一种船舶动力系统铺助加力装置的制作方法

本实用新型涉及船舶动力技术领域，提供一种船舶动力系统铺助加力装置。

背景技术：

现有技术中已有“首侧推”船舶动力推力系统，据有关报道，有这种装置的船舶航速只能在5节航速时起作用，船舶航速超过5节后，这种装置就不起作用了。由于它是在船舶两侧安装了螺旋桨，所以船舶航速超过5节时，螺旋桨非但不能提供侧向辅助动力，反而增加了船舶两侧摩擦力。

另外，现有技术中的船舶航行时主要靠船舶尾部螺旋桨来推动船体前行，船舶转弯依靠船舶尾部的方向舵来实现。为了提高船舶航行速度、加大航载力和船舶航行转弯的灵活性，现有船舶也有增设喷射装置的，例如在船舶的尾部设置喷口，喷水或其它介质。这样的加力装置加力效果较差，尤其是对于船体转弯没有太大作用，现有技术中的舰船在入港时，常常需要用拖船顶推靠岸，很是麻烦。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改进现有技术的缺陷，提供一种能够有效提供辅助动力，其加力更加灵活，可根据风浪对于船体两侧推力的大小调整施加辅助动力的方向，加大船舶的航载力，更加增强船舶的抗风浪能力和转弯性能的船舶动力系统铺助加力装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种船舶动力系统铺助加力装置，包括：流体喷射装置、动力装置和传动机构，所述流体喷射装置包括一喷射器和一流体输送装置；

所述喷射器成对地对称安装在船舶两侧的外侧壁上，位于吃水线以下，所述喷射器可在水平面上转动地固定在船舶侧壁上以改变喷射器的喷射口的朝向，使得喷射器可在水平面上设定角度范围内调节向船后方乃至于侧向喷射流体而给船舶方向不同的辅助推动力，该喷射器与所述动力装置通过所述传动机构连接，使得该喷射器上的喷射口能够在水平面上在所述设定角度范围内转动而调节喷射流体的方向；

所述喷射器的外形是水滴状，即为一曲面形壳体，在横向上一端为较大端，另一端为较小端，较大端和较小端之间是曲面光滑过渡段，在较小端开设喷射口，在侧壁上开设流体进口；

该流体输送装置包括一水泵和流体输送管，该水泵的吸水管从船舶尾部向下插入水中，该流体输送管的一端连接所述水泵的排水口，另一端连接所述喷射器的所述流体进口；和/或，

该流体输送装置包括一气泵和流体输送管，该气泵的排气口连接所述流体输送管的一端，该流体输送管的另一端连接所述喷射器的所述流体进口。

在船舶上，可以单独设置水泵或气泵，也可以两者同时设置，这样，本实用新型提供的船舶动力系统铺助加力装置既可以使用空气提供辅助动力，也可以抽吸江河海水提供辅助动力。当江河海水中泥沙较多，可以开启气泵。

在同时设置水泵和气泵时，可以有两种情况：

其一，所述流体输送装置包括水泵和气泵，所述流体输送管的一端连接所述喷射器的流体进口，另一端分别连接所述水泵和气泵，在该流体输送管上设置切换阀门，使得一套喷射器具有喷水和喷气两种功能。

其二，所述流体输送装置包括水泵和气泵，所述喷射器也分为两组，两组喷射器都对称地设置在船舶两侧，其中一组喷射器的流体进口通过流体输送管连接水泵，另一组喷射器的流体进口通过流体输送管连接气泵。

所述喷射器水平转动的设定角度范围可以是使得所述喷射器上的喷射口朝向后方和侧方以及上述两个极限角度位置之间的90°范围中的一个位置，使得所述喷射口在朝向船舶后面和朝向船舶的侧面之间变化。

驱动所述喷射器转向的传动机构优选为间歇传动机构。

该间歇传动机构包括减速器和间歇机构，所述动力装置为电机或液压传动装置，电机的输出轴或液压传动装置中液压泵的输出轴连接所述减速器的输入轴，减速器的输出轴连接一摩擦轮机构的主动轴，摩擦轮机构的从动轴连接间歇机构的输入轴，间歇机构的输出轴直接或间接地与固定在所述喷射器上的转轴连接。

所述间歇机构包括一固定在一机架上的间歇转轴，该间歇转轴为输入轴和输出轴合二为一的转轴，在该间歇转轴上固设一齿轮，在机架上设有顶簧，该顶簧的位置为：当所述齿轮转动时，每个轮齿经过该顶簧时，都要与该顶簧顶抵接触，使得所述间歇转轴转速降低，继而使得连接该传动机构的固设所述喷射器的所述转轴以间歇式运动方式带动喷射器做调整喷射流体方向的运动。

在所述间歇机构中，所述顶簧为两个，相对于所述间歇转轴的轴心对称布置，所述间歇转轴上的齿轮，其上的轮齿和齿间均为两两相对设置，使得两个顶簧既能够同时顶抵接触所述齿轮上相对的两个轮齿，又能够同时处于所述齿轮上相对的两个齿间。

在所述间歇机构中，构成所述顶簧的弧形板与所述齿轮接触的部分在所述齿轮转动方向上为对称形状。这样可以使得齿轮正转反转都能够实现同样的间歇运动。

所述顶簧的与齿轮接触的部分的形状为圆柱面形状，两个顶簧的圆柱面的中心在一条直线上，该直线穿过间歇转轴的轴心。

在所述间歇机构中，一个优选方案是：在所述机架上设置一圆截面的筒体，所述间歇转轴及其上的所述齿轮同心地置于该筒体中，所述顶簧固定在所述筒体的内壁上。

所述顶簧为一段弧形板，优选为弹簧钢制作，所述顶簧和筒体的结合结构可以是：该弧形板的一端形成固定端，与所述筒体内壁固连，该弧形板的另一端为悬空端，其与所述筒体内壁之间留有一间隙，用于顶簧顶抵轮齿弹性变形之用。

在所述传动机构中，可以在所述电机的输出轴和所述减速器的输入轴之间再设置一摩擦轮机构，该摩擦轮机构中的主动轴连接电机输出轴或液压传动装置中液压泵的输出轴，从动轴连接减速器的输入轴。

所述喷射器与船体侧壁的可转动连接结构可以是：

在所述船舶的侧壁上至少在吃水线以下设有夹壁，在该夹壁的朝下的底面上设孔，所述喷射器上设置一连接轴，该连接轴的一端与所述喷射器固连，该连接轴通过所述孔穿入所述夹壁，与设置在所述夹壁中的所述传动机构连接，连接所述传动机构的所述动力装置也设置在所述夹壁中。

所述喷射器与船体侧壁的可转动连接结构还可以是：

所述船舶在吃水线以下的侧壁设有一外凸部，该外凸部的朝下的底面上设孔，所述喷射器上设置一连接轴，该连接轴的一端与所述喷射器固连，该连接轴通过所述孔穿入船舶内部，与设置在船舶内部的所述传动机构连接，连接所述传动机构的所述动力装置也设置在船舶内部。

所述连接轴可以是一个筒形体，称为喷射器控制筒，该喷射器控制筒固定在喷射器外壁上，所述喷射器的进水口置于该喷射器控制筒内；

连接所述水泵出口上的流体输送管穿进所述喷射器控制筒与喷射器的进水口连接；或者，连接所述气泵出口上的流体输送管穿进所述喷射器控制筒与喷射器的进气口连接。

所述喷射器控制筒与所述流体输送管之间设置密封圈，该密封圈套在流体输送管端头与喷射器控制筒的缝隙上，以防高压水或压缩气反冲溢出。

在所述喷射器控制筒的端口上螺接一螺旋式挡圈，用以阻挡流体输送管与喷射器控制筒之间的密封圈不致于被高压水或压缩气反冲出来。

所述喷射器控制筒的外壁上设有一固定架，喷射器控制筒可转动地固定在该固定架上，该固定架固定在船舶的所述孔的上方。

所述喷射器控制筒和船舶的所述孔壁之间设置弹性密封圈。

所述弹性密封圈可以是弹性材料例如橡胶或塑胶制成的密封圈，更优化的选择是，所述弹性密封圈包括一个该弹性材料制环形空腔体，在该空腔体内设置有弹簧。

所述喷射器控制筒与所述传动机构连接，所述传动机构包括一锥齿轮机构，该锥齿轮机构的从动锥齿轮固定在所述喷射器控制筒的端部。

为了提高船舶辅助动力的均匀性和力度，在船侧面可以设置多个喷射器。例如：

为了适应较高的吃水线，在吃水线下较高的船前部两侧的侧板上，可上下设置若干对所述喷射器。

如果船舶较长，还可以在船舶的侧壁上从前向后可设置若干个喷射器。

为了防止前面的喷射器喷出的流体在后面的喷射器处产生漩涡，高压水流或高压气流相互干扰，在船体两侧的各个喷射器可以上下和/或里外错开设置。

要使得喷射器里外错开，可让各个所述喷射器距离船舶侧壁的距离不尽相同，这样，可以防止水滴形喷射器喷出的。

要实现上下错开设置，若干个在船舶一侧设置的所述喷射器上设置的所述连接轴的长度不同，以使得设置在船舶侧面的若干喷射器上下相错设置。

要实现里外错开设置，在船舶的所述夹壁的朝下的底面上或者在船舶外凸部朝下的底面上，距离船侧壁远近不同的位置设所述孔，以使得设置在船舶侧面的若干喷射器与船舶侧壁的距离不同，而里外相错设置。

在船舶侧壁上设置的喷射器，可以设置一个、两个、三个、四个或者五个均可以。

上下相错设置的若干所述喷射器，在同一水平高度的喷射器共同连接一根输水管或输气管，几根输水管或输气管的端部连接在一个多通件上。该多通件固定在船舶上，该多通件连接所述水泵或气泵的出口。

各个喷喷射距离船舶侧壁的距离不同，可以在船舶两侧在某一个侧向距离内获得侧向喷水或喷气，提供侧向助力。

为了让设置在船舶侧面的若干喷射器上下相错设置，若干个设置在船舶一侧设置的所述喷射器上设置的所述连接轴的长度不同，这样可以通过提供不同长度的连接轴或喷射器控制筒实现。

水泵或气泵的设置，可以是一个喷射器连接一个水泵或气泵，也可以是几个喷射器通过支管连接一个水泵或气泵。

本实用新型提供的船舶动力系统铺助加力装置，结构简单，但可以实现配合船舶的动力系统提供辅助加力，本辅助加力装置具有如下优点：

1.本辅助加力装置使用起来十分方便，只要船舶行驶起来，或者启动水泵或气泵，就可以通过喷射器向船体的后面喷出高速水流或气流，提供推进力，为船舶的前行提供助力。

2.本辅助加力装置在船体的侧面形成的高速射流层不仅可以提供辅助推进力，还可以减小水体对于船舶侧壁的压力，从而减小水体对于船体侧壁的摩擦力，这也能够为船舶的行驶产生有益的影响。

3.本辅助加力装置通过调节喷射器的喷水或喷气角度，可以在船舶转弯时起到很好的助力作用，可使船舶转弯更加安全可靠，当船舶需要转弯时，启动转弯外手一侧的辅助加力装置，在方向舵的配合下，船体就可以平稳地转弯。

4.本辅助加力装置可以使船舶方便地入港靠岸。当船舶需要靠岸时，可以将船舶一侧的喷射器开启，并调节喷射器的喷射流体角度与船体侧壁垂直，这样，就可以使得船舶横向行驶而靠岸，无需现有顶推帮助船舶靠岸的拖船。

5.本辅助加力装置能够平衡船身，如果遇上侧风要掀翻船舶时，可以立即开启与来风相对一侧的辅助加力装置，以平衡侧风，这样，能够保证船舶在侧风中平稳而不倾斜，有效防止船舶侧翻事故的发生。

6.水滴状的喷射器，设置在船舶侧面，在水流中不会产生阻力。将驱动喷射器转动的动力装置和传动机构设置在船体内或船体侧壁上设置的夹壁中，可以减少这些部件产生的流体阻力。在船舶的侧壁上设置夹壁形成双层外壳，能够增强船体的耐冲击性，增大船载力，增强船舶的稳定性，双层船体外壳还可提高船体抗冲击和抗武器发射的弹丸冲击。将喷射器设置在夹壁或船侧壁凸出部的下底面上，可以保证喷射器不被碰撞，安全性得以提高。

7.提供的喷射助力介质可以是水，也可以是空气，使用更加方便和安全。

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型提供的船舶动力系统铺助加力装置安装在船舶侧面的一种结构示意图，其中的喷射介质为水体。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图2a为图1的B-B剖视结构示意图。

图2b为另一种船体结构下横截面的结构示意图。

图3为本船舶动力系统铺助加力装置安装在船舶侧面的结构示意图，其中的喷射介质为空气。

图3a为图3的B-B剖视结构示意图。

图4为本带有水滴形喷水器的船舶动力系统铺助加力装置中的喷射器的外观结构示意图。

图5为图4所示的喷水器的俯视结构示意图。

图6为图4的A-A剖视结构示意图。

图7为喷射器与喷射器控制筒以及喷射器控制筒上连接的部件以及传动机构的部分部件的结构示意图。

图8为喷射器与喷射器控制筒结合的结构示意图，显示出螺旋式挡圈与喷射器控制筒结合结构。

图9为螺旋式挡圈的俯视结构示意图。

图10为图9的A-A剖视结构示意图。

图11为设置在喷射器控制筒和船舶底板上的孔之间设置的密封圈的结构示意图。

图12为图11的A-A剖视结构示意图。

图13为图12的B-B剖视结构示意图。

图14为驱动喷射器转动的动力装置和传动机构的结构示意图。

图15为图14的传动机构中间歇机构的结构示意图。

图16为本实用新型提供的带有水滴形喷射器的船舶动力系统铺助加力装置安装在船舶侧面的另一种结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供船舶动力系统铺助加力装置，为以水体为喷射介质的实例，包括：喷水装置、动力装置和传动机构，所述喷水装置包括一喷水器和一输水装置。

如图1、图2和图2a所示，喷水器1成对地对称安装在船舶C两侧的外侧壁上，位于吃水线A以下，喷水器1可在水平面上转动地固定在船舶侧壁上以改变喷水器的喷水口的朝向，使得喷水器1可在水平面上设定角度范围内调节向船后方乃至于侧向喷水的方向而给船舶方向不同的辅助推动力，该喷水器1与所述动力装置通过所述传动机构连接，使得该喷水器上的喷水口能够在水平面上在所述设定角度范围内转动而调节喷水方向；所述动力装置和传动机构设置在船舶两侧面设置的夹壁。带有夹壁的双层船体外壳能够增强船体冲击力、增大船载力及增强船舶稳定性。

如图4、图5和图6所示，喷水器1的外形是水滴状，即为一曲面形壳体，在横向上一端为较大端，另一端为较小端，较大端和较小端之间是曲面光滑过渡段，在较小端开设喷水口11，在侧壁上开设进水口12。

该输水装置包括输水管2和水泵3，该输水管2连接喷水器1的进水口12，各输水管2通过一个多通件汇总，该多通件接总管连接一水泵3的排水口，该水泵3的吸水口连接吸水管31。水泵3和输水管2都设置在夹壁中，吸水管31从船舶的尾部穿出夹壁的下底面C1向下插入水中（如图1所示）。

喷水器1水平转动的设定角度范围可以是使得所述喷水器上的喷水口朝向后方和侧方以及上述两个极限角度位置之间的90°范围中的一个位置，使得所述喷水口在朝向船舶后面和朝向船舶的侧面之间变化。

如图2b所示，喷水器1与船体侧壁的可转动连接结构的另一个实施例是，船舶C在吃水线A以下的侧壁设有一外凸部，该外凸部的朝下的下底板C2上设孔，喷水器1上连接设置在船舱内的传动机构，传动机构连接动力装置，所述动力装置也设置在船舶内部。

如图3和图3a所示，为本实用新型的另一个实施例，与前一个实施例不同之处在于喷射的介质为气体。其中的传动机构和动力装置与前面两个实施例相同，可以设置在船体侧壁处设置的夹壁中，也可以是船体侧面设置一外凸部，传动机构和动力装置设置在船舱内，在船舶两侧设置可转动的也是水滴形的喷射器，该喷射器不再连接水泵，而是连接一气泵3-1，喷射器即成为喷气器1-1，气泵3-1的排气口连接一输气管2-2的一端，输气管的另一端连接喷气器1-1的流体进口。喷气器的结构与喷水器相同，与喷气器连接的传动机构和动力装置也是相同的。下面就以喷水器为例详述传动机构。

驱动所述喷水器1转向的传动机构优选为间歇传动机构。

该间歇传动机构包括减速器和间歇机构，如图14所示，所述动力装置为电机101，电机101的输出轴连接减速器102的输入轴，减速器102的输出轴连接一摩擦轮机构的主动轴103，摩擦轮机构的从动轴104连接间歇机构105的输入轴，间歇机构的输出轴连接一伞齿轮机构的主动轮106a所在的主动轴106，伞齿轮机构的从动轮107a所在的从动轴107穿出船舶夹壁C0的下底板上的孔与支撑在固定架5上的喷水器1的喷水器控制筒6连接（见图2和图7）。喷水器控制筒固定架5固定在船体外壁和密封仓壁上，喷水器控制筒与支架为滑动配合关系。

伞齿轮机构的主要作用是转向。由于喷水器1的连接轴即喷水器控制筒6是竖向的，如果电机也是竖向设置，在船舶夹壁中不好布置。电机横向设置，就需要有一个转向机构连接转轴。同样能够起到转向作用的机构都可以替代伞齿轮机构，例如万向联轴器等。

如图14和图15所示，间歇机构105包括一固定在一固定在船舶夹壁中的机架上的间歇转轴1050，该间歇转轴1050上固设一齿轮1051，在机架即一圆截面的筒体1052的内壁上设有两个顶簧1053，相对于间歇转轴1050的轴心对称布置。间歇转轴1050及其上的齿轮1051同心地置于该筒体1052中，该顶簧1053的位置为：当齿轮1051转动时，每个轮齿经过该顶簧1053时，都要与该顶簧1053顶抵接触，产生摩擦，使得所述间歇转轴转速降低，由此，齿轮1051的转动情况就是：当轮齿转过顶簧1053时，转速变慢，当齿间转过顶簧1053时，转速正常，继而与齿轮1051连接的间歇转轴1050就形成时快时慢的转动形式。由此，就可以使得连接喷水器1的连接轴6以这样的间歇式运动方式带动喷水器做调整喷水角度的运动。这样的运动，特别适合于在水下的喷水器的调角度动作。间歇转轴1050的间歇运动通过在传动机构中设置的摩擦轮机构做丢转来协调。

顶簧1053可以是由板弹簧弯制而成的弧形板，该弧形板的一端形成固定端，与所述筒体内壁固连，该弧形板的另一端为悬空端，其与所述筒体内壁之间留有一间隙，提供弹性变形空间。顶簧1053与齿轮1051接触的部分在所述齿轮转动方向上形状对称。这样的对称结构使得本间歇机构可以双向调速。

在所述传动机构中，还可以在所述电机的输出轴和所述减速器的输入轴之间再设置一摩擦轮机构，该摩擦轮机构中的主动轴连接电机输出轴，从动轴连接减速器的输入轴。

如图2、图2a、图6、图7和图8所示，喷水器1与船体侧壁的可转动连接结构是，在船舶C的侧壁上至少在吃水线以下设有夹壁（如图2所示），在该夹壁的朝下的下底板C1上设孔，所述喷水器上设置一连接轴，该连接轴6是一个筒形体，称为喷水器控制筒6，该喷水器控制筒6固定在喷水器1外壁上，喷水器1的进水口12置于该喷水器控制筒6内，高压水泵3出口上的输水管31穿进喷水器控制筒6与喷水器1的进水口12连接，该喷水器控制筒6通过孔穿入夹壁，与设置在夹壁中的所述传动机构连接，连接所述传动机构的所述动力装置也设置在所述夹壁中。

如图8所示，喷水器控制筒6与输水管31之间设置密封圈61，该密封圈61套在输水管与喷水器控制筒6的缝隙上，以防高压水反冲溢出。

如图8、图9和图10所示，在喷水器控制筒6的端口上螺接一螺旋式挡圈62，用以阻挡输水管与喷水器控制筒之间的密封圈被高压水反冲溢出。在该螺旋式挡圈62的上端面上可以设有旋钮62a，方便拆装。

如图7所示，喷水器控制筒6的外壁上设有一固定架5，喷水器控制筒6可转动地固定在该固定架5上，该固定架5固定在船舶的所述孔的上方。

喷水器控制筒6和船舶C的所述孔之间设置弹性密封圈7（见图2和图3），以防止水体进入船舱内。

如图11、图12和图13所示，弹性密封圈7包括一个弹性材料制环形空腔体，例如是一个空心橡胶环71，在该橡胶环的内部空腔中设置有弹簧圈72。弹性密封圈也可以用塑胶材料制成。

喷水器控制筒6与传动机构连接的结构上，所述传动机构中的锥齿轮机构，该锥齿轮机构的从动锥齿轮107a固定在喷水器控制筒6的端部，如图7所示。

喷气器1-1连接传动机构而实现转动，是在喷气器上设置喷气器控制筒6-1，喷气器控制筒6-1与喷水器控制筒6的结构相同。

为了适应较高的吃水线，在吃水线下较高的船前部两侧的侧板上，可上下设置若干对所述喷水器。

如果船舶较长，还可以在船舶两侧的所述侧板上对称地从前向后设置若干对所述喷射器。为了防止前面的喷射器喷出的流体在后面的喷射器处产生漩涡，前后喷射器可以上下错开设置。

在船舶侧壁上设置的喷射器，可以设置一个、两个、三个、四个或者五个均可以。如图1所示的例子中，在船舶侧壁上设置一套喷水器组件，包括四个喷水器。

如图3所示，设置两套喷气器组件，上下相错设置，每两个喷气器1-1连接一个气泵3-1。

为了让设置在船舶侧面的若干喷水器上下相错设置，可以通过提供不同长度的连接轴或喷水器控制筒实现。

各个喷水器距离船舶侧壁的距离可以不同。这样，就可以在船舶两侧在一个侧向距离内获得侧向喷水，提供侧向助力。

如图16为了让设置在船舶侧面的若干喷水器与船舶侧壁的距离不同，可以在船舶的所述夹壁的朝下的底面上或者在船舶外凸部朝下的底面上，距离船侧壁远近不同的位置设所述孔。

高压喷水泵的设置，可以是一个喷水器连接一个水泵，也可以是几个喷水器通过支管连接一个水泵。

作为气泵，可以是一个喷气器1-1连接一台气泵，或者是几个喷气器共同连接一台气泵。如果一台气泵压力不足，可以由一台或两台气泵串联在一起的形成高压气泵，再与若干喷气器连接。

在一艘船舶上，可以同时安装水泵和气泵，与之对应地，可以设置一组喷射器，所述流体输送管的一端连接所述喷射器的流体进口，另一端分别连接所述水泵和气泵，在该流体输送管上设置切换阀门，使得一套喷射器具有喷水和喷气两种功能。所述喷射器也可以是分为两组，两组喷射器都对称地设置在船舶两侧，其中一组喷射器的流体进口通过流体输送管连接水泵，另一组喷射器的流体进口通过流体输送管连接气泵；

船舶由于安装了喷水器船舶动力系统辅助加力装置，当船舶进港后，与码头相反一侧喷射器转动到和船舶形成90°角时，开始喷水或喷气，甚至于既喷水也喷气，推动船舶向码头靠近，从而达到不需要拖轮顶推来使船舶停靠码头的目的。

有了船舶两侧喷射器，当船舶需要转向时，与转向相反一侧喷射器开始工作，而转向内侧喷射器关闭，这样就减少了转弯半径。由于有了船舶两侧喷射器，提高了船舶抵抗风浪的能力。