CN213229099U - 360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式 - Google Patents

Abstract

360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式，有柴油机和电动机作主机两种，用高速对转桨和水润滑技术。节能约15％，总效率比低速高10％，航速推进效率比单桨高10‑12％，水润滑用高分子轴承和该轴承永不磨损的不锈钢轴承和密封件，环保，零污染。用油马达或伺服电机减速机，圆柱齿轮，螺伞齿实现360°全回转，手柄配大小圆柱齿轮和螺伞齿实现±30°回转。倒车快1.6‑1.8倍，航行安全。外加散热片哈夫式方形箱体连圆锥形支架和船体，或圆柱形箱体连长方形机架和船体，下箱流线型，中段机翼舵加压水板，节能，吸收撞击力。驱动器，PLC单电缆通驾驶室触摸仪表视屏，双机同步与不同步25种形式电子全程操控。用三元锂电池或磷酸铁锂电池模块，智能控制面板。

Description

360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式

技术领域

本发明涉及机动船、艇动力推进装置整机结构型式，特别是涉及360°全回转和非360°全回转双机同步与不同步最佳推进和操纵效应并采用大量节能的世界先进舷内外双机高速对转桨水润滑技术的船舶推进装置整机结构型式。

1、对转桨是同轴心同马力(或不同马力)同一边两个并排串联在一起的螺旋桨组成，两桨叶片数不同，旋转方向相反。

在单螺旋桨推进系统中，其尾流中涡动损失能量无法利用，而在对转桨推进系统中前桨损失能量被后桨吸收转化为有效推进力，故推力大大高于单桨。

本发明是在10多年低速对转桨对比测试和航行实践基础上利用高速对转桨图谱将其节能值提高到15％左右，高速对转桨总效率比低速提高10％左右。航速和推进效率比单桨提高 10-12％。空泡明显改善。

由于功率由两个螺旋桨分担，螺旋桨直径比单桨减少12-16％适合浅水航道航行。

2、下箱体采用水润滑技术，用的是圆柱管形特殊改性高分子轴承，结构简单、紧凑，使下箱体外形尺寸小，机械损失小，桨舵回转体总操舵扭矩和功率最小，故节能值比国内外同类油润滑技术高1-5％。

更主要是环保，有效保护水域生态环境，无污染。

为使高分子轴承达到无限使用寿命，还采用了不锈钢滚针轴承即在其内径加厚增加花键水槽。此外在内外轴之间安装内圈双唇口，外圈多齿形唇口紧配合，新型骨架材料的密封件。

3、360°全回转驱动机构多种型式和桨舵回转体：

(1)采用二台油马达(或四台伺服电机减速机)各带动小圆柱齿轮再带动大圆柱齿轮实现桨舵回转体360°全回转。

(2)采用二台伺服电机减速机各带动二个小圆柱齿轮(其中一台备用)再带动大圆柱齿轮实现桨舵回转体360°全回转。

(3)采用一台电动机蜗轮减速箱带动安装在圆柱形上箱体下腔一对螺旋伞齿轮实现桨舵回转体360°全回转。

(4)采用人工操纵手柄带动一对大小圆柱齿轮和安装在圆柱形上箱体下腔一对螺旋伞齿轮实现桨舵回转体±30°回转。

可使船舶原地回转，调头灵活，由桨舵回转体在平面内旋转180°开顺车方式实现倒车，倒车速度比传统快1.6～1.8倍，航行安全。桨舵回转体包括流线型结构的下箱体和上部的旋转套筒，其下箱体前部为椭圆形，中段机翼型舵，配压水板，要确保航向稳定最小舵面积，操舵扭矩最小，回转功率最小，边缘整齐光洁，美观、阻力小，以及免受对转桨极限扭矩影响导致被动转向，确保一般撞击不损坏，安全可靠。

4、上箱体二种形式和船舶开航和停车控制：

柴油机和电动机横向布置时，上箱体为外加散热片(既散热又提高强度)方形哈夫式结构，固定支架圆锥形与船体连接，原来由支架承受的推进力和振动改由船体承受，有效保护推进装置。

电动机垂直布置时采用简易圆柱形上箱体，结构简单，紧凑，新颖，重量轻，新型机架固定销拆装特别方便，用夹紧装置整机方便的固定在船艉部。

当柴油机作主机横向布置时船舶开航和停车由离合器控制，使用滑差功能离合器或气胎离合器，由于省略倒车齿轮和倒车离合器，其控制阀省略了倒车阀芯和倒车通道，离合器的工作油和箱体内润滑油由箱内齿轮轴带一对齿轮再带动油泵供油，安全可靠且节能。

当电动机作主机横向布置时省去液压离合器和控制阀，电动机连联轴器只通过上箱体内一对螺旋伞齿轮将动力传给中间传动轴，结构简单，环保，零污染。

当电动机作主机垂直布置时，由电动机连联轴器，中间传动轴直接连下箱齿轮，结构最简单，重量最轻，环保零污染。

电动机垂直布置时电池为高效三元锂电池或磷酸铁锂电池模块，或太阳能电池板；智能控制面板，内置GPS芯片显示屏计算速度，里程以及如技术允许电源可以用氢能源或碲化镉发电玻璃。

360°全回转双机同步与不同步电子全程操控25种形式(详见操作示意图)它不仅是机械上突破，更是电子编码编程上重大突破，当采用2台和2台以上推进装置时，无论船舶开航，转弯，离靠码头和倒车都达到最方便，安全可靠，快捷的操作模式，采用机电一体化技术使项目达到最先进水平，也是船舶安全航行重大突破。

背景技术

传统推进装置是由机舱内发动机连接具有正倒车和变速功能的齿轮箱，通过长约1.5～3m 甚至更长的艉轴艉管系统带动单螺旋桨，没有节能效应。而且重量大，成本高，齿轮箱噪声，振动大，齿轮箱外壳形状不规则，箱内多轴多齿轮，轴承负荷大，齿轮传递功率损失大，更主要是难以实现对转桨工作方式和技术要求。

本发明前申请的发明专利“360°全回转船舶对转桨推进装置”(专利申请号：200910045713.9)仅适用于中小功率低速货船，客船、旅游船、工程船、沿海渔船等。对于航速15～20节以上高速船、艇，公务艇不适合，更不适合大功率和特大功率船。更没提到保护水域环境免受污染的水润滑技术方案，此外除固定支架外形尺寸较大，结构不够紧凑外，下箱体和桨舵回转体设计线型差，阻力大，操舵扭矩偏大，航行不安全，对柴油机液压系统也未提出更安全节能方案和控制方式。对于安装2台机组以上的推进装置未提出360°同步与不同步的操纵方案和具体办法。

当电动机为主机垂直布置时，本发明前批准的发明专利“电动360°全回转舷内外双机对转桨推进装置”(专利号：ZL201210003398.5)电动机虽然是垂直布置，但结构不合理，成本高。当大功率时，电动机外形大，很重，固定支架会更大更重，布置在船艉不安全，而当中等功率以下时，固定支架也显笨重，成本高，拆装不便，未推出适合游艇的安装在船艉简易结构合理的360°全回转和人工操舵±30°回转方案，更未提到零污染保护水域环境的水润滑方案。

本发明2015年申请的发明专利“360°全回转舷内外对转桨推进装置整机结构”(专利申请号：201510295687.0)未重点阐述高速对转桨和水润滑两个重大创新新技术，对于高速对转桨其节能值和效率的提高不明确，例如节能10～15％，未从理论与实践中证明达到上述指标的依据，更没从流体力学三元机翼升力、阻力和速度场理论和实践证明在各种转速下较为精确的节能值，以及适合高速对转桨在结构上重大改进和创新。对于水润滑结构图不清晰，尤其三个水润滑创新部件的结构，特点未表达出来。360°全回转驱动机构只谈了一种方案，未涉及各种功率下不同结构和创新特点。更主要未谈到电动机垂直布置，更未提出重量更轻，最简单的上箱体和机架方案，更便捷的快速拆装创新部件，也没提到创新的电动机，控制器、控制板、电池、发电板……等方案。

发明内容

本发明与传统技术比较有以下创新性：

1、设计20km/h以上高速对转桨，其节能值15％左右，总效率比低速对转桨提高10％左右。理论和实践证明对转桨节能，提高航速和推进效率已无可否认，但具体节能值的高低还与对转桨转速、叶型、盘面比、桨距比、两桨直径比……等众多因素有关，其中最主要是桨距比，根据实践航行和流体力学三元机翼升力，诱导阻力，速度理论，桨距比过大或过小，后桨吸收前桨损失能量就不是最佳值，这个比值过大前桨向后水流一部分从两桨之间流失，不能全部从后桨叶片之间流出，即不能全部被后桨吸收转化的有效推力；反之这个比值过小，前桨向后水流不能全部进入后桨叶片之间，部分直接冲向后桨叶片和后方抵消后桨吸收的前桨损失推力。

这个比值除参考高速对转桨理论设计图谱外，主要是10多年多条船航行实践总结的经验数据，再上升到理论，研发近三十年已总结出各种螺旋桨转速下，最佳桨距比这是本发明节能值比国内外同类产品高出许多达到15％左右的根本原因，另外空泡数大大减少。对转桨效率和节能完全足够补偿发动机，轴系，桨的初价，具有大力推广应用明显优势。

采用360°全回转机构，使桨舵回转体转180°开顺车方式实行倒车，倒车速度比传统快 1.6-1.8倍，航行特别安全。此外本高速对转桨桨壳设计成双层结构，充填弹性体，遇到外力撞击有缓冲作用，保护轴系。

2、采用保护水域环境的水润滑技术

(1)采用简单圆柱管形特殊改性且用冷固方式固定的自润滑耐磨高分子含油轴承，重量轻，耐磨性硬度较低又有弹性，自动调位，吸收振动和噪声，其内圈光滑，各方向同心，对水中颗粒异物可埋入轴套，不会刮伤轴，国内外多家船级社认可，达国际先进水平，十几年中已装船近万艘。采用水润滑后，下箱固定轴承减少，密封件少，下箱总长，机械损失及操舵扭矩和功率减少，故节能值比国内外同类油润滑技术高1-5％。

(2)采用不锈钢轴承，使高分子轴承永不磨损，达到无限使用寿命。它是由封闭型不锈钢滚针轴承内圈加厚开花键水槽，它的功能是能承受螺旋桨2倍转速工况，既要确保润滑水通过又防止海水腐蚀和水中杂物进入，它要支撑内外轴，使高分子轴承和对转桨轴之间保持间隙恒定。润滑水水管接头接水泵，另一接头接压缩空气。

(3)适合对转桨运行的密封件，其外圈为多齿唇口形与外圈旋转体过盈配合一起旋转，内圈为双唇口，骨架材料强度高且有弹性，密封件材料以氟胶为主增加耐磨系数成分，既耐磨又减磨，并能在转速5000r/min，温度250℃以下，压力为5Mpa条件下运行寿命5年以上，既安全可靠不漏且不发热，属于创新的研发部件。其“0”型圈绝大部分用氟胶，但低温环境下用氢化丁氰HNBR。

(4)在下箱外轴大螺旋伞齿轮内外轴两边分别安装推力轴承。

3、本发明360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式包括固定在船艉部的桨舵回转体，驱动桨舵回转体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， 360°全回转双机同步与不同步运行电子操纵驱动机构和与原动机连接的高弹性联轴器。还包括简易±30°回转操作器。

(1)第一传动链：

发动机通过高弹性联轴器直接与上箱体内转轴相连，包括一固定在船艉甲板上有外加散热片(有加强筋作用)的上下壳体组成哈夫式方形上箱体：上箱体内包括一可旋转地设在上箱体上、下壳体之间，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螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮。

柴油机为主机且横向布置时，其啮合与否由上箱体内离合器控制，用液压离合器、电磁离合器、滑差功能离合器或气胎离合器装在上箱体外与柴油机连接，其控制阀可用液压控制阀，电液电磁换向阀或电子换挡液压控制阀，控制阀需去除倒车阀芯和通道专门设计，离合器的液压油由两台节能变频电机油泵机组(其中一台备用)供油进入冷却器控制阀管道或由上箱体内一对轴带齿轮再带动油泵系统供油。

电动机为主机且横向布置时，电机采用交流永磁异步电机，力能指标高，噪声振动小可靠性高，维修方便，上箱体和里面大小螺旋伞齿轮与柴油机为主机相同，所不同的是省略了液压或电磁离合器和相应的控制阀门和回路和两台节能变频电机油泵组，改为上箱体内螺旋伞齿轮轴带一对圆柱齿轮再带动油泵仅当作齿轮箱润滑油冷却之用。

电动机为主机垂直布置时，全部省略横向布置时的上箱体和里面的大小螺旋伞齿轮以及轴带一对圆柱齿轮等。由电动机直接连高弹性联轴器，中间传动轴，穿过安装轴承，油封的简易圆柱形上箱体，固定套筒再连接下箱体。该电动机的定子是研发的新产品(有专利证书，专利号：ZL201510312428.1)是水冷三相永磁同步电机，独特平行垂直高强度散热面，散热效果好。高强度铝合金外壳，全封闭自扇冷却重量轻，外形小，噪声低，采用发夹式扁线工艺，功度密度更高。

一与上箱体下端长方形机架固定，下部与固定套筒相连，固定套筒通过下部压盖密封，长方形机架与船体壳架通过夹紧装置相连。一可旋转地安装在圆柱形上箱体下部空间内，且下端穿过固定套筒的旋转套筒，一固定在旋转套筒下端的流线型下箱体。采用创新设计能快速拆卸的机架固定销。

上述第一传动链还包括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(包括中段弹性联轴器)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高速螺旋桨，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高速螺旋桨，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螺旋伞齿轮和一固定在中间传动轴下端的分别与两大螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮。

(2)第二传动链分四种：

(A)360°全回转驱动机构包括安装固定在上箱体下部壳体圆形板底座上的二台油马达或四台伺服电机减速机(其中二台备用)两种方案均要配角度传感器下方连小圆柱齿轮，固定在油马达(或减速机)输出轴上的小圆柱齿轮，由小圆柱齿轮带动的固定在圆形板底座下方的大圆柱齿轮，与圆形板底座固定且下部与固定套筒相连的圆锥形支架，圆锥形支架与船体壳架相连，一可旋转地安装在圆锥形支架内，其上端伸入上箱体下端空腔内，而下端穿过固定套筒的旋转套筒，一固定在旋转套筒的下端流线型下箱体，其前段加长为椭圆形，中段为机翼形舵，配压水板，代替舵效作用。

(B)由二台带编码器的伺服电机减速机分别带动二个小圆柱齿轮(其中一台备用)另有一与大圆柱齿轮啮合的小圆柱齿轮带动角度传感器。由小圆柱齿轮带动固定在圆形板底座下方的大圆柱齿轮；或在圆形板底座上安装三台行星齿轮减速机组分别带动三个小圆柱齿轮再带动固定在圆形板底座下方的大圆柱齿轮。

(C)包括安装固定在圆柱形上箱体后面长方形机架上的电动机蜗轮箱减速机组，通过联轴器和上箱体后端的上连接管带动圆柱形上箱体下部空腔内的小螺旋伞齿轮再带动固定在旋转套筒上端的大螺旋伞齿轮。

对于电动机垂直布置电池系统高效三元锂电池(144V/160A)，太阳能电池板，或可扩展磷酸铁锂电池模块，单个模块容量48V/50Ah，和三速模式智能控制面板。内置GPS芯片显示屏计算速度和里程，达到强劲动力，操作简易，经济可靠，高效省电，清洁环保。

(D)±30°回转机构包括安装固定在圆柱形上箱体后面长方形机架上的主电机控制器，通过固定在机架与上箱上部之间的操纵手柄轴上的小圆柱齿轮，带动大圆柱齿轮通过上连接管再带动圆柱形上箱体下部空腔内的小螺旋伞齿轮再带动固定在旋转套筒上端的大螺旋伞齿轮。

为提高精度，运转更平稳，降低噪声，轴系和齿轮，对转桨花键均采用渐开线花键。手柄操纵实现±30°回转，上面有多种功能按钮，开关。

360°全回转(双机)同步与不同步运行电子操纵驱动机构包括与节能变频电机和伺服电机编码器连接的驱动器，PLC，主充放电箱，PLC通过单电缆通驾驶室触摸仪表视屏和双机双桨操纵器，除控制油泵节能变频电机和电子控制柴油机油门和离合器外还通过360°操舵方向盘，360°方位指示器用25种形式达到双机360°同步和不同步电子全程操纵船舶正、倒车，转弯，调头，当用二台伺服电机时其中一台备用。另加角度传感器并在驾驶室触摸仪表视屏上显示360°旋转角度误差±1°最小。

触摸仪表视屏还装有电流表、电压表、转速表、箱体温度，润滑油压力和360°角度三种传感器，超负荷应急停车装置。

4、一种360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式，分为柴油机和电动机作主机两种，结构上包括船艉部的桨舵回转体，驱动桨舵回转体的中间传动轴的第一传动链，驱动桨舵回转体回转中回转部分的第二传动链，360°全回转同步与不同步25种形式运行电子操纵驱动机构与原动机连接的高弹性联轴器和简易±30°回转操作器，其突出的创新点是高速对转桨和零污染的水润滑技术；

(1)使用高速对转桨达到最佳桨距比；

(2)适合高速对转桨水润滑运行的高分子轴承和使其永不磨损的不锈钢内圈加厚开花键槽的滚针轴承。

适合对转桨运行的密封件，外圈多齿唇口形与外圈旋转体一起旋转，内圈双唇口，骨架材料强度高又有弹性，密封件以氟胶为主增加耐磨系数成分；

(一)第一传动链

发动机通过高弹性联轴器直接与上箱体内转轴相连，包括一固定在船艉甲板上的上下壳体组成哈夫式方形上箱体，上箱体内包括一可旋转地设在上箱体上下壳体之间，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螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮；

柴油机为主机且横向布置时，其啮合与脱开由上箱体内离合器控制，用液压离合器、电磁离合器、滑差功能离合器或气胎离合器，其控制阀用液压控制阀，电液电磁换向阀，电子换挡控制阀，离合器的供油由两台节能变频电机组成的油泵机组供油，或由上箱体内一对轴带齿轮带动位于上箱体内或外的油泵供油；

电动机作主机横向布置时，上箱体和里面大小螺旋伞齿轮不变，省略离合器及控制回路、节能变频电机油泵机组，仅有轴带一对圆柱齿轮再带动油泵作齿轮箱润滑油冷却之用；

电动机作主机垂直布置时，电动机直接连接安装在圆柱形上箱体上部空腔内的高弹性联轴器，穿过上箱体下端长方形机架和固定套筒内的中间传动轴再与下箱螺旋伞齿轮连接，圆柱形上箱体上部安装电动机，底部长方形机架通过夹紧装置与船壳板固定；

该电动机定子与绕线方式是研发产品，是水冷三相永磁同步电机，采用发夹式扁线工艺，功度密度更高。机架垫板与机架用快速旋转方式极其方便拆卸的机架固定销相连；

电池系统高效三元锂电池或能扩展的磷酸铁锂电池模块，单个模块容量48V/50AH，或太阳能电池板和三速模式智能控制面板，内置GPS芯片计算速度里程；

第一传动链还包括一上下段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高速螺旋桨，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高速螺旋桨，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螺旋伞齿轮和一固定在中间传动轴下端的分别与两大螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮，下箱体还包括水润滑高分子轴承和不锈钢滚针轴承；

(二)第二传动链分四种：

(A)安装固定在上箱体下部壳体圆形板底座上二台油马达或四台伺服电机减速机，分别带动小圆柱齿轮再带动一大圆柱齿轮与圆形板底座固定且下部与固定套筒相连的圆锥形支架，固定套筒通过下部压盖密封，圆锥形支架与船体壳架相连，一可旋转地安装在圆锥形支架内，其上端伸入上箱体下端空腔内，而下端穿过固定套筒的旋转套筒，一固定在旋转套筒下端的流线型下箱体，其前段加长为椭圆形，中段为机翼型舵，配压水板代替舵效作用；

(B)由二台带编码器的伺服电机减速机分别带动二个小圆柱齿轮，其中一台备用，另有一大圆柱齿轮啮合的小圆柱齿轮带动角度传感器，或在圆形板底座上安装三台行星齿轮减速机组分别带动三个小圆柱齿轮再带动一大圆柱齿轮；

(C)电动机为主机垂直布置，包括副电动机，蜗轮减速箱，联轴器，上连接管以及两分别安装在圆柱形上箱体下部空间内的小螺旋伞齿轮，小螺旋齿轮带动安装在桨舵回转体的旋转套筒上部的大螺旋伞齿轮实现360°全回转，主电动机的电机控制器安装在副电动机上方；

(D)电动机为主机垂直布置还包括手柄带动小圆柱齿轮再带动大圆柱齿轮，上连接管以及两分别安装在圆柱形上箱体下部空间内的小螺旋伞齿轮带动安装在桨舵回转体的旋转套筒上部的大螺旋伞齿轮实现±30°回转，主电动机控制器安装在长方形机架后方，手柄操纵± 30°回转，上面有多种功能按钮，开关；

360°全回转双机同步与不同步电子操纵驱动机构包括与节能变频电机和伺服电机编码器连接的驱动器，PLC主充放电箱通过单电缆通驾驶室触摸仪表视屏和双机双桨操纵器，除控制油泵变频电机和电子控制柴油机油门离合器外，还通过360°操舵方向盘，360°方位指示器达到电子全程操控，触摸仪表视屏还装有电流表、电压表、转速表，并装有箱体温度，润滑油压力和360°角度三种传感器，超负荷应急停车。

第一传动链由上箱体内固定在转轴上的小螺旋伞齿轮与固定在中间传动轴上端的大螺旋伞齿轮啮合，下箱体内第一和第二螺旋桨轴，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螺旋伞齿轮和一固定在中间传动轴下端的分别与两大螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮。

当柴油机为主机时，上箱体内设计的离合器控制上箱齿轮的啮合与分离，当电动机为主机横向布置省略离合器和控制阀的回路，当电动机为主机垂直布置时上述上箱体及里面齿轮，离合器全部省略。

附图说明

图1是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式柴油机作主机船艉部侧视示意图。

图2是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式柴油机作主机船艉部俯视示意图。

图3是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式-实施例的侧视结构示意图。

图3(A)是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式-实施用轴带齿轮油泵侧视结构示意图。

图4是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式图3所示结构左视图。

图5是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式图1所示结构安装2台推进装置俯视图。

图6是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机船艉部侧视示意图。

图7是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机船艉部俯视示意图。

图8是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机-实施例侧视结构示意图。

图9是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机图8所示结构左视图。

图10是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机图6所示结构安装 2台推进装置俯视图。

图11是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式水润滑所示结构侧视示意图。

图12是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式同步与不同步电子全程操控25种形式。

图13是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机垂直布置船艉部侧视示意图。

图14是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机垂直布置±30°回转船艉部侧视示意图。

图15是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机垂直布置-实施例侧视结构示意图。

图16是本发明舷内外(单机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机垂直布置±30°回转-实施例侧视结构示意图。

图17是本发明舷内外(双机)对转桨推进装置整机结构型式电动机作主机垂直布置水润滑所示结构侧视示意图。

具体实施方式

参看图1，当柴油机作为主机时本发明360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式包括：固定在船艉部的桨舵回转体18，保护桨舵回转体18固定在船艉部壳体2上的由外加散热片上壳体11和下壳体10组成的哈夫式方形箱体，并以圆形板底座作为支架上部和下部圆锥形支架3螺接，驱动桨舵回转体18内的中间传动轴19的第一传动链，驱动桨舵回转体 18内回转部分的第二传动链，360°全回转双机同步和不同步25种方式运行电子操纵驱动机构17和与原动机连接的高弹性联轴器15。

参看图1和3、4，当原动机为柴油机时，上箱体内包括一可旋转地设在上壳体11和下壳体10之间其轴线与中间传动轴19垂直且一端伸出上箱体外的转轴34，一固定在上箱体转轴 34上的与固定在中间传动轴19上端的大锥螺旋伞齿轮36啮合的小锥螺旋伞齿轮35；其啮合与脱开由上箱体内的离合器14控制，在上箱体下部壳体10的圆形板底座左右两边各安装一台由节能变频电机7，通过联轴器8，带动油泵9的油泵机组或用固定在转轴34另一端的轴带动油泵主动齿轮7I，再带动油泵被动齿轮8I，再带动上箱体外油泵9I运转。工作时工作油自上箱体10、11内经粗滤(图中未画出)压送至上箱盖46上部的冷却器12和精滤器(带旁通阀)(图中未画出)经冷却后的工作油一路通过上箱盖46上的控制阀13进入离合器14的油缸，另一路经控制阀13内的工作压力阀溢出(低压)至各润滑部位，大部分则回上箱体油池。

中间传动轴19分上下两段，由联轴器49相连，其上端可旋转地设置在上箱体下壳体10 内，下端可旋转地设置在下箱体20的空腔内，中段位于旋转套简48内，第一螺旋桨轴45可旋转地设置在下箱体20内，其轴线与中间传动轴19垂直且一端伸出下箱体20外。第一高速螺旋桨21安装在第一螺旋桨轴45的伸出端上，而一大螺旋伞齿轮44安装在第一螺旋桨轴45 位于下箱体20的一端上，第二螺旋桨轴42可旋转地设置在下箱体20内，其轴线与第一螺旋桨轴45重合且一端伸出下箱体20外，另有一大螺旋伞齿轮41安装在第二螺旋桨轴42位于下箱体20的一端上，而第二高速螺旋桨22安装在第二螺旋桨轴42的伸出端上，两大螺旋伞齿轮41和44分别与安装在中间传动轴19下端的小螺旋伞齿轮40啮合。

在下箱体20的前方安装椭圆形壳体43，壳体43内有第二螺旋桨轴42的轴壳51和固定轴52，下箱体20的上方为机翼型舵39，配装压水板，桨舵回转体18回转部分第二传动链包括：固定在上箱体下壳体10圆形板底座上的减速器4，伺服电机5，编码器6等二台机组组成，另加角度传感器(图中未画出)下方也连着小圆柱齿轮37，减速器4的输出轴分别安装二个小圆柱齿轮37，分别与安装在圆形板底座下方的大圆柱齿轮38啮合。二台机组中，其中一台备用，上述机组旁安装一个角度传感器(53)(图中未画出)下方也连着小圆柱齿轮37，固定在大圆柱齿轮38下部的且上部为圆锥形，下部在固定套筒47和中间传动轴19之间的旋转套筒48，旋转套筒48其下端穿过固定套筒47和固定套筒压盖50与下箱体20中段的机翼型舵39相连。

参看图3A，本发明(单机)对转桨推进装置是通过转轴34带动油泵主动齿轮7I，再带动油泵被动齿轮8I再带动上箱外的油泵9I运转供油。

参看图2、5，所述360°全回转双机同步与不同步25种运行电子操纵驱动机构17包括与二台编码器6和节能变频电机7连接的驱动器24，P1C25，主充放电箱26，PLC25通过单电缆 27通驾驶室触摸仪表视屏17和双机双桨操纵器32，或单机32I，触模仪表视屏17安装有控制左右油泵节能变频电机29(当用轴带齿轮再带油泵时此件29取消)360°操舵方向盘30，360°方位指示器31和主机油门电子控制28，离合器电子控制33和其他仪表，以及超负荷应急停车装置。主充放电箱26除连接驱动器24和PLC25外，再接船用照明，航行信号、无线电话、应急发电机、混合动力电池组，因图中未画出在此不再讲述。

参看图6，当电动机作为主机时，本发明360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式包括第一传动链和第二传动链与柴油机为主机时相同在此不再重复。

参看图6和8、9，当原动机为电动机时上箱体内包括一可旋转地设在上壳体11和下壳体 10之间其轴线与中间传动轴19垂直且一端伸出上箱体外的转轴34；一固定在转轴34上的与固定在中间传动轴19上端的大锥螺旋伞齿轮36啮合的小锥螺旋伞齿轮35，转轴34的另一端安装油泵主动齿轮7I，再带动油泵被动齿轮8I，再带动油泵9I(油泵9I可以在上箱体内也可以通过联轴器54装在上箱体外)油泵9I工作时润滑油自上箱体内油池经过粗滤器55压送至上箱盖46上的冷却器12，经冷却后的润滑油(压力3kg/cm以下)经过带有旁通阀精滤器56直接回上箱体内。

中间传动轴19一直到下箱体内的另部件包括机翼型舵39和压水板均与柴油机为主机时相同，在此不再重复。

参看图7、10当电动机作为主机时所述360°全回转双机同步与不同步25种电子运行操纵驱动机构17包括与二台编码器6连接的PLC25，主充放电箱26，PLC通过单电缆27，通驾驶室触摸仪表视屏17和双机双桨操纵器32或单机32I其触模仪表视屏17装有360°操舵方向盘30，360°方位指示器31和其它仪表包括电流表、电压表、转速表并装有箱体温度、润滑油压力传感器、360°角度三种传感器，以及超负荷应急停车装置。

参看图11，本发明舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式水润滑方案图，外轴45的内表面，下箱左箱盖64的内表面，前桨密封轴盖61的内表面均装上高分子材料组成的水润滑特殊轴承58，保持水润滑特殊轴承58达到无限使用寿命的水润滑特殊轴承装置60，水管接头 62接水泵(图中没画出)水管接头63接压缩空气，保持螺旋伞齿轮44和41间距的推力轴承57I，44和64间距的推力轴承57II，里轴42外表面铜套52与水润滑特殊轴承58保持一定间隙，外轴45外表面为铜套与58保持一定间隙，此外还有将下箱体齿轮箱20与水润滑空间隔开的密封件59。

参看图12，本发明舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式同步与不同步电子全程操控 25种形式。

本发明船艇倒车通过操纵驱动机构17中的360°操舵方向盘30使用360°方位指示器， 0°转到180°即桨舵回转体18的回转部分转动180°，对转桨21、22转到中间传动轴19轴线的前方开动顺车即使船艇倒车行驶，在15-20秒内完成，符合船检规范，操作简便，倒车比传统快1.6-1.8倍航行更安全。

以下附图零件符号单独列出。

参看图13、15，电动机作主机垂直布置时，包括固定在船艉部桨舵回转体18，保护桨舵回转体18固定在船艉部壳体28上的通过夹紧装置9，与机架垫板7和机架8相连，圆柱形上箱体3由上部的齿轮箱固定板2和机架8固定。电动机1安装在上箱体3上部，连接上箱体3上腔内的高弹性联轴器30和中间传动轴29的第一传动链。

驱动桨舵回转体18的回转部分第二传动链包括付电动机15和蜗轮减速箱16连接联轴器 13，上连接管12和上箱体3的下腔内旋转小螺旋伞齿轮4再带动固定在桨舵回转体18中的旋转套筒上端的旋转大螺旋伞齿轮5实现360°全回转。桨舵回转体18中旋转套筒穿过固定套筒17，压水板19，机翼型舵20，下箱体21，下舵22，第一高速螺旋桨24，第二高速螺旋桨 23。

付电动机15上方安装主电机1(水冷式三相永磁同步电机)的电机控制器(电牛2号) 14。机架垫板7和机架8采用快速旋转方便拆卸的数个机架固定销31连接。

参看图14、16，电动机作主机垂直布置时：第一传动链与图13、15相同。第二传动链驱动桨舵回转体18，±30°回转包括手柄25带动小圆柱齿轮26再带动大圆柱齿轮27，连接上连接管12和圆柱形上箱体3下腔内旋转小螺旋伞齿轮4再带动固定在桨舵回转体18中的旋转套筒上端的旋转大螺旋伞齿轮5实现±30°回转。上箱体3的检修孔盖6。桨舵回转体18以下部分与图13、15相同。机架后面安装主电机1(水冷式三相永磁同步电机)的电机控制器(电牛2号)14。

参看图17，电动机作主机垂直布置时，水润滑方案图。外轴32的内表面，下箱右箱盖44 的内表面，前桨密封轴盖45的内表面均装上高分子材料组成的水润滑特殊轴承34，保持水润滑特殊轴承34达到无限使用寿命的水润滑特殊滚针轴承装置35，保持螺旋伞齿轮39和42之间距的推力轴承37以及39和44间距的推力轴承38，里轴40外表面铜套(图中未画出)与水润滑特殊轴承34保持一定间隙，外轴32外表面为铜套(图中未画出)与34保持一定间隙，此外还有下箱体21与水润滑空间隔开的密封件36和对转桨桨壳双层结构弹性体33。

Claims (2)

1.一种360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式，其特征是分为柴油机和电动机作主机两种，结构上包括船艉部的桨舵回转体，驱动桨舵回转体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，360°全回转同步与不同步25种形式运行电子操纵驱动机构与原动机连接的高弹性联轴器和简易±30°回转操作器；

(1)第一传动链

发动机通过高弹性联轴器直接与上箱体内转轴相连，包括一固定在船艉甲板上的上下壳体组成哈夫式方形上箱体，上箱体内包括一可旋转地设在上箱体上下壳体之间，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螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮；

柴油机为主机且横向布置时，其啮合与脱开由上箱体内离合器控制，用液压离合器、电磁离合器、滑差功能离合器或气胎离合器，其控制阀用液压控制阀，电液电磁换向阀，电子换挡控制阀，离合器的供油由两台节能变频电机组成的油泵机组供油，或由上箱体内一对轴带齿轮带动位于上箱体内或外的油泵供油；

电动机作主机横向布置时，上箱体和里面大小螺旋伞齿轮不变，省略离合器及控制回路、节能变频电机油泵机组，仅有轴带一对圆柱齿轮再带动油泵作齿轮箱润滑油冷却之用；

电动机作主机垂直布置时，电动机直接连接安装在圆柱形上箱体上部空腔内的高弹性联轴器，穿过上箱体下端长方形机架和固定套筒内的中间传动轴再与下箱螺旋伞齿轮连接，圆柱形上箱体上部安装电动机，底部长方形机架通过夹紧装置与船壳板固定；

该电动机定子与绕线方式是研发产品，是水冷三相永磁同步电机，采用发夹式扁线工艺，功度密度更高，机架垫板与机架用快速旋转方式极其方便拆卸的机架固定销相连；

电池系统高效三元锂电池或能扩展的磷酸铁锂电池模块，单个模块容量48V/50AH，或太阳能电池板和三速模式智能控制面板，内置GPS芯片计算速度里程；

第一传动链还包括一上下段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高速螺旋桨，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高速螺旋桨，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螺旋伞齿轮和一固定在中间传动轴下端的分别与两大螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮，下箱体还包括水润滑高分子轴承和不锈钢滚针轴承；

(2)第二传动链分四种：

(A)安装固定在上箱体下部壳体圆形板底座上二台油马达或四台伺服电机减速机，分别带动小圆柱齿轮再带动一大圆柱齿轮与圆形板底座固定且下部与固定套筒相连的圆锥形支架，固定套筒通过下部压盖密封，圆锥形支架与船体壳架相连，一可旋转地安装在圆锥形支架内，其上端伸入上箱体下端空腔内，而下端穿过固定套筒的旋转套筒，一固定在旋转套筒下端的流线型下箱体，其前段加长为椭圆形，中段为机翼型舵，配压水板代替舵效作用；

(B)由二台带编码器的伺服电机减速机分别带动二个小圆柱齿轮，其中一台备用，另有一大圆柱齿轮啮合的小圆柱齿轮带动角度传感器，或在圆形板底座上安装三台行星齿轮减速机组分别带动三个小圆柱齿轮再带动一大圆柱齿轮；

(C)电动机为主机垂直布置，包括副电动机，蜗轮减速箱，联轴器，上连接管以及两分别安装在圆柱形上箱体下部空间内的小螺旋伞齿轮，小螺旋伞齿轮带动安装在桨舵回转体的旋转套筒上部的大螺旋伞齿轮实现360°全回转，主电动机的电机控制器安装在副电动机上方；

(D)电动机为主机垂直布置还包括手柄带动小圆柱齿轮再带动大圆柱齿轮，上连接管以及两分别安装在圆柱形上箱体下部空间内的小螺旋伞齿轮，小螺旋伞齿轮带动安装在桨舵回转体的旋转套筒上部的大螺旋伞齿轮实现±30°回转，主电动机控制器安装在长方形机架后方，手柄操纵±30°回转，上面有多种功能按钮，开关；

360°全回转双机同步与不同步电子操纵驱动机构包括与节能变频电机和伺服电机编码器连接的驱动器，PLC主充放电箱通过单电缆通驾驶室触摸仪表视屏和双机双桨操纵器，除控制油泵变频电机和电子控制柴油机油门离合器外，还通过360°操舵方向盘，360°方位指示器达到电子全程操控，触摸仪表视屏还装有电流表、电压表、转速表，并装有箱体温度，润滑油压力和360°角度三种传感器，超负荷应急停车。

2.根据权利要求1所述360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式，其特征是第一传动链由上箱体内固定在转轴上的小螺旋伞齿轮与固定在中间传动轴上端的大螺旋伞齿轮啮合，下箱体内第一和第二螺旋桨轴，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螺旋伞齿轮和一固定在中间传动轴下端的分别与两大螺旋伞齿轮啮合的小螺旋伞齿轮。

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