專利名稱：一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種船舶，具體地說是三體船。
背景技術(shù)：
當(dāng)代三體船的研究已有20多年的歷程，直到90年代中期以后高速三體船的研究才取得了較大進(jìn)展。這期間國(guó)內(nèi)外高速三體船的研究主要集中在水動(dòng)力理論、模型試驗(yàn)、船型優(yōu)化以及概念設(shè)計(jì)等方面。在結(jié)構(gòu)研究方面，李永正教授《三體船連接橋強(qiáng)度有限元分析》對(duì)三體船連接橋結(jié)構(gòu)的波浪載荷進(jìn)行了研究，并用有限元軟件MAESTRO對(duì)三體船進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。Dr ECheng的《The development of Trimaran Rules》給出了三體船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的載荷種類及其計(jì)算公式，包括總體載荷和局部載荷。Mizine Igor在《High-speed trimaran drag))中討論了關(guān)于三體船初步設(shè)計(jì)的問題,提出一些關(guān)于三體船載荷計(jì)算的方法和公式。在國(guó)內(nèi)，近幾年高速三體船的研究也開始受到重視。90年代末至本世紀(jì)初，哈爾濱工程大學(xué)，上海交通大學(xué)和海軍工程大學(xué)幾乎在同一時(shí)期各自對(duì)三體船的船型與水動(dòng)力進(jìn)行了研究，初步了解到其興波阻力、耐波性方面具有的一些較大優(yōu)越性。鄭豐教授的《小水線面中體三體船(TXISWATH)性能及概念設(shè)計(jì)研究》對(duì)一艘小水線面中體三體船的性能和型線以及總布置進(jìn)行了初步研究。盧晨教授的《水線面中體五體車客渡船概念設(shè)計(jì)及全船結(jié)構(gòu)有限元分析》對(duì)一艘五體車客渡船進(jìn)行了全面的研究，包括方案設(shè)計(jì)、穩(wěn)性研究、全船結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)和三維有限元分析。關(guān)于三體船的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究方面，國(guó)內(nèi)公開發(fā)表的文獻(xiàn)并不多見。而對(duì)于將螺旋槳裝置安裝于三體船的主船和側(cè)船之間的創(chuàng)新研究，在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的公開文獻(xiàn)資料中尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)于這方面的研究。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供使用差速器控制螺旋槳轉(zhuǎn)速和扭矩從而起到使船舶轉(zhuǎn)向的目的的一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，包括主船體、螺旋槳、安裝在主船體上的船舶主機(jī)、安裝在主船體兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)船體，其特征是還包括差速器，差速器包括輸入軸、主動(dòng)錐形齒輪、齒圈、行星齒輪軸、差速器框、小行星齒輪、側(cè)齒輪、傳動(dòng)半軸，輸入軸連接船舶主機(jī)和主動(dòng)錐形齒輪，主動(dòng)錐形齒輪連接并帶動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，齒圈連接差速器框，差速器框連接行星齒輪軸，小行星齒輪安裝在行星齒輪軸上，側(cè)齒輪有兩個(gè)、均與小行星齒輪嚙合，傳動(dòng)半軸有兩個(gè)，第一傳動(dòng)半軸連接第一側(cè)齒輪，第二傳動(dòng)半軸連接第二側(cè)齒輪；螺旋槳有兩個(gè)，第一螺旋槳通過第一螺旋槳軸安裝在主船體和第一側(cè)船體中間，第二螺旋槳通過第二螺旋槳軸安裝在主船體和第二側(cè)船體中間，兩個(gè)螺旋槳相對(duì)于主船體對(duì)稱安裝，第一傳動(dòng)半軸連接第一螺旋槳軸，第二傳動(dòng)半軸連接第二螺旋槳軸。本實(shí)用新型還可以包括I、所述的小行星齒輪有兩個(gè)。2、螺旋槳軸與傳動(dòng)半軸之間通過安裝在螺旋槳軸上的螺旋槳軸傘齒輪和安裝在傳動(dòng)半軸上的傳動(dòng)軸傘齒輪相連。3、還包括差速控制系統(tǒng)，所述的差速控制系統(tǒng)包括CPU、航速航向傳感器、舵角傳感器、制動(dòng)器，航速航向傳感器、舵角傳感器、制動(dòng)器均與CPU相連，CPU通過航速航向傳感器獲得船舶航速航向、通過舵角傳感器獲得期望信號(hào)后，控制制動(dòng)器改變差速器的傳動(dòng)半軸的轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于本實(shí)用新型將普通船舶安裝在船尾的螺旋槳安裝到了三體船主船體的兩側(cè)。此間的水流場(chǎng)流速較快，基本沒有渦流和紊流，能有效的降低螺旋槳運(yùn)·行時(shí)的振動(dòng)噪聲，節(jié)約動(dòng)力裝置運(yùn)行的能耗。此創(chuàng)新在船舶節(jié)能減排、降低能耗、提高船舶續(xù)航力、增加船舶安全性等方面有顯著地效果。同時(shí)由于不使用普通船舵，改用安裝對(duì)稱的雙螺旋槳?jiǎng)恿ρb置，大大提高了船舶的續(xù)航能力和生存能力。基于差速器原理來控制船舶的對(duì)稱螺旋槳，能有效的提高三體船的靈活性和快速性。

圖I為本實(shí)用新型的差速器裝置圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的差速控制系統(tǒng)裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 3，本裝置由以下三個(gè)部分組成一、差速器裝置差速器裝置由以下兩部分組成I、主副齒輪、行星齒輪。通過半軸連接左右螺旋槳。三體船直行時(shí)差速器的兩個(gè)行星齒輪都不轉(zhuǎn)動(dòng)，船舶轉(zhuǎn)向時(shí)，差速器的兩個(gè)行星齒及兩側(cè)半軸根據(jù)需要轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)差速，導(dǎo)致兩側(cè)螺旋槳轉(zhuǎn)速不同，船舶轉(zhuǎn)向。2、齒輪箱。通過傳動(dòng)齒輪來傳遞功率的齒輪傳遞組件，將主機(jī)的扭矩用兩個(gè)錐形齒輪實(shí)現(xiàn)垂直傳遞到兩側(cè)半軸。二、安裝于主船體兩側(cè)的對(duì)稱式雙螺旋槳安裝于主側(cè)船體之間的螺旋槳裝置主要由三部分組成I、螺旋槳。它采用普通三葉螺旋槳或者四葉螺旋槳，左右兩側(cè)的螺旋槳葉片旋向相反，螺旋槳盤面以及其它系數(shù)都相同。兩螺旋槳安裝于主船體和側(cè)船體正中間位置，左右對(duì)稱安裝。2、直角齒輪傳動(dòng)。動(dòng)力發(fā)生裝置和螺旋槳之間的傳動(dòng)采用直角結(jié)構(gòu)型式，由傘齒輪通過齒輪箱連接。3、螺旋槳裝置安裝于連接橋下側(cè)，完全浸沒在水中，低于三體船的吃水線。[0027]三、差速控制系統(tǒng)差速控制系統(tǒng)由以下兩部分組成I、參數(shù)采集CPU裝置。采集三體船行駛時(shí)的航速、航向等實(shí)時(shí)信號(hào)，和設(shè)定的預(yù)期信號(hào)做對(duì)比，計(jì)算存在的偏差，輸出調(diào)整量的電壓信號(hào)。2、電子制動(dòng)器。接收CPU裝置傳遞過來的電壓信號(hào)，對(duì)半軸實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱的制動(dòng)，從而改變半軸的轉(zhuǎn)速。船舶運(yùn)行時(shí)，船舶主機(jī)將扭矩傳給差速器輸入軸9，差速器輸入軸9帶動(dòng)主動(dòng)錐形齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)錐形齒輪2在差速器整個(gè)齒輪箱中，帶動(dòng)齒圈6轉(zhuǎn)動(dòng)，齒圈6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過差速器框架3和行星齒輪軸7帶動(dòng)其上的差速器兩個(gè)小行星齒輪8，差速器小行星齒輪8帶 動(dòng)左右兩側(cè)的側(cè)齒輪4同時(shí)同速旋轉(zhuǎn)。兩側(cè)的側(cè)齒輪4與半軸5相連，在傳動(dòng)軸外殼I內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三體船轉(zhuǎn)彎變向時(shí)，通過電子制動(dòng)器適當(dāng)制動(dòng)一側(cè)半軸，差速器框架3上的差速器小行星齒輪8通過與其連接的行星齒輪軸7與另一側(cè)的小行星齒輪8轉(zhuǎn)速不一致，從而使兩側(cè)的側(cè)齒輪4出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，傳動(dòng)半軸5帶動(dòng)另一副錐形齒輪改變扭矩方向后，控制兩側(cè)螺旋槳軸12以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)船舶變向。主機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過差速器的傳遞，從主船體18內(nèi)部傳到主船體18和側(cè)船體17之間的過道中。傳動(dòng)半軸5在主船體18外側(cè)安裝在連接橋15上，通過齒輪箱16在螺旋槳軸傘齒輪10和傳動(dòng)軸傘齒輪11的共同作用下，將傳動(dòng)軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給垂直的螺旋槳軸12，螺旋槳軸12帶動(dòng)普通螺旋槳13轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)三體船轉(zhuǎn)彎或前進(jìn)。螺旋槳軸12安裝于主船體和側(cè)船體中間位置14，左右完全對(duì)稱。螺旋槳的安裝位置以及差速器裝置的結(jié)合使用，進(jìn)一步提高了三體船動(dòng)力裝置的推進(jìn)效率，提高了三體船的燃料使用效率，減小了三體船前進(jìn)時(shí)螺旋槳推進(jìn)器的阻力，降低了螺旋槳運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。差速控制系統(tǒng)CPU 20對(duì)來自三體船航行時(shí)航速、航向傳感器22等實(shí)時(shí)信號(hào)24進(jìn)行采集與處理，且與來自舵角傳感器23的期望信號(hào)26對(duì)比，計(jì)算存在的誤差，輸出需要調(diào)整量的控制電壓25，控制電子制動(dòng)器21，使電子控制器21改變差速器傳動(dòng)半軸9的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)兩側(cè)螺旋槳13的速度，達(dá)到轉(zhuǎn)彎變向的目的。本實(shí)用新型專利和同類型的船舶動(dòng)力裝置安裝形式(例如安裝在船體尾部)相比本實(shí)用新型專利的效率將會(huì)比普通動(dòng)力裝置安裝位置的效率高2% 3% ;本專利所實(shí)用新型的裝置用左右對(duì)稱的螺旋槳裝置來替代船舶的船舵?，F(xiàn)在一般的船舶都具有船舵，用來改變船舶航行的方向。普通船舵具有保持船舶預(yù)定航向和改變船舶航行方向的兩大功能。在原來應(yīng)該安裝動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力發(fā)生裝置(柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、核動(dòng)力裝置等)的地方，安裝上蓄電池組。采用差速器裝置控制左右對(duì)稱的螺旋槳，在船舶運(yùn)行時(shí)，差速器控制系統(tǒng)對(duì)三體船的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和對(duì)比，通過差速器來調(diào)節(jié)兩個(gè)螺旋槳的速度差來達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。
權(quán)利要求1.一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，包括主船體、螺旋槳、安裝在主船體上的船舶主機(jī)、安裝在主船體兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)船體，其特征是還包括差速器，差速器包括輸入軸、主動(dòng)錐形齒輪、齒圈、行星齒輪軸、差速器框、小行星齒輪、側(cè)齒輪、傳動(dòng)半軸，輸入軸連接船舶主機(jī)和主動(dòng)錐形齒輪，主動(dòng)錐形齒輪連接并帶動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，齒圈連接差速器框，差速器框連接行星齒輪軸，小行星齒輪安裝在行星齒輪軸上，側(cè)齒輪有兩個(gè)、均與小行星齒輪嚙合，傳動(dòng)半軸有兩個(gè)，第一傳動(dòng)半軸連接第一側(cè)齒輪，第二傳動(dòng)半軸連接第二側(cè)齒輪；螺旋槳有兩個(gè)，第一螺旋槳通過第一螺旋槳軸安裝在主船體和第一側(cè)船體中間，第二螺旋槳通過第二螺旋槳軸安裝在主船體和第二側(cè)船體中間，兩個(gè)螺旋槳相對(duì)于主船體對(duì)稱安裝，第一傳動(dòng)半軸連接第一螺旋槳軸，第二傳動(dòng)半軸連接第二螺旋槳軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，其特征是所述的小行星齒輪有兩個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，其特征是螺旋槳軸與傳動(dòng)半軸之間通過安裝在螺旋槳軸上的螺旋槳軸傘齒輪和安裝在傳動(dòng)半軸上的傳動(dòng)軸傘齒輪相連?！?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，其特征是還包括差速控制系統(tǒng)，所述的差速控制系統(tǒng)包括CPU、航速航向傳感器、舵角傳感器、制動(dòng)器，航速航向傳感器、舵角傳感器、制動(dòng)器均與CPU相連，CPU通過航速航向傳感器獲得船舶航速航向、通過舵角傳感器獲得期望信號(hào)后，控制制動(dòng)器改變差速器的傳動(dòng)半軸的轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，其特征是還包括差速控制系統(tǒng)，所述的差速控制系統(tǒng)包括CPU、航速航向傳感器、舵角傳感器、制動(dòng)器，航速航向傳感器、舵角傳感器、制動(dòng)器均與CPU相連，CPU通過航速航向傳感器獲得船舶航速航向、通過舵角傳感器獲得期望信號(hào)后，控制制動(dòng)器改變差速器的傳動(dòng)半軸的轉(zhuǎn)速。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于差速器原理的對(duì)稱式雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的三體船，包括主船體、螺旋槳、安裝在主船體上的船舶主機(jī)、安裝在主船體兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)船體、差速器，差速器的輸入軸連接船舶主機(jī)，差速器的傳動(dòng)半軸連接螺旋槳，螺旋槳有兩個(gè)，第一螺旋槳通過第一螺旋槳軸安裝在主船體和第一側(cè)船體中間，第二螺旋槳通過第二螺旋槳軸安裝在主船體和第二側(cè)船體中間，兩個(gè)螺旋槳相對(duì)于主船體對(duì)稱安裝。本實(shí)用新型能有效的降低螺旋槳運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)噪聲，節(jié)約動(dòng)力裝置運(yùn)行的能耗，有效的提高三體船的靈活性和快速性。
文檔編號(hào)B63H23/02GK202754138SQ20122027561
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者路勇, 金春曉, 佟施宇, 許亦杰, 李仁科, 王彤羽, 朱玲玲, 沈鳳國(guó), 王守奇, 任曉慧 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)