[發明專利]一種液壓驅動的全矢量噴水推進器噴口

有效

• 申請號: 201310239105.8
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103303451A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 宮琳;陳紫旭;閻艷;王國新;郝佳;謝劍;宋巖
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B63H11/04
• 分類號: B63H11/04;B63H11/117;B63H11/103
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;郭德忠

技術領域

發明涉及一種全矢量噴水推進器噴口，具體涉及一種液壓驅動的全矢量噴水推進器噴口，屬于船舶工業技術領域。

背景技術

控制噴水推進器推進力的方法有很多種，但目前比較成熟和應用較廣泛的技術主要有兩類，一類是采用改變噴水推進器輸出功率的裝置，另一類是調節噴水推進器噴出水流的裝置。改變噴水推進輸出功率的裝置通常采用安裝多級變速箱的方式，其結構復雜，需占用較大空間，一次性投入高，且后期使用和維護成本高，因此，該方法只能應用于大型設備（如船舶等）的初次設計、制造，無法對現有設備進行改裝。

調節噴水推進器噴出水流的裝置相對于改變噴水推進器輸出功率的裝置結構簡單，成本低，可以對現有裝備進行改裝。但應用增加導流葉片的方法改變噴水推進器噴出水流的方向，只能將水流噴向固定的方向，因此，其只能將推進力改變為固定的方向且調節能力有限。由于調節噴水推進器噴出水流的裝置結構相對簡單，且安裝和維護方便，因而得到了較多的關注。

目前噴水推進器噴口多采用固定的結構，無法調節噴口的大小。如果采用靈活可調的噴水推進器噴口，不但對原設備結構不會有較大影響，而且還會增加推進力的可控性，無疑會進一步提高調節噴水推進器噴出水流的裝置的吸引力。但現有的調節噴水推進器噴出水流的裝置存在下面4個明顯的缺陷：（1）利用轉向舵的調節方法能量和功率損耗大，不利于高速調節；（2）采用調向閥門的調節方法，將水流輸入到不同方向的噴口，達到控制推進力方向的目的，因此，其只能提供少數幾個固定方向的推進力；（3）采用導流葉片的方法改變噴水推進器噴出水流的方向，只能將水流噴向固定的方向，其調節能力有限；（4）目前調節噴水推進器噴出水流的裝置無法根據設備運行狀態，充分利用噴水推進器的功率，造成能量損失和動力不足。因此，為克服上述4個缺陷，增加推進力的可控性和噴水推進器功率利用效率，是提高調節噴水推進器噴出水流的裝置性能的主要方向。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種液壓驅動的全矢量噴水推進器噴口，能夠利用噴水推進器噴口葉片旋轉和擺動，調節噴水推進器噴口大小及噴水方向，從而控制噴水推進器推進力大小及方向。

液壓驅動的全矢量噴水推進器噴口，包括轉動葉片組件、擺動葉片、密封底座、轉動支撐套筒、壓緊蓋、液壓馬達和液壓缸；外圍設備為可控液壓泵系統，其包括液壓泵，控制系統，液壓閥和液壓油路，可控液壓泵系統中的控制系統根據工況控制液壓泵分別為液壓馬達和液壓缸分別提供所需動力；其中，轉動葉片組件由傳動套筒、傳動齒圈和固定葉片組成；

密封底座和壓緊蓋在在噴水推進器出口平面上沿出口的徑向方向呈內外固定，轉動支撐套筒安裝在密封底座和壓緊蓋之間，其前端的內外圓面分別使用軸承與壓緊蓋和密封底座相應部分配合實現支撐，使轉動支撐套筒沿其軸線轉動，其前端的內外圓面與壓緊蓋和密封底座接觸配合的部位安裝動密封圈，動密封圈防止外部雜物影響軸承轉動；傳動套筒一端的端面為方形連接面，方形連接面上固定連接兩片固定葉片，兩片固定葉片同時垂直于方形連接面且彼此互相平行；為保證固定葉片與傳動套筒之間的連接強度，固定葉片與傳動套筒可采用整體加工的形式；傳動套筒的另一端套裝在轉動支撐套筒的外圓上并與之固定；傳動套筒的外圓上固定有傳動齒圈，傳動齒圈由通過液壓馬達驅動的主動齒圈驅動，兩片擺動葉片通過轉軸與兩片固定葉片的內表面活動連接，擺動葉片和固定葉片合圍形成噴水推進器出口的擴張口；液壓缸的固定端連接在轉動葉片組件的固定葉片上，伸縮端連接在擺動葉片上，通過控制液壓缸的伸縮長度控制擺動葉片的張合角度。

工作方式：液壓馬達和液壓缸分別為轉動葉片組件和擺動葉片提供驅動力。液壓馬達將液壓能轉換為驅動轉動葉片組件轉動的機械能，通過傳動軸和傳動齒輪驅動轉動葉片組件上傳動齒圈旋轉，從而帶動轉動葉片組件旋轉；由于轉動葉片組件的傳動套筒固定在轉動支撐套筒上，轉動支撐套筒隨轉動葉片組件共同繞軸線旋轉。

在啟動和低速行駛階段：控制系統控制液壓缸推動擺動葉片合攏收縮噴口，可以產生較大推進力，提高加速性能；在高速行駛階段：控制系統控制液壓缸拉動擺動葉片擴張噴口，減少內部能量消耗，將發動機輸出功率全部用于產生推進力，從而提高最高行駛速度。此外，控制系統通過控制液壓馬達驅動轉動葉片組件轉動的角度來控制噴水方向，為設備提供額外的轉向動力，從而減小設備的轉彎半徑。

有益效果：