一种鱼尾舵水密封和制动控制系统

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种鱼尾舵水密封和制动控制系统。


背景技术：

2.船舶作为最重要的海洋运输工具和作战平台，其性能对运输的经济性和海洋作战能力起决定性作用。作为控制船舶航向的装置，舵的主要作用是保证船舶的操纵性、回转性以及航向稳定性。为了有效改善船舶操纵性，现有技术中提出了一种船用鱼尾舵，该鱼尾舵在尾部的两个舵面上分别设置尾板，并通过电机转动尾板，在操舵时，将尾板同步打开,形成鱼尾舵的舵型,获得较高的舵效，直航或倒车时，将尾板闭合，形成流线型舵的舵型，降低舵的阻力，相对传统鱼尾舵，性能得到显著提升。该设计依然存在不足，尾板在大操舵角下存在显著的非线性水动力脉动，易对尾板驱动装置造成冲击和损坏。


技术实现要素：

3.本发明提供一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，以克服上述技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
5.一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，包括舵叶、尾板、驱动单元及制动单元；
6.所述舵叶包括第一舵面与第二舵面；所述尾板包括第一尾板和第二尾板，所述第一尾板铰接于所述第一舵面，所述第二尾板铰接于所述第二舵面，且所述第一尾板和所述第二尾板对称设置；所述驱动单元设置于所述舵叶内，所述驱动单元包括往复驱动杆和电机，所述往复运动杆上设有驱动齿与制动齿，所述电机底部连有电机齿轮，所述电机齿轮与所述驱动齿啮合并驱动所述往复运动杆，所述往复运动杆能够驱动所述第一尾板与所述第二尾板的同步开合；
7.所述制动单元包括制动器及电磁吸盘，所述电磁吸盘能够驱动所述制动器向靠近所述往复驱动杆方向运动，使所述制动器与所述制动齿啮合，当所述制动器与所述制动齿啮合时，所述第一尾板和所述第二尾板处于制动状态，当所述制动器与所述制动齿分离时，所述第一尾板和所述第二尾板处于自由运动状态。
8.进一步的，所述第一尾板和所述第二尾板与所述舵叶连接的一端设有尾板旋转轴，所述尾板旋转轴下端固定连接有扇形齿轮；所述第一舵面与所述第二舵面的分别设有旋转轴套筒，所述尾板旋转轴嵌套在旋转轴套筒内，所述尾板旋转轴下端穿过旋转轴套筒下端伸入所述舵叶内部，所述扇形齿轮设于所述舵叶内；所述驱动齿包括靠近所述尾板的第一驱动齿及远离所述尾板的第二驱动齿，所述扇形齿轮与所述第一驱动齿啮合，所述电机齿轮与所述第二驱动齿啮合。
9.进一步的，所述旋转轴套筒上端设有防水动压油膜轴承，所述旋转轴套筒下端设有填料函。
10.进一步的，所述系统还包括支撑承，所述支撑承设于所述舵叶内，所述支撑承包括第一支撑承、第二支撑承及第三支撑承，所述第一支撑承、第二支撑承及第三支撑承内均设
有支撑承通孔，所述往复驱动杆能够从所述支撑承通孔穿过。
11.进一步的，所述制动单元设于所述第三支撑承内，所述制动单元还包括制动腔，所述制动腔设于所述第三支撑承的所述支撑承通孔一侧，所述制动腔包括制动腔第一侧壁及制动腔第二侧壁，所述制动腔第一侧壁及所述制动腔第二侧壁对立设置，所述制动腔第一侧壁设于靠近所述支撑承通孔一侧，所述制动腔第二侧壁设于远离所述支撑承通孔一侧；所述制动腔第一侧壁及制动腔第二侧壁上均设有所述电磁吸盘。
12.进一步的，所述制动器包括制动板及制动楔，所述制动楔垂直固定于制动板上，所述制动板设置于所述制动腔第一侧壁及所述制动腔第二侧壁之间，且能够在所述电磁吸盘作用下向远离所述制动腔第一侧壁及靠近所述制动腔第一侧壁方向移动；所述制动腔第一侧壁设有制动器通孔，所述制动楔能够从所述制动器通孔伸出并与所述制动齿啮合。
13.进一步的，所述电机及所述电机齿轮均设于电机箱内，所述电机箱靠近所述舵叶尾缘一侧设有电机箱通孔，所述往复运动杆设有所述第二驱动齿的一端从所述电机箱通孔伸入到所述电机箱内。
14.与现有的鱼尾舵相比，本发明的有益效果是：
15.本发明所公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，通过设置制动单元实现鱼尾舵驱动单元往复驱动杆的有效制动，当尾板达到指定张开角时，船只能够获得较高的舵效，制动单元将往复驱动杆锁死，同时将尾板固定，能够增强尾板的稳定性及结构钢性，从而有效避免尾板非线性脉动力对驱动单元的冲击，降低了驱动单元的损坏率，提高了鱼尾舵的耐用性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统整体示意图；
18.图2为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统结构布置图；
19.图3为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统尾板俯视剖面图；
20.图4为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统制动单元俯视剖面图；
21.图5为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统电机俯视剖面图；
22.图6为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统内部布置图；
23.图7为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统驱动单元与制动单元布置图；
24.图8为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统尾板示意图；
25.图9为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统半剖图；
26.图10为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统水密封示意图；
27.图11为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统舵叶示意图；
28.图12为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统旋转轴套筒示意图；
29.图13为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统第三支撑承示意图；
30.图14为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统第三支撑承内部结构图；
31.图15为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统第三支撑承水平半切图；
32.图16为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统制动器示意图；
33.图17为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统第三支撑承纵向半切图；
34.图18为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统往复驱动杆示意图一；
35.图19为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统往复驱动杆示意图二；
36.图20为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统电机箱示意图；
37.图21为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统电机箱内部示意图；
38.图22为本发明实施例中公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统电机齿轮和电机示意图。
39.图中：1、舵叶；11、第一舵面；111、旋转轴套筒；12、第二舵面；1111、防水动压油膜轴承；1112、填料函；2、尾板；21、第一尾板；211、尾板旋转轴；2111、扇形齿轮；22、第二尾板；3、驱动单元；31、往复驱动杆；311、驱动齿；312、制动齿；3111、第一驱动齿；3112、第二驱动齿；32、电机；321、电机齿轮；33、电机箱；331、电机箱通孔；4、制动单元；41、制动器；411、制动板；412、制动楔；42、电磁吸盘；43、制动腔；431、制动腔第一侧壁；4311、制动器通孔；432、制动腔第二侧壁；5、支撑承；51、第一支撑承；52、第二支撑承；53、第三支撑承；511、支撑承通孔；6、舵杆。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例：
42.本实施例提供了一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，如图1-7所示，包括舵叶1、尾板2、驱动单元3及制动单元4；
43.所述舵叶1包括第一舵面11与第二舵面12；所述尾板2包括第一尾板21和第二尾板22，所述第一尾板21与所述第二尾板22分别铰接于所述第一舵面11与所述第二舵面12的尾
缘，且所述第一尾板21和所述第二尾板22对称设置；
44.所述驱动单元3包括往复驱动杆31和电机32，如图18、图19所示，所述往复运动杆31上设有驱动齿311与制动齿312，如图22所示，所述电机32底部连有电机齿轮321，所述电机齿轮321与所述驱动齿311啮合并驱动所述往复运动杆31，所述往复运动杆31能够驱动所述第一尾板21与所述第二尾板22同步开合；
45.如图14-15、图17所示，所述制动单元4包括制动器41及电磁吸盘42，所述电磁吸盘42能够驱动所述制动器41向靠近所述往复驱动杆31方向运动，使所述制动器41与所述制动齿312啮合，当所述制动器41与所述制动齿312啮合时，所述第一尾板21和所述第二尾板22处于制动状态，当所述制动器41与所述制动齿312分离时，所述第一尾板21和所述第二尾板22处于自由运动状态。当船只航行时，所述尾板2打开，船只获得较高的舵效，所述尾板打开到一定角度时，所述制动单元4工作，所述制动器与所述制动齿312啮合，使所述往复驱动杆31锁死，从而将所述尾板2固定，避免了在大操舵角下存在显著的非线性水动力脉动情况时，对所述尾板2及所述驱动单元3造成冲击和损坏，鱼尾舵稳定性大大提高，结构钢性增强，同时也提高了鱼尾舵的耐用性。
46.优选的，如图2-3、图11-12所示，所述第一尾板21和所述第二尾板22与所述舵叶1连接的一端设有尾板旋转轴211，所述尾板旋转轴211下端固定连接有扇形齿轮2111；所述第一舵面11与所述第二舵面12的分别设有旋转轴套筒111，所述尾板旋转轴211嵌套在旋转轴套筒111内，所述尾板旋转轴211下端穿过旋转轴套筒111下端伸入所述舵叶1内部，所述扇形齿轮2111设于所述舵叶1内；如图18、图19所示，所述驱动齿311包括靠近所述尾板2的第一驱动齿3111及远离所述尾板2的第二驱动齿3112，所述扇形齿轮2111与所述第一驱动齿3111啮合，所述电机齿轮321与所述第二驱动齿3112啮合。所述电机齿轮321与所述第二驱动齿3112啮合，使所述往复运动杆轴向运动，所述扇形齿轮2111与所述第一驱动齿3111啮合，使所述往复运动杆31驱动所述尾板2转动。
47.优选的，如图9-12所示，所述旋转轴套筒111上端设有防水动压油膜轴承1111，所述旋转轴套筒111下端设有填料函1112。所述防水动压油膜轴承能1111够支撑所述尾板旋转轴211上端并实现水密封，所述填料函1112能够实现所述尾板旋转轴211下端与所述旋转轴套筒111连接处的软填料水密封。
48.优选的，如图2、图13、图14所示，所述系统还包括支撑承5，所述支撑承5设置于所述舵叶1内，所述支撑承5包括第一支撑承51、第二支撑承52及第三支撑承53，所述第一支撑承51、第二支撑承52及第三支撑承53内均设有支撑承通孔511，所述往复驱动杆31能够从所述支撑承5通孔511穿过。所述支撑承5为立方体结构，所述第一支撑承51、第二支撑承52及第三支撑承53能够为所述往复驱动杆31提供支撑力，并对往复驱动杆31运动范围进行限制。
49.优选的，如图17所示，所述制动单元4设于所述第三支撑承53内，所述制动单元4包括制动器41、电磁吸盘42和制动腔43所述制动器41能够与所述制动齿312啮合，所述电磁吸盘42能够控制所述制动器41与所述制动齿312的啮合及分离；所述制动腔43设于所述第三支撑承的所述支撑承通孔511一侧，所述制动腔43包括制动腔第一侧壁431及制动腔第二侧壁432，所述制动腔第一侧壁431及所述制动腔第二侧壁432对立设置，所述制动腔第一侧壁431设于靠近所述支撑承通孔511一侧，所述制动腔第二侧壁432设于远离所述支撑承通孔
511一侧；所述制动腔第一侧壁431及制动腔第二侧壁432上均设有所述电磁吸盘42。所述制动腔43的设置能够限制所述制动器41运动空间，所述制动腔43第一侧壁431及所述制动腔第二侧壁432上均设有的所述电磁吸盘42能够为所述制动器41轴向运动电磁吸力，保证所述制动器41能够在所述制动腔43内轴向运动。
50.优选的，如图15、图16所示，所述制动器41包括制动板411及制动楔412，所述制动板411设置于所述制动腔第一侧壁431及所述制动腔第二侧壁432之间，且能够在所述电磁吸盘42作用下向远离所述制动腔第一侧壁431及靠近所述制动腔第一侧壁431方向移动；所述制动腔第一侧壁431设有制动器通孔4311，所述制动楔412能够从所述制动器通孔4311伸出并与所述制动齿啮合，进而有效制动。
51.优选的，如图21、图22所示，所述电机32及所述电机齿轮321均设于电机箱33内，所述电机箱33靠近所述舵叶1尾缘一侧设有电机箱通孔331，所述往复运动杆31设有所述第二驱动齿3112的一端从所述电机箱通孔331伸入到所述电机箱33内。
52.具体实施过程：
53.在操舵时，开启所述电机32，所述电机齿轮321转动，设有与所述电机齿轮321啮合的第一驱动齿3111的所述往复运动杆31向舵叶尾缘轴向运动，所述往复运动杆31上设有所述第二驱动齿3112，所述第二驱动齿3112与所述尾板旋转轴211下端的所述扇形齿轮2111啮合，所述往复推动杆31的轴向运动驱动所述第一尾板21与所述第二尾板22同步打开，形成鱼尾舵的舵型；所述第一尾板21与所述第二尾板22打开后，关闭所述电机32，将所述制动腔第一侧壁431上的所述电磁吸盘42通电，所述制动板43为金属板，所述电磁吸盘42对所述制动板411产生吸力，所述制动板411向靠近所述往复运动杆31的方向轴向运动，所述制动楔412从所述制动器通孔4311伸出，进而所述制动楔412与所述制动齿312啮合，所述往复运动杆31及所述尾板2锁死，如图16所示，实现有效制动，从而有效避免所述尾板2非线性脉动力对所述尾板2及所述驱动单元3的冲击；当直航或倒车时，需要将所述第一尾板21与所述第二尾板22闭合，此时，将所述制动腔第一侧壁上的所述电磁吸盘42断电，所述制动腔第二侧壁432上的所述电磁吸盘42通电，所述制动器41向远离所述往复驱动杆32的方向轴向运动，所述制动楔412与所述制动齿312分离，开通所述电机32，所述往复运动杆31向远离所述舵叶1尾缘的方向轴向运动，所述第一尾板21与所述第二尾板22同步闭合，从而形成流线型舵的舵型，降低舵的阻力。所述旋转轴套筒111上下两端设有的所述防水动压油膜轴承1111及所述填料函1112能够实现所述旋转轴套筒111与所述尾板旋转轴211连接处的水密封，提高装置的水密封性。
54.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，包括舵叶(1)、尾板(2)、驱动单元(3)及制动单元(4)；所述舵叶(1)包括第一舵面(11)与第二舵面(12)；所述尾板(2)包括第一尾板(21)和第二尾板(22)，所述第一尾板(21)铰接于所述第一舵面(11)，所述第二尾板(22)铰接于所述第二舵面(12)，且所述第一尾板(21)和所述第二尾板(22)对称设置；所述驱动单元(3)设置于所述舵叶(1)内，所述驱动单元(3)包括往复驱动杆(31)和电机(32)，所述往复运动杆(31)上设有驱动齿(311)与制动齿(312)，所述电机(32)底部连有电机齿轮(321)，所述电机齿轮(321)与所述驱动齿(311)啮合并驱动所述往复运动杆(31)，所述往复运动杆(31)能够驱动所述第一尾板(21)与所述第二尾板(22)的同步开合；所述制动单元(4)包括制动器(41)及电磁吸盘(42)，所述电磁吸盘(42)能够驱动所述制动器(41)向靠近所述往复驱动杆(31)方向运动，使所述制动器(41)与所述制动齿(312)啮合，当所述制动器(41)与所述制动齿(312)啮合时，所述第一尾板(21)和所述第二尾板(22)处于制动状态，当所述制动器(41)与所述制动齿(312)分离时，所述第一尾板(21)和所述第二尾板(22)处于自由运动状态。2.根据权利要求1所述的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，所述第一尾板(21)和所述第二尾板(22)与所述舵叶(1)连接的一端设有尾板旋转轴(211)，所述尾板旋转轴(211)下端固定连接有扇形齿轮(2111)；所述第一舵面(11)与所述第二舵面(12)的分别设有旋转轴套筒(111)，所述尾板旋转轴(211)嵌套在旋转轴套筒(111)内，所述尾板旋转轴(211)下端穿过旋转轴套筒(111)下端伸入所述舵叶(1)内部，所述扇形齿轮(2111)设于所述舵叶(1)内；所述驱动齿(311)包括靠近所述尾板(2)的第一驱动齿(3111)及远离所述尾板(2)的第二驱动齿(3112)，所述扇形齿轮(2111)与所述第一驱动齿(3111)啮合，所述电机齿轮(321)与所述第二驱动齿(3112)啮合。3.根据权利要求1所述的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，所述旋转轴套筒(111)上端设有防水动压油膜轴承(1111)，所述旋转轴套筒(111)下端设有填料函(1112)。4.根据权利要求1所述的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，所述系统还包括支撑承(5)，所述支撑承(5)设于所述舵叶(1)内，所述支撑承(5)包括第一支撑承(51)、第二支撑承(52)及第三支撑承(53)，所述第一支撑承(51)、第二支撑承(52)及第三支撑承(53)内均设有支撑承通孔(511)，所述往复驱动杆(31)能够从所述支撑承通孔(511)穿过。5.根据权利要求4所述的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，所述制动单元(4)设于所述第三支撑承(53)内，所述制动单元(4)还包括制动腔(43)，所述制动腔(43)设于所述第三支撑承(53)的所述支撑承通孔(511)一侧，所述制动腔(43)包括制动腔第一侧壁(431)及制动腔第二侧壁(432)，所述制动腔第一侧壁(431)及所述制动腔第二侧壁(432)对立设置，所述制动腔第一侧壁(431)设于靠近所述支撑承通孔(511)一侧，所述制动腔第二侧壁(432)设于远离所述支撑承通孔(511)一侧；所述制动腔第一侧壁(431)及制动腔第二侧壁(432)上均设有所述电磁吸盘(42)。6.根据权利要求5所述的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，所述制动器(41)包括制动板(411)及制动楔(412)，所述制动楔(412)垂直固定于制动板(411)上，所述制动板(411)设置于所述制动腔第一侧壁(431)及所述制动腔第二侧壁(432)之间，且能够
在所述电磁吸盘(42)作用下向远离所述制动腔第一侧壁(431)及靠近所述制动腔第一侧壁(431)方向移动；所述制动腔第一侧壁(431)设有制动器通孔(4311)，所述制动楔(412)能够从所述制动器通孔(4311)伸出并与所述制动齿(312)啮合。7.根据权利要求2所述的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，其特征在于，所述电机(32)及所述电机齿轮(321)均设于电机箱(33)内，所述电机箱(33)靠近所述舵叶(1)尾缘一侧设有电机箱通孔(331)，所述往复运动杆(31)设有所述第二驱动齿(3112)的一端从所述电机箱通孔(331)伸入到所述电机箱(33)内。

技术总结
本发明公开了一种鱼尾舵水密封和制动控制系统包括舵叶、尾板、驱动单元及制动单元；尾板铰接于舵叶舵面的尾缘；驱动单元设置于舵叶内，驱动单元包括往复驱动杆和电机，电机底部连有电机齿轮，往复运动杆上设有驱动齿与制动齿，扇形齿轮及电机齿轮能够与驱动齿啮合，并驱动往复运动杆，同时驱动尾板同步开合；制动单元能够将尾板制动。本发明公开的一种鱼尾舵水密封和制动控制系统，通过设置制动单元实现鱼尾舵驱动单元往复驱动杆的有效制动，当尾板达到指定张开角时，制动单元将尾板锁死，从而有效避免尾板非线性脉动力对驱动单元的冲击。有效避免尾板非线性脉动力对驱动单元的冲击。有效避免尾板非线性脉动力对驱动单元的冲击。


技术研发人员：侯立勋 林一 胡安康 常欣
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：2022.11.07
技术公布日：2023/3/14