一种带有变速装置喷水推进器的制作方法

本实用新型涉及船舶制造领域，具体涉及一种带有变速装置喷水推进器。

背景技术：

喷水推进是近20余年急速发展成熟起来的一种特殊的推进方式，目前船舶上主要的推进设备为螺旋桨推进，但是螺旋桨推进器有许多不足与缺点，例如：在航行时产生的噪音很大，容易割伤水里的生物，推进效率不高，对生态环境有一定影响，在浅水区域行驶受限制，抗空化能力一般。随着船舶工业的不断发展，尤其是战争给军事领域技术带来的不断挑战，推进器技术成为诀定海上战争的关键，隐身技术和精确制导技术要求推进器不仅具有高速度，而且要有低噪声，推进器技术也由此产生了巨大的变化，从传统的螺旋桨推进器发展到今天各种特色的泵喷推进器。

由嘉善贯德精密锻造有限公司申请的实用新型专利“一种船用喷水推进装备”专利号：201520969661.5，其主要内部结构包括方向舵、推进泵、导叶体、叶轮、进流管道、电磁阀、轴套管、轴密封、轴、支撑轴承、隔舱密封装置和齿形联轴器，其特征在于:喷水推进装置中间部位为推进泵左侧连接有方向舵，推进泵内部左侧设有导叶体，内部右侧设有叶轮，控制部分与泵内部叶轮前方相联接，右侧连接进流管道。通过发动机带动输入轴将水流吸入再通过导叶整流将水喷出形成形成推力将水流喷水。

但其实用新型存在以下缺陷：1应用范围不广；2适用船型范围不广；3未采用模块化设计，实船安装和后期维护困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种带有变速装置喷水推进器。本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种带有变速装置喷水推进器。本实用新型是采用紧凑化的设计思想，因为水流相对于普通螺旋桨基本上是轴向流动，所以抗空泡能力强、推进效率高，液压倒车转向设计提高操控性能、流道齿轮箱一体化设计应用范围广、防堵、安装和后期维护方便等优点。

本实用新型的技术方案是：一种带有变速装置喷水推进器，包括流道齿轮箱、叶轮、导叶、喷嘴、倒车水斗和基座；

所述流道齿轮箱包括一体化设计的流道和齿轮箱；所述流道的后端与导叶的一端连接，所述喷嘴的一端与导叶的另一端转动连接，喷嘴绕与导叶连接的转轴A左右转动，所述倒车水斗安装在喷嘴上、且倒车水斗的一端与喷嘴的另一端转动连接，倒车水斗绕与喷嘴连接的转轴B上下转动；倒车水斗改变喷嘴的出水方向；

所述流道齿轮箱设有轮系；轮系的输出端穿过流道出口依次与叶轮轮毂和导内的导叶轮毂连接；

所述基座与流道进口可拆卸连接。

上述方案中，所述流道齿轮箱的轮系包括主动轴、主动齿轮、从动齿轮和从动轴；

所述从动轴的一端穿过流道齿轮箱内部、且在流道出口处依次与叶轮轮毂和导叶内的导叶轮毂连接；

所述主动轴的一端穿过流道齿轮箱内部，所述主动齿轮安装在主动轴上，主动齿轮与安装在从动轴上的从动齿轮啮合；

所述从动齿轮和离合器连接。

上述方案中，还包括转向机构，所述转向机构包括转向拨叉A、转向推杆、转向拨叉B、两个鱼眼关节和螺纹杆；

所述喷嘴的转向端通过鱼眼关节球头连接，两个鱼眼关节的杆端通过螺纹杆连接，转向拨叉B的一端与另一鱼眼关节球头连接，转向拨叉B的另一端与转向推杆的一端销轴连接，转向推杆的另一端与转向拨叉A销轴连接。

上述方案中，还包括液压控制系统、齿轮泵和液压旋转接头；

所述齿轮泵与述主动轴的一端连接；所述从动轴的另一端与液压旋转接头连接，液压旋转接头位于流道齿轮箱的外侧、且与离合器通过油路连接；齿轮泵的输出端分别与液压控制系统的输入端和液压旋转接头连接；所述液压控制系统的输出端分别与转向拨叉A和倒车水斗的上端连接。

上述方案中，所述主动轴的两端分别通过圆锥滚子轴承与流道齿轮箱连接。

上述方案中，所述从动轴的一端与导叶轮毂的滑动轴承连接，另一端与圆锥滚子轴承、推力球轴承和圆柱滚子轴承连接；所述圆锥滚子轴承Ⅲ位于离合器的后边，所述推力球轴承、圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承Ⅳ依次位于从动齿轮的前面。

上述方案中，还包括导水锥，所述导水锥为流线锥形；导水锥套在从动轴上、且高的一端与叶轮的轮毂连接。

上述方案中，所述流道为流线型腔体，流道的上壁面设有清污盖。

上述方案中，所述流道齿轮箱的流道出水口端设有法兰，所述法兰上设有内外两层螺栓孔，流道与导叶通过螺栓穿过内层螺栓孔连接，流道与船尾法兰通过螺栓穿过外层螺栓孔连接。

上述方案中，所述倒车水斗为碟筒型，内壁中间内凹，两侧为相通的出水口，为了达到最佳倒车效果，倒车时水流不冲撞船体尾部，两出水口向下弯曲约20°～30°

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型与传统的螺旋桨推进器相比，本文所述喷水推进器降低了噪音，不仅可以在深水领域航行，还可以在浅水领域行驶，声音相对于传统螺旋桨较低，将螺旋桨内置可以直接避免割伤水里面的生物，另外也大大提高了推进的效率。它利用喷水推进装置中推进泵喷出的高速水流的反作用力推动水中载体前进，并通过操舵倒航机构分配和改变喷流方向实现载体操纵。所以喷水推进装置具有推进和操纵双重功能。

2.本实用新型相比于现有技术推行器，由于流道齿轮箱一体化推进效率更高，可以配合低转速原动机，如果有不同速度要求不需要重新设计叶轮等结构，只需要更改齿轮箱，这样适应范围更广。

3.本实用新型具有优良的操控性：液压操舵系统使船只在任何船速下都极易操纵，同时配备倒车和清污装置。

4.本实用新型基座和流道齿轮箱分离式安装，可以更大范围适应更多船体。

5.本实用新型推进器主体中的主动轴、从动轴、导叶和叶轮容易安装和拆卸，维修方便。

6.本实用新型相比目前市面上面的推行器，本实用新型采用不锈钢材料，强度更高，推进动力更大，易于保养。

7.本实用新型喷水推进器装在船上，其用途十分广泛，可以作为游艇使用，用于水上乐园、城市内河、湖泊旅游观光，也可以作为水产养殖艇和钓鱼艇使用，不会挂网裹桨，具有明显的安全优势。

8.本实用新型喷泵进水口同船体底部持平，无水下部件有效的减少了附体阻力。

附图说明

图1为本实用新型喷水推进器立体结构图。

图2为本实用新型的喷水推进器内部结构图。

图3为本实用新型的喷水推进器叶轮的立体结构。

图4为本实用新型的喷水推进器导叶的主视图。

图5为本实用新型的喷水推进器导叶的轴侧图。

图6为本实用新型的喷水推进器基座的俯视图。

图7为本实用新型的喷水推进器基座的侧视图。

图中，1流道齿轮箱，2转向拨叉A，3主动轴，4前盖板，5圆锥滚子轴承Ⅰ，6轴套，7主动齿轮，8圆锥滚子轴承Ⅱ，9齿轮泵，10清污盖，11船艉法兰，12叶轮，13导叶，14喷嘴，15倒车水斗，16液压旋转接头，17圆锥滚子轴承Ⅲ，18离合器，19基座，20从动齿轮，21推力球轴承，22圆柱滚子轴承，23圆锥滚子轴承Ⅳ，24机械密封，25从动齿轮，26导水锥、27滑动轴承，28叶轮叶片，29叶轮轮毂，30转向推杆，31转向拨叉B，32鱼眼关节，33螺纹杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本实用新型所述带有变速装置喷水推进器，包括流道齿轮箱1、叶轮12、导叶13、喷嘴14、倒车水斗15、基座19、转向机构、液压控制系统、齿轮泵9、液压旋转接头16和导水锥26。

所述流道齿轮箱1为齿轮箱流道一体化设计，流道成流线型腔体，通常采用不锈钢铸造而成；包括流道和齿轮箱，所述流道的后端与导叶13的一端连接，所述喷嘴14的一端与导叶13的另一端转动连接，喷嘴14绕与导叶13连接的转轴A左右转动，所述倒车水斗15安装在喷嘴14上、且倒车水斗15的一端与喷嘴14的另一端转动连接，倒车水斗15绕与喷嘴14连接的转轴B上下转动；倒车水斗15改变喷嘴14的出水方向；所述流道齿轮箱1设有轮系；轮系的输出端穿过流道出口依次与叶轮12轮毂和导叶13内的导叶轮毂连接；叶轮12与从动轴25采用轴键连接方式。所述基座19与流道进口可拆卸连接。

所述流道齿轮箱1的轮系包括主动轴3、主动齿轮7、从动齿轮20和从动轴25；所述从动轴25的一端穿过流道齿轮箱1内部、且在流道出口处依次与叶轮12轮毂和导叶13内的导叶轮毂连接；所述主动轴3的一端穿过流道齿轮箱1通过圆锥滚子轴承Ⅱ8承载，且与流道齿轮箱1外部的齿轮泵9连接，齿轮泵9与流道齿轮箱1通过压紧密封圈方式实现密封。主动轴3的另一端通过圆锥滚子轴承Ⅰ5承载，发动机通过联轴器与主动轴3的另一端连接，所述主动齿轮7安装在主动轴3上、且与主动轴3采用非对称布置，采用轴环与轴套定位，主动齿轮7与安装在从动轴25上的从动齿轮20啮合；所述从动齿轮20和离合器18连接。

所述从动轴25的一端与导叶轮毂的滑动轴承27连接，另一端与圆锥滚子轴承Ⅲ17、圆锥滚子轴承Ⅳ23、推力球轴承21和圆柱滚子轴承22连接；所述圆锥滚子轴承Ⅲ17位于离合器18的后边，所述推力球轴承21、圆柱滚子轴承22和圆锥滚子轴承Ⅳ23依次位于从动齿轮20的前面。

所述主动齿轮7与从动齿轮20配合，发动机通过带动主动轴3，主动轴3通过轴键与主动齿轮7配合，从而带动主动齿轮7，主动齿轮7与从动齿轮20啮合，从而带动从动齿轮20，从动齿轮20与液压离合器18通过螺栓相连继而带动离合器18，离合器18通过油路压力紧紧和从动轴25配合，通过带动离合器18，从而带动从动轴25。从动轴25最左端装入液压旋转接头16，从动轴25与外部接头处采用机械密封，通过离合器18和推力球轴承21固定从动齿轮20，离合器18通过螺栓与从动齿轮20连接，推力球轴承21在从动齿轮20另一侧，用于方便齿轮定位，采用圆柱滚子轴承22和圆锥滚子轴承Ⅳ23来承载从动轴25，推力球轴承21、圆柱滚子轴承22、圆锥滚子轴承Ⅳ23依次安装在齿轮箱靠近流道一侧。齿轮箱与流道部分同样采用机械密封。

为提高流体运动的均匀性在叶轮12轮毂与从动轴25之间存在高差，采用导水锥26过渡。所述导水锥26为钢结构或者铝合金结构，且为流线锥形；导水锥26套在从动轴25上、且高的一端与叶轮12的轮毂连接。导水锥26负责对输入的水流起到引流作用，导叶13通过滑动轴承27承载固定，导叶13与流道齿轮箱1流道口采用螺栓连接。

所述转向机构包括转向拨叉A 2、转向推杆30、转向拨叉B31、两个鱼眼关节32和螺纹杆33；所述喷嘴14的转向端通过鱼眼关节32球头连接，两个鱼眼关节32的杆端通过螺纹杆33连接，转向拨叉B31的一端与另一鱼眼关节32球头连接，转向拨叉B31的另一端与转向推杆30的一端螺纹连接，转向推杆30的另一端与转向拨叉A2螺纹连接。

所述齿轮泵9与主动轴3的一端连接；所述从动轴25的另一端与液压旋转接头16连接，液压旋转接头16位于流道齿轮箱1的外侧、齿轮泵9输出的一部分油通过液压旋转接头16输入给离合器18；齿轮泵9的输出端分别与液压控制系统的输入端和液压旋转接头16连接；所述液压控制系统与转向拨叉A2连接，通过改变液压油缸行程带动转向拨叉A2、转向推杆30、转向拨叉B31、两个鱼眼关节32和螺纹杆33工作，从而带动喷嘴14形成转向；液压操控系统同时也与倒车水斗15上端提拉孔连接，同样也是改变液压油缸行程，使倒车水斗15工作。

所述流道为流线型腔体，流道的上壁面设有清污盖10。清污盖10采用螺栓和流道齿轮箱1连通，用于排除杂物，清理流道内腔。

所述流道齿轮箱1的流道出水口端设有法兰，所述法兰上设有内外两层螺栓孔，流道与导叶13通过螺栓穿过内层螺栓孔连接，流道与船尾法兰11通过螺栓穿过外层螺栓孔连接。

所述喷嘴14外形为锥形圆台与导叶13在垂直面内铰接，使转向喷嘴14在水平面内22.5°范围旋转，实现对导叶13中喷射水柱进行导流改变方向，从而获得转向力。

所述倒车水斗15为碟筒型内壁中间内凹，两侧为相通的出水口，两出水口向下弯曲约20°～30°。倒车水斗15与导叶13在水平面内铰接，当需要倒车时，液压控制系统将倒车水斗15放下，转向喷嘴14喷出水流经倒车水斗15阻拦改为向斜前方喷出，形成反作用推进力，使得船舶实现倒车。喷嘴14与倒车水斗15螺栓连接处镶有防止摩擦损坏的连接转向保护套，通过螺栓固定住保护套，保证当液压拉杆拉动转向和倒车时能顺利沿所需要方向运动。

图3和图4是所述叶轮12立体结构图，柱形叶轮轮毂29外接6片曲面叶片，叶轮轮毂29内部采用轴键连接方式，叶轮轮毂29为圆柱形，内部设有加强筋和轴孔，叶轮12与从动轴25通过轴键连接，从动轴25通过滑动轴承支撑，及配合在流道齿轮箱1的滚动轴承支撑，通过原动机主轴法兰连接形式实现带动叶轮12模块高速回转做功，外形轮廓经水力计算，是喷水推进器的动力主要部件，叶轮外径外240mm，轮毂直径为128mm，内孔直径为38mm。叶轮12于流道齿轮箱出水口1之间的间隙应小于1mm，间隙过大会严重影响喷水推进器的工作效率。

图5和图6是所述导叶13的立体结构图，导叶13的壳体为一锥形中空腔体，内部设有5-7片曲面叶片连接腔体及轴承支撑壳，一端采用圆形法兰水密连接至流道上，另一端作为转向模块的转动轴线采用轴套螺栓连接形式，内部轴承支撑壳通过滑动轴承27支撑从动轴25作用，并保证从动轴25的高速同轴平稳运行，是喷水推进器的导流液体的主要部件，外部为壁厚8mm的导叶外壳，导叶出水口直径为130mm。

叶轮叶片绕轮毂处横向扭曲，叶轮叶片与导叶13内壁间隙应小于1mm，同时叶轮叶片再设计时还需要经过一系列优化设计，通过Rd＝-3.289ψ²+2.522ψ+0.22计算轮毂比等一系列方式得出最佳叶片形态，从动轴25与叶轮12通过轴键连接。

所述导叶13与流道齿轮箱1通过螺栓连接，导叶13内部分布5-7片导叶叶片，中心位置设有滑动轴承27，后端接喷嘴14。通常导叶13与喷嘴14采用一体化铸造技术实现成型，从动轴25的后端尾部插入滑动轴承27内，前端圆锥滚子轴承Ⅲ17、圆锥滚子轴承Ⅳ23、推力球轴承21、圆柱滚子轴承22承载支撑整个从动轴，保证传动轴旋转的稳定性；此处需要注意以上各滚动轴承与滑动轴承27所在位置的同心度偏差小于0.2mm，各部件之间的配合间隙小于0.4mm，从而为叶轮12与流道齿轮箱1之间的间隙控制提供保障。

图6和图7所示，基座19为类矩形的不锈钢钢结构的空腔，底部与船体相连后与水体相接触，顶端与流道齿轮箱1通过螺栓连接，接触面留有水密圈的凹槽，通过螺栓的预紧力实现水密圈变形，从而达到水密效果。优选的，所述基座1底部可以通过螺栓、焊接或预埋等方式与船舶底板开孔处进行水密固结；基座19顶端外围设有法兰连接孔，法兰孔内侧设有矩形凹槽，直角处采用圆角过渡，圆角半径通常为矩形边长的1/10～1/8；凹槽内部用于放置水密条；基座19壁厚为12mm，放入船底与流道齿轮箱1进水口采用螺栓相连，并且基座19内部凹槽密封圈经螺栓连接压紧后进行水密连接。

本实用新型的所述喷水推进器的工作状态如下：

喷水推进器前进状态：发动机通过联轴器带动主动轴3通过内部轴承支撑通过轴键配合使得齿轮转动，从而带动从动轴25，从动轴25通过内部两端轴承支撑使得叶轮12延轴线做高速旋转运动，基座19安装在船体底部有水源接入，流道齿轮箱1和基座19至叶轮12区域内部腔体形成负压将基座处液体抽吸通过叶轮模，水源受力通过导叶13将水源由旋流状态转化为平流状态，喷出喷嘴14，形成反向推力，推动船舶前进。

喷水推进器转向状态：原动机连接连轴器带动主动轴3通过内部轴承支撑使得齿轮转动，带动从动轴25，从动轴带动叶轮旋转将基座处水源抽吸通过叶轮12，水源受力通过导叶13将水源由旋流状态转化为平流状态，通过操作台转动方向盘改变液压油路负载状态，通过倒车液压控制系统控制转向拨叉2，使得水流按转向喷嘴14的方向喷出。

喷水推进器倒车状态：原动机连接连轴器带动主动轴3，主动轴3通过内部轴承支撑通过轴键配合使得齿轮转动，从动轴带动叶轮12旋转将基座19处水源抽吸通过叶轮12，水源受力通过导叶13将水源由旋流状态转化为平流状态，通过液压控制系统放下倒车水斗15，使水流向前侧喷流，根据作用力和反作用力原理使船舶倒车。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。