一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵及其船舶制造技术

本发明专利技术涉及船舶的动力性能及其操纵系统，特别涉及一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵及其船舶，该子螺旋桨舵包括竖直设置于船尾并与船的龙骨延伸线相垂直的舵轴、V型支架、包括滚筒叶片和滚轴组成的回收滚筒、齿轮箱组件、子螺旋桨和安全罩，通过尾流产生的冲击力给滚筒叶片施加驱动力，使滚筒叶片带动齿轮箱组件中的齿轮转动，进而促进子螺旋桨旋转，产生对船舶向前的驱动力和转向力，减少了船舶尾流的兴波阻力，消除螺旋桨直冲舵叶的阻力，同时舵轴的角度调整能够对该子螺旋桨舵起到整体的转向作用，使应用该子螺旋桨舵的船舶航行更平稳、舵效更高和推进力更强。

A Subpropeller Rudder for Improving Navigation Efficiency of Ships and Its Ships

The invention relates to the dynamic performance of a ship and its control system, in particular to a sub-propeller rudder and a ship which can improve the navigation efficiency of a ship. The sub-propeller rudder comprises a rudder shaft vertically arranged at the stern of the ship and perpendicular to the keel extension line of the ship, a V-shaped support, a recovery drum, a gear box assembly, a sub-propeller and a safety hood consisting of a drum blade and a roller, and through a wake flow. The resulting impact force exerts driving force on the drum blade, which makes the drum blade drive the gear in the gear box assembly to rotate, thus promoting the rotation of the sub-propeller, generating the driving force and steering force for the ship forward, reducing the wave-making resistance of the ship wake, eliminating the resistance of the propeller directly impacting the rudder blade, and adjusting the angle of the rudder shaft can play an integral role in the steering of the propeller rudder. It makes the ship with this propeller rudder sail more smoothly, with higher rudder efficiency and stronger propulsion force.

【技术实现步骤摘要】
一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵及其船舶
本专利技术涉及船舶的动力性能及其操纵系统，特别涉及一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵及其船舶。
技术介绍
由船舶主机(柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等)、传动系统(轴系、齿轮箱、联轴节、离合器等)和推进器(螺旋桨、全向推进器、侧向推进器等)组成的船舶动力系统，就像船舶的心脏，在为船舶提供动力的同时，还关乎船舶运行的稳定性、安全性和经济性等因素。因此，为了提高船舶航行的经济效益和能源利用率，进行船舶动力系统的优化，保证其输出功率和载重量的同时，提高效率降低能耗尤为重要。动力系统和舵系统是船舶航行中起决定性的两大密切关联的部件，而现有的舵系统中的舵叶大都是装在螺旋桨的后面，接受水流冲力，形成压力差进行转向，即使在直行不需要转向的情况下，因舵叶本身有受力面积，也会对船舶的行进造成阻力。目前，有少量小型船舶应用正螺旋桨串联反螺旋桨推进，用反螺旋桨回收正螺旋桨的反作用力，为船舶增加推进力，但此方法中反螺旋桨回收反作用力不充分，也没有调整船舶航行转向的功能。还有一些改进的方案用可调距的螺旋桨提高舵效，其制作部件装置在桨毂内部，工艺复杂，影响桨叶受力强度，还无法回收利用尾流。
技术实现思路
为此，需要提供一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵，以解决传统船舶在行进过程中操控舵叶所产生的阻力和尾流能源没有得到充分利用造成浪费，从而提高船舶的航行效能。另一方面，提供一种包含上述可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵的船舶，以改善船舶的航行效能和提高舵的转向操控性能。为实现上述目的，专利技术人提供了一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵，包括：舵轴，竖直设置于船尾并与船的龙骨延伸线相垂直；V型支架，包括支点和2个端点；回收滚筒，包括滚筒叶片和滚轴；齿轮箱组件，包括第一齿轮箱和第二齿轮箱，所述第一齿轮箱包括伞型齿轮A、伞型齿轮B和第一传动轴，所述第二齿轮箱包括伞型齿轮A、伞型齿轮B和第二传动轴；子螺旋桨，包括第一子螺旋桨和第二子螺旋桨；和安全罩，其两端与第一齿轮箱和第二齿轮箱组合件扇形平面钢板的弧吻合联接；其中，2个所述伞型齿轮A对称设置于滚轴两端，2个所述伞型齿轮B分别通过第一传动轴和第二传动轴的一端与伞型齿轮A啮合，所述第一传动轴和第二传动轴的另一端分别固定设置第一子螺旋桨和第二子螺旋桨，所述滚筒叶片固定设置于滚轴上。进一步地，所述舵轴设置有轴承与水下密封轴承座和甲板轴承座与轴承适配稳固旋转。舵轴的长度可根据船舶吃水和型号设置。进一步地，所述舵轴上设有2个舵臂，所述舵臂用于连接船体上的液压臂。船体上的液压臂与舵臂连接，当船舶需要转向时，一边液压臂伸长活动，另一边的液压臂缩短活动，从而舵臂往某一方向转动相应角度，驱动舵轴转动相应角度，驱使舵轴带动该子螺旋桨舵转动，扭矩发生变化，产生舵效转向，因此，若某些船舶上不用液压臂而是用气压臂或丝杆臂，该子螺旋桨舵也同样适用。进一步地，所述舵轴上部还设置有手柄孔槽，用于插入手柄进行人工应急转向操作。可以理解，由于该舵轴实际上承载着子螺旋桨舵上所有零部件的重量，因此，在需要对舵轴进行转动时，应用手柄插入该手柄孔槽，利用杠杆原理可以省力地实现螺旋桨舵自如地转动，从而实现船体行进方向的人工应急操纵。进一步地，所述V型支架的数量为2-3个，并且包括水上和水下V型支架，所述支点固定设置于所述舵轴相应的位置上，其中，所述水下V型支架支点与舵轴靠近水下密封轴承座位置固定联接，两端点分别与第一齿轮箱和第二齿轮箱端头固定联接，与第一传动轴和第二传动轴形成平面节点，承载第一子螺旋桨和第二子螺旋桨的推动力。所述水上的V型支架支点与舵轴甲板轴承座上方位置固定联接，其端点分别与第一齿轮箱和第二齿轮箱体顶部固定联接，根据船尾的形状规格还可以通过曲杆分别与第一齿轮箱和第二齿轮箱箱体固定连接，还可以将两个V型支架的支点固定联接舵轴的水下适应部位，其方法在于便捷有效稳固子螺旋桨的运作。V型支架的作用在于固定齿轮箱和回收滚筒，因此，其强度的大小最重要的是要满足对其所固定物和水流冲击力造成的合力，对于不同型号的船舶，因适用的滚筒叶片大小以及齿轮箱大小不同，V型支架的数量和强度可以相应地增减，连接方法可以在常规方法如激光焊接、电焊接中作相应选择。进一步地，所述安全罩为半圆柱状盖体，并罩设于所述回收滚筒上方，两端与第一齿轮箱和第二齿轮箱组合件扇形平面钢板的弧吻合联接，其作用在于，避免操作不慎发生各类事故，同时也具有稳固子螺旋桨运作的作用。进一步地，所述第一子螺旋桨和第二子螺旋桨的叶片数量和大小完全一致，旋向相反，其安装于第一传动轴和第二传动轴的端部，左侧的右旋，右侧的左旋，形成合流，对船舶的行进方向产生较好的驱动力和转向力。进一步地，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱的两箱体相对一侧均为扇形平面钢板，相背一侧均为半橄榄球平滑弧面的异形箱体，其目的在于减少水流阻力。该第一齿轮箱和第二齿轮箱箱体的作用在于为伞型齿轮及传动轴提供容纳空间，以及提供滚轴和各传动轴运作所需的轴承座，运用轴承使滚轴与第一传动轴和第二传动轴在相应的齿轮箱内稳固旋转。进一步地，所述舵轴、V型支架、回收滚筒、曲杆和安全罩均为硬质钢材质，其目的在于增强该子螺旋桨舵运作过程中的稳定性和安全性。专利技术人还提供了一种含有上述任一种子螺旋桨舵的船舶。专利技术人提供的一种包含上述可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵及其船舶与现有技术的区别是：上述技术方案采用回收滚筒、齿轮箱组件和子螺旋桨为主要部件通过V型支架联接在与龙骨延伸线相垂直的舵轴上，运用舵臂和轴承在船舶尾部合适的位置，通过尾流产生的冲击力给滚筒叶片施加驱动力，使滚筒叶片带动滚轴及齿轮箱组件中的齿轮转动，进而驱动子螺旋桨旋转，产生对船舶向前的驱动力和可调整的转向力，就是舵轴的角度调整能够对该子螺旋桨舵起到整体的转向作用，使应用该子螺旋桨舵的船舶航行更平稳、舵效更高，推进力更强，与现有改进的船舶动力系统相比，具有以下优点：1、结构简单，便于生产制造；2、回收船舶排出尾流的反作用力，转换成行进驱动力和转向力；3、消除螺旋桨直冲舵叶的阻力；4、减少船舶尾流的兴波阻力。附图说明图1为本实施例所述一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵的俯视示意图；图2为图1所述一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵A-A’方向的示意图；图3为本实施例所述将舵轴往B-B’方向旋转一定角度后可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵的变化示意图；图4为本实施例所述V型支架通过曲杆与齿轮箱固定连接的示意图；图5为本实施例所述另一种适用大型船舶的V型支架通过曲杆与齿轮箱固定连接的示意图；图6为本实施例所述另一种两个V型支架支点舵轴水下适用固定连接的示意图。附图标记说明：1、舵轴；11、水下密封轴承座；12、甲板轴承座；13、手柄孔槽；2、V型支架；21、曲杆；31、滚筒叶片；32、滚轴；41、伞型齿轮A；42、伞型齿轮B；43、第一传动轴；44、第一子螺旋桨；45、第二传动轴；46、第二子螺旋桨；47、异形箱体；48、齿轮箱体组件扇形钢板；5、安全罩；6、舵臂。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1、图2，本实施例提供了一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵，该子螺旋桨舵由舵轴、V型支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵，其特征在于，包括：舵轴，竖直设置于船尾并与船的龙骨延伸线相垂直；V型支架，包括支点和2个端点；回收滚筒，包括滚筒叶片和滚轴；齿轮箱组件，包括第一齿轮箱和第二齿轮箱，所述第一齿轮箱包括伞型齿轮A、伞型齿轮B和第一传动轴，所述第二齿轮箱包括伞型齿轮A、伞型齿轮B和第二传动轴；子螺旋桨，包括第一子螺旋桨和第二子螺旋桨；和安全罩，两端与第一齿轮箱和第二齿轮箱组合件扇形钢板的弧吻合联接；其中，2个所述伞型齿轮A对称设置于滚轴两端，2个所述伞型齿轮B分别通过第一传动轴和第二传动轴的一端与伞型齿轮A啮合，所述第一传动轴和第二传动轴的另一端分别固定设置第一子螺旋桨和第二子螺旋桨，所述滚筒叶片固定设置于滚轴上。

【技术特征摘要】
1.一种可提高船舶航行效能的子螺旋桨舵，其特征在于，包括：舵轴，竖直设置于船尾并与船的龙骨延伸线相垂直；V型支架，包括支点和2个端点；回收滚筒，包括滚筒叶片和滚轴；齿轮箱组件，包括第一齿轮箱和第二齿轮箱，所述第一齿轮箱包括伞型齿轮A、伞型齿轮B和第一传动轴，所述第二齿轮箱包括伞型齿轮A、伞型齿轮B和第二传动轴；子螺旋桨，包括第一子螺旋桨和第二子螺旋桨；和安全罩，两端与第一齿轮箱和第二齿轮箱组合件扇形钢板的弧吻合联接；其中，2个所述伞型齿轮A对称设置于滚轴两端，2个所述伞型齿轮B分别通过第一传动轴和第二传动轴的一端与伞型齿轮A啮合，所述第一传动轴和第二传动轴的另一端分别固定设置第一子螺旋桨和第二子螺旋桨，所述滚筒叶片固定设置于滚轴上。2.根据权利要求1所述的子螺旋桨舵，其特征在于，所述舵轴在龙骨延伸线相垂直的水下底板和水上甲板分别设置密封轴承座、轴承座和适配轴承与舵轴垂直稳固。3.根据权利要求2所述的子螺旋桨舵，其特征在于，所述舵轴上设有2个舵臂，所述舵臂用于连接船体上的液压臂。4.根据权利要求3所述的子螺旋桨舵，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冲，赵钦更，
申请(专利权)人：赵冲，
类型：发明
国别省市：福建,35