CN208344520U - 一种轴流式船用喷水推进器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轴流式船用喷水推进器，包括基座、进水流道、整流器、转向喷口、倒车装置、传动轴和叶轮；基座的顶端与进水流道的进水口可拆卸连接；进水流道的出水口与整流器的一端连接，整流器的另一端与转向喷口的一端转动连接，倒车装置安装在转向喷口上，且倒车装置的一端与转向喷口的一端转动连接，转动倒车装置改变转向喷口的出水方向；进水流道的内部，且在出水口处依次与叶轮轮毂和整流器内的导叶轮毂连接。本实用新型是采用模块化设计思想，在保证结构强度的基础上进行了轻量化设计，推进效率高、倒车转向一体化设计提高操控性能、防堵、安装和后期维护方便等优点。

Description

一种轴流式船用喷水推进器

技术领域

本发明属于船舶制造领域，具体涉及一种轴流式船用喷水推进器。

背景技术

随着高速船舶领域的快速发展，喷水推进器以其独特的优点越来越受到人们的重视，在军事和民用领域均有广泛的应用。喷水推进器与常规推进方式相比具有推进效率高；抗空泡能力强，操纵性和动力定位性能优异；工作稳定、噪声低；适用变工况能力强，主机不易过载，此外还具有吃水浅、浅水效应小，传动结构简单、附体阻力小等优点；目前国内外喷水推进器的功率范围从几十千瓦到几十兆瓦，可广泛适用于各种类型的高性能船舶，如：滑行艇、边防巡逻艇、游艇、穿浪艇、科考船、邮轮、海军高速运输舰、护卫舰等。据统计，目前国内外高性能船舶有75％采用喷水推进器。随着喷水推进器的性能不断完善与提高，进一步提升其在国际船舶市场的地位。

由广州海工船舶设备有限公司申请的实用新型专利“一种新型的船用简易式喷水推进器”专利号：201621176360.8，提出了一种采用电机驱动泵体内叶轮旋转，经过整流罩，由喷口喷射水流产生推力。该实用新型具有如下几个缺点：1大功率电力驱动成本较高；2不具有倒车和转向能力，操控性能差；3流线型部件采用3D打印技术，代价昂贵，经济性差；4未采用模块化设计，实船安装和后期维护困难。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种轴流式船用喷水推进器。本发明是采用模块化设计思想，在保证结构强度的基础上进行了轻量化设计，具有抗空泡能力强、推进效率高、倒车转向一体化设计提高操控性能、防堵、安装和后期维护方便等优点。

本发明的技术方案是：一种轴流式船用喷水推进器，包括基座、进水流道、整流器、转向喷口、倒车装置、传动轴和叶轮；

所述基座的顶端与进水流道的进水口可拆卸连接；进水流道的出水口与整流器的一端连接，整流器的另一端设有喷嘴，喷嘴与转向喷口的一端转动连接，转向喷口绕与喷嘴连接的转轴左右转动，所述倒车装置安装在转向喷口上，且倒车装置的一端与转向喷口的一端转动连接，倒车装置绕与转向喷口连接的转轴上下转动，转动倒车装置改变转向喷口的出水方向；

所述传动轴的一端穿过进水流道的内部，且在出水口处依次与叶轮轮毂和整流器内的导叶轮毂连接。

上述方案中，所述基座中设有可拆卸的阻拦格栅。

上述方案中，所述基座与阻拦格栅通过插拔或推拉方式连接。

上述方案中，所述基座的一侧设有通孔，所述阻拦格栅通过通孔插入基座中。

上述方案中，所述进水流道为流线型腔体，进水流道额上壁面设有清污口盖。

上述方案中，还包括导流器；所述导流器为流线锥形；导流器套在传动轴上、且高的一端与叶轮轮毂连接。

上述方案中，所述传动轴的另一端穿过滚动轴承后与联轴器相连。

上述方案中，所述进水流道出水口端设有法兰，所述法兰上设有内外两层螺栓孔，进水流道与整流器通过螺栓穿过内层螺栓孔连接，进水流道与艉封板通过螺栓穿过外层螺栓孔连接。

上述方案中，所述整流器内部分设有导叶和导叶轮毂，所述导叶轮毂内设有滚动轴承，传动轴的一端与滚动轴承连接。

上述方案中，所述转向喷口另一端设有出水口A，底部设有出水口B；所述倒车装置为倒车斗；所述倒车斗绕与转向喷口连接的转轴上下转动，可挡住出水口A。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所述基座与泵体为分离模块化设计，可根据船舶尾部线型进行个性化设计基座，而无需调整泵体结构，便于安装和后期的维护。

2.本发明导叶和喷嘴一体化铸造设计，结构紧凑、强度高，安全性和可靠性好，模块化部件，对快速安装和检修提供便捷。

3.本发明倒车转向一体化设计，降低了操控的复杂度，提高的系统操纵的可靠性。

4.本发明基底与进水流道模块化设计思想，功能部件的铸造，降低了生产制造和后期维护成本。

5.本发明导流器过渡叶轮及传动轴间径向高度差，起到导流作用。

6.本发明所述基座中设有可拆卸的阻拦格栅，流体进入流道前，经过阻拦格栅的过滤，保证进入流道内流体不含大杂物，防止外部杂物吸入泵体内部，影响泵体的效率和安全。且阻拦格栅与基座可以采用插拔式或推拉式进行连接，便于后期的维护和检修。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为本发明的基座示意图；

图3为本发明的进水流道示意图；

图4为本发明的叶轮示意图；

图5为本发明的整流器示意图；

图6为本发明的转向喷口示意图；

图7为本发明的剖视图前进状态；

图8为本发明的剖视图倒车状态；

图9为本发明的剖视图转向状态；

图10为本发明的剖视图倒车转向状态。

其中，1、基座；2、进水流道；3、整流器；4、喷嘴；5、转向喷口；6、倒车斗；7、清污口盖；8、阻拦格栅；9、传动轴；10、机械密封；11、第一滚动轴承；12、叶轮；13、艉封板；14、导流器；15、连接器；16、第二滚动轴承。

具体实施方式

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，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种轴流式船用喷水推进器，包括基座1、进水流道2、整流器3、转向喷口5、倒车装置、传动轴9和叶轮12；所述基座1的顶端与进水流道2的进水口可拆卸连接；进水流道2的出水口与整流器3的一端连接，整流器3的另一端设有喷嘴4，喷嘴4与转向喷口5的一端转动连接，转向喷口5绕与喷嘴4连接的转轴左右转动，所述倒车装置安装在转向喷口5上，且倒车装置的一端与转向喷口5的一端转动连接，倒车装置绕与转向喷口5连接的转轴上下转动，转动倒车装置改变转向喷口5的出水方向；所述传动轴9的一端穿过进水流道2的内部，且在出水口处依次与导流器14、叶轮12轮毂和整流器3内的导叶轮毂连接。

如图2所示，所述基座1中设有可拆卸的阻拦格栅8。所述的基座1为类矩形的钢结构或者铝合金结构的空腔，基座1底部与船体相连后与水体相接触，顶端与进水流道2通过螺栓连接，接触面留有水密圈的槽口，通过螺栓的预紧力实现水密圈变形，从而达到水密效果，优选的，所述基座1底部通过螺栓、焊接或预埋等方式与船舶底板开孔处进行水密固结；基座1顶端外围设有法兰连接孔，法兰孔内侧设有矩形凹槽，直角处采用圆角过渡，圆角半径为矩形边长的1/10～1/8；凹槽内部用于放置水密条；基座1内部设有阻拦格栅8，阻拦格栅8优选为6-10片类矩形的具有翼型剖面的不锈钢材料制成，阻拦格栅8与基座1可以采用插拔式、推拉式或固定式三种方式进行连接，便于后期的维护和检修，本发明采用的是插拔式，即在基座1的一侧开矩形孔，将阻拦格栅8通过矩形孔插入基座1中，通过螺栓将阻拦格栅8固定于基座1中，流体进入流道前，经过阻拦格栅的过滤，保证进入流道内流体不含大杂物，防止外部杂物吸入泵体内部，影响泵体的效率和安全。

如图3所示，所述进水流道2为流线型腔体，通常采用不锈钢和铝合金铸造而成，实现水体的引流和转向。所述进水流道2底部设有法兰孔与基座1通过螺栓连接拉紧，实现水密和载荷传递；进水流道2的前端为布置传动轴9、机械密封10、第一滚动轴承11等部件的支撑结构；进水流道2的顶端设有清污口7，平时处于封闭状态，当杂物进入流道后，通过该口进行杂物清理；进水流道2后端法兰上设有内外两层螺栓孔，内层螺栓孔用于和整流器3连接，外层螺栓孔用于和艉封板13连接。所述进水流道2内部有传动轴9，传动轴9一端装有叶轮12，为提高流体运动的均匀性在叶轮12轮毂与传动轴9之间存在高差，采用导流器14过渡，导流器14为钢结构或者铝合金结构，外形为流线锥形；导流器14套在传动轴9上、且高的一端与叶轮12轮毂连接，过渡叶轮12及传动轴9间径向高度差，起到导流作用。

如图4所示，所述叶轮12为钢结构或者铝合金材料铸造而成，叶轮轮毂常为锥形或柱形叶轮轮毂中设有键槽，表面分布5-7片曲面叶片。优选的所述叶轮12轮毂为圆柱形，内部设有加强筋和轴孔，叶轮12与传动轴9通过键槽连接，传递扭矩；优选的，轮毂上设有5个叶片。所述叶轮12与进水流道2之间的间隙应小于1mm，间隙过大会严重影响喷水推进器的工作效率。

如图5所示，所述的整流器3与进水流道2通过法兰连接，所述整流器3由导叶和喷嘴4一体化铸造而成，导叶的轮毂为锥形，优选的，导叶为5～7片；导叶轮毂内部设有第二滚动轴承16，导叶喷嘴一体化形成的整流器3，结构紧凑，导叶起到整流和骨架的作用，结构强度高，可靠性好。

如图6所示，所述转向喷口5通过铰接与整流器3的喷嘴4连接，转向喷口5与喷嘴4在垂直面内铰接，转向喷口5可以在水平面内绕转轴正负22.5°范围内旋转，实现对喷嘴4中喷射水柱进行导流改变方向，从而获得转向力；正负22.5°为常用的转向范围值。转向喷口5内部底部设有导向出水口B，当倒车水斗6放下后，阻断出水口A水流向船尾后方喷射，水体沿导向出水口B喷出，实现水体向船首方向喷射，使船舶产生倒车力。所述倒车斗6与转向喷口5在水平面内铰接，使倒车斗6在垂直面内30°范围向上旋转，30°为常用数值；实现对转向喷口5内来流封堵并迫使其改道。

如图1和图7所示，所述基座1与进水流道2通过法兰螺栓连接，进水流道2与整流器3通过法兰螺栓连接，艉封板13与进水流道2通过法兰螺栓连接，整流器3铰接于转向喷口5，倒车斗6铰接于转向喷口5上，转向喷口5与倒车斗6的运动控制采用蜗轮蜗杆软轴驱动；蜗轮蜗杆软轴的输出端控制倒车斗6绕与转向喷口(5)连接的转轴上下转动，可挡住出水口A，实现倒车；蜗轮蜗杆软轴的输出端也控制转向喷口(5)绕与喷嘴(4)连接的转轴左右转动，实现转向。

所述整流器3内部分设有导叶和导叶轮毂，所述导叶轮毂内设有第二滚动轴承16，传动轴9的一端与第二滚动轴承16连接。所述传动轴9的另一端穿过第一滚动轴承11后与联轴器15相连，且采用机械密封10防止进水流道2内液体渗漏出喷水推进器机壳外，传动轴9通过第一滚动轴承11和第二滚动轴承16形成两支点支撑，保证传动轴9旋转的稳定性，此处需要注意第一滚动轴承11与第二滚动轴承16所在位置的同心度偏差小于0.2mm，各部件之间的配合间隙小于0.4mm，从而为叶轮12与进水流道2之间的间隙控制提供保障。通过联轴器15连接原动机做高速旋转运动。所述联轴器15为钢结构或铸造结构，内部键连接传动轴9外部法兰螺栓连接原动机，传递动力联轴器15用于和原动机动力输出轴相连接，实现传动轴9的动力输入。

为了进一步表述喷水推进器的工作原理，下面将喷水推进器的前进、转向、倒车、转向倒车共计四种运行状态进行进一步阐述：

如图7所示，喷水推进器前进状态：原动机通过联轴器15带动传动轴9使叶轮12沿传动轴9轴线做高速旋转运动，水源从船体底部经过基座1进入进水流道2，经过叶轮12加速后通过整流器3整流后经过转向喷口5喷出，此时转向喷口5与喷嘴同心，倒车斗6处于抬起状态，喷水推进器在喷射水流的反作用力方向产生推力。

如图8所示，喷水推进器倒车状态：与前进状态保持一致仅软轴控制倒车斗6落下高速水流从出水口B向船首方向喷出，产生倒车力。

如图9所示，喷水推进器转向状态：与前进状态保持一致仅软轴控制转向喷口在水平面内旋转一个角度，引导高速水流向一侧喷出，产生回转力。

如图10所示，喷水推进器倒车转向状态：与倒车状态保持一致仅软轴控制转向喷口5在水平面内旋转一个角度的同时将倒车斗6落下，高速水流从侧向向船首喷出，产生倒车转向力。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴流式船用喷水推进器，其特征在于，包括基座(1)、进水流道(2)、整流器(3)、转向喷口(5)、倒车装置、传动轴(9)和叶轮(12)；

所述基座(1)的顶端与进水流道(2)的进水口可拆卸连接；进水流道(2)的出水口与整流器(3)的一端连接，整流器(3)的另一端设有喷嘴(4)，喷嘴(4)与转向喷口(5)的一端转动连接，转向喷口(5)绕与喷嘴(4)连接的转轴左右转动，所述倒车装置安装在转向喷口(5)上，且倒车装置的一端与转向喷口(5)的一端转动连接，倒车装置绕与转向喷口(5)连接的转轴上下转动，转动倒车装置改变转向喷口(5)的出水方向；

所述传动轴(9)的一端穿过进水流道(2)的内部，且在出水口处依次与叶轮(12)轮毂和整流器(3)内的导叶轮毂连接。

2.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述基座(1)中设有可拆卸的阻拦格栅(8)。

3.根据权利要求2所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述基座(1)与阻拦格栅(8)通过插拔或推拉方式连接。

4.根据权利要求3所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述基座(1)的一侧设有通孔，所述阻拦格栅(8)通过通孔插入基座(1)中。

5.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述进水流道(2)为流线型腔体，进水流道(2)额上壁面设有清污口盖(7)。

6.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，还包括导流器(14)；所述导流器(14)为流线锥形；导流器(14)套在传动轴(9)上、且高的一端与叶轮(12)轮毂连接。

7.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述传动轴(9)的另一端穿过第一滚动轴承(11)后与联轴器(15)相连。

8.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述进水流道(2)出水口端设有法兰，所述法兰上设有内外两层螺栓孔，进水流道(2)与整流器(3)通过螺栓穿过内层螺栓孔连接，进水流道(2)与艉封板(13)通过螺栓穿过外层螺栓孔连接。

9.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述整流器(3)内部分设有导叶和导叶轮毂，所述导叶轮毂内设有第二滚动轴承(16)，传动轴(9)的一端与第二滚动轴承(16)连接。

10.根据权利要求1所述的轴流式船用喷水推进器，其特征在于，所述转向喷口(5)另一端设有出水口A，底部设有出水口B；所述倒车装置为倒车斗(6)；所述倒车斗(6)绕与转向喷口(5)连接的转轴上下转动，可挡住出水口A。