申请/专利权人：上海衡拓船舶设备有限公司

申请日：2019-01-02

公开（公告）日：2020-10-20

公开（公告）号：CN109720516B

主分类号：B63B39/06(20060101)

分类号：B63B39/06(20060101);F16H1/32(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.20#授权;2019.05.31#实质审查的生效;2019.05.07#公开

摘要：本发明涉及一种大角度、高转速的转动机构，具有一个带有内齿圈的鳍柄，一个用于带动鳍转动的鳍轴，鳍轴具有外齿圈，所述鳍柄与鳍轴之间通过多个具有外齿圈的转动体啮合传动连接；所述转动体通过固定销连接在非收放式减摇鳍装置的支承座上，转动体可绕固定销中心运动，由鳍柄经转动体带动鳍轴围绕中心旋转，从而实现鳍大角度、高转速的转动。本发明结构结构简单、紧凑，其载荷被分配到数量众多的齿上，强度大，承载的能力较为强；通过改传动比，可以使鳍的转角达到±90°；通过改传动比，可以实现转鳍角速度是目前执行机构转鳍角速度2～3倍；所有齿轮始终相互啮合，换挡时无需滑移齿轮，因此摩擦磨损小，寿命较长。

主权项：1.一种大角度、高转速的转动机构，具有一个带有内齿圈的鳍柄，一个用于带动鳍转动的鳍轴，所述鳍轴具有外齿圈，其特征在于：所述鳍柄与鳍轴之间通过多个具有外齿圈的转动体啮合传动连接；所述转动体通过固定销连接在非收放式减摇鳍装置的支承座上，转动体可绕固定销中心运动，由鳍柄经转动体带动鳍轴围绕中心旋转，从而实现鳍大角度、高转速的转动；所述转动机构下面装有锁紧机构及限位块，转动机构两侧上部分别设有左右两只转鳍油缸，所述转鳍油缸的活塞杆与鳍柄之间通过鳍柄销形成铰链连接，所述转鳍油缸通过油缸铰轴和关节轴承支承在支承座上，形成铰链连接；两个转鳍油缸连接控制阀组，由控制阀组控制两个转鳍油缸动作。

全文数据：大角度、高转速的转动机构技术领域本发明涉及一种用于减少船艇横摇运动的设备，特别是一种零航速减摇鳍装置。背景技术现有非收放式减摇鳍装置采用鳍柄将直线液压缸与转轴刚性连接，鳍柄与鳍轴之间通过双键固定联接成为一体。转鳍油缸活塞杆与之间通过鳍柄销形成铰链联接。转鳍油缸通过油缸铰轴和关节轴承支承在支承座上，形成铰链联接转鳍时，左右两只转鳍油缸的有杆腔和无杆腔分别进油，分别产生推力和拉力，对鳍柄一推一拉形成力偶，从而带动鳍轴转动，实现转鳍功能。转鳍的速度和方向由液压机组的流量和油液流向确定，但受限于其执行机构均采用曲柄连杆的驱动结构而所能达到的最大转鳍工作角度仅为±40°。横摇减摇鳍已被用于减少船舶在航行时的横摇为时多年，基本原理是要依赖流过鳍叶的水流，低航速或者零航速时稳定用的升力非常小，甚至在零航速时完全消失，这是横摇减摇鳍的最大的不足。有些船舶选择了既安装减摇鳍也安装减摇水舱，在中高速下使用减摇鳍和减摇水舱联合减摇，低速下使用减摇水舱减摇。虽然这种方法的优点很明显，但是安装两种减摇装置，不但需要分别设计和维护两套系统，而且还占用了大量船舶的内部空间和排水量。零航速减摇鳍是一种新型的减摇技术，允许鳍应用在船飘流或者抛锚时的情况下减摇。基于伯拉休斯定理可得：零航速鳍流体升力与弦长的3次方成正比；与展长的1次方成正比；与转动角度2次方成正比。但受限于其执行机构均采用曲柄连杆的驱动结构而所能达到的最大转鳍工作角度仅为±40°，不能为零航速减摇鳍装置提供更大的转鳍角度和更快的转鳍速度，不能提供较大升力。为了研发满足船只全航速特别是零航速下的减摇需求，急需一种大角度、高转速的传动机构。发明内容为了满足船只全航速特别是零航速下的减摇需求，本发明提出一种大角度、高转速的转动机构，引入简单行星齿轮传动机构的非收放式减摇鳍装置执行机构，通过设定鳍柄内齿圈、行星轮、鳍轴外齿圈的模数和齿数，可获得很大的传动比，实现大角度、高转速的传动。为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种大角度、高转速的转动机构，具有一个带有内齿圈的鳍柄，一个用于带动鳍转动的鳍轴，鳍轴具有外齿圈，所述鳍柄与鳍轴之间通过多个具有外齿圈的转动体啮合传动连接；所述转动体通过固定销连接在非收放式减摇鳍装置的支承座上，转动体可绕固定销中心运动，由鳍柄经转动体带动鳍轴围绕中心旋转，从而实现鳍大角度、高转速的转动。进一步，所述转动机构下面装有锁紧机构及限位块，转动机构两侧上部分别设有左右两只转鳍油缸，所述转鳍油缸的活塞杆与鳍柄之间通过鳍柄销形成铰链连接，所述转鳍油缸通过油缸铰轴和关节轴承支承在支承座上，形成铰链连接；两个转鳍油缸连接控制阀组，由控制阀组控制两个转鳍油缸动作。进一步，所述支承座设有对应转动机构的刻度盘。进一步，转鳍时，左右两只转鳍油缸的有杆腔和无杆腔分别进油，分别产生推力和拉力，对鳍柄的内齿圈一推一拉形成力偶，鳍柄的内齿圈给转动体外齿圈一个作用力，转动体外齿圈转动给鳍轴外齿圈一个作用力，鳍轴外齿圈反向旋转。进一步，所述鳍柄的内齿圈与鳍轴的外齿圈的齿数所形成的传动比，可使鳍轴的转角达到±°，并增速。本发明的有益效果是：本发明的传动机构和现有机构相比较：1.结构上：结构简单、紧凑，其载荷被分配到数量众多的齿上，强度大，承载的能力较为强。2.功能上：1通过改传动比，可以使鳍的转角达到±90°；2通过改传动比，可以实现转鳍角速度是目前执行机构转鳍角速度2～3倍；3所有齿轮始终相互啮合，换挡时无需滑移齿轮，因此摩擦磨损小，寿命较长。附图说明图1为非收放式减摇鳍装置及转动机构示意图；图2为转动机构连接示意图；图3为转动机构原理图；图4为转动机构转向示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，非收放式减摇鳍装置主要由支承座1、锁紧机构2、限位块3、刻度盘4、转动机构5、转鳍油缸6、控制阀组7和鳍8等组成。支承座1上装有转动机构5，转动机构5连接鳍8，转动机构5下面装有锁紧机构2及限位块3，转动机构5两侧上部分别装有转鳍油缸6，两个转鳍油缸6装有控制阀组7，控制阀组7控制连接两个转鳍油缸6。支承座1设有对应转动机构5的刻度盘4。如图2所示，转动机构5由鳍柄9内圆加工成内齿圈、转动体10外圆加工成外齿圈、固定销11、鳍轴12外圆加工成外齿圈组成。鳍柄9通过内齿圈啮合连接多个转动体10，转动体10通过固定销11连接在支承座1，多个转动体10分别通过外齿圈与鳍轴12啮合连接。转鳍油缸6的活塞杆与鳍柄9之间通过鳍柄销形成铰链连接，转鳍油缸6通过油缸铰轴和关节轴承支承在支承座1上，形成铰链连接。转鳍时，左右两只转鳍油缸6的有杆腔和无杆腔分别进油，分别产生推力和拉力，对鳍柄9一推一拉形成力偶，从而带动鳍柄9内圆加工成内齿圈围绕旋转中心转动。当固定销11固定时，鳍柄9和四至八组转动体10通过齿轮连接，使得转动体10外圆加工成外齿圈围绕固定销11中心运动。转动体10通过齿轮带动鳍轴12外圆加工成外齿圈围绕中心旋转，从而实现传动。通过设计不同鳍柄9内圆加工成内齿圈和鳍轴12外圆加工成外齿圈齿数，改传动比可以使鳍轴12的转角达到±90°，鳍轴12转速增加。如图3所示，固定销11固定在支承座1作为行星架15固定，鳍柄9的内齿圈13为主动件且逆时针转动，而鳍轴12为太阳轮16则作为被动件。由于行星架15被固定，则机构就属于定轴传动，鳍柄9的内齿圈13逆时针转动，给转动体10的外齿圈作为行星轮齿14一个作用力F1，行星轮14则逆时针转动，给太阳轮16一个作用力F2，太阳轮16也顺时针旋转，结果内齿圈13的旋转方向和太阳16轮相反。在定轴传动中，行星轮14起了过渡轮的作用，改变了被动件太阳轮16的旋向。如图4为转向示意图：机构中心的是鳍轴12外圆加工成外齿圈，鳍轴12外圆加工成外齿圈和转动体10外圆加工成外齿圈常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反，转动体10外圆加工成外齿圈的自转存在，而固定销11则固定不动，这种方式类似平行轴式的传动称为定轴传动。鳍柄9内圆加工成内齿圈是内齿轮，它和转动体10外圆加工成外齿圈常啮合，是内齿和外齿轮啮合，两者间旋转方向相同。

权利要求：1.一种大角度、高转速的转动机构，具有一个带有内齿圈的鳍柄，一个用于带动鳍转动的鳍轴，所述鳍轴具有外齿圈，其特征在于：所述鳍柄与鳍轴之间通过多个具有外齿圈的转动体啮合传动连接；所述转动体通过固定销连接在非收放式减摇鳍装置的支承座上，转动体可绕固定销中心运动，由鳍柄经转动体带动鳍轴围绕中心旋转，从而实现鳍大角度、高转速的转动。2.根据权利要求1所述的大角度、高转速的转动机构，其特征在于：所述转动机构下面装有锁紧机构及限位块，转动机构两侧上部分别设有左右两只转鳍油缸，所述转鳍油缸的活塞杆与鳍柄之间通过鳍柄销形成铰链连接，所述转鳍油缸通过油缸铰轴和关节轴承支承在支承座上，形成铰链连接；两个转鳍油缸连接控制阀组，由控制阀组控制两个转鳍油缸动作。3.根据权利要求2所述的大角度、高转速的转动机构，其特征在于：所述支承座设有对应转动机构的刻度盘。4.根据权利要求2所述的大角度、高转速的转动机构，其特征在于：转鳍时，左右两只转鳍油缸的有杆腔和无杆腔分别进油，分别产生推力和拉力，对鳍柄的内齿圈一推一拉形成力偶，鳍柄的内齿圈给转动体外齿圈一个作用力，转动体外齿圈转动给鳍轴外齿圈一个作用力，鳍轴外齿圈反向旋转。5.根据权利要求1-4任一所述的大角度、高转速的转动机构，其特征在于：所述鳍柄的内齿圈与鳍轴的外齿圈的齿数所形成的传动比，可使鳍轴的转角达到±90°，并增速。

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