360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式制造方法及图纸

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(横向和垂直布置)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特殊轴承和特殊密封件，环保，零污染。用油马达或伺服电机减速机，大小圆柱齿轮，大小螺伞齿实现360°全回转，手柄配大小圆柱齿轮，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。

Structure type of the whole machine of 360 \u00b0 full rotation inboard and outboard double machine counter rotating propeller propulsion device

【技术实现步骤摘要】
360°全回转舷内外双机对转桨推进装置整机结构型式
本专利技术涉及机动船、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。本专利技术是在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，重量轻(比重1.2)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，还采用了不锈钢特殊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，特殊骨架材料的密封件。3、360°全回转驱动机构多种型式和桨舵回转体：(1)特大功率时采用二台油马达(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)大功率时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)中等功率及以下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)小功率时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，其下箱前部椭圆形，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：(1)柴油机和电动机横向布置时，大功率以上(包括特大功率)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。(2)电动机垂直布置时中等功率及以下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。5、船舶开航和停车的控制：(1)当柴油机作主机横向布置时大功率以上(包括特大功率)船舶开航和停车由离合器控制，特大功率可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。(2)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。适用于中、大功率。(3)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，适用中等及以下功率。6、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。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。
技术介绍
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。本专利技术前申请的专利技术专利“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，本专利技术前批准的专利技术专利“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。本专利技术2015年申请的专利技术专利“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。尽管如此适合对转桨水润滑上述专利仍国内外首创，故上述专利申请号：201510295687.0于2019年10月25日经中科院和上海市科技成果咨询和查新其综合技术达到国内领先和国际先进水平(有咨询及查新报告)。
技术实现思路
本专利技术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，总效本文档来自技高网...

【技术保护点】
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分为柴油机和电动机(横向和垂直布置)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；/n(1)运用高速对转桨理论图谱和长达10多年低速对转桨多条船对比测试和航行实践基础上选择高速对转桨最佳桨距比节能15％左右，对转桨总效率比低速对转桨提高10％左右，航速和推进效率比单桨高10-12％；/n由于功率由两个螺旋桨分担，螺旋桨直径比单桨减少12-16％；/n采用360°全回转机构使桨舵回转体转180°开顺车实现倒车比传统快1.6-1.8倍，航行特别安全；/n高速对转桨桨壳双层结构，充填弹性体，撞击时缓冲保护轴；/n(2)采用水润滑技术无污染，有效保护水域生态环境。即形状是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(比重1.2)使下箱体外形尺寸小，结构简单，紧凑、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％；/n采用不锈钢特殊轴承使高分子轴承永不磨损，达到无限使用寿命，它的结构是不锈钢封闭型滚针轴承内圈加厚开花键水槽；/n适合对转桨运行的特殊密封件，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份；/n(3)第一传动链/n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；/n(A)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，用液压离合器或电磁离合器(特大功率时用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，电子换档控制阀；离合器的供油由两台节能变频电机组成的油泵机组供油，也可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；/n(B)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；/n(C)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；/n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，铝合金外壳，重量轻，外形小，噪声低，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；/n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；/n(4)第二传动链/n(A)特大功率：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；/n(B)大功率：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，也可以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圆柱齿轮再带动一大圆柱齿轮。其余结构同(A)；/n(C)中等及以下功率：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，整机由夹紧装置固定在船艉部；/n(D)小功率：电动机为主机垂直布置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...

【技术特征摘要】
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分为柴油机和电动机(横向和垂直布置)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)运用高速对转桨理论图谱和长达10多年低速对转桨多条船对比测试和航行实践基础上选择高速对转桨最佳桨距比节能15％左右，对转桨总效率比低速对转桨提高10％左右，航速和推进效率比单桨高10-12％；
由于功率由两个螺旋桨分担，螺旋桨直径比单桨减少12-16％；
采用360°全回转机构使桨舵回转体转180°开顺车实现倒车比传统快1.6-1.8倍，航行特别安全；
高速对转桨桨壳双层结构，充填弹性体，撞击时缓冲保护轴；
(2)采用水润滑技术无污染，有效保护水域生态环境。即形状是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(比重1.2)使下箱体外形尺寸小，结构简单，紧凑、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％；
采用不锈钢特殊轴承使高分子轴承永不磨损，达到无限使用寿命，它的结构是不锈钢封闭型滚针轴承内圈加厚开花键水槽；
适合对转桨运行的特殊密封件，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份；
(3)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；
(A)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，用液压离合器或电磁离合器(特大功率时用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，电子换档控制阀；离合器的供油由两台节能变频电机组成的油泵机组供油，也可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；
(B)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；
(C)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，铝合金外壳，重量轻，外形小，噪声低，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；
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鑫生，
申请(专利权)人：肖鑫生，
类型：发明
国别省市：上海;31