立式水力喷射推进装置制造方法及图纸

本发明专利技术的立式水力喷射推进装置包括一个可以转动的壳体，通过推进器的旋转从壳体的底部吸入流动的水流并向上推，使水流通过一个扩散器充入壳体上的压力室，从设在壳体底部的排水口将水排出，由船壳支撑并有一根推进器轴插入其中的内环设在壳体的上部并通过旋转轴承支撑壳体，扩散器整体地安装在内环上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种立式水力喷射推进装置，该专利技术的结构能够降低转动一个壳体所需要的旋转力。立式水力喷射推进装置设有与船底平齐的一个进水口和一个排水口。未突出船底的装置能够方便地应用于浅水作业的特殊船只，例如一条浮动的起重船，由于其吃水深度较浅不能保证足够的螺旋浆浸没在水中，也不能装用普通的隧道式推进器。日本未审定公开专利申请号为6-278692,6-286693 7-52882,8-58689等文件披露了这种立式水力喷射推进装置的已有技术。这种立式水力喷射推进装置允许外壳主体包括一个可以在任何方向上在360°范围内旋转的出水口，因此，可以在任意选定的方向上产生推进力，从而提高船只的操纵性。图6是上述日本未审定公开专利申请号为7-52882的文件所公开的立式水力喷射推进装置的剖面图。图7是从扩散器的一点看去的平面图。如图所示，从壳体52的底部52a的中心部分的进水口53吸入的排出水流，流向推进器51的上游，与由推进器51的旋转产生的旋转水流相汇合。推进器51下游的扩散器54通过叶片55来改变旋转水流的方向，并通过叶片55的作用改变旋转水流的方向，以在叶片的出口处沿径向流出。由于旋转水流的存在，如果排出的水流进入壳体52上的压力室，旋转能量使得排出的水流与壳体52的表面之间的摩擦损失，结果导致大量的能量损失。至于扩散器54的作用，由于它被设计成水流通路的截面逐步增大，使得水流的动能逐渐转变成压力能，从而使推力增大。设置有叶片55的扩散器54是立式水力喷射推进装置必不可少的一个组成部分。根据上述的传统的立式水力喷射推进装置，扩散器54与壳体一体或被整体安装在壳体52上。正因为这样，该装置的结构设计成壳体52和扩散器54两者都由操纵电动机56驱动转动。如图7所示，扩散器54的叶片55由于水流的反作用力F，产生沿箭头方向的旋转力(旋转力矩)Y。这个旋转力大到能够使壳体52在任何方向上转动360°，并显著地影响到操纵电动机的容量的确定。也就是说，如果壳体52通过操纵电动机56进行转动，而扩散器54的转动方向为其所受的旋转力(转矩)Y的方向，该方向如图7中的箭头所示，于是壳体52自转，操纵电动机56则以较小的功率转动(反过来说，它需要通过操纵电动机使其停止转动)。另一方面，如果扩散器54沿相反的方向旋转，所要求的力要能够克服下述两个力之和，一是摩擦阻力和由壳体的全部惯性力所产生的力矩；二是由水流产生的转动力矩，其远大于前两个力。操纵电动机的容量是由功率所决定的。功率消耗是一个很重要的因素，尤其是对由较低发电能力的驳船来说。从初始投资及运营成本考虑，功率消耗越低越好。操纵电动机需要安装在有限的空间内，因此电机的容量也要求降低到较小值，电机的尺寸也要尽可能小。在前面提到的先有技术中，壳体52装有一个推进器轴封57，如图6所示。如果壳体52的旋转方向与推进器51的转动方向相反，轴封接触部分的相对圆周速度等于其转动速度与推进器转动速度之和。正因为这样，对轴封的要求变得十分苛刻，而轴封的使用寿命也相应缩短了。根据前面提到的日本未审定专利申请公开No.7-52882的文件，在壳体52的底部有三个排水口，靠近进水口一侧的中间排水口的端面呈与进水口同心的圆弧状。每一个排水口的内部没有安装本申请将要描述的导向叶片。很明显上述先有技术中没有考虑排出的水流在水平方向的有效流动。结果，一部分水流明显地从壳体52底部的正下方流走。同时，转动壳体总成需要的扭矩包括克服排出水流的动能的转动力，这个动能是由壳体总成等的惯性力造成的。如果从置于中间排水口两侧的侧排水口流出的流量及方向不平衡，导致转动力对扭矩产生巨大的影响，这个力的大小成为影响转动扭矩的决定性因素。为避免发生这样的转动力矩，文献7-52882指出要限定排水口的尺寸和位置。实际上，平衡必须确定，从而在特定方向上很可能产生不希望的转动力矩。由于转动力矩的增大，操纵电动机的容量也提高了。在上述情况下，将产生较大的水压或者说较大的功率消耗。因此，本专利技术的目的是提供一种立式水力喷射推进装置，该专利技术的结构能够降低转动一个壳体所需要的旋转力。本专利技术的立式水力喷射推进装置的一种实施方式中，立式水力喷射推进装置包括一个壳体，该壳体能够被一个操纵电动机转动，通过推进器的旋转，从壳体的底部向上推动水，使水流通过一个扩散器向一个位于壳体上的压力室充水并通过壳体底部的一个排水口向外排水，其中一个由船壳侧支撑的并有一个插入其中的推进器轴的内环设置在壳体的上部，以通过一个转旋轴承支撑壳体，并且扩散器被整体地安装在内环上或与内环形成一体。在这种情况下，内环构成了一个由船壳侧支撑的固定部分，扩散器与壳体分开，形成一个独立的部件。由改变水流方向而在扩散器上产生的转动力矩并不作用在壳体上。此外，即使壳体转动，扩散器也是保持静止的。因此，壳体自身转动所要求的电机的功率就降低了。这样，如果将与一个齿轮箱相联，且向下延伸的圆形柱内环的下端安装在壳体内，而扩散器又整体地安装在内环的下端，就可以得到一种较为简单的结构。进一步，在扩散器或内环的固定部分与旋转的推进器轴之间可安装一个推进器的轴封，以便将海水或润滑室隔开。这样，便可以避免海水和润滑油在海水与润滑室之间的相互进入和渗漏。此外，如果在扩散器或内环的固定部分与转动的壳体之间安装一个转动密封，隔开海水腔与润滑室，便可以避免海水和润滑油在海水与润滑室之间的相互进入和渗漏。另外，在扩散器和装入扩散器内的内环之间的接触面可以设计成锥面，使得扩散器与内环之间由于水流作用在扩散器上的反作用力的旋转作用而相互产生推力。这样形成一个自锁系统，扩散器可以用较小和较少的螺栓进行固定。本专利技术的另外一种立式水力喷射推进装置包括一个可以在水平面内转动的壳体；一个设置在壳体底部中央的进水口；一个设置在该进水口上方的推进器；一个与进水口相连通的扩散器；一个与扩散器相连通的压力室；以及与压力室相连通并设置在壳体底部的排水口，其中排水口处装有排水导向叶片，该叶片倾斜了一个角度，以使从排水口喷出的水流的方向尽可能与壳体的底部平行。结果，实现从排水口喷出的水流不是向正下方而是尽可能沿水平方向，从而可以提高推力产生的效率。在此情况下，排水导向叶片可设置成倾斜一个角度，使排水口喷出的水流以与进水口相反的方向排出。这样就可以避免从排水口喷出的水流很快地被吸入进水口，从而提高产生推力的效率。此外，在进水口上可以设置进水导向叶片，该进水导向叶片以一个角度倾斜，使吸入的水流的方向与从排水口喷出的水流的方向相反。这样，可以避免吸入排水口喷出的水流，从而提高推力产生的效率。此外，排水口可以这样地设置，即，一个对称于通过进水口中心的直径线的中心排水口和/或对称地设置在该直径线两侧的侧排水口，以及将中间排水口的进水口一侧的端面设置成与直径线的方向垂直。这样，侧排水导向叶片的倾斜角度便可以进行改变和调节。如此，可以使得左右的推进力的大小不同，产生一个力矩来补偿由推进器的旋转产生的旋转水流引起的转动力矩。结果，转动壳体需要的操纵电动机的功率便可以降低。再有，如果中间排水口的导向叶片的倾斜角度能够改变和调节的话，推进器的负荷也就可以调节了。也就是说，如果排水口的面积加大，其负荷就会降低。如果面积减小，负荷就会增大。通过准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立式水力喷射推进装置，它包括一个可以通过操纵电动机转动的壳体，通过推进器的旋转从壳体底部向上推动流动的水流，使水流通过一个扩散器后充入壳体的一个压力室，再从壳体底部的排水口排出，其特征在于，一个由船壳支撑的并有一插入其中的推进器轴的内环设置在壳体中央的上部；并且壳体由内环通过一个旋转轴承支撑；扩散器与内环一体或被整体地安装在内环上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：日野满伸，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]