推进装置
技术领域
本实用新型总地涉及船舶领域，且更具体地涉及一种推进装置。
背景技术
随着国家走向深远海的海洋战略的出台，用于科学考察的船舶对水下噪音的要求逐渐提高。国内用于科学考察的船舶大多数采用柴油机通过齿轮箱驱动定距桨的推进装置。船舶的推进装置工作时的声音是船舶航行时的声音的主要部分。并且船舶的推进装置工作时的声音大，这样船舶航行时的声音大，水下噪音大，很难适用于科学考察。
因此，需要提供一种推进装置，以至少部分地解决上面提到的问题。
实用新型内容
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种推进装置，推进装置用于驱动船舶，推进装置包括：定距桨，定距桨位于船舶外，定距桨设置有定距桨轴；艉轴，艉轴和定距桨轴连接；艉管，艉管固定在船舶上，艉管套设在艉轴的外周；水润滑轴承，水润滑轴承设置在艉轴和艉管之间；中间轴，中间轴的部分设置有沿中间轴的径向向外延伸的环形凸缘；液压联轴器，液压联轴器连接中间轴和艉轴；径向滑动轴承，径向滑动轴承固定在船舶内，径向滑动轴承套设在中间轴外，以支撑中间轴；驱动电机，驱动电机的输出轴连接中间轴，以驱动中间轴转动；推力轴承，推力轴承固定在船舶内，推力轴承设置在环形凸缘处，以承受中间轴的轴向力；液压润滑泵，液压润滑泵的出口与径向滑动轴承和中间轴之间的第一润滑间隙连通，液压润滑泵的出口与推力轴承和中间轴之间的第二润滑间隙连通，以向第一润滑间隙和第二润滑间隙输送液压油。
根据本实用新型的推进装置，液压润滑泵的出口与径向滑动轴承和中间轴之间的第一润滑间隙连通，液压润滑泵的出口与推力轴承和中间轴之间的第二润滑间隙连通，这样，液压润滑泵可以向该第一润滑间隙和第二润滑间隙输送润滑油，以在第一润滑间隙处和第二润滑间隙处形成润滑油膜，减少中间轴的磨损，并且减小中间轴转动时和径向滑动轴承碰撞产生的声音，以及减小中间轴转动时和推力轴承碰撞产生的声音，进而减小推进装置的声音，这样采用本实用新型的推进装置的船舶航行时的声音小，适用于科学考察。
可选地，推进装置还包括弹性联轴器，驱动电机的输出轴和中间轴之间通过弹性联轴器连接。
可选地，定距桨包括5片或7片桨叶。
可选地，在驱动电机的高度方向上，驱动电机的电机安装平面和其输出轴的中心线之间的距离H≤100mm。
可选地，定距桨的叶梢和船舶的船体之间的最小距离大于定距桨的桨径的25％。
可选地，液压润滑泵为两个，一个液压润滑泵工作时，另一个液压润滑泵停止工作。
可选地，水润滑轴承由高分子合成材料制成。
可选地，推进装置包括艉管密封装置，艉管密封装置连接艉管的远离定距桨的一端以及艉轴，以密封艉管的远离定距桨的一端和艉轴之间的间隙；和/或
中间轴穿设于船舶的舱壁，推进装置还包括隔舱密封装置，隔舱密封装置连接中间轴和舱壁，以密封中间轴和舱壁之间的间隙。
可选地，推进装置还包括齿轮组和盘车，盘车的输出轴和齿轮组的输入轴连接，齿轮组的输出轴连接至驱动电机的输出轴。
可选地，推进装置还包括制动器，制动器连接至中间轴，当驱动电机工作时，制动器松开中间轴，驱动电机停止工作时，制动器锁紧中间轴。
附图说明
为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。
图1为根据本实用新型的第一个优选实施方式的推进装置的整体示意图；以及
图2为图1的A处局部放大示意图；
图3为图1的B处局部放大示意图；
图4为图1的C处局部放大示意图；以及
图5为图1的驱动电机的局部放大示意图。
附图标记说明：
110：定距桨120：艉轴
130：艉管140：水润滑轴承
150：中间轴151：第一中间轴
152：第二中间轴153：推力轴
160：液压联轴器170：径向滑动轴承
180：驱动电机190：弹性联轴器
200：艉管密封装置210：隔舱密封装置
220：盘车230：制动器
240：液压润滑泵250：推力轴承装置
260：电机安装平面
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
本实用新型的一个优选的实施方式提供了一种推进装置。该推进装置可以用于驱动船舶的航行。该船舶可以用于科学考察。每个船舶设置有两套推进装置，以使船舶的航行稳定。
参考图1至图5，推进装置包括定距桨110、艉轴120、艉管130、水润滑轴承140、中间轴150、液压联轴器160、径向滑动轴承170、液压润滑泵240、艉管密封装置200、推力轴承装置250，以及驱动电机180。
定距桨110位于船舶的外侧的底端。定距桨110包括定距桨轴。定距桨110的定距桨轴可以通过艉轴120、中间轴150连接至驱动电机180的输出轴。这样驱动电机180驱动定距桨110转动，以驱动船舶航行。
优选地，定距桨110的叶片数量可以是5片桨叶或7片桨叶。由此，定距桨110的结构简单。
优选地，定距桨110的叶梢和船舶的船体之间的最小距离大于定距桨110的桨径的25％。由此，可以减小在水中转动的定距桨110产生的噪音。
本实施方式中，设置有推进装置的船舶在全速航行时，转动的定距桨110诱导出来的水流在船舶的船体处的一阶脉动压力小于或等于0.5kPa。这样，可以减小设置有该推进装置的船舶航行时的水下声音。
参考图1和图2，艉轴120的第一端位于船舶的船体外。艉轴120的第一端和定距桨轴的自由端连接。艉轴120和定距桨轴同轴设置。艉轴120的第二端伸入船舶的舵机舱内。艉管130的第一端位于船舶的船体外。艉管130的第二端伸入船舶的舵机舱内，并固定连接于船舶的舵机舱内。艉管130套设在艉轴120外周。
推进装置包括两个水润滑轴承140。水润滑轴承140位于艉轴120和艉管130之间，以润滑艉轴120。两个水润滑轴承140包括第一水润滑轴承140和第二水润滑轴承140。第一水润滑轴承140位于艉管130的第一端。第二水润滑轴承140位于艉管130的第二端。这样，可以将经过处理的高压海水输送至第二水润滑轴承140内。海水在艉管130中从第一端流动至第二端，然后从第一水润滑轴承140处流出艉管130。在此过程中，艉管130中的海水润滑艉轴120，减少艉轴120的磨损。
优选地，水润滑轴承140由高分子合成材料制成。例如聚乙烯、尼龙、聚四氟乙烯和聚酰胺及其合成材料。由此，水润滑轴承140的质量小，耐磨性强。
如图1和图2所示，艉管密封装置200套设在艉轴120的外周，并密封连接至艉管130的第二端的端面。由此，避免艉管130中的液体泄漏至船舶内。
艉管密封装置200包括第一本体、位于第一本体内的第一轴封与第一密封垫。第一轴封套设在艉轴120的外周，以密封艉轴120和第一本体之间的间隙。第一本体和艉管130的第二端连接。第一密封垫位于第一本体和艉管130的第二端之间的间隙。第一本体将第一密封垫压在艉管130的第二端上，以密封第一本体和艉管130的第二端之间的间隙。由此，可以密封艉管130的第二端和艉轴120之间的间隙。避免艉管130中的液体在艉管130的第二端处泄漏至艉管130外。
本实施方式中，在船舶内，驱动电机180的输出轴通过三个中间轴150连接至艉轴120的第二端。三个中间轴150包括第一中间轴151、第二中间轴152与推力轴153。第一中间轴151位于舵机舱内。第一中间轴151通过液压联轴器160连接至艉轴120的第二端。液压联轴器160可以是液压安全式联轴器。
推力轴153位于和舵机舱相邻的驱动电机舱内。驱动电机180、齿轮组与盘车220均位于驱动电机舱内。在舵机舱内第一中间轴151的第二端和第二中间轴152的第一端连接。第二中间轴152的第二端从舵机舱伸入驱动电机舱内，然后和推力轴153的第一端连接。推力轴153的第二端通过弹性联轴器190连接至驱动电机180的输出轴。这样，驱动电机180可以通过三个中间轴150驱动定距桨110旋转，进而驱动船舶的航行。弹性联轴器190转动时的声音小，由此可以减小推进装置工作时的声音。弹性联轴器190可以隔开驱动电机和推力轴153，进而隔开驱动电机的输出轴的振动和推力轴153的振动，减小驱动电机的输出轴和推力轴153发生振动耦合的概率。
继续参考图1至图5，推进装置包括两个径向滑动轴承170和一个推力轴承装置250。两个径向滑动轴承170包括第一径向滑动轴承和第二径向滑动轴承。第一径向滑动轴承固定连接在舵机舱内。第一径向滑动轴承套设在第一中间轴151的外周，第一径向滑动轴承位于第一中间轴151的大致中间位置。第二径向滑动轴承固定连接在舵机舱内。第二径向滑动轴承套设在第二中间轴152的外周，第二径向滑动轴承位于第二中间轴152的大致中间位置。由此，径向滑动轴承170位于中间轴150的大致中间位置，径向滑动轴承170可以平稳的支撑中间轴150，中间轴150转动时的声音小。推力轴承装置250可以是瓦锡兰集团WARTSILA的推力轴承装置ITB250。
推力轴承装置250包括两个径向滑动轴承和两个推力轴承。推力轴承装置250固定连接在驱动电机舱内。推力轴153的靠近驱动电机180的一端设置有环形凸缘。该环形凸缘沿推力轴153的径向朝向推力轴153的外侧延伸。这样推力轴153在环形凸缘处形成台阶。两个推力轴承包括第一推力轴承和第二推力轴承。第一推力轴承设置在环形凸缘的朝向驱动电机的第一侧面处，以作用在该第一侧面，这样第一推力轴承承受推力轴153的朝向驱动电机的轴向力。第二推力轴承设置在环形凸缘的远离驱动电机的第二侧面处，以作用在该第二侧面，这样第二推力轴承承受推力轴153的远离驱动电机的轴向力。
推力轴承装置250的两个径向滑动轴承套设在推力轴153上。在推力轴153的轴线方向上，推力轴承装置250的一个径向滑动轴承位于环形凸缘的远离驱动电机的第一侧。推力轴承装置250的另一个径向滑动轴承位于环形凸缘的靠近驱动电机的第二侧。这样推力轴承装置250的两个径向滑动轴承在环形凸缘的两侧共同承担推力轴153。推力轴153的受力平稳，转动声音小。
本实施方式中，液压润滑泵240的出口通过管道连通每个径向滑动轴承170和与之连接的中间轴150之间的第一润滑间隙。液压润滑泵240的出口通过管道连通后文的推力轴承和与之连接的中间轴150之间的第二润滑间隙连通。这样，液压润滑泵240可以向该第一润滑间隙和第二润滑间隙输送润滑油，以在第一润滑间隙处和第二润滑间隙处形成润滑油膜，减少中间轴150的磨损，并且减小中间轴150转动时和径向滑动轴承170碰撞产生的声音，以及减小中间轴150转动时和推力轴承碰撞产生的声音，进而减小推进装置的声音，这样采用本实用新型的推进装置的船舶航行时的声音小，适用于科学考察。
优选地，液压润滑泵240在驱动电机180的输出轴的转速低于预设转速(例如30转/分)时，向上述润滑间隙输送润滑油。这样，可以在驱动电机180低转速运行时，在径向滑动轴承170和中间轴150之间的润滑间隙形成油膜。由此，可以在驱动电机180低转速运行时，减少中间轴150的磨损，并且减小中间轴150转动时和与之连接的轴承之间的摩擦产生的声音。
本实施方式中，推进装置包括两个液压润滑泵240。一个液压润滑泵240工作时，另一个液压润滑泵240备用。
本实施方式中，如图4和图5所示，驱动电机包括电机座。电机座上设置8个电机安装孔。8个电机安装孔包括位于驱动电机的输出轴的第一侧(图4中输出轴的左侧)的4个第一电机安装孔，以及位于驱动电机的输出轴的和第一侧相对的第二侧(图4中输出轴的右侧)的4个第二电机安装孔。推进装置还包括隔振块。
使隔振块设置在船舶的用于安装驱动电机的电机安装基座上，然后使电机座的电机安装平面260设置在隔振块上。然后使螺栓穿过电机安装孔和隔振块后连接至船舶的电机安装基座上，即可将驱动电机安装在电机安装基座上。驱动电机中，在驱动电机180的高度(图5的上下方向)方向上，电机安装平面260和驱动电机的输出轴的中心线之间的距离H≤100mm。由此，可以有效减低驱动电机180工作时的声音。
本实施方式中，通过隔振块，可以进一步减小驱动电机工作时的振动噪音。
如图4所示，推进装置还包括隔舱密封装置210。隔舱密封装置210位于电机驱动舱内。隔舱密封装置210包括第二本体、位于第二本体内的第二轴封与第二密封垫。第二轴封套设在第二中间轴152的外周，以密封第二中间轴152和第二本体之间的间隙。第二本体和电机驱动舱和舵机舱之间的舱壁连接。第二密封垫位于第二本体和舱壁之间的间隙。第二本体将第二密封垫压在舱壁上，以密封第二本体和舱壁之间的间隙。可以理解，隔舱密封装置210也可以位于舵机舱内。
推进装置还包括齿轮盘和盘车220。盘车220的输出轴和齿轮盘连接，齿轮盘通过螺栓固定到推力轴153。这样，齿轮盘的输出轴连接至驱动电机180的输出轴。由此，在推进装置开始工作前，工作人员可以通过盘车220驱动驱动电机180的输出轴转动，进而使整个推进装置在无驱动电机180驱动时转动。
本实施方式中，穿设在水润滑轴承中的艉轴的转速n1≤12转/分钟。穿设在滑动径向轴承中的中间轴的转速n2≤12转/分钟。由此，推进装置运转时的声音小。
推进装置还包括制动器230。制动器230连接至推力轴153。这样，在驱动电机180不工作时，可以使制动器230锁紧(抱紧)推力轴153，以使推力轴153不能转动，进而使定距桨110不能转动。在驱动电机180工作时，可以使制动器230松开推力轴153，此时推力轴153和定距桨110可以正常转动。优选地，制动器230可以是瑞典Dellner Brakes制动器。
本实用新型还提供了一种船舶。该船舶包括前述的推进装置。
船舶包括前述的推进装置，液压润滑泵240的出口通过管道连通每个径向滑动轴承170和与之连接的中间轴150之间的润滑间隙。这样，液压润滑泵240可以向该润滑间隙输送润滑油，以在润滑间隙处形成润滑油膜，减少中间轴150的磨损，并且减小中间轴150转动时和轴承碰撞产生的声音，进而减小推进装置的声音，这样采用本实用新型的推进装置的船舶可以在底航速长时间持续航行时，推进装置的磨损小，航行时的船舶在水下的噪音小，适用于科学考察。
本实施方式中，推进装置工作时的噪音总声压级大约为145dB。推进装置的传动效率≥98％。设置有推进装置的船舶在全速航行时，一阶脉动压力不超过0.5kPa。船舶的空泡起始航速大致为14.5节。推进装置的整个转轴系统的振动固有频率超出轴频(驱动电机的输出轴额定转速)的25％。
本实施方式中，设置有推进装置的船舶的定距桨110的空泡发生起始航速大于12节。位于定距桨110上方的船体处的脉动压力的峰值在第1个叶片速率的谐次时低于3kPa。位于定距桨110上方的船体处的脉动压力的峰值在第2个叶片速率的谐次时低于2kPa。
本实施方式的船舶，船舶航行的水下噪音满足DNV GL船级社(Det NorskeVeritas挪威船级社和GermanischerLloyd德国劳氏船级社合并成的船级社)的声寂入级SILENT的要求。尤其是满足SILENT R的要求。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。
