专利名称：双导管吊舱推进器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的推进装置，具体是一种双导管吊舱 推进器装置。
背景技术：
半潜式平台动力定位推进装置是深海动力定位推进系统的执行机构，接受控 制系统发出的推力指令产生推力。深海动力定位推进系统一般采用全回转推进 器，其主要特征是能够实现360°全方位推进。就目前而言，国内外有关半潜式 平台动力定位推进装置大都是单道管螺旋桨推动装置，这种装置在应用上有一定 的缺陷，比如不能产生控制平台(或船舶)的垂荡和升沉运动的力，螺旋桨尾流 旋转等。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101475050A，记载了一种 "半潜平台动力定位模型试验推进装置"，该技术描述了一种基于动力定位模型 试验的对劲装置，可以实现推进器的360度回转。但该技术中伺服电机在平台浮 体内，由于伺服电机转速较高，因此带来震动强烈和难密封的问题；不能实现对 海洋平台(或船舶)的垂荡和升沉运动的控制，也就是不能产生纵向的推力，使 得海洋平台(或船舶)的动力定位控制不够完善。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种双导管吊舱推进器装置，将 伺服电机放置在浮体外部的吊舱内，解决了平台浮体不好密封的问题，同时由于 吊舱浸没在水中，增大了散热面积，使散热效果更好；采取双螺旋桨于吊舱两侧 布置，通过调整螺旋桨的推力方向来实现横向360度和纵向360度的推力，从而 能抵抗或产生使平台(或船舶)垂荡或升沉的力；同时设置两螺旋桨的旋转方向 为对转，有效减小当螺旋桨尾涡影响。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括主传动机构、两个螺旋桨 回转机构和吊舱回转机构，其中主传动机构分别与两个螺旋桨回转机构相连接， 主传动机构固定设置于吊舱回转机构的内部。所述的主传动机构包括伺服电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一连接轴、 第一直齿轮、第三锥齿轮、第一推力轴承、第二推力轴承、第一内轴、第四锥齿 轮、第五锥齿轮、旋转桨轴和旋转桨，其中第一锥齿轮设置在伺服电机上，第 二锥齿轮和第一直齿轮分别固定设置于第一连接轴的两端，第一锥齿轮和第二锥 齿轮啮合，第三锥齿轮和第四锥齿轮分别固定设置于第一内轴的两端，第一直齿 轮和第三锥齿轮啮合，第一内轴与螺旋桨回转机构相连接，第四锥齿轮和第五锥 齿轮啮合，第五锥齿轮设置在旋转桨轴上，旋转桨设置在旋转桨轴上。
所述的螺旋桨回转机构包括第一步进电机、第二直齿轮、第六锥齿轮、第 一外轴、第三推力轴承、第一外轴套、第一吊舱、第四轴承和导流管，其中第 二直齿轮设置在第一步进电机上，第二直齿轮与第六锥齿轮啮合，第一外轴两端 分别设置第六锥齿轮和第一吊舱，第一外轴与第三推力轴承相连并设置于第一外 轴套内部，第四轴承设置在第一吊舱的前端，导流管与螺旋桨轴固定连接。
所述的吊舱回转机构包括第二步进电机、第三直齿轮、第四直齿轮、吊舱 回转轴、第五推力轴承、吊舱回转轴套和第二吊舱，其中第三直齿轮设置在第 二步进电机上，第三直齿轮于第四直齿轮啮合，第四直齿轮设置在吊舱回转轴端 部，第二吊舱通过第五推力轴承连接在吊舱回转轴套内部。
本发明通过以下方式进行工作伺服电机带动第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮 与第二锥齿轮啮合、第二锥齿轮通过第一连接轴连接第一直齿轮共同旋转，第一 直齿轮同第三锥齿轮啮合带动第一内轴旋转，此时，第一内轴带动第一推力轴承、 第二推力轴承内圈旋转，外圈不动，螺旋桨回转机构不受到影响。第一内轴下端 安装的第四锥齿轮同第五锥齿轮啮合，带动螺旋桨轴旋转，从而带动螺旋桨旋转。 同时第二步进电机带动第三直齿轮，第三直齿轮与第四直齿轮啮合带动吊舱回转 轴，吊舱回转轴与吊舱固定安装成一个整体，从而实现吊舱的回转运动，改变推 进器的方位角，实现全回转。
当需要控制垂荡、升沉运动时伺服电机带动第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮 与第二锥齿轮啮合、第二锥齿轮通过第一连接轴连接第一直齿轮共同旋转，第一 直齿轮同第三锥齿轮啮合带动第一内轴旋转，此时，第一内轴带动第一推力轴承、 第二推力轴承内圈旋转，外圈不动，螺旋桨回转机构不受到影响。第一内轴下端 安装的第四锥齿轮同第五锥齿轮啮合，带动螺旋桨轴旋转，从而带动螺旋桨旋转。 同时，第一步进电机带动第二直齿轮转动，第二直齿轮与第六锥齿轮啮合带动第一外轴转动，第一外轴带着第三推力轴承内圈转动，第三推力轴承外圈与第一外 轴套内圈固定连接，第一外轴套不动。第一外轴与第一吊舱、导管固定安装成一 个整体，即改变导管螺旋桨的方位角，实现垂直于第一内轴的推力。推力中垂直 的分量可以用来控制平台或船舶的垂荡和升沉运动。
图l为本发明结构示意图。
图2为吊舱回转机构结构示意图。
图3为双导管吊舱推进器整体外形示意图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。
如图3所示，本实施例包括主传动机构l、两个螺旋桨回转机构2和吊舱 回转机构3，其中主传动机构1和两个螺旋桨回转机构2分别固定设置于吊舱
回转机构3的内部。
如图1和图2所示，所述的主传动机构l包括伺服电机4、第一锥齿轮5、 第二锥齿轮6、第一连接轴7、第一直齿轮8、第三锥齿轮9、第一推力轴承IO、 第二推力轴承11、第一内轴12、第四锥齿轮13、第五锥齿轮14、螺旋桨轴15 和旋转桨16，其中第一锥齿轮5设置在伺服电机4上，第一锥齿轮5和第二锥 齿轮6啮合，第一连接轴7两端分别设置第二锥齿轮6和第一直齿轮8，第一直 齿轮8和第三锥齿轮9啮合，第一内轴12两端分别设置第三锥齿轮9和第四锥齿 轮13，第一内轴12通过第一推力轴承10和第二推力轴承11装置在第一外轴20 内部，第四锥齿轮13和第五锥齿轮14啮合，第五锥齿轮14设置在螺旋桨轴15 上，旋转桨16设置在螺旋桨轴15上。
所述的第二锥齿轮6同第一连接轴7以及第一直齿轮6同第一连接轴7之间 均为固定键槽连接；
所述的主传动机构1的工作方式为伺服电机4带动第一锥齿轮5旋转，第 一锥齿轮5与第二锥齿轮6啮合、第二锥齿轮6通过第一连接轴7连接第一直齿 轮8共同旋转，第一直齿轮8同第三锥齿轮9啮合带动第一内轴12旋转，第一内 轴下端安装的第四锥齿轮13同第五锥齿轮14啮合，带动螺旋桨轴15旋转，从而
6带动旋转桨16旋转。
所述的螺旋桨回转机构2包括第一步进电机17、第二直齿轮18、第六锥齿 轮19、第一外轴20、第三推力轴承21、第一外轴套22、第一吊舱23、第四轴承 24，导流管25和支架35，其中第二直齿轮18设置在第一步进电机17上，第 二直齿轮18与第六锥齿轮19啮合，第一外轴20两端分别设置第六锥齿轮19和 第一吊舱23，第一外轴20通过第三推力轴承21连接在第一外轴套22内部，第 四轴承24设置在第一吊舱23的前端，导流管25与螺旋桨轴15通过支架35固定 连接。
所述的第一内轴12上设有0型密封槽和卡簧槽，第一内轴12通过0型密封 槽和卡簧槽与第一外轴20相连。
所述的第一外轴20上设有0型密封槽和卡簧槽，第一外轴20通过0型密封 圈、卡簧槽与第一外轴套22相连。
所述的第一外轴20、第一外轴套22之间采用间隙配合。
所述的导流管25的轴线与螺旋桨轴15的轴线的夹角为4。 8° 。
所述的第一吊舱23为流线型。
所述的螺旋桨回转机构2的工作过程为第一步进电机17带动第二直齿轮 18转动，第二直齿轮18与第六锥齿轮19啮合带动第一外轴20转动，第一外轴 20与第一吊舱23、导流管25通过支架35固定安装成一个整体，即改变导管螺旋 桨的方位角，实现垂直于第一内轴12的360。范围内的推力。
所述的吊舱回转机构3的外壳为流线形，该吊舱回转机构3包括第二步进 电机26、第三直齿轮27、第四直齿轮28、吊舱回转轴29、第五推力轴承30、吊 舱回转轴套31和第二吊舱32，其中第三直齿轮27设置在第二步进电机26上， 第三直齿轮27于第四直齿轮28啮合，第四直齿轮28设置在吊舱回转轴29端部， 第二吊舱32通过第五推力轴承30连接在吊舱回转轴套31内部。
所述的吊舱回转机构3的工作过程为第二步进电机26带动第三直齿轮27， 第三直齿轮27与第四直齿轮28啮合带动吊舱回转轴29，吊舱回转轴29与第二 吊舱32固定安装成一个整体，从而实现第二吊舱32的360°回转运动，实现垂 直于吊舱回转轴29的36(T范围内的推力，实现全回转。
所述的第二吊舱32为流线型。
螺旋桨轴15通过第四轴承安装在第一吊舱23内部，第一内轴12上安装有规
7格合适的0型密封圈和卡簧，作用是保证整个推进装置的密封和限制第一内轴12 的轴向运动。
在第一直齿轮8和第六锥齿轮34之间加第五直齿轮30是为了保证两个螺旋 桨16和螺旋桨33的旋转方向相同。
所述的第一吊舱23、第二吊舱32设计呈流线型，目的是提高推进器的水动 力性能；导流管25相对于螺旋桨轴15的倾斜安装，目的是减少推进器与浮体之 间、推进器之间的水动力干扰；第一外轴20与第一外轴套22之间为间隙配合， 第一外轴19上安装有0型密封圈和卡簧，作用是保证推进器在此处的动态密封和 限制第一外轴19的轴向运动。
本实施通过以下方式进行工作伺服电机4带动第一锥齿轮5旋转，第一锥 齿轮5与第二锥齿轮6啮合、第二锥齿轮6通过第一连接轴7连接第一直齿轮8 共同旋转，第一直齿轮8同第三锥齿轮9啮合带动第一内轴12旋转，此时，第一 内轴12带动第一推力轴承10、第二推力轴承ll内圈旋转，外圈不动，螺旋桨回 转机构不受到影响。第一内轴下端安装的第四锥齿轮13同第五锥齿轮14啮合， 带动螺旋桨轴15旋转，从而带动旋转桨16旋转。同时第二步进电机26带动第三 直齿轮27，第三直齿轮27与第四直齿轮28啮合带动吊舱回转轴29，吊舱回转轴 29与第二吊舱32固定安装成一个整体，从而实现吊舱的36(T回转运动，改变推 进器的方位角，实现垂直于吊舱回转轴29的36(T范围内的推力，实现全回转。
当需要控制垂荡、升沉运动时伺服电机4带动第一锥齿轮5旋转，第一锥 齿轮5与第二锥齿轮6啮合、第二锥齿轮6通过第一连接轴7连接第一直齿轮8 共同旋转，第一直齿轮8同第三锥齿轮9啮合带动第一内轴12旋转，此时，第一 内轴12带动第一推力轴承10、第二推力轴承ll内圈旋转，外圈不动，螺旋桨回 转机构不受到影响。第一内轴下端安装的第四锥齿轮13同第五锥齿轮14啮合， 带动螺旋桨轴15旋转，从而带动旋转桨16旋转。同时，第-一步进电机17带动第 二直齿轮18转动，第二直齿轮18与第六锥齿轮19啮合带动第一外轴20转动， 第一外轴20带着第三推力轴承21内圈转动，第三推力轴承外圈与第一外轴套22 内圈固定连接，第一外轴套不动。第一外轴20与第一吊舱23、导流管25通过支 架35固定安装成一个整体，即改变导管螺旋桨的方位角，实现垂直于第一内轴 12的360°范围内的推力。推力中垂直的分量可以用来控制平台(或船舶)的垂 荡和升沉运动。
权利要求
1、一种双导管吊舱推进器装置，包括主传动机构、两个螺旋桨回转机构和吊舱回转机构，其特征在于主传动机构分别与两个螺旋桨回转机构相连接，主传动机构固定设置于吊舱回转机构的内部。
2、 根据权利要求1所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是所述的主传 动机构包括伺服电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一连接轴、第一直齿轮、 第三锥齿轮、第一推力轴承、第二推力轴承、第一内轴、第四锥齿轮、第五锥齿 轮、旋转桨轴和旋转桨，其中第一锥齿轮设置在伺服电机上，第二锥齿轮和第 一直齿轮分别固定设置于第一连接轴的两端，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，第 三锥齿轮和第四锥齿轮分别固定设置于第一内轴的两端，第一直齿轮和第三锥齿 轮啮合，第一内轴与螺旋桨回转机构相连接，第四锥齿轮和第五锥齿轮啮合，第 五锥齿轮设置在旋转桨轴上，旋转桨设置在旋转桨轴上。
3、 根据权利要求1所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的螺旋 桨回转机构包括第一步进电机、第二直齿轮、第六锥齿轮、第一外轴、第三推 力轴承、第一外轴套、第一吊舱、第四轴承和导流管，其中第二直齿轮设置在 第一步进电机上，第二直齿轮与第六锥齿轮啮合，第一外轴两端分别设置第六锥 齿轮和第一吊舱，第一外轴与第三推力轴承相连并设置于第一外轴套内部，第四 轴承设置在第一吊舱的前端，导流管与螺旋桨轴固定连接。
4、 根据权利要求1所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的吊舱 回转机构包括第二步进电机、第三直齿轮、第四直齿轮、吊舱回转轴、第五推 力轴承、吊舱回转轴套和第二吊舱，其中第三直齿轮设置在第二步进电机上， 第三直齿轮于第四直齿轮啮合，第四直齿轮设置在吊舱回转轴端部，第二吊舱通 过第五推力轴承连接在吊舱回转轴套内部。
5、 根据权利要求2所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的第二 锥齿轮和第一连接轴之间以及第一直齿轮与第一连接轴之间均为固定键槽连接。
6、 根据权利要求3所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的第一 内轴上设有0型密封槽和卡簧槽，第一内轴通过0型密封槽和卡簧槽与第一外轴 相连。
7、 根据权利要求3所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的第一外轴上设有0型密封槽和卡簧槽，第一外轴通过0型密封槽和卡簧槽与第一外轴 套相连。
8、 根据权利要求3所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的导流 管的轴线与螺旋桨轴的轴线的夹角为4° 8° 。
9、 根据权利要求2或3所述的双导管吊舱推进器装置，其特征是，所述的主 传动机构的第一直齿轮和所述的螺旋桨回转机构的第六锥齿轮之间设有第五直齿 轮。
全文摘要
一种船舶推进技术领域的双导管吊舱推进器装置，包括主传动机构、两个螺旋桨回转机构和吊舱回转机构，其中主传动机构分别与两个螺旋桨回转机构相连接，主传动机构固定设置于吊舱回转机构的内部；本发明通过调整螺旋桨的推力方向来实现纵向的推力，从而能抵抗或产生使平台(或船舶)垂荡或升沉的力；同时设置两螺旋桨的旋转方向为对转，有效减小当螺旋桨尾涡影响。
文档编号B63H1/00GK101633402SQ20091019464
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者攀 孙, 申 张, 杨世知, 亮 王, 磊 王 申请人:上海交通大学