本發(fā)明屬于海洋航行器推進(jìn)裝置領(lǐng)域，特別涉及該領(lǐng)域中的一種實(shí)現(xiàn)水面艦船及水下航行器等設(shè)備的前進(jìn)、倒航、制動及矢量推進(jìn)的螺旋槳—噴水混合液壓推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中公開的應(yīng)用最廣的船舶推進(jìn)方式有螺旋槳推進(jìn)（主要推進(jìn)方式）和以負(fù)排量泵，如軸流泵、混流泵為核心的噴水推進(jìn)器兩種。（1）螺旋槳推進(jìn)是將螺旋槳安裝在船艇尾部水線以下的推進(jìn)軸上，由主機(jī)帶動推進(jìn)軸一起轉(zhuǎn)動，將水從槳葉的吸入面吸入，從排出面排出，利用水的反作用力推動船艇前進(jìn)。螺旋槳推進(jìn)理論已較為完善、并在船舶推進(jìn)應(yīng)用中占據(jù)統(tǒng)治地位，但螺旋槳推進(jìn)器存在矢量控制困難、抗氣蝕能力低、噪聲大、傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)；受空泡等因素的影響，螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度較低(200r/min~500r/min)、推力較小，影響了船舶的機(jī)動性、隱蔽性和快速性。（2）噴水推進(jìn)是通過向船舶運(yùn)動方向相反的方向噴射加速后的水流，使船體受到水流的反作用力而產(chǎn)生推力。噴水推進(jìn)機(jī)動性能好、抗空泡性能強(qiáng)、噪聲方面也遠(yuǎn)優(yōu)于螺旋槳推進(jìn)。然而，傳統(tǒng)噴水推進(jìn)器的核心部件負(fù)排量泵（軸流泵、離心泵、混流泵）是由螺旋槳演變而來的葉片式結(jié)構(gòu)，仍存在空泡現(xiàn)象（特別是加速瞬間），同時(shí)，其機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)較復(fù)雜、低航速時(shí)推進(jìn)效率較螺旋槳低、轉(zhuǎn)彎時(shí)推力消失。

近年來，液壓推進(jìn)技術(shù)因功重比大、多工況化、過載保護(hù)及操縱性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為深海載人潛水器的主要推進(jìn)方式之一?，F(xiàn)有液壓推進(jìn)技術(shù)的一種應(yīng)用是將吊艙推進(jìn)器與液壓推進(jìn)技術(shù)結(jié)合，形成如圖1（圖中：1.柴油機(jī)2.液壓泵站3.液壓馬達(dá)4.螺旋槳5.吊艙6.駕駛臺控制系統(tǒng)）所示的吊艙式液壓推進(jìn)系統(tǒng)，該推進(jìn)系統(tǒng)中液壓油為能量傳遞的介質(zhì)，柴油機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能通過液壓泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷囊簤耗?，液壓油?jīng)過液壓管路流經(jīng)液壓馬達(dá)并驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反推力推動船舶的航行，同時(shí)，吊艙可自由進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，向各個方向提供推力。這與傳統(tǒng)的柴油機(jī)直推方式有著本質(zhì)的區(qū)別，但是以液壓油為介質(zhì)存在泄漏污染問題，其次液壓馬達(dá)出口壓力無法作為噴射推力進(jìn)行利用，損失較大。

目前，噴水推進(jìn)器與螺旋槳混合推進(jìn)系統(tǒng)在國外游艇、快艇和軍艦上都有使用。其中最典型的是德國布洛姆-福斯公司研究的負(fù)排量泵噴水推進(jìn)器與螺旋槳混合推進(jìn)系統(tǒng)。因采用負(fù)排量泵噴水推進(jìn)，存在噪音大，抗氣蝕能力低等缺點(diǎn)；其次，螺旋槳推進(jìn)為電力推進(jìn)，存在推進(jìn)效率低，系統(tǒng)過載保護(hù)能力差等缺點(diǎn)。因此不論是現(xiàn)有技術(shù)中的吊艙式液壓推進(jìn)技術(shù)還是泵槳（負(fù)排量泵-螺旋槳）混合推進(jìn)技術(shù)，均不能很好的滿足使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種在使用液壓馬達(dá)驅(qū)動螺旋槳的同時(shí)還利用液壓馬達(dá)的尾噴反推力共同推進(jìn)的全海水驅(qū)動混合液壓推進(jìn)裝置。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種混合液壓推進(jìn)裝置，其改進(jìn)之處在于：所述的裝置包括由電機(jī)驅(qū)動的容積式液壓泵，所述容積式液壓泵的進(jìn)水口上安裝過濾器、出水口上安裝安全閥，此外容積式液壓泵的出水口還通過液壓控制閥與液壓馬達(dá)相連接，所述液壓馬達(dá)的動力輸出端與螺旋槳相連接、出水口與朝螺旋槳方向設(shè)置的噴嘴相連接。

進(jìn)一步的，所述的容積式液壓泵為變量泵，例如齒輪泵或柱塞泵。

進(jìn)一步的，容積式液壓泵的出水口與三通相連接，該三通還分別與安全閥和液壓控制閥相連接。

進(jìn)一步的，所述的液壓控制閥為電磁換向閥，可通過控制閥口開度來進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明所公開的混合液壓推進(jìn)裝置，是以純海水作為工作介質(zhì)的開式液壓回路系統(tǒng)，在使用液壓馬達(dá)驅(qū)動螺旋槳的同時(shí)還利用液壓馬達(dá)的尾噴反推力共同推進(jìn)，既解決了現(xiàn)有液壓推進(jìn)技術(shù)中存在的液壓油泄漏污染問題，又提高了推進(jìn)力，降低了系統(tǒng)能量損失，提高了工作介質(zhì)利用率。同時(shí)，系統(tǒng)安全可靠性好、噪音小。在保護(hù)海洋環(huán)境的背景下，特別適合在對推進(jìn)系統(tǒng)有體積及環(huán)保要求的場合使用，如作為小型海洋航行器及深潛器等的全海水驅(qū)動微型混合液壓推進(jìn)裝置。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有吊艙式液壓推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所公開的混合液壓推進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1，如圖2所示，本實(shí)施例公開了一種全海水驅(qū)動混合矢量推進(jìn)裝置，所述的裝置包括由電機(jī)20驅(qū)動的容積式液壓泵22，所述容積式液壓泵的進(jìn)水口上安裝過濾器21、出水口上安裝安全閥23以防止系統(tǒng)過載，保證系統(tǒng)工作安全。此外容積式液壓泵的出水口還通過液壓控制閥24與液壓馬達(dá)25相連接，所述液壓馬達(dá)的動力輸出端與螺旋槳26相連接、出水口與朝螺旋槳方向設(shè)置的噴嘴27相連接。

作為一種可供選擇的方式，在本實(shí)施例中，所述的容積式液壓泵為變量泵，例如齒輪泵或柱塞泵，可通過控制其排量來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速。容積式液壓泵的出水口與三通相連接，該三通還分別與安全閥和液壓控制閥相連接。所述的液壓控制閥為電磁換向閥，可通過控制閥口開度來進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速。

本實(shí)施例所公開的混合液壓推進(jìn)裝置為開式液壓回路，工作介質(zhì)（海水）直接取自大海，用完后再流回大海，其工作過程為：電機(jī)驅(qū)動的容積式液壓泵通過其進(jìn)水口上的過濾器吸取海水后，將電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｋ膲毫δ埽Ｋ鳛橄到y(tǒng)能量傳遞介質(zhì)經(jīng)電磁換向閥流至液壓馬達(dá)并驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)，將海水的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤厚R達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩和出水口壓力能，驅(qū)動螺旋槳旋轉(zhuǎn)推進(jìn)的同時(shí)還利用液壓馬達(dá)噴嘴的尾噴反推力共同推進(jìn)。在工作過程中如系統(tǒng)過載可以通過安全閥泄壓以保證系統(tǒng)安全；可通過控制電磁換向閥的閥口開度來進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速，所述的液壓馬達(dá)可直接在水中工作，無需密封；可設(shè)計(jì)噴嘴處負(fù)載大小，使得尾噴反推力及相關(guān)參數(shù)按照所要求指標(biāo)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種混合液壓推進(jìn)裝置，所述的裝置包括由電機(jī)驅(qū)動的容積式液壓泵，所述容積式液壓泵的進(jìn)水口上安裝過濾器、出水口上安裝安全閥，此外容積式液壓泵的出水口還通過液壓控制閥與液壓馬達(dá)相連接，所述液壓馬達(dá)的動力輸出端與螺旋槳相連接、出水口與朝螺旋槳方向設(shè)置的噴嘴相連接。本發(fā)明所公開的混合液壓推進(jìn)裝置，是以純海水作為工作介質(zhì)的開式液壓回路系統(tǒng)，在使用液壓馬達(dá)驅(qū)動螺旋槳的同時(shí)還利用液壓馬達(dá)的尾噴反推力共同推進(jìn)，既解決了現(xiàn)有液壓推進(jìn)技術(shù)中存在的液壓油泄漏污染問題，又提高了推進(jìn)力，降低了系統(tǒng)能量損失，提高了工作介質(zhì)利用率。同時(shí)，系統(tǒng)安全可靠性好、噪音小。

技術(shù)研發(fā)人員：楊友勝;王曉東;邢世琦;楊翊坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國海洋大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.25
技術(shù)公布日：2017.07.18