专利名称：小型喷水式推进器的推进－转向复合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及造船业领域，旨在用于快速排水型船、汽艇和摩托艇。
背景技术：
现在，利用喷水原理的喷水式推进器被广泛使用，主要用在快艇上。为了在导管内产生强有力的水射流，这些系统采用了液压头发生装置，例如具有轴和叶片(矫流装置)的叶轮泵。为操纵船只，喷水式推进器配有反向—转向传动装置，通常，反向—转向传动装置包括一个专用导流板。
一种公知的美国专利No.5871381的喷水式推进器具有一个特殊设计的定子(矫流装置)，用于矫直叶轮产生的涡流。在这个装置的一端安置叶轮，而在另一端有一个漏斗形喷嘴。定子的圆柱形本体带有大量的导流叶片。
另一种公知的英国专利No.1332787的喷水式推进器被用作本发明的原型。其反向—转向传动装置的设计包括一个导流板，该导流板从一个位置(其在这个位置上不阻挡从喷嘴出来的射流)移入另一个位置(该导流板和一个专用沟槽在那里一起产生逐渐弯曲的水流)。该水流获得了不同的射出方向，从而改变了船只的前进方向。导流板的折叶轴线偏离了喷嘴轴线，这不仅确保了水流方向的平稳变化，而且减小了施加到折叶上的弯曲载荷。
发明内容
本发明的主要目的是生产一种小型喷水式推进器，其具有减小了的重量和尺寸参数。而且，本发明可以提高推进器的效率，使其更利于制造，并解决环保问题。
可以实现所规定的目的的工程上的效果是通过将喷嘴成形为一个槽来减小喷嘴的尺寸、采用一个限流板、以及采用水润滑轴承。
所提出的实现这一布置的推进—转向复合装置包括一个导管；一个具有桨毂导流帽的液压泵，该液压泵安装在一个具有轴承的轴上；一个具有成型撑架的矫流装置，成型撑架将叶轮的桨毂导流帽固定在喷嘴上；以及一个反向—转向装置，其具有一个转向导流板。
该装置的特征在于其圆形的逐渐变窄的喷嘴，其沿着水流各个部分处的横截面具有在水平方向逐渐伸长的形状。喷嘴的宽高比定在2到10之间。导流帽的外部横截面成形为与喷嘴的内轮廓在各个横截面处相类似。喷嘴和导流帽的壁、连同将导流帽固定到喷嘴壁上的成型撑架一起形成矫流布置，这使得减小整个推进器的尺寸和重量成为可能。另外，扁平射流使得减小导流板的尺寸成为可能，从而有可能减小整个反向—转向传动装置的尺寸。
推进器的反向—转向传动装置配备有一个紧接在喷嘴后水平布置的限流板，其位于喷嘴顶壁的同一高度处。转向导流板的内表面与该限流板位于同一侧。而且，该传动装置至少配备两个垂直的对称布置的舵，这些舵安装在上述的限流板下面并且具有启动驱动器。舵安装在喷嘴后边，水平限流板的存在防止了舵上部的压力损失，因而有利于增大指定舵角所产生的侧向力。从而，产生所需的侧向力只需比较小的舵角变化，因此推力损失比较少，而舵也更有效地用于直线航线航行。限流板与转向导流板位于同一侧这一事实有助于减小与反向有关的水力损失。
在所述设计结构的一种特殊情况中，喷嘴侧壁沿着整个长度具有一个相同的柱面，而顶壁和底壁的每个横截面都是一个截开的弓形的弦。通过朝输出截面的方向增加截开弓形的垂度垂度来实现从喷嘴进水口的圆形到输出端的伸长形状的逐渐转变。这种布置解决了这样一个制造问题，即如何制造圆柱形毛坯的喷嘴，因为顶壁和底壁可能是采用简单的焊接连接的。
在该设计的一种特殊情况中，即当矫流装置具有不超过四个的成型撑架时，该结构不仅使重量和尺寸参数减小，而且使水力损失减少，而水力损失会降低推进器效率。由于喷嘴和矫流装置系统的浸水面的减小，可以得到后一个特征，因此该设计有助于提高推进器效率。
在该设计的一种特殊情况中，即当导流板的侧壁具有通孔时，该结构也可以降低推进器的重量和尺寸，另外还使得提高船只在船速向后状态下的可操纵性成为可能。而且，当导流板处于反向或‘停止’位置时，导流板侧壁内的孔允许通过倾斜舵来将射流导向侧向。射流方向可以在水平面内360°变化，这为船只提供在范围较宽的多种操作状态下很高的操纵特性。
在该设计的一种特殊情况中，即当舵截面为直壁楔时，该结构可以更好地利于生产，并且可以减小重量和尺寸的特征参数。而且，使舵成形为直壁楔，然后放置在限流板的轮廓内，即在喷嘴后的射流宽度内，能够消除舵角的无效‘死’区，无效‘死’区是具有传统流线型截面的舵所特有的。
在该设计的一种特殊情况中，即叶轮轴的尾端轴承安装在导流帽内部，而尾端轴轴承中的一个充当止推轴承，并且另一个充当推力轴承，这种结构可以减小重量和尺寸的特征参数。
在该设计的一种特殊情况中，叶轮轴尾端轴承由舷外的水来润滑时，该结构使得船只对环境更加适合。
用两个图来解释本发明的实质。图1表示喷水式推进器的推进—转向复合装置的侧视图，而图2所示为‘A’方向上的视图。
具体实施例方式
图1和2中所示的喷水式推进器的推进—转向复合装置包括一个导管(1)；一个液压头发生装置，其设计为一个配有导流帽(3)和桨毂(4)的叶轮(2)，并且安装在具有轴承(6)的轴(5)上；和一个喷嘴(7)。喷嘴侧壁(8)具有圆柱形形状，其直径与该喷嘴的进水口横截面相等。在侧视图中，顶壁和底壁具有一个由曲线组成的表面，该表面由两个圆柱体的表面形成，这两个圆柱体的纵轴放置在正平面内，而喷嘴轴线位于水平面内。叶轮(2)的导流帽(3)借助四个成型撑架(9)固定在喷嘴(7)的壁上，同时这四个成型撑架起到导流叶片的作用。导流帽(3)外轮廓的横截面与喷嘴(7)内轮廓的截面在同一横截面处相似，导流帽(3)和成型撑架(9)起到矫流装置的功能。轴(5)尾端上的两个轴承(6)安装在导流帽(3)内部，其中一个轴承设计为推力轴承，而另一个设计为止推轴承。两个轴承都是水润滑的。
反向—转向传动装置包括限流板(10)，该限流板(10)水平放置并且沿着水流形成连续的喷嘴顶壁；与限流板(10)相邻的导流板(11)；以及两个对称布置且具有促动器(图中未示出)的舵(12)。这些舵(12)安装在限流板(10)下面。导流板(11)的侧壁具有通孔(13)，而舵(12)的横截面成形为直壁楔。
喷水式推进器的推进—转向复合装置适用于向前航行、反向和‘停止’定位，以及在船只所有操作形式下的操纵。系统运行如下。到达导管(1)内的水流经过由轴(5)驱动的叶轮(2)。水流流经喷嘴(7)的成型撑架(9)而矫直，并且以扁平射流的形式从喷嘴的槽沟中流出，同时流经垂直舵(12)和限流板(10)。
在前进状态下，经过转动叶轮(2)的水流通道使得推进器有效向前推，并产生叶轮推力，推力轴承和止推轴承(6)承受叶轮推力，推力轴承和止推轴承(6)安装在叶轮(2)的导流帽(3)内部。经过倾斜很小角度的舵(12)的水流使得船只跟随直线航线，而舵(12)的角度变大。船只根据舵的倾斜方向转向这一边或另一边。
为逆转船只航线，绕着导流板(11)的旋转轴线向下旋转它。从而，导流板的导向面进入从喷嘴出来的射流，阻挡该射流，并使得船只沿相反方向运动。可用的导流板设置中其中一个对应于‘停止’定位。
在反向和‘停止’状态下，倾斜舵(12)，从而朝导流板(11)的侧壁引导射流，射流在导流板(11)的侧壁经过通孔(13)，从而转动船只。
根据模型试验的结果，所述喷水式推进器的推进—转向复合装置的技术效果在增强推进特性方面占5-10％。同时，反向—转向传动装置的尺寸减小了50-60％，而推进器的重量减小了10-20％。
工业实用性如上面所指出的那样，本发明旨在用于船舶应用，针对范围较宽的多种船只类型，主要是快速排水型船、汽艇和摩托艇。
权利要求
1.小型喷水式推进器的推进—转向复合装置包括一个水流导管、一个配有桨毂导流帽并且安装在轴承支撑的轴上的叶轮、一个具有将导流帽固定在喷嘴上的成型撑架的矫流装置、和一个反向—转向传动装置，该传动装置具有一个放置在喷嘴后的转向导流板；该导流板的特征在于喷嘴壁、导流帽和成型撑架形成矫流装置；喷嘴壁沿着其轴线在各个部分的横截面在水平方向上逐渐伸长，喷嘴输出端的宽高比定在2到10之间；导流帽的外轮廓截面在同样的位置类似于喷嘴的内轮廓截面；反向—转向传动装置配有一个紧接在喷嘴后边布置在喷嘴顶壁高度处的限流板；转向导流板安装在限流板的相邻位置；反向—转向传动装置还包括至少两个对称布置的垂直舵，这些舵安装在限流板下面并且配有启动驱动器。
2.如权利要求1所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于喷嘴侧壁具有直径等于喷嘴进水口直径的圆柱面，而顶壁和底壁的每个横截面都是一个截开弓形的弦；通过朝输出截面的方向增加截开弓形的垂度来实现从喷嘴的圆形到输出端的椭圆形结构的逐渐转变。
3.如权利要求1所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于其矫流装置具有不超过四个的成型撑架。
4.如权利要求1到3中任一所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于导流板侧壁内有孔。
5.如权利要求1到4中任一所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于其舵的横截面形成直壁楔。
6.如权利要求1到5中任一所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于叶轮轴尾端的轴承放置在导流帽内部。
7.如权利要求6所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于叶轮轴尾端轴承中的一个设计为止推轴承，而另一个设计为推力轴承。
8.如权利要求1到7中任一所述的小型喷水式推进器的推进—转向复合装置，其特征在于叶轮轴尾端的轴承通过舷外的水来润滑。
全文摘要
本发明涉及造船业领域，旨在用于快速排水型船、汽艇和摩托艇。本发明使得生产一种具有减小了重量和尺寸参数的小型喷水式推进器成为可能。而且，本发明可以提高推进器的效率，使其更利于制造，并解决环保问题。可以实现所规定的目的工程上的效果是通过将喷嘴成形为一个槽来减小喷嘴的尺寸、采用一个限流板、以及采用水润滑轴承。所提出的实现这一布置的推进－转向复合装置包括一个导管；一个具有桨毂导流帽的液压泵，该液压泵安装在一个具有轴承的轴上；一个具有成型撑架的矫流装置，成型撑架将叶轮的桨毂导流帽固定在喷嘴上；以及一个反向－转向装置，其具有一个转向导流板。喷水式推进器的推进－转向复合装置适用于向前航行、反向和“停止”定位，以及在船只所有操作形式下的操纵。根据模型试验的结果，所述喷水式推进器的推进－转向复合装置的技术效果在增强推进特性方面占5－10％。同时，反向－转向传动装置的尺寸减小了50－60％，而推进器的重量减小了10－20％。
文档编号B63H11/00GK1652971SQ03810290
公开日2005年8月10日 申请日期2003年4月28日 优先权日2002年5月6日
发明者马拉特·阿布德拉赫曼诺维奇·马夫柳多夫, 瓦伦廷·米哈伊洛维奇·帕申, 亚历山大·弗拉基米罗维奇·佩斯托什内, 奥尔加·瓦西里耶芙娜·亚科夫莱瓦, 叶夫根尼·瓦西里耶维奇·丹尼洛夫, 尼古拉·雅科夫列维奇·卡利斯特拉托夫, 弗拉迪米尔·维克托罗维奇·施坦凡 申请人:联邦国有机械制造企业“星”, 联邦国有企业“克雷洛夫院士中央科研所”