿轮箱盖板(8)之间采用可拆固定连接。行星齿轮箱外壳呈圆柱形，其上可固定齿轮、链轮、皮带轮等机械传动件由外力驱动其转动。行星齿轮支承轴(6)的一端伸在行星齿轮箱盖(8)外，其端面上圆周分布多个内螺纹孔，通过螺栓与桨板(9)支承部分(91)上的多个螺栓孔固定连接。
本船舶推进装置的运动原理是：将中心齿轮支承轴的伸出端固定在船舶两侧相应部分，并使轴心线O1O2位于水平面平齐或以上，行星齿轮箱内的中心齿轮(2)固定不动，用外力驱动行星齿轮箱(7)及与其固定连接的行星齿轮箱盖(8)围绕中心齿轮支承轴的轴心线O1O2旋转时，则支承在它们内部的行星齿轮(4)、中间齿轮(3)则也在围绕轴心线O1O2公转的同时，各自还围绕自己的轴心线自转，由于各行星齿轮(4)的齿数均与中心齿轮(2)的齿数完全相等，即其传动比为1∶1，并通过中间齿轮(3)的反向作用，实际上各行星齿轮(4)在围绕轴心线O1O2公转一周的同时，还围绕各自的轴心线反向自转一周，其实质是各个行星齿轮(4)在工作中围绕轴心线O1O2作平面运动。即任何一个行星齿轮上任意两点连成的直径均围绕轴心线O1O2作平行运动。这样与行星齿轮(4)固定连接的行星齿轮支承轴(6)伸出端外的桨板(9)也同时围绕轴心线O1O2作平面运动。如果将各桨板的初始位置调整成与水平面成垂直的位置，则驱动行星齿轮箱(7)围绕轴心线O1O2转动时，其外部轴心线O1O2以下的各个桨板均在入水、划水、出水的各个阶段均保持与水平面呈垂直的状态围绕轴心线O1O2作平面运动，桨板利用水的反作用力就会推动船舶前进或后退(行星齿轮箱(7)围绕轴心线O1O2反转即可)。而位于轴心线O1O2以上的桨板则暴露在空气中，由于空气的密度远小于水的密度，因此该损耗可很小。
本实施例中，将每个中间齿轮(3)在与中心齿轮(2)啮合的同时再与相邻的两个行星齿轮(4)相啮合，其目的除保证行星齿轮(4)的反向外，还能使整个行星齿轮传动系统在提高轮齿承载能力的前提下结构更加紧凑。
本实施例中的图3、图4所示为明轮式船舶推进装置的工作部件桨板的主视图及左视图。桨板由支承部分(91)和推进部分(93)组合成一个整体。其特征(91)为圆盘形，(92)为圆盘上圆周分布的多个通孔，用于通过多个螺栓，将圆盘固定在行星齿轮支承轴(6)伸出端端面圆周相应的内螺纹孔位置上，其目的是一旦某个桨板在工作中损坏，即可对其拆下更换。(93)为桨板的推进部分，其特征是长方板体的上、下端端部均为流线型，其目的是减少桨板入水和出水时的阻力。
此外，各行星齿轮(4)、中间齿轮(3)与各行星齿轮支承轴(6)、各中间齿轮支承轴(5)及中心齿轮(2)与中心齿轮支承轴(1)之间的联接均采用可拆固定联接，其目的是为了一旦某个齿轮损坏，只要对其更换即可，还可以比制成整体的齿轮轴节省材料。
另外，在各个支承轴与行星齿轮箱(7)及行星齿轮箱盖(8)的相应孔之间均采用轴承支承，并置有密封圈以防止水和污物进入箱内。
用以说明本船舶推进装置安装在船尾的第二种实施方式，其传动方式图5与图1、图2基本相同，只是行星齿轮箱体的两侧均分布有桨板(9)，并且中心齿轮支承轴(1)的两端均伸在行星齿轮箱体以外，用于支撑在船舶尾部相应的位置上。
本发明明轮式船舶推进装置，可广泛应用于各种船舶，既可用动力驱动，也可用人力驱动，当用于航道狭窄时可用尾置型双侧桨板明轮推进装置，当要求船舶航行平稳而又高速时，可采用两个单侧桨板明轮推进装置安装在船舶的左、右两舷，甚至可采用船舶两侧舷外前后均装的四轮驱动的形式，使船舶成为水上巴士，让轮船成为真正意义上的轮船。
Claims (3)
1．一种船舶推进装置，由中心齿轮(2)、中间齿轮(3)、行星齿轮(4)、中心齿轮支承轴(1)、中间齿轮支承轴(5)、行星齿轮支承轴(6)、行星齿轮箱(7)、行星齿轮箱盖(8)、桨板(9)组成；其特征在于：相邻两个行星齿轮(4)通过同一个中间齿轮(3)与中心齿轮(2)相啮合，构成行星齿轮传动系统；中心齿轮(2)、中间齿轮(3)与行星齿轮(4)的轮齿参数相同，行星齿轮(4)的齿数与中心齿轮(2)的齿数相等；多根行星齿轮支承轴(6)、多根中间齿轮支承轴(5)、中心齿轮支承轴(1)分别与多个行星齿轮(4)、多个中间齿轮(3)、中心齿轮(2)采用可拆固定连接，并通过轴承和密封圈支承在行星齿轮箱(7)和行星齿轮箱盖(8)相应孔的位置上，多个桨板(9)在行星齿轮箱盖(8)外侧与多根行星齿轮支承轴(6)伸出端圆周端面采用可拆固定连接。
2．根据权利要求1所述的船舶推进装置，其特征在于：用于尾置时，行星齿轮箱(7)和行星齿轮箱盖(8)外侧均有桨板(9)与行星齿轮支承轴(6)伸出端圆周端面采用可拆固定连接。
3．根据权利要求1或2所述的船舶推进装置，其特征在于：桨板(9)由圆盘形的支承部分和长方板体的推进部分组成，圆盘圆周上有多个螺钉安装孔，长方板体的上下端均呈流线型。
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