一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构的制作方法

1.本发明涉及一种喷水推进装置操纵机构，尤其涉及一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构，属于船舶特种推进器领域。


背景技术：

2.喷水推进装置通常依靠操舵倒航机构来实现船舶的转向和倒车功能，其原理是通过机构的动作改变水流的喷射方向，从而改变推进器产生力的方向，来改变船舶的运动。目前主要的操舵倒航机构包括适用于内置式喷水推进装置的箱式操舵倒航机构(如图1所示)和适用于外悬式喷水推进装置的组合舵(如图2、图3所示)。
3.如图1所示，箱式操舵倒航机构通过操舵液压缸1-5推动方向舵1-2左右摆动，使水流向左右偏转产生横向的操舵力；通过倒航液压缸1-4驱动原上颚1-1、原下颚1-3闭合，使水流向下向前偏转产生倒车力，如图4、图5所示。这种形式的操舵倒航机构，运动较复杂，对各个部件的节点定位精度要求高。另外油缸暴露在船舱外，长期受日晒、水流浸泡冲击等不良环境，容易腐蚀损坏，不易维护。
4.如图2、图3所示，组合舵是少数适合布置在水线以下，适合外悬式喷水推进装置的操舵倒航机构。它通过舵壳2-2左右转动产生操舵力；通过舵杆2-3控制中舵叶2-1向一侧偏转与舵壳2-2闭合形成通道，使水流向外侧前方偏转产生倒车力(如图6、图7所示)。由于单台组合舵倒车时会产生侧向力，因此必须两两配对才能将侧向力抵消。另外，该形式操舵倒航机构在倒车时，水流转向过于剧烈，损失较大，倒车效率较低。
5.此外，喷水推进装置自身还有其他的几点不足：
6.一是常规舵桨的舵叶除了提供转舵功能外，还具有提高船舶航向稳定性的功能。喷水推进装置的操舵倒航机构不具备该功能，因此通常喷水推进船舶的航向稳定性较差。
7.二是喷水推进装置在进口处的抽吸作用使水流加速，船底艉部附近压力下降，导致船舶艉倾，阻力增加。大部分喷水推进船舶都加装截流板来避免此问题。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是：如何使得喷水推进装置操纵机构结构简单、适合单台装置使用、改善喷水推进船舶艉倾和航向稳定性。
9.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构，其特征在于，包括内舵杆、外舵杆、外壳、上颚和下颚，外舵杆套在内舵杆的外侧，外舵杆与外壳刚性连接，内舵杆穿过外壳与传动齿轮组相连，上颚通过第一传动轴与传动齿轮组连接，下颚通过第二传动轴与传动齿轮组相连；当内舵杆转动时，通过传动齿轮组带动上颚和下颚共同转动。
10.优选地，所述的内舵杆和外舵杆为既可以独立转动又可以一同转动的套轴结构。
11.优选地，所述的外壳为门字形壳体，壳体为用于容纳齿轮的空腔结构。
12.优选地，所述的外壳上设有用于支撑外壳的筋板。
13.优选地，所述的上颚和下颚的形状均为机翼的几何外形。
14.优选地，所述的上颚和下颚剖面上表面的弯曲程度大于下表面的弯曲程度。
15.优选地，所述的传动齿轮组包括锥齿轮组和圆柱齿轮组；内舵杆穿过外壳与锥齿轮组相连，上颚通过第一传动轴与锥齿轮组、圆柱齿轮组连接，下颚通过第二传动轴与圆柱齿轮组相连。
16.优选地，所述的内舵杆穿过外壳与锥齿轮组的一个锥齿轮相连。
17.优选地，所述的上颚固定在第一传动轴上，第一传动轴的一端固定有一个圆柱齿轮和一个锥齿轮相连，第一传动轴上的锥齿轮与内舵杆上的锥齿轮啮合；下颚固定在第二传动轴上，第二传动轴的一端固定有一个圆柱齿轮，第一传动轴上的圆柱齿轮与第二传动轴上的圆柱齿轮啮合。
18.优选地，所述的外壳两侧设有向下延伸的竖板。
19.与现有的喷水推进装置操舵倒航机构相比，本发明的齿轮传动的喷水推进装置操纵机构，既适用于内置式喷水推进装置，又适用于外悬式喷水推进装置，适用范围广。传动机构由一组锥齿轮和一组圆柱齿轮组成。锥齿轮组用于传动，圆柱齿轮组用于控制上下颚开合，结构简单，装配精度要求低，且齿轮藏与外壳内，不易损坏。上、下颚为机翼造型，正航时可产生升力，改善喷水推进船舶艉倾，可一定程度上替代截流板。外壳两侧竖板向下延伸，一定程度上可起到常规舵维持船舶航向稳定性的作用。倒车时，上、下颚形成的夹角大小适中，既保证了倒车力的大小，又不至于因水流转向剧烈而有太多的损失，倒车效率较高。
20.本发明的机构倒车动作简单、可靠，降低安装定位的精度要求；适合单台装置使用；倒车时，机构形成的倒车水流偏转通道舒展，减小水流偏转时的损失；具有一定的提高船舶航向稳定性和调整船舶姿态的能力，弥补喷水推进装置自身的不足。
附图说明
21.图1为箱式操舵倒航机构的示意图；
22.图2为适用于外悬式喷水推进装置的组合舵的示意图；
23.图3为图2的俯视图；
24.图4为箱式操舵倒航机构操舵的原理图；
25.图5为箱式操舵倒航机构倒车的原理图；
26.图6为组合舵操舵的原理图；
27.图7为组合舵倒航的原理图；
28.图8为一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构的示意图；
29.图9为图8的侧面示意图；
30.图10为图8中a-a剖视图；
31.图11为一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构正车时的示意图；
32.图12为一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构倒车时的示意图。
具体实施方式
33.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
34.本发明提供了一种齿轮传动的喷水推进装置操纵机构，如图8-图10所示，其由内舵杆3-2、外舵杆3-1、外壳3-3、上颚3-5、下颚3-7、锥齿轮组3-4和圆柱齿轮组3-6组成。内舵杆3-2和外舵杆3-1为套轴结构，既可以独立转动，又可以一同转动。外舵杆3-1与外壳3-3刚性连接，外壳3-3随外舵杆3-1一起转动；内舵杆3-2穿过外壳3-3与锥齿轮组3-4的一个锥齿轮相连，锥齿轮随内舵杆3-2一起转动。外壳3-3为门字形壳体，进口边具有一定弧度，以减小阻力，壳体为空腔结构，用于容纳齿轮。外壳3-3上布置有纵横交错的筋板，提高外壳3-3的强度。上颚3-5具有类似机翼的几何外形，其剖面上表面的弯曲程度大于下表面，通过第一传动轴与一个圆柱齿轮和一个锥齿轮相连，随齿轮一起转动。下颚3-7的几何剖面形状与上颚3-5相同，通过第二传动轴与一个圆柱齿轮相连，随齿轮一起转动。传动齿轮组由一对锥齿轮组3-4和一对圆柱齿轮组3-6组成，包括2个锥齿轮和2个圆柱齿轮。依靠2个锥齿轮将舵杆的转动传递到上颚3-5的转动，然后再依靠2个圆柱齿轮将上颚3-5的转动传递到下颚3-7。外壳3-3两侧竖板向下延伸，具有提高船舶航向稳定性的作用。
35.其中，上颚3-5固定在第一传动轴上，第一传动轴的一端固定有一个圆柱齿轮和一个锥齿轮相连，第一传动轴上的锥齿轮与内舵杆3-2上的锥齿轮啮合；下颚3-7固定在第二传动轴上，第二传动轴的一端固定有一个圆柱齿轮，第一传动轴上的圆柱齿轮与第二传动轴上的圆柱齿轮啮合。
36.本发明可以通过调节圆柱齿轮组3-6的齿数比以及上颚3-5和下颚3-7的尺寸改变倒航水流角度。
37.本发明的工作原理如下：
38.如图11所示，船舶正航时，上颚3-5和下颚3-7保持水平，水流流经上颚3-5和下颚3-7时，与机翼类似，上表面流速快，下表面流速慢，产生向上的升力，可调整船舶姿态，改善因喷水推进装置产生的艉倾问题。同时外壳3-3两侧的竖板起到提高船舶航向稳定性的作用。
39.操舵时，内舵杆3-2和外舵杆3-1同时转动，带动操纵机构整体转动，改变喷射水流的方向，产生横向力使船舶转向。倒车时，如图12所示，内舵杆3-2转动，带动齿轮组转动，上颚3-5和下颚3-7反向旋转闭合，与外壳3-3一起形成通道，使水流向下向前偏转，产生倒车力使船舶倒车。