[发明专利]一种液压驱动的全矢量喷水推进器喷口

说明书

技术领域

发明涉及一种全矢量喷水推进器喷口，具体涉及一种液压驱动的全矢量喷水推进器喷口，属于船舶工业技术领域。

背景技术

控制喷水推进器推进力的方法有很多种，但目前比较成熟和应用较广泛的技术主要有两类，一类是采用改变喷水推进器输出功率的装置，另一类是调节喷水推进器喷出水流的装置。改变喷水推进输出功率的装置通常采用安装多级变速箱的方式，其结构复杂，需占用较大空间，一次性投入高，且后期使用和维护成本高，因此，该方法只能应用于大型设备（如船舶等）的初次设计、制造，无法对现有设备进行改装。

调节喷水推进器喷出水流的装置相对于改变喷水推进器输出功率的装置结构简单，成本低，可以对现有装备进行改装。但应用增加导流叶片的方法改变喷水推进器喷出水流的方向，只能将水流喷向固定的方向，因此，其只能将推进力改变为固定的方向且调节能力有限。由于调节喷水推进器喷出水流的装置结构相对简单，且安装和维护方便，因而得到了较多的关注。

目前喷水推进器喷口多采用固定的结构，无法调节喷口的大小。如果采用灵活可调的喷水推进器喷口，不但对原设备结构不会有较大影响，而且还会增加推进力的可控性，无疑会进一步提高调节喷水推进器喷出水流的装置的吸引力。但现有的调节喷水推进器喷出水流的装置存在下面4个明显的缺陷：（1）利用转向舵的调节方法能量和功率损耗大，不利于高速调节；（2）采用调向阀门的调节方法，将水流输入到不同方向的喷口，达到控制推进力方向的目的，因此，其只能提供少数几个固定方向的推进力；（3）采用导流叶片的方法改变喷水推进器喷出水流的方向，只能将水流喷向固定的方向，其调节能力有限；（4）目前调节喷水推进器喷出水流的装置无法根据设备运行状态，充分利用喷水推进器的功率，造成能量损失和动力不足。因此，为克服上述4个缺陷，增加推进力的可控性和喷水推进器功率利用效率，是提高调节喷水推进器喷出水流的装置性能的主要方向。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种液压驱动的全矢量喷水推进器喷口，能够利用喷水推进器喷口叶片旋转和摆动，调节喷水推进器喷口大小及喷水方向，从而控制喷水推进器推进力大小及方向。

液压驱动的全矢量喷水推进器喷口，包括转动叶片组件、摆动叶片、密封底座、转动支撑套筒、压紧盖、液压马达和液压缸；外围设备为可控液压泵系统，其包括液压泵，控制系统，液压阀和液压油路，可控液压泵系统中的控制系统根据工况控制液压泵分别为液压马达和液压缸分别提供所需动力；其中，转动叶片组件由传动套筒、传动齿圈和固定叶片组成；

密封底座和压紧盖在在喷水推进器出口平面上沿出口的径向方向呈内外固定，转动支撑套筒安装在密封底座和压紧盖之间，其前端的内外圆面分别使用轴承与压紧盖和密封底座相应部分配合实现支撑，使转动支撑套筒沿其轴线转动，其前端的内外圆面与压紧盖和密封底座接触配合的部位安装动密封圈，动密封圈防止外部杂物影响轴承转动；传动套筒一端的端面为方形连接面，方形连接面上固定连接两片固定叶片，两片固定叶片同时垂直于方形连接面且彼此互相平行；为保证固定叶片与传动套筒之间的连接强度，固定叶片与传动套筒可采用整体加工的形式；传动套筒的另一端套装在转动支撑套筒的外圆上并与之固定；传动套筒的外圆上固定有传动齿圈，传动齿圈由通过液压马达驱动的主动齿圈驱动，两片摆动叶片通过转轴与两片固定叶片的内表面活动连接，摆动叶片和固定叶片合围形成喷水推进器出口的扩张口；液压缸的固定端连接在转动叶片组件的固定叶片上，伸缩端连接在摆动叶片上，通过控制液压缸的伸缩长度控制摆动叶片的张合角度。

工作方式：液压马达和液压缸分别为转动叶片组件和摆动叶片提供驱动力。液压马达将液压能转换为驱动转动叶片组件转动的机械能，通过传动轴和传动齿轮驱动转动叶片组件上传动齿圈旋转，从而带动转动叶片组件旋转；由于转动叶片组件的传动套筒固定在转动支撑套筒上，转动支撑套筒随转动叶片组件共同绕轴线旋转。

在启动和低速行驶阶段：控制系统控制液压缸推动摆动叶片合拢收缩喷口，可以产生较大推进力，提高加速性能；在高速行驶阶段：控制系统控制液压缸拉动摆动叶片扩张喷口，减少内部能量消耗，将发动机输出功率全部用于产生推进力，从而提高最高行驶速度。此外，控制系统通过控制液压马达驱动转动叶片组件转动的角度来控制喷水方向，为设备提供额外的转向动力，从而减小设备的转弯半径。

有益效果：