一种带有喷水器的船舶动力辅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，提供一种船舶动力装置，尤其是提供带有喷水器的船舶动力辅助加力装置。

背景技术：

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。

本申请人在专利号为201520806789.X，名称为“一种船舶动力系统中带有的辅助加力装置”的专利中公开了一种辅助加力装置，其是在船舶前部乃至于中部船体两侧板上安装弧形板体的喷水耳，还设置喷水装置，其中的喷水嘴向着喷水耳的朝向船舶所述侧板的喷水耳板体的内侧弧形板面喷水，从而使得船体获得一个向后的推动力。如果开启单侧喷水装置，即可让船体转弯或平衡使船体倾斜的浪头的作用力让舰船平稳航行。这种辅助加力装置的确可以起到很好的作用，但是，喷水装置的喷水方向是固定的，不能根据浪头的大小、航行、转弯的具体情况调整辅助动力的施加方向，灵活性不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改进现有技术的不足，提供一种带有喷水器的船舶动力辅助加力装置，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喷水装置的喷水方向，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。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种带有喷水器的船舶动力辅助加力装置，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；

所述喷水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，所述喷水器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嘴的朝向，使得喷水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水的方向而给船舶方向不同的辅助推动力，该喷水器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嘴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；

该输水装置包括一吸水泵，该吸水泵的吸入口连接吸水管，该吸水泵的排水口连接导水管，该导水管连接所述喷水器的进水口。

使用中所述吸水管插入水中，吸水泵启动，使得喷水器向着船体的后面或侧后面乃至侧面喷水，从而产生对于船体的推动力，以此给船舶增加辅助动力。

所述喷水器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嘴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，使得所述喷水嘴在朝向船舶后面和朝向船舶的侧面之间变化。

所述喷水器与船体侧壁的可转动连接结构可以是：包括在船体吃水线以下外壁上设置的轴承架，在该轴承架上竖向设置一转轴，所述喷水器设置在该转轴上，该转轴通过传动机构连接动力装置。

具体地，所述轴承架可以是：包括一固定架和一上轴架，所述固定架和上轴架与船体侧壁固连，固定架在下，上轴架在上，安装所述喷水器的一竖向的转轴通过轴承固定在所述固定架和上轴架，位于固定架和上轴架之间。

所述喷水器与固定架和上轴架之间可以设有间隙。

所述输水装置中还可以包括一高压喷水泵，该高压喷水泵的入口连接所述导水管，高压喷水泵的出口通过一软管连接所述喷水器的入口。

关于输水装置的一个优选方案是，所述高压喷水泵的出口上设置的所述软管，从船体的吃水线上方的侧壁穿出，连接置于吃水线以下的所述喷水器的入口。

连接所述喷水器的竖向转轴和动力装置的所述传动机构可以是普通的减速传动机构。一个优选方案是，所述传动机构为间歇传动机构。

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船体侧壁上的喷水器的转轴连接。

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水器的所述转轴以间歇式运动方式带动喷水器做调整喷水方向的运动。

所述传动机构可以设置在所述船体外侧的轴承架上，例如，构成轴承架的所述固定架为一封闭的密封箱体，所述传动机构以及电机设置在该箱体中，为使得水平设置的电机轴与竖直设置的固设喷水器的转轴连接，所述传动机构中还包括一转向机构，其输入轴连接所述间歇转轴，其输入轴连接所述转轴。

该转向机构可以是伞齿轮机构，所述伞齿轮机构中的主动轴连接所述间歇转轴，从动轴密封地从该密封箱体中伸出，连接所述喷水器的转轴。

所述转向机构也可以是万向联轴节。

动力装置的输出轴可输出正反两个方向的转动，即可使得喷水器双向转动，来回调节至适合的位置。

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隙运动。

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。

进一步地，所述吸水泵的吸水管的吸水口设置在船体的后侧面。这样的设计比起吸水口设置在船体前侧具有优越性。如果吸水口在船体的前侧，吸水导致船体前侧的水面降低，这样就会导致旋流，影响船舶的行驶，而将吸水口设置在船体的后侧，这样的不利影响就不会产生。

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水器。为了防止前面的喷水器喷出的水在后面的喷水器处产生漩涡，前后喷水器可以上下错开设置。

一个优选方案中，从前向后设置三个喷水器，三个喷水器，其高低位置最好是：最前面一个喷水器在最靠近吃水线的最高处。三个喷水器，中间一个位置最低。最后面的喷水器的高度与最前面的喷水器同等高度或者在最前一个喷水器和中间一个喷水器之间。

对于有若干对喷水器的情况，同一侧设置一个所述吸水泵，其上的导水管为多个支管并联，每一个支管连接一个喷水器。也可以是每个喷水器连接一个吸水泵。

高压喷水泵的设置与吸水泵设置情况可以是相同的，可以是一个喷水器连接一个高压喷水泵，也可以是几个喷水器通过支管连接一个高压喷水泵。

本实用新型提供的带有喷水器的船舶动力辅助加力装置，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，只要启动吸水泵或者再加上高压喷水泵，通过喷水器向船体的后面喷出高速水流，就可以提供推进力，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水器的喷水角度，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水器开启，并调节喷水器的喷水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。

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型提供的船舶动力系统中带有的辅助加力装置在船上设置的主视结构示意图。

图1a为图1的D部的局部放大结构示意图，显示在支撑喷水器的固定架密封箱体内设置的喷水器动力装置和传动机构的结构。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为所述辅助加力装置在船体上安装的结构示意图。

图4为在船体上下设置两个喷水器的结构示意图。

图5为在船体前后设置三个喷水器的主视结构示意图。

图6为在船体前后设置三个喷水器的俯视结构示意图。

图7为将高压水泵设置在吃水线以上的结构示意图。

图8为本带有喷水器的船舶动力辅助加力装置中的传动机构中间歇机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示为本实用新型提供的带有喷水器的船舶动力辅助加力装置的一个实施例的结构，该辅助加力装置成对地安装在船体C两侧壁上，位于吃水线A以下。每个辅助加力装置包括喷水装置、动力装置和传动机构。

喷水装置包括一喷水器5和一输水装置；

喷水器5可在水平面上转动地固定在船舶外侧壁上以改变喷水器的喷水嘴的朝向，使得喷水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水而给船舶方向不同的辅助推动力，该喷水器5与动力装置通过传动机构连接，使得该喷水器5上的喷水嘴能够在水平面上在所述设定角度范围内转动调节喷水的方向。

如图1至图3所示，该输水装置包括一吸水泵2，该吸水泵2的吸入口连接吸水管1，该吸水泵2的排水口连接导水管3，该导水管3连接一高压喷水泵4的入口，高压喷水泵4的出口通过软管41穿过船体侧壁连接喷水器5的进水口。吸水管1设置在船体C外侧壁上，一端插入水中，其另一端穿过船体侧壁进入船体内与吸水泵2的吸入口连接。吸水泵2启动，将水吸上来，通过导水管3给高压喷水泵4，高压喷水泵通过软管41穿出船体侧壁，连接喷水器5的入口，然后从喷水器5的出口喷出，使得喷水器5向着船体的后面喷水，从而产生对于船体的推动力，以此给船舶增加辅助动力。

喷水器5水平转动的设定角度范围可以是使得喷水嘴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（参见图2），使得喷水嘴从朝向船舶后面到朝向船舶的侧面。当船体一侧的喷水器5转到与船体侧壁的切线成大约90°时，可以给船体提供一侧向推力，继而可以推动船体横向移动，由此实现船舶靠岸而无需使用拖船的目的。

在输水装置中设置高压喷水泵4，而喷水器5设置在吃水线以下，如果高压水泵4在船体内吃水线以下，连接的软管41要在吃水线以下的船体侧壁穿出，其接口等设置于水下不方便，因此，在船体内，该高压喷水泵4连接的软管3’可以从船体的吃水线以上的侧壁穿出，然后向下延伸连接喷水器的入口，如图7所示。

船舶的主动力是设于船尾的螺旋桨B。

如图1所示，所述吸水泵2的吸水管1的吸水口设置在船体的后侧面。

为了适应较高的吃水线，在吃水线下较高的船侧壁上，可上下设置若干对喷水器，如图4所示。对于吃水线较高的船舶，如果采用一个高度较高的喷水器也可以，但是，这样就可能会使得喷水器在高度方向上的喷水的均匀性很难保证，这样，产生推动力的效果就不能保证，而在高度方向上设置几个喷水器，就可以保证在整个吃水线高度上的喷水强度的均匀性，推动的效果就可以得到保证。在该实施例中，为了简化结构，同侧的两个喷水装置共用一个吸水泵，吸水泵的排水口连接的导水管3为并列的两个支管，分别连接一个喷水器。

如图5和图6所示，在船舶船身较长的情况下，可以从前向后设置若干对喷水器。在本实施例中，同侧前后设置三个喷水器，三个喷水器连接的导水管3上各设置一个吸水泵2。而三个喷水器，其高低位置最好是：最前面一个喷水器在最靠近吃水线的最高处。三个喷水器，中间一个位置最低。最后面的喷水器位置在最前面一个喷水器和中间一个喷水器之间的高度。这样，可以使得助力均匀，助力效果较好。最前面的喷水器在最高处，用于控制船舶的行驶方向、转弯、直行，有利于船舶抵抗风浪。最后的喷水器在船舶靠岸时提供侧向助力，而中间的喷水器在起到平衡和稳定船身方面有很好的效果。

对于有若干对喷水器的情况，同一侧设置一个所述吸水泵，其上的导水管为多个支管并联，每一个支管连接一个喷水器。

也可以不在所述喷水器与导水管之间设置增压水泵，如果吸水泵的压头足够大的话。

如图1所示，喷水器与船体侧壁的可转动连接结构是：包括在船体吃水线以下外壁上设置的轴承架，为两个，上下设置，在下的为固定架51，在上的为上轴架52，在固定架51和上轴架52上竖向设置一转轴53，所述喷水器5设置在该转轴53上，该转轴53通过传动机构连接动力装置。喷水器5与固定架51和上轴架52之间设有间隙。

如图1和图1a所示，固定架51为一密封的箱体，传动机构和动力装置电机都设置在固定架51的箱体中。所述传动机构为间歇传动机构。

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所在的主动轴106，伞齿轮机构的从动轮所在的从动轴107穿出固定架51的箱体与支撑在固定架和上轴架之间的喷水器5的转轴53连接。

伞齿轮机构的主要作用是转向。由于喷水器的转轴是竖向的，如果电机的也是竖向设置，会使得固定架51的箱体纵向很高，这样的结构会影响船舶的行驶。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1a和图8所示，间歇机构105包括一固定在一机架上的间歇转轴1050，该间歇转轴1050上固设一齿轮1051，在机架也就是一圆截面的筒体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时，都要与该顶簧顶抵接触，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的转轴53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，提供弹性变形量。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。

本间歇机构与现有的诸如棘轮机构这样的间歇机构比较具有双向间歇运动的特点，比起如槽轮机构或间歇齿轮机构比较，具有结构简单、紧凑的特点；另外，本间歇机构快慢交替的频率决定于齿轮的齿数，如果希望交替更频繁一些，可以增加齿轮的齿数，现有技术中任何一种间歇机构，都不可能如同本间歇机构那样容易实现如此频繁的快慢交替。

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。

在上述实施例中，动力装置是电机，实际应用中，动力装置还可以的液压传动装置，液压传动装置中设有的液压泵的转轴作为替代电机的输出轴连接所述传动机构。