CN1721272B - 360°全回转对转桨推进装置 - Google Patents

Abstract

360°全回转对转桨推进装置其核心技术除具有360°全回转最佳推进和操纵效应的操纵驱动机构外更主要是采用了能大量节省功率的世界先进的对转桨推进技术。可使船舶调头灵活、原地回转；倒车速度快、航行安全。可省去常规的舵、舵机、舵系及倒车齿轮机构。节省钢材，降低成本。可大量节省燃料、提高航速及推进效率。使整个动力装置安置在船舱内，并解决噪音及污染问题，符合环保及生态要求。此外结构简单、操纵灵活、加工、安装、维修方便并拥有各种功率范围多种方案的多种系列产品供用户选用，适用于货船、挖泥船、旅游船、清扫船……等多种船舶，故是一种新颖、紧凑、高效率、节能、环保型推进装置。

Description

360°全回转对转桨推进装置

本发明涉及机动船动力装置，特别涉及一种具有360°全回转最佳推进和操纵效应并采用能大量节省功率的世界先进对转桨技术的360°全回转对转桨推进装置。

本发明的目的是为船主按其需要提供多种比以往同类专利产品结构更简单、工作可靠、操纵更灵活、方便、效率更高、节能、环保型并具备各种功率系列化产品的新颖现代化船舶推进装置。

由于采用了世界先进的对转桨技术能回收由一个螺旋桨损失的旋转能量，故本发明的优点是大量节省燃料、(最高达14％)提高航速10％左右、提高推进效率8-10％。由于使用360°全回转机构完成转弯、倒车、制动，使船舶调头灵活，原地回转、倒车快、制动性好、航行安全。特别是经多年航行实践证明可省略常规的舵、舵机、舵系及倒车齿轮机构，由此带来结构简单，操纵灵活，加工、安装、维修方便，重量大大降低，比传统装置节省钢材50％左右。由于采用密封盖支架使整个动力装置都放在船舱内，阻止舷外水入舱和机、柴油滴入江水，基本上彻底解决传统技术的严重噪音及污染问题。本发明已拥有各种功率、多种方案、多种系列产品与国内外多种柴油机、电动机、液压马达、电液操纵驱动机构配套，产品零部件互换性强，供船户方便购买选用。因螺旋桨直径减小更适合于浅水航道运输作业。

本发明360°全回转对转桨推进装置，包括：固定在船艉部的桨舵回转体，驱动桨舵回转体中的中间传动轴的第一传动链；驱动桨舵回传体中的回转部分的第二传动链；操纵驱动机构以及与原动机连接的机、电传动机构。

当原动机为柴油机时桨舵回转体包括一固定在船艉部甲板下的、由上部壳体与下部壳体组成的哈夫式上箱体；当原动机为电动机或液压马达时上段齿轮箱壳体取消。以下均相同，包括一与上箱体下端固定连接的固定套筒；一与固定套筒连接并与船体骨架螺接的密封盖支架；一可旋转地安装在固定套筒内、其上端伸入上箱体下端空腔内而其下端穿过固定套筒的旋转套筒；一固定在旋转套筒下端的下箱体；一上下端分别可旋转设置在上箱体和下箱体空腔内、中段位于旋转套筒内的中间传动轴；一可旋转地设在下箱体内、其轴线与中间传动轴垂直且一端伸出下箱体外的第一螺旋桨轴；一安装在第一螺旋桨轴伸出端上的第一螺旋桨；一可旋转地设在下箱体内、其轴线与第一螺旋桨轴重合的第二螺旋桨轴；一安装在第二螺旋桨轴伸出端的第二螺旋桨；两分别安装在第一和第二螺旋桨轴位于下箱体内两端的大锥齿轮以及一固定在中间传动轴下端的、分别与两大锥齿轮啮合的小锥齿轮。

在上述360°全回转对转桨推进装置中，当原动机为柴油机时所述第一传动链包括：一可旋转地设在上箱体上部壳体内，其轴线与中间传动轴垂直且一端伸出上箱体外的转轴；一固定在上箱体转轴上的与固定在中间传动轴上端的大锥齿轮啮合的锥齿轮。

1.一固定在转轴伸出端上的皮带轮，通过皮带与柴油机飞轮螺接的皮带轮连接。

2.一固定在转轴伸出端上的联轴节；一一端与联轴节螺接另一端与柴油机离合器螺接的轻型传动轴(即标准万向节)；一端与轻型传动轴螺接另一端与高弹性橡胶联轴器连接的离合器；一一端与离合器螺接另一端与柴油机飞轮螺接的高弹性橡胶联轴器。

当原动机为电动机或液压马达时所述第一传动链仅包括固定在中间传动轴上端的高弹性橡胶联轴器。

在上述360°全回转对转桨推进装置中，当转舵力矩较小时所述第二传动链包括：一固定在上箱体下部壳体侧面其轴线与中间传动轴垂直的上连接管；一可旋转地设置在上连接管内、其一端伸入上箱体下部壳体内，另一端向外伸出上连接管的齿轮(蜗杆)轴；一与旋转套筒上端的旋转大锥齿轮(或蜗轮)啮合固定在齿轮(蜗杆)轴伸入下部壳体一端上的旋转小锥齿轮(蜗杆)；一固定在齿轮(蜗杆)轴另一端向外伸出上连接管的链轮。

当用万向联轴节传动机构与柴油机连接时所述第二传动链除上述外还在操纵驱动机构旁增设一对完全相同的链轮转向装置用以改变链轮运行方向(90°)包括：一转向轴一端上的链轮；一固定转向轴的轴壳；转向轴另一端的锥齿轮。

所述操纵驱动机构包括：一固定在甲板上的箱体；一可旋转地设在箱体前、后板之间，且一端伸出前板的手轮轴；一固定在手轮轴伸出端的手轮；固定在手轮轴上的一小园柱齿轮和一链轮；一位于手轮轴一侧的可旋转地设置在箱体内的方向轴；一固定在方向轴上与所述小园柱齿轮啮合的大园柱齿轮；一固定在方向轴上的小园锥齿轮以及一安装在箱体顶板上的由小园锥齿轮带动大园锥齿轮旋转的指向仪。

在上述360°全回转对转桨推进装置中，当转舵力矩较大时所述第二传动链包括：一固定在旋转小齿轮(蜗杆)轴上的液压马达(或马达)，二连接液压马达和液压泵的高压挠性软管和接头，一驱动液压马达的液压泵站。所述操纵驱动机构包括一通过电缆控制液压泵站安装在驾驶室的电控开关箱，一由电控开关箱控制舵角指示、离合器、应急操纵及转舵装置的操纵台。

在上述360°全回转对转桨推进装置中，所述桨舵回转体中第一和第二螺旋桨轴伸出端分别位于下箱体相对一侧或二侧。

此外，可在船艉部的船体中心线对称两侧分别安装有一台所述360°全回转对转桨推进装置。

下面将结合附图，详细描述本发明实施例以便清楚地了解本发明的目的、特点和优点。

图1是本发明的推进装置柴油机作原动机皮带传动方案船艉部侧视示意图；

图1A是用电动机作原动机传动方案船艉部侧视示意图；

图1B是用液压马达作原动机传动方案船艉部侧视示意图；

图1C图1AC图1BC分别是上述三种传动方案第二传动链用液压马达驱动方案船艉部侧视示意图；

图2是本发明推进装置柴油机作原动机万向节传动方案船艉部侧视示意图；

图2C是本发明推进装置图2所示方案第二传动链用液压马达驱动方案船艉部侧视示意图；

图3是本发明一实施例的侧视结构示意图；

图3AB是用电动机或液压马达作原动机的实施例侧视结构示意图；

图4是图3所示结构的左视图；

图4AB是图3AB所示结构的左视图；

图5是本发明中一操纵驱动机构正视结构与俯视结构示意图；

图6是图1所示结构的俯视图；

图7是图1所示结构安装2台推进装置的俯视图；

图7C是图1C所示结构安装2台推进装置的俯视图；

图8是图2所示结构的俯视图；

图8C是图2C所示结构的俯视图；

图9是图2所示结构安装2台推进装置的俯视图；

图9C是图2C所示结构安装2台推进装置的俯视图；

图10AC是图1AC所示结构安装2台推进装置的俯视图；

图10BC是图1BC所示结构安装2台推进装置的俯视图；

为了方便和清楚说明起见，所有附图中相同的符号表示相同的部件和结构。

参看图1、图1A、图1B，本发明360°全回转对转桨推进装置包括：固定在船艉部的桨舵转体4，保护桨舵回转体固定在固定套筒上且与船体相连接的密封盖支架2，驱动桨舵回转体中的中间传动轴15的第一传动链，驱动桨舵回转体中的回转部分的第二传动链，操纵驱动机构8以及与原动机连接的机、电传动机构。

参看图1和4，当原动机为柴油机时桨舵回转体的上箱体由上部壳体3和下部壳体12以哈夫式组合而成，并固定在船艉部甲板1下面；当原动机为电动机或液压马达时上段齿轮箱壳体取消。以下均相同，由下述方式组成：固定套筒13固定连接在上箱体下部壳体12的下端，密封盖支架2与固定套筒13螺接又与上箱体支座螺接，并与船体骨架螺接。旋转套筒14可旋转地安装在固定套筒13内，其上端伸入上箱体下部壳体12内其下端穿过固定套筒13。下箱体5固定在旋转套筒14的下端。中间传动轴15上端可旋转地设置在上箱体上部壳体3内(或伸出下部壳体12外)下端可旋转地设置在下箱体5空腔内，中段位于旋转套筒14内。第一螺旋桨轴30可旋转地设在下箱体5内，其轴线与中间传动轴15垂直且一端伸出下箱体5外。第一螺旋桨28安装在第一螺旋桨轴30的伸出端上，而一大锥齿轮27安装在第一螺旋桨轴30位于下箱体5的一端上。第二螺旋桨轴26可旋转地设置在下箱体5内，其轴线与第一螺旋桨轴30重合且一端伸出下箱体5外，而该伸出端于第一螺旋桨轴30的伸出端分别位于下箱体5的相对一侧或二侧。另有一大锥齿轮25安装在第二螺旋桨轴26位于下箱体5的一端上，而第二螺旋桨29安装在第二螺旋桨轴26的伸出端上。两大锥齿轮26与27分别与安装在中间传动轴15下端的小锥齿轮24(24、26、27可为螺旋伞齿轮)啮合。

此外旋转套筒14上除个别大船安装流线型或平板舵(图中未画出)以稳定船舶航向外，其余船舶可省略常规的舵，而利用360°全回转机构取代舵效实现船舶左、右转弯，正、倒车、制动等。

当原动机为柴油机时所述第一传动链以下方式组成：

参看图1、4和6，转轴16可旋转地设在上箱体上部壳体3内，其轴线与中间传动轴15垂直且一端伸出上部壳体3外。锥齿轮17固定在上部壳体3内的转轴16上，且与固定在中间传动轴15上端的大锥齿轮18啮合。(17与18可为螺旋伞齿轮)主柴油机6由置于驾驶室内的主机油门操纵器59控制。第一传动链第一方案如下：皮带轮60可直接固定在转轴16的伸出端上，通过皮带61与柴油机6的飞轮端上皮带轮62相连。

参看图2、4和8第一传动链第二方案以下方式组成：联轴节9固定在转轴16的伸出端上，标准万向节10其一端与联轴节9连接，另一端接柴油机离合器11A，再与高弹性橡胶联轴器11B连接，高弹性橡胶联轴器11B另一端与柴油机6的飞轮端螺接。

当原动机为电动机或液压马达时所述第一传动链以下方式组成：

参看图1A、1B和图3AB、4AB，高弹性橡胶联轴器15A、15B固定在中间传动轴15的上端，电动机3A或液压马达3B分别直接与高弹性橡胶联轴器15A、15B相连。电动机的电能由柴油发电机组6和6A提供，液压马达动力由柴油机油泵机组6和6B提供。(或柴油机通过皮带给液压泵提供动力)参看图1BC，液压泵6B附近的电磁定向控制伐(图中未画出)通过靠近操舵位置的控制板38V操纵，控制液压液体准确进入液压马达3B进流管。

当转舵力矩较小时所述第二传动链以下述方式组成：

参看图3，上连接管21固定在上箱体下部壳体12的侧面，其轴线与中间传动轴15垂直。齿轮(蜗杆)轴23可旋转地设置在上连接管21内，其一端伸入上箱体下部壳体12内，另一端向外伸出上连接管21。旋转小锥齿轮(蜗杆)20固定在齿轮(蜗杆)轴23伸入下部壳体12的一端上，并与固定在旋转套筒14上端的旋转大锥齿轮(蜗轮)19啮合。链轮22固定在齿轮(蜗杆)轴23向外伸出上连接管21的另一端上。

参看图3和6，所述第二传动链第一方案以下述方式组成：一由空心无缝钢管制造的转动轴46可旋转地设置在甲板1下(或上面)其两端各设置一轴壳45和一链轮44和47。通过链条48I连接链轮22和44，再通过链条53I连接链轮47并经过方向链轮(图中未画出)改变方向后与操纵驱动机构8内的链轮38连接。

参看图3和8，所述第二传动链第二方案以下述方式组成：一由空心无缝钢管制造的转动轴51可旋转地设置在甲板1下(或上面)其两端各设置一轴壳50和一链轮49和52。通过链条48II连接链轮22和52，再通过链条53II连接链轮49和57B，链轮57B通过链轮转向装置内的一对锥齿轮54B和54A带动改变方向后的链轮57A，链轮57A与操纵驱动机构8内的链轮38相连接。

当转舵力矩较大时所述第二传动链以下述方式组成：

参看图1C、图1AC、图1BC和图2C、图7C、图8C，一驱动旋转小锥齿轮(蜗杆)轴的低速液压马达22I(或马达图中未画出)；一驱动液压马达的液压泵站22II(包括液压控制伐等)；一控制液压泵站的安装在驾驶室靠近操舵位置的电控开关箱38V，一由电控开关箱38V控制舵角指示器38I、转舵装置38II、应急操纵开关38III及离合器控制开关38IV的操纵台。

参看图7、图7C、图9、图9C、图10AC、图10BC分别是本发明360°全回转推进装置不同原动机安装2台时第二传动链三种方案的俯视图，其原理与安装1台时大致相同在此不再重复。

当转舵力矩较小时所述操纵驱动机构以下述方式组成：

参看图5，支架36固定在甲板1上，而一箱体31固定在支架36上，该箱体为一整体，结构上包括前、后板和顶板。手轮轴42可旋转地设在箱体31前、后板之间且一端伸出前板外。手轮35固定在手轮轴42的伸出端上，而小园柱齿轮37和链轮38固定在位于箱体31内的手轮轴42上，其中小园柱齿轮37直接在手轮轴42上铣出。方向轴41可旋转地设在箱体31前、后板之间并位于手轮轴42的一侧。大园柱齿轮40和小园锥齿轮39固定在方向轴41上，且大园柱齿轮40与小园柱齿轮37啮合，而小园锥齿轮39与大园锥齿轮34啮合，再带动安装在箱体31顶板上的指示螺旋桨在360°平面内的方位指针32，其中包括一可旋转地安装在箱体31内垂直方向轴33，其一端安装指针32，另一端伸入下方箱体内。大园锥齿轮34安装在垂直方向轴33伸入下方箱体的一端并与小园锥齿轮39啮合。

当转舵力矩较大时所述操纵驱动机构以下述方式组成：

由一电控开关箱控制舵角指示、离合器、应急操纵及转舵装置的操纵台。

参看图6、图8、图8C，本发明360°全回转对转桨推进装置可以只在船体中心线43的船艉部安装一台，也可以如图7、图7C、图9、图9C、图10AC、图10BC，在船体中心线对称两侧的船艉部各安装一台。而安装两台推进装置可以同时使用，而且当一台设备损坏时使用另一台设备船舶仍正常航行确保安全到港。

本发明的倒车装置可以省略，通过旋转操纵驱动机构8的手轮使方位指针从0转到180°即桨舵回转体的回转部分转动180°，对转桨转到中间传动轴15轴线的前方即可倒车行驶，时间在15秒内完成。既符合船检规范又使操纵简便、结构简单。

参看图6-10操纵驱动机构8右面的油门操纵器59可通过传动机构控制柴油机转速。

Claims (5)

1.一种360°全回转对转桨推进装置，包括固定在船艉部的桨舵回转体，驱动桨舵回转体中的中间传动轴的第一传动链，驱动桨舵回转体中回转部分的第二传动链，操纵驱动机构以及与原动机连接的机、电传动机构，当原动机为柴油机时桨舵回转体包括：一固定在船艉部甲板下由上、下壳体组成的哈夫式上箱体；当原动机为电动机或液压马达时上段齿轮箱壳体取消；以下相同，包括一与上箱体下端固定连接的固定套筒；一与固定套筒连接并与船体骨架螺接的密封盖支架；一可旋转地安装在固定套筒内，其上端伸入上箱体下端空腔内而其下端穿过固定套筒的旋转套筒；一固定在旋转套筒下端的下箱体；一上下端分别可旋转地设置在上箱体和下箱体空腔内、中段位于旋转套筒内的中间传动轴；一可旋转地设在下箱体内，其轴线与中间传动轴垂直且一端伸出下箱体外的第一螺旋桨轴；一安装在第一螺旋桨轴伸出端上的第一螺旋桨；一可旋转地设在下箱体内，其轴线与第一螺旋桨轴重合的第二螺旋桨轴；一安装在第二螺旋桨轴伸出端上的第二螺旋桨；所述第一螺旋桨轴和第二螺旋桨轴均由中间传动轴驱动而相反方向旋转；所述第一和第二螺旋桨轴位于下箱体内的一端上分别安装一大锥齿轮，所述两大锥齿轮分别与一安装在中间传动轴下端的小锥齿轮啮合，其中所述360°全回转对转桨推进装置省略舵。

2.如权利要求1所述的360°全回转对转桨推进装置中，其特征在于，当原动机为柴油机时所述第一传动链包括一可旋转地设在上箱体上部壳体内，其轴线与中间传动轴垂直且一端伸出上箱体外的转轴，一固定在上箱体转轴上与固定在中间传动轴上端的大锥齿轮啮合的锥齿轮，一固定在转轴伸出端上的皮带轮，用皮带与柴油机飞轮端皮带轮相连；一固定在转轴伸出端上的联轴节，一端与联轴节螺接另一端与柴油机离合器螺接的轻型传动轴，一端与轻型传动轴螺接另一端与高弹性橡胶联轴器连接的离合器，一端与离合器螺接另一端与柴油机飞轮螺接的高弹性橡胶联轴器。当原动机为电动机或液压马达时所述第一传动链仅包括固定在中间传动轴上端的高弹性橡胶联轴器。

3.如权利要求1或2所述的360°全回转对转桨推进装置，其特征在于，当转舵力矩较小时所述第二传动链包括固定在上箱体下部壳体侧面，其轴线与中间传动轴垂直且一端伸出上箱体外的齿轮或蜗杆轴；固定在齿轮或蜗杆轴一端并与固定在旋转套筒上端的旋转大锥齿轮或蜗轮啮合的旋转小锥齿轮或蜗杆；固定在齿轮或蜗杆轴另一端向外伸出上连接管的链轮，转动该链轮可用变速的链轮机构或增设链轮转向装置，当转舵力矩较大时所述第二传动链用转舵液压马达或马达驱动旋转小齿轮轴或蜗杆轴，以及驱动液压马达的液压泵站。

4.如权利要求1所述360°全回转对转桨推进装置，其特征在于，当转舵力矩较小时所述操纵驱动机构包括一固定在甲板上的箱体；一可旋转地设在箱体前、后板之间且一端伸出前板的手轮轴；一固定在手轮轴伸出端上的手轮；固定在手轮轴上的一小圆柱齿轮和一链轮；一位于手轮轴一侧的可旋转地设置在箱体内的方向轴；一固定在方向轴上的与所述小圆柱齿轮啮合的大圆柱齿轮；一固定在方向轴上的小圆锥齿轮；以及一安装在箱体顶板上的、由小圆锥齿轮带动大圆锥齿轮旋转的指向仪；

当转舵力矩较大时所述操纵驱动机构包括一控制液压泵站的安装在驾驶室内的电控开关箱；一由电控开关箱控制舵角指示、离合器、应急操纵及转舵装置的操纵台。

5.如权利要求1或2所述的360°全回转对转桨推进装置，其特征在于所述锥齿轮可为螺旋伞齿轮；所述桨舵回转体中第一和第二螺旋桨轴的伸出端分别位于下箱体相对一侧或二侧上；在船艉部的船体中心线对称两侧分别安装有一台所述的推进装置。

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