船舶推进装置及包括该装置的船舶的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种船舶推进装置及包括该装置的船舶。本发明实施例的船舶推进装置，其包括：后螺旋桨，固定于驱动轴上；前螺旋桨，可旋转地支承在后螺旋桨前方的驱动轴上；逆转装置，将驱动轴的旋转反转并传递给前螺旋桨；马达，旋转驱动轴；以及壳体，设置成从船体的船尾向下方延伸并包围逆转装置及马达。
【专利说明】船舶推进装置及包括该装置的船舶
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船舶推进装置及包括该装置的船舶，更详细地涉及一种两个螺旋桨彼此相反旋转而产生推进力的船舶推进装置及包括该装置的船舶。
【背景技术】
[0002]船舶为了航行而具备产生推进力的推进装置。一般将一个螺旋桨用于推进装置。但是，具备一个螺旋桨的推进装置由于无法将水流的旋转动能用作推进力，因此动能损耗较大。
[0003]双重反转式推进装置(CRP !Counter Rotating Propeller)是将这种损耗的旋转动能回收成为推进力的装置。双重反转式推进装置是由设置于同一轴线上的两个螺旋桨彼此相反旋转的同时产生推进力。双重反转式推进装置的后螺旋桨相对于前螺旋桨的旋转方向反向旋转，从而能够将基于前螺旋桨的流体的旋转动能回收成为推进力。因此，与具备一个螺旋桨的推进装置相比，双重反转式推进装置能够发挥较高的推进性能。
[0004]双重反转式推进装置具备与船体内部的引擎连接的内轴，结合于内轴后端部的后螺旋桨，可旋转地设置于内轴外表面的中空外轴，以及结合于外轴后端部的前螺旋桨。并且，双重反转式推进装置包括为了将内轴的旋转反转并传递给外轴而设置于船体内部的逆转装置。逆转装置通常使用行星齿轮装置。
[0005]但是，当将这种双重反转式推进装置安装于船舶时，使内轴和外轴的中心对齐设置的作业是非常困难的。并且，为了减少内轴与外轴之间的摩擦，需增加需润滑区域。不仅如此，由于内轴和外轴彼此相反旋转而在形成于内轴与外轴之间的润滑膜上发生剪切，因此难以实现有效的润滑。
[0006]另一方面，现有`的方位推进装置的情况下，螺旋桨能够360度回转，从而船舶能够自由向前推进、向后推进或旋转。例如，方位推进装置使用方位推进器(Azimuththruster)、阿齐波德(Azipod)等。而且，方位推进装置具有操纵性能等多种优点，所以不仅用于钻井船和破冰船，而且还用于包括穿梭油轮、浮式生产储存卸货装置、极地航行的货船和客船等在内的多种船舶上。
[0007]但是，当在现有的方位推进装置上适用上述的双重反转式推进装置的推进方式的情况下，可能发生现有的双重反转式推进装置所具有的相同问题，所以提出了提供一种更有效的双重反转式推进装置的必要性。
【发明内容】
[0008](一)要解决的技术问题
[0009]本发明实施例提供一种即使没有外轴也能够实现两个螺旋桨的彼此反转的船舶推进装置及包括该装置的船舶。
[0010]另外，提供一种在方位推进方式中适用即使没有外轴也能够使两个螺旋桨彼此反转的推进方式的船舶推进装置及包括该装置的船舶。[0011](二)技术方案
[0012]根据本发明一形态，可提供一种船舶推进装置，其包括:后螺旋桨，固定于驱动轴上；前螺旋桨，可旋转地支承在所述后螺旋桨前方的所述驱动轴上；逆转装置，将所述驱动轴的旋转反转并传递给所述前螺旋桨；马达，旋转所述驱动轴；以及壳体，设置成从船体的船尾向下方延伸并包围所述逆转装置及所述马达。
[0013]所述逆转装置可包括:驱动伞齿轮，固定于所述驱动轴上；从动伞齿轮，固定于所述前螺旋桨的轮毂；以及一个以上的反转伞齿轮，将所述驱动伞齿轮的旋转反转并传递给所述从动伞齿轮。
[0014]可进一步包括反转伞齿轮轴，所述反转伞齿轮轴沿与所述驱动轴交叉的方向形成并支承所述反转伞齿轮。
[0015]可进一步包括外壳，所述外壳支承所述反转伞齿轮的轴。
[0016]可进一步包括:圆筒形第一衬套，为了所述前螺旋桨的轮毂与所述壳体的背面部之间的密封，设置于所述前螺旋桨的轮毂前面部；以及圆筒形第一密封部件，设置于所述壳体的背面部，以与所述第一衬套的外表面接触。
[0017]可进一步包括:圆筒形第二衬套，为了所述后螺旋桨的轮毂与所述前螺旋桨的轮毂之间的密封，设置于所述后螺旋桨的轮毂前面部；以及圆筒形第二密封部件，设置于所述前螺旋桨的背面部，以与所述第二衬套的外表面接触。
[0018]根据本发明另一形态，可提供一种具备船舶推进装置的船舶。
[0019](三)有益效果
[0020]本发明实施例的船舶推进装置及包括该装置的船舶即使没有外轴也能够实现两个螺旋桨的彼此反转。
[0021]并且，在方位推进方式中适用即使没有外轴也能够使两个螺旋桨彼此反转的推进方式，从而能够提闻推进效率。
[0022]另外，由于不使用外轴，因此能够容易进行设置驱动轴的作业以及设置后使轴中心对齐的作业。
[0023]另外，由于不使用外轴，因此与以往相比能够减小需润滑区域，且能够最少化伴随润滑的诸多问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明实施例的推进装置适用于船舶的状态的剖视图。
[0025]图2是本发明实施例的推进装置的剖视图。
[0026]图3是本发明实施例的推进装置的反转伞齿轮与外壳组合体的侧视图。
[0027]图4是本发明实施例的推进装置的第一密封装置的剖视图。
[0028]图5是本发明实施例的推进装置的第一密封装置的分解立体图。
[0029]图6是本发明实施例的推进装置的第二密封装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0030]下面，参照附图对本发明实施例进行详细说明。
[0031]如图1所示，本发明实施例的推进装置是双重反转式推进装置，其设置于船体I的船尾3，由两个螺旋桨20、30彼此相反旋转的同时产生推进力。推进装置可利用设置成包围螺旋桨20、30的导管40来提高推进效率。导管40可以具有流体动力学的流线型形状。另夕卜，推进装置可将转向器(未图示)具备于船体I内，以便向所有方向(360度)改变由前螺旋桨30和后螺旋桨20施加到船体I的推进力。
[0032]如图1及图2所示，本发明实施例的推进装置包括:后螺旋桨20，固定于驱动轴10上；前螺旋桨30，可旋转地支承在后螺旋桨20前方的驱动轴10上；逆转装置70，将驱动轴10的旋转反转并传递给前螺旋桨30 ;马达131，旋转驱动轴10 ;以及壳体130，设置成从船体的船尾3向下方延伸并以包围逆转装置70和马达131。此时，船体I内可具备通过线路132将电力供给到马达131的驱动源140 (发电机、引擎等)以及左舷或右舷改变船舶航道的转向器(未图示)。转向器可利用转向齿轮等改变由前螺旋桨30和后螺旋桨30施加到船体I的推进力的方向。
[0033]如图2所示，为了在其外侧依次设置逆转装置70、前螺旋桨30、后螺旋桨20，驱动轴10的外表面被设置成多段形。在设置逆转装置70的部分设置具有第一台阶部12的凸缘部11，为了安装前螺旋桨30，在凸缘部11的后方设置外径小于第一台阶部12的第二台阶部13。并且，为了安装后螺旋桨20，在第二台阶部13的后方形成越朝后方外径越缩小的锥形部14。凸缘部11可与驱动轴10 —体设置，或者可在独立制造后，以压入固定于驱动轴10外表面的方式设置。
[0034]后螺旋桨20包括固定于驱动轴10的尾部的轮毂21以及设置于轮毂21外表面的多个桨叶22。形成于轮毂21中心部的轴结合孔23压入到驱动轴10的锥形部14外表面，从而后螺旋桨20固定于驱动轴10上。并且，固定螺母24紧固于驱动轴10的后端部，从而更牢固固定于驱动轴10上。为了这种结合，轮毂21的轴结合孔23可设置成与驱动轴10的锥形部14外表面对应的形状。图2中，符号25是安装于后螺旋桨的轮毂21上，以覆盖后螺旋桨的轮毂21后表面和驱动轴10后端的螺旋桨罩。
[0035]前螺旋桨30可旋转地设置于从后螺旋桨20向前方隔开预定间隔位置的驱动轴10外表面。前螺旋桨30包括可旋转地支承在驱动轴10外表面上的轮毂31以及设置于轮毂31的外表面的多个桨叶32。这种前螺旋桨30与后螺旋桨20相反旋转，所以桨叶角与后螺旋桨20的桨叶角相反。
[0036]前螺旋桨30的轮毂31其中心部通过径向轴承51被可旋转地支承，其两侧分别通过前推力轴承52和后推力轴承53被可旋转地支承。
[0037]前推力轴承52的内圈卡在驱动轴10的第二台阶部13边缘而被支承，外圈支承在轮毂31的前轴承支承部33。后推力轴承53的内圈通过安装于驱动轴10外表面的支承环60支承以免被轴向推压，外圈支承在轮毂31的后轴承支承部34。此时，径向轴承51支承沿驱动轴10的径向起作用的前螺旋桨30的径向荷载，前推力轴承52及后推力轴承53支承分别沿前、后轴向作用于驱动轴10的推力荷载。尤其前推力轴承52支承船舶前进时从前螺旋桨30向船头侧作用的推力荷载，后推力轴承53支承船舶后退时从前螺旋桨30向船尾侧作用的推力荷载。
[0038]可在前螺旋桨30的轮毂31的设置前轴承支承部33、后轴承支承部34的位置上分别设置加强部件41、42。通过在设置前推力轴承52和后推力轴承53的位置上分别设置加强部件41、42，由此能够加大轮毂31的刚性。这种加强部件41、42可用刚性大于轮毂31的钢材设置。通过相同方式，还可以在后螺旋桨20的轮毂21前表面的与支承环60接触的部分设置加强部件43。
[0039]在此，可在将前螺旋桨30和后推力轴承53设置于第一驱动轴10之后，以通过压入方式将后螺旋桨20的轮毂21结合于第一驱动轴10的状态，在后螺旋桨的轮毂21与后推力轴承53之间设置支承环60。这种支承环60的设置方式是考虑到以下问题:在通过压入方式将后螺旋桨20设置于第一驱动轴10的情况下，由于环境会产生后螺旋桨的结合误差而难以准确维持后推力轴承53与后螺旋桨的轮毂21之间的间隔。因此，在先组装后螺旋桨20之后，测定后推力轴承53与后螺旋桨的轮毂21之间的间隔，制造符合该间隔的支承环60来安装于第一驱动轴10上，从而能够实现准确的结合。
[0040]如图2所示，逆转装置70设置于与前螺旋桨30的轮毂31相邻的壳体130的尾侧。为此，可在壳体130的尾侧设置能够容纳逆转装置70的设置空间4。设置空间4可设置成其中心与驱动轴10的中心一致的圆筒形态，呈与前螺旋桨的轮毂31对置的后方被开放的形态。
[0041]这种逆转装置70具备:驱动伞齿轮71，固定于驱动轴10的凸缘部11，以与驱动轴10 一同旋转；从动伞齿轮72，与驱动伞齿轮71对置地固定于前螺旋桨30的轮毂31前表面；以及多个反转伞齿轮73，将驱动伞齿轮71的旋转反转并传递给从动伞齿轮72。并且，为了支承多个反转伞齿轮轴74而包括设置成包围反转伞齿轮73外侧的圆筒形外壳75。
[0042]驱动伞齿轮71以支承在凸缘部11的第一台阶部12的状态被紧固多个固定螺栓71a，从而固定于凸缘部11上。从动伞齿轮72以其后表面与前螺旋桨的轮毂31接触的状态也被紧固多个固定螺栓72a，从而固定于轮毂31上。并且，从动伞齿轮72其内径部分与驱动轴10的外表面隔开，以免在旋转时发生摩擦。图2示出了从动伞齿轮72通过固定螺栓72a的紧固而被结合的方式，但从动伞齿轮72还可焊接在前螺旋桨的轮毂31，或者与前螺旋桨的轮毂31—体设置。
[0043]多个反转伞齿轮73分别以啮合状态介于驱动伞齿轮71与从动伞齿轮72之间。支承各反转伞齿轮73的轴74沿与驱动轴10交叉的方向形成，可以驱动轴10为中心配置成放射状。并且，如图2和图3所示，反转伞齿轮轴74的位于外侧的端部可通过螺栓紧固或焊接而固定于外壳75的内表面。为了反转伞齿轮73的平稳旋转，可在各反转伞齿轮73与对其进行支承的轴74之间设置轴承73a。
[0044]本实施例中示出了具有多个反转伞齿轮73的情况，但反转伞齿轮73只要能够将驱动伞齿轮71的旋转反转并传递给从动伞齿轮72即可，不一定要多个反转伞齿轮。在驱动负荷较小的小型船舶的情况下，仅通过一个反转伞齿轮也能够实现其功能。
[0045]如图3所示，反转伞齿轮73可以通过轴74安装于外壳75内表面的状态，以与外壳75 —同进入设置空间4的方式设置。因此，为了引导设置并且在设置后限制外壳75的旋转，在外壳75外表面设置一个以上的结合导轨76，该结合导轨沿驱动轴10的轴线方向较长形成且从该外表面突出。这是为了使反转伞齿轮73、轴74、外壳75构成一个组合体来一起结合，从而使设置变得容易。
[0046]这种逆转装置70中，由多个反转伞齿轮73将驱动伞齿轮71的旋转反转并传递给从动伞齿轮72，所以能够使从动伞齿轮72与驱动伞齿轮71进行相反的旋转。因此，能够实现直接连接于从动伞齿轮72的前螺旋桨30与直接连接于驱动轴10的后螺旋桨20的相反旋转。
[0047]并且，本实施例的逆转装置70采用通过多个伞齿轮71、72、73来实现反转的方式，所以与现有的行星齿轮式逆转装置相比，能够减小体积。尤其在本实施例中，当设置逆转装置70时能够使从动伞齿轮72的后表面与前螺旋桨的轮毂31前表面对置，且能够使从动伞齿轮72与轮毂31的旋转中心一致，因此能够直接连接从动伞齿轮72和前螺旋桨的轮毂
31。因此，与以往不同，即使不使用外轴，也能够将动力传递给前螺旋桨30。并且，由于没有外轴，因此能够比以往减少驱动轴10的摩擦原因，所以与以往相比能够减小润滑区域。不仅如此，由于没有外轴，因此还能够容易进行设置驱动轴10的作业以及设置后使轴中心对齐的作业。
[0048]通常的行星齿轮式逆转装置包括设置于驱动轴的恒星齿轮，设置于恒星齿轮外侧的行星齿轮，以及设置于行星齿轮外侧的圆筒形内齿轮，因此其体积相对较大。并且，行星齿轮式逆转装置的配置于最外部位的内齿轮需进行旋转，因此还考虑其外侧的外壳则体积只能变得非常大。另外，为了从圆筒形内齿轮将动力传递给前螺旋桨，需使用相当于现有外抽的中空轴。结果难以如本实施例那样，简化结构的同时减小体积。
[0049]另一方面，如图2所示，本实施例的推进装置具备径向轴承55，该径向轴承为了支承驱动轴10，设置于与逆转装置70相邻的前方的驱动轴10与壳体130之间。该径向轴承55通过在逆转装置的正前方支承驱动轴10来帮助实现逆转装置70的平稳动作。S卩，径向轴承55防止驱动轴10的径向振动或摆动，从而能够准确维持驱动伞齿轮71与反转伞齿轮73之间的啮合及反转伞齿轮73与从动伞齿轮72之间的啮合。
[0050]并且，如图2所示，本实施例的推进装置具备:第一密封装置90，密封壳体130的背面部与前螺旋桨的轮毂31之间来防止海水或湖水和杂质进入；以及第二密封装置110，以相同目的密封前螺旋桨的轮毂31与后螺旋桨的轮毂21之间。
[0051]如图4所示，第一密封装置90包括:圆筒形第一衬套91，设置于前螺旋桨的轮毂31前表面；圆筒形第一密封部件92，覆盖第一衬套91的外表面，以与第一衬套91的外表面接触，且其一端固定于壳体130的背面部。
[0052]第一密封部件92具备:多个衬垫93a、93b、93c，在与第一衬套91对置的内表面上相互隔开设置，且与第一衬套91的外表面接触；以及流路95，向这些衬垫93a、93b、93c之间的槽供给用于密封的流体。第一密封部件92的流路95可与设置于壳体130的润滑油供给流路96连接，以使能够供给具有预定压力的润滑油。具有压力的润滑油供给到各衬垫93a、93b、93c之间的槽而对各衬垫93a、93b、93c向第一衬套91侧进行加压，使其贴紧，从而能够防止海水和杂质进入。
[0053]并且，如图5所示，第一衬套91可由两侧分割成半圆形的第一部件91a和第二部件91b构成，以能够在驱动轴10上设置前螺旋桨30之后进行安装。而且，在第一部件91a及第二部件91b的彼此的分割部分91c可介入有衬垫91d，以便在它们彼此结合时实现密封。并且，在第一部件91a的分割部分91c的自由端侧设置从一侧向相反侧突出的第一连结部91e，在其相反侧的第二部件91b上设置对应结合的第二连结部91f，这里紧固固定螺栓91g，从而两侧实现牢固的结合。在固定于前螺旋桨的轮毂31上的凸缘部91h上紧固多个固定螺栓91i，从而能够牢固固定于轮毂31上。
[0054]第一密封部件92也可以采用将制造成半圆形的多个环92a、92b、92c从第一衬套91外侧沿驱动轴10的长度方向层压固定的方式。这种情况下，多个环92a、92b、92c可通过螺栓紧固或焊接彼此连结。
[0055]如图6所示，第二密封装置110包括:圆筒形第二衬套111，设置于后螺旋桨的轮毂21前表面；以及圆筒形第二密封部件112，覆盖第二衬套111外表面，以与第二衬套111的外表面接触，且其一端固定于前螺旋桨的轮毂31后表面。与第一密封部件92同样地，第二密封部件112也具备设置于内表面上的多个衬垫113a、113b、113c以及向这些衬垫之间的槽供给流体的流路115。
[0056]第二密封部件112的流路115可与设置于驱动轴10上的润滑油供给流路124连接。为此，可在驱动轴10与支承环60之间形成连接润滑油供给流路124与第二衬套111的内侧空间122的径向第一连接流路121，在前螺旋桨的轮毂31后表面的加强部件42上形成连接第二衬套111的内侧空间122与第二密封部件112的流路115的第二连接流路123。从驱动轴10的中心部向第二密封部件112侧供给用于密封的润滑油来对衬垫113a、113b、113c进行加压，从而能够实现密封。
[0057]与第一密封装置90的第一衬套91和第一密封部件92同样地，第二衬套111和第二密封部件112也可以采用分别制造成半圆形并且在设置后螺旋桨20和支承环60之后结合的方式。
[0058]接着，对本实施例的推进装置的动作进行说明。
[0059]推进装置中，通过船体I内部的驱动源140向马达131供给电力，当马达131旋转驱动轴10时，直接连接于驱动轴10后端部的后螺旋桨20沿与驱动轴10相同的方向一同旋转。同时，逆转装置70的驱动伞齿轮71也处于固定于驱动轴10的状态，所以与驱动轴10 一同旋转。驱动伞齿轮71的旋转通过多个反转伞齿轮73反转并传递到从动伞齿轮72，所以从动伞齿轮72与驱动轴10相反旋转。因此，与从动伞齿轮72直接连接的前螺旋桨30与后螺旋桨20相反旋转。
[0060]由于彼此相反旋转的前螺旋桨30和后螺旋桨20的桨叶角相互相反，因此沿同一方向产生推进水流。即，当船舶前进时向后方产生推进水流，当船舶后退时分别反向旋转的同时向前方产生推进水流。并且，关于前进时产生的推进水流，将经过了前螺旋桨30的流体的旋转动能在后螺旋桨20逆向旋转的同时回收成为推进力，所以推进性能得到提高。后退时也相同。而且，能够利用转向器改变由前螺旋桨30和后螺旋桨20施加到船体I的推进力的方向，来改变船舶的行驶方向。
[0061]另一方面，前螺旋桨30在前进时向后方产生推进水流，所以受到与此相当的反作用力。该力通过前推力轴承52传递到驱动轴10而作为推进力起作用。后螺旋桨20在前进时也向后方产生推进水流，所以也受到反作用力，该力也传递到直接连接的驱动轴10而作为推进力起作用。
[0062]当船舶后退时，前螺旋桨30的推进力(反作用力)通过后推力轴承53传递到驱动轴10，后螺旋桨20的推进力也传递到直接连接的驱动轴10。结果，本实施例的推进装置中，当船舶前进时以及后退时通过前螺旋桨30和后螺旋桨20的动作而产生的推进力均通过驱动轴10传递到船体I。
【权利要求】
1.一种船舶推进装置，其特征在于，包括: 后螺旋桨，固定于驱动轴上； 前螺旋桨，可旋转地支承在所述后螺旋桨前方的所述驱动轴上； 逆转装置，将所述驱动轴的旋转反转并传递给所述前螺旋桨； 马达，旋转所述驱动轴；以及 壳体，设置成从船体的船尾向下方延伸并包围所述逆转装置及所述马达。
2.根据权利要求1所述的船舶推进装置，其特征在于，所述逆转装置包括:驱动伞齿轮，固定于所述驱动轴上；从动伞齿轮，固定于所述前螺旋桨的轮毂；以及一个以上的反转伞齿轮，将所述驱动伞齿轮的旋转反转并传递给所述从动伞齿轮。
3.根据权利要求2所述的船舶推进装置，其特征在于，进一步包括反转伞齿轮轴，所述反转伞齿轮轴沿与所述驱动轴交叉的方向形成并支承所述反转伞齿轮。
4.根据权利要求3所述的船舶推进装置，其特征在于，进一步包括外壳，所述外壳支承所述反转伞齿轮的轴。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的船舶推进装置，其特征在于，还包括:圆筒形第一衬套，为了所述前螺旋桨的轮毂与所述壳体的背面部之间的密封，设置于所述前螺旋桨的轮毂前面部；以及圆筒形第一密封部件，设置于所述壳体的背面部，以与所述第一衬套的外表面接触。
6.根据权利要求1?4中任一项所述的船舶推进装置，其特征在于，进一步包括:圆筒形第二衬套，为了所述后螺旋桨的轮毂与所述前螺旋桨的轮毂之间的密封，设置于所述后螺旋桨的轮毂前面部；以及圆筒形第二密封部件，设置于所述前螺旋桨的背面部，以与所述第二衬套的外表面接触。
7.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1?4中任一项所述的船舶推进装置。
【文档编号】B63H23/02GK103796916SQ201180072416
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2011年9月23日 优先权日:2011年6月15日
【发明者】李振奭, 金志男, 朴炫相, 朴炯吉, 白光俊, 李东炫, 李泰九, 郑圣旭, 星野徹二, 徐钟守, 皇甫承勉 申请人:三星重工业有限公司