[发明专利]一种基于喷水推进器的矢量控制装置

说明书

本发明涉及一种基于喷水推进器的矢量控制装置，属于船舶工业技术领域。基于喷水推进器的矢量控制装置包括：喷口法兰盘、折流板、折流板支座、转动轴、方向控制连杆、执行连杆和液压驱动组件。本发明通过液压驱动系统控制折流板的转动，从而实现精准改变喷水推进器出口水流方向的目的，进而实现船舶在水面行驶的姿态控制，通用性强，可根据喷水推进泵管道直径或管道内流速快速确定折流板尺寸，操作灵活有效，不影响整体直航速度。

技术领域

本发明涉及一种基于喷水推进器的矢量控制装置，属于船舶工业技术领域。

背景技术

喷水推进器其喷口作为船舶的操纵面，要求喷口按船舶航行需要进行偏转，以产生控制船舶所需的操纵力及力矩，喷口在高压、高交变载荷下进行工作，自喷水推进器诞生起，对各种矢量喷口装置进行大量研究，主要有箱形喷口装置和球面喷口装置两种。箱型喷口不改动喷水推进器原有固定喷口，只在推进器外侧加装箱形转动的折流箱体，但机械结构复杂，重量大，外部轮廓大；球面喷口装置采用球形转动调节结构，取消从喷口圆形过渡到出口矩形所需的独立过渡段，但对加工要求大，对密封要求高。针对现有矢量喷水推进装置调节能力有限，加工复杂密封要求高等现状，有必要发明一种矢量喷水推进装置来提高喷水推进器推进效率和转向响应速度，减少喷水推进器出水口的能量损失。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有矢量喷水推进装置调节能力有限，加工复杂密封要求高等问题，提出一种基于喷水推进器的矢量控制装置，该装置通过液压驱动系统控制折流板的转动，从而实现精确改变喷水推进器出口水流方向的目的，进而实现船舶在水面行驶的姿态控制。本发明能够应用于船舶工业技术领域、水陆两栖车辆技术领域。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明通过液压驱动系统控制折流板的转动，从而实现改变喷水推进器出口水流方向的目的，进而实现船舶在水面行驶的姿态控制。本发明能够应用于船舶工业技术领域、水陆两栖车辆技术领域。

一种基于喷水推进器的矢量控制装置，包括：喷口法兰盘、折流板、折流板支座、转动轴、方向控制连杆、执行连杆和液压驱动组件。

所述喷口法兰盘按照国家标准要求的尺寸、公差范围等生产，用于同船舶喷水推进器管路尾端连接，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起完成连接；

所述折流板布置在喷水推进器喷口喷射流出口，安装于所述喷口法兰盘出口外端，折流板与转动轴连接，折流板可绕轴旋转；所述折流板尺寸的计算方法如下：：

折流板主要的参数有长D₁，宽D₂，高D₃，折流板长D₁可按照下述公式确定，

D₁＝1.14D-76.6 (1)

式中D为与矢量控制装置配对安装的喷水推进泵管路直径，由于管道内体积流量Q、流速v与管道直径D存在下述关系：

式中A为过流断面的面积，上式物理意义为体积流量为通过该截面的平均流速与截面面积的乘积；

故有

本发明矢量控制装置折流板长D₁可根据式(1)与配套的喷水推进泵管路直径快速确定，也可根据式(3)由管道流量与流速得出，D₁参数设计方便快捷，可大大节省折流板设计周期，且得到的折流板性能较佳；

折流板长D₂下限主要取决于折流板的结构强度，其数值应不小于0.04D，同时考虑到流动损失，尺寸应不大于0.4D，即D₂＝(0.04～0.4)D，得到的D₂可满足折流板结构强度要求，保证矢量控制装置工作过程中折流板不受破坏；