基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶推进技术领域，具体是一种基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置。
【背景技术】
[0002]当今，节能减排在各行各业越来越受到重视，提高推进效率也是船舶领域节能减排的一项重要举措；鲸尾轮推进器采用模拟鲸鱼尾部摆动产生推力的仿生学原理，具有推进效率高，水动力噪声小的特点；鲸尾轮推进器在理论上的推进效率在85%以上，远高于传统的螺旋桨推进器；荷兰walvisstaart公司已研制出机械式样机，并正在开展船舶试验，然而国内在该领域的研究相对空白。
[0003]基于上述背景，申请人提出了一种基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置该推进装置可根据不同工况调节回转轮的转速和叶片的摆动规律，达到较高的推进效率。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置，避免纯机械式鲸尾轮推进器机械结构复杂的不足。
[0005]本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:
[0006]本发明提供的基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置，主要由吊舱壳体，装在吊舱壳体内的回转轮，与回转轮两侧相连的多个叶片，带动回转轮转动的驱动机构，以及带动叶片摆动的驱动机构组成。
[0007]所述的带动回转轮转动的驱动机构，由船内主机及其动力传动机构组成；所述动力传动机构由竖向转轴、横向转轴、圆锥滚子轴承、支撑轴承，以及实现动力传递的伞形大齿轮和伞形小齿轮组成，其中:竖向转轴穿过支撑轴承，通过联轴器与主机传动轴相连，同时竖向转轴与伞形小齿轮通过键连接，伞形大齿轮固定在横向转轴上，横向转轴通过平键与回转轮连接。
[0008]所述的带动叶片摆动的驱动机构，其数量与叶片的数量相同，带动叶片摆动的驱动机构均匀布置在回转轮内侧圆周上。
[0009]每个带动叶片摆动的驱动机构，由叶片连接轴、密封圈、滚针支撑轴承、轴承固定套、刚性联轴器、步进电机组成，其中:叶片尾部通过叶片连接轴与刚性联轴器的一端相连，刚性联轴器的另一端与步进电机输出轴相连，通过步进电机的转动带动叶片摆动，调整摆动角；叶片连接轴穿过滚针支撑轴承，滚针支撑轴承固定在轴承固定套的内圈中。
[0010]所述的叶片连接轴，其一端为方形尾端，与叶片尾部中心处的方形内孔相连，其另一端为圆柱形，与刚性联轴器相连。
[0011]在横向转轴上的两侧布置有使回转轮转动时不会发生绕线的防绕线机构，每个防绕线机构由集电环组成，其中:集电环的动环固定在横向转轴上，随回转轮同步转动，集电环的定环通过吊舱壳体内的主支撑板和副支撑板来固定；所述动环上设有与步进电机连接的出线口，所述定环设置有进线口。
[0012]在伞形大齿轮和伞形小齿轮上布置有齿轮润滑机构，该齿轮润滑机构由大齿轮润滑罩和小齿轮润滑罩组成，其中:大齿轮润滑罩分成上、下两个部分，两个部分通过螺栓连接，通过螺钉连接固定在吊舱壳体内的副支撑板上；小齿轮润滑罩分成左、右两个部分，两个部分通过螺栓连接，通过连接片用螺钉固定在吊舱上壳体上。
[0013]在回转轮处布置有防水机构，该防水机构由骨架油封、泛塞密封圈组成，其中:骨架油封和泛塞密封圈套在回转轮上，并与吊舱上壳体和下壳体内预留的槽道配合。
[0014]所述的吊舱壳体由螺栓连接的吊舱上壳体与吊舱下壳体组成；该吊舱壳体内部布置了由主支撑板、副支撑板和支撑脚架组成的支撑机构，其中:主支撑板和副支撑板固定在吊舱上壳体和吊舱下壳体的卡槽中；支撑脚架通过螺钉连接固定在主支撑板的两侧。
[0015]本发明与现有技术相比具有以下主要的技术效果:
[0016]1.具有良好的节能减排效益。
[0017]所采用的新型驱动机构的特定翼型的叶片，其摆动的规律可根据步进电机控制程序随所要求的工况进行调整，从而改变叶片的摆动规律，适应更多的工况，达到更高的推进效率，提高了发动机输出功率的利用率，节约了能源，具有良好的节能减排效益。
[0018]2.维修方便，适应能力强。
[0019]竖向转轴通过伞形齿轮将动力传递给横向转轴，进而传递给两侧的回转轮，吊舱内部通过主支撑板和副支撑板合理地将齿轮等机械结构和步进电机、集电环等电器机构分区；可拆卸分离式的吊舱上壳体和吊舱下壳体、大小齿轮润滑罩，极大方便了装置内部零部件的维护与更换，适应能力强。
[0020]3.结构紧凑，可节约空间。
[0021]回转轮以及回转轮上的步进电机等对称布置在吊舱壳体两侧，中间竖向转轴通过伞形齿轮将动力传递到横向转轴上，在横向转轴上的两侧布置了集电环装置，充分利用齿轮处的空间设计了齿轮润滑罩，这些布置极大地利用了吊舱内部的空间，使整个结构更加紧凑。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置(不包含导流罩)的主视图。
[0023]图2为本发明的基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置的内部结构图。
[0024]图3为本发明的基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置的伞形齿轮局部图。
[0025]图4为本发明的基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置的控制叶片摆动的结构图。
[0026]图中:1.吊舱上壳体，2.叶片，3.吊舱下壳体，4.竖向转轴，5.回转轮，6.叶片连接轴，7.密封圈，8.滚针支撑轴承，9.轴承固定套，10.刚性联轴器，11.步进电机，12.骨架油封，13.泛塞密封圈，14.横向转轴，15.集电环，16.主支撑板，17.圆锥滚子轴承，18.伞形大齿轮，19.大齿轮润滑罩，20.副支撑板，21.支撑脚架，22.伞形小齿轮，23.小齿轮润滑罩，24.连接片，25.支撑轴承。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例和附图对本发明作进一步地详细说明。
[0028]本发明提供的基于步进电机控制的船舶鲸尾轮推进器的结构装置，其结构如图1至图4所示:包括有机结合在一起的动力传动机构、带动叶片摆动的驱动机构、防绕线机构、齿轮润滑机构、防水机构、支撑机构，这些机构互相协作，使回转轮转动和叶片摆动，实现在不同工况下都能保持较高的推进效率，提高主机输出功率的利用率，节省燃油的消耗。
[0029]所述动力传动机构，布置在吊舱壳体内，该动力传动机构由竖向转轴4、回转轮5、横向转轴14、圆锥滚子轴承17、伞形大齿轮18、伞形小齿轮22、支撑轴承25组成，其中:竖向转轴4穿过支撑轴承25，通过联轴器与船内主机传动轴相连，同时竖向转轴4另一端与伞形小齿轮22通过键连接，伞形大齿轮18通过键固定在横向转轴14上，回转轮5通过平键与横向转轴14连接。伞形齿轮啮合，实现动力的传递。
[0030]所述带动叶片摆动的驱动机构，布置在回转轮5内侧圆周上，该带动叶片摆动的驱动机构由叶片连接轴6、密封圈7、滚针支撑轴承8、轴承固定