本發(fā)明涉及船舶推進器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器。

背景技術(shù)：

隨著船舶推進裝置性能的要求越來越高，傳統(tǒng)的軸槳式驅(qū)動裝置部件多，船艙占用空間大、能量損耗大、軸系振動和噪聲控制困難。尤其是船艇、潛艇等緊湊型船舶，其船艙空間有限，同時要求機動性高、軸系穩(wěn)定可靠等。而噴水推進器具有回轉(zhuǎn)半徑小，船舶艙內(nèi)噪聲和振動低，以及結(jié)構(gòu)簡單等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于游艇、氣墊船以及軍事艦艇等船型?，F(xiàn)有噴水推進器多采用泵軸推進方式，槳葉固定在軸轂上，其缺點明顯：泵軸在運轉(zhuǎn)過程中振動噪音大，占用艙室空間大；槳葉固定在軸轂上，容易被吸入的雜物打傷，影響艦船安全性。

目前無軸緣輪螺旋槳裝置還未應(yīng)用到噴水推進器上，對于已公開的一些無軸緣輪螺旋槳裝置都是采用吊艙形式，懸掛在船舶尾部。公開號cn104326073a公開了一種船用永磁電機推進器螺旋槳，這種推進裝置將電機定子設(shè)置在圓柱形殼體內(nèi)，螺旋槳槳葉與電機轉(zhuǎn)子相連后安裝在殼體中空部位，電機通電后帶動槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力。該裝置是安裝在船尾，并沒有與噴水推進器相結(jié)合，未能充分利用噴水推進器的優(yōu)點。而傳統(tǒng)噴水推進器多采用泵軸驅(qū)動形式，公開號cn102285441a描述了噴水推進泵的一般結(jié)構(gòu)：包括泵體和泵軸，泵體由圓筒狀中間段和分置于其兩端的與其固接的噴口段和進流段組成，泵內(nèi)內(nèi)置與泵體同軸設(shè)置的泵軸，依靠泵軸轉(zhuǎn)動帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，起到抽吸、噴出流體作用，產(chǎn)生推力。cn203604267a公開了一種噴水推進泵，其轉(zhuǎn)動葉輪固定在泵軸上，以葉輪為界將推進泵劃分為聯(lián)通泵體進水口的進水區(qū)和用于出水的出水區(qū)，進一步整合泵內(nèi)流道，以達到優(yōu)化泵內(nèi)流場，提高推進效率的目的。但是其固有的泵軸決定了其泵內(nèi)流場受到嚴重擾亂，推進效率難以得到大幅度提升，且水草等雜物容易纏繞甚至打壞泵軸及槳葉，安全性差。

上述公開專利針對噴水推進器內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了優(yōu)化，卻未從根本上解決其泵軸振動噪音大、槳葉強度低這幾個根本問題。有專利公開了電磁無軸輪緣螺旋槳推進器，但又由于防護、密封、結(jié)構(gòu)強度等原因，一直未在噴水推進器上得以應(yīng)用。本發(fā)明首次在噴水推進器上采用了無軸緣輪螺旋槳裝置，用無軸緣輪螺旋槳取代了傳統(tǒng)泵軸驅(qū)動形式，采用了槳葉可拆卸設(shè)計，并設(shè)計了詳細的軸承、密封等裝置，在有效提高推進效率的同時，極大地降低了振動和噪音，增強了槳葉的強度，保證了艦船安全性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中推進效率低，振動噪音大，槳葉強度低等缺陷，提供一種船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器，包括噴水管、環(huán)形永磁體電機裝置、對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳、軸承組件和密封組件；其中，噴水管包括殼體和設(shè)置在殼體兩端的出水端和進水端；環(huán)形永磁體電機裝置和對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳設(shè)置在殼體上靠近出水端的位置；對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳包括一級輪緣螺旋槳和二級輪緣螺旋槳，一級輪緣螺旋槳和二級輪緣螺旋槳之間通過軸承組件相互連接；環(huán)形永磁體電機裝置設(shè)置有兩個，分別設(shè)置在一級輪緣螺旋槳和二級輪緣螺旋槳外部的殼體上；環(huán)形永磁體電機裝置和軸承組件上均設(shè)置有密封組件；環(huán)形永磁體電機裝置通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳在旋轉(zhuǎn)磁場中受力轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生推力，推動船舶前進。

進一步地，本發(fā)明的環(huán)形永磁體電機裝置包括相互固定連接的定子部件和轉(zhuǎn)子部件，轉(zhuǎn)子部件設(shè)置在環(huán)形永磁體電機裝置的內(nèi)環(huán)位置，定子部件設(shè)置在環(huán)形永磁體電機裝置的外環(huán)位置；環(huán)形永磁體電機裝置的最外側(cè)設(shè)置有固定外板。

進一步地，本發(fā)明的定子部件包括定子鐵芯環(huán)和電機線圈繞組，定子鐵芯環(huán)通過固定外板固定在船體上，定子鐵芯內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子部件的外壁相連。

進一步地，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子部件包括由內(nèi)環(huán)向外環(huán)依次設(shè)置的漿葉板、轉(zhuǎn)子環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)子軸套；一級輪緣螺旋槳和二級輪緣螺旋槳分別通過槳葉板固定在轉(zhuǎn)子環(huán)內(nèi)壁，轉(zhuǎn)子環(huán)外壁套著轉(zhuǎn)子環(huán)軸套；轉(zhuǎn)子環(huán)軸套外壁與軸承部件相對，且轉(zhuǎn)子環(huán)軸套外壁與軸承部件之間設(shè)置有間隙；通電后間隙中充滿水，形成動壓水膜。

進一步地，本發(fā)明的軸承組件包括軸向推力滑動軸承、徑向滑動軸承、滾動軸承和承壓板；軸向推力滑動軸承和徑向滑動軸承采用水潤滑的方式，滾動軸承采用油潤滑的方式；軸向推力滑動軸承的兩側(cè)分別與固定外板和承壓板連接，承壓板固定在轉(zhuǎn)子環(huán)外壁上，承壓板與徑向滑動軸承之間設(shè)置有間隙。

進一步地，本發(fā)明的一級輪緣螺旋槳包括一級槳葉、一級槳轂和一級導流罩，二級輪緣螺旋槳包括二級槳葉、二級槳轂；軸承部件包括設(shè)置在一級輪緣螺旋槳和二級輪緣螺旋槳之間的滾動軸承；一級槳轂和二級槳轂在一條軸線上，兩者之間通過滾動軸承相連；一級輪緣螺旋槳和二級輪緣螺旋槳轉(zhuǎn)向相反，產(chǎn)生同向推力，抵消扭轉(zhuǎn)力矩。

進一步地，本發(fā)明的滾動軸承包括前圈、鋼珠和后圈，前圈固定在一級輪緣螺旋槳的一級槳轂的末端，后圈固定在二級輪緣螺旋槳的二級槳轂的前端。

進一步地，本發(fā)明的密封組件包括環(huán)形密封圈和碗型密封圈，環(huán)形密封圈設(shè)置在徑向滑動軸承和軸向推力滑動軸承之間；碗型密封圈設(shè)置在一級輪緣螺旋槳的一級槳轂的末端和二級輪緣螺旋槳的二級槳轂的前端。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明的船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器，與傳統(tǒng)的單槳推進相比，對于游艇等小型艦船，單槳推進尾流損失大，產(chǎn)生的渦動能量得不到有效利用；且容易產(chǎn)生傾覆轉(zhuǎn)矩，本發(fā)明采用對轉(zhuǎn)螺旋槳，旋轉(zhuǎn)方向相反，后槳在平衡轉(zhuǎn)矩的同時可以吸收前槳產(chǎn)生的渦動能量，進一步提高推進效率；與傳統(tǒng)噴水泵相比，傳統(tǒng)噴水泵的螺旋槳是固定在軸轂上，硬物被吸進噴水管腔內(nèi)撞擊槳葉，容易打彎軸轂，造成槳葉撞壞噴水管殼，導致艦船完全喪失動力。本發(fā)明的螺旋槳槳葉與空心槳轂相連，且兩級輪緣有轂式螺旋槳的槳轂通過滾動軸承相連，進一步提高了其強度；槳轂及導流罩的形狀形狀優(yōu)化了腔內(nèi)流場，降低了阻力；與傳統(tǒng)泵軸驅(qū)動形式相比。本發(fā)明采用的無軸輪緣螺旋槳可以有效避免泵軸在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的振動，降低了噪音；總之，本發(fā)明具有機動性高、推進效率高、船舶穩(wěn)性高、振動噪音小、強度高、安全可靠等優(yōu)點，特別適合中小型船用船艇和對機動性、安全性較高的軍用艦艇。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器的安裝圖；

圖2為本發(fā)明船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器的對轉(zhuǎn)電磁螺旋槳裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器的對轉(zhuǎn)電磁螺旋槳裝置結(jié)構(gòu)局部示意圖；

圖4為船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器的對轉(zhuǎn)電磁螺旋槳裝置結(jié)構(gòu)局部示意圖；

圖中：1-出水端；2-環(huán)形永磁體電機裝置；3-定子部件；31-定子鐵芯環(huán)；32-電機線圈繞組；4-轉(zhuǎn)子部件；41-轉(zhuǎn)子環(huán)；42-槳葉板；43-永磁體；44-轉(zhuǎn)子環(huán)軸套；5-軸承組件；51-徑向滑動軸承；52-軸向推力滑動軸承；53-滾動軸承；531-前圈；532-鋼珠；533-后圈；6-承壓板；7-一級輪緣螺旋槳；71-一級槳轂；72-一級槳葉；73-一級導流罩；8-二級輪緣螺旋槳；83-二級槳轂；84-二級槳葉；9-密封組件；91-環(huán)形密封圈；92-碗型密封圈；10-殼體；11-進水端；12-固定外板。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例的船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器，包括噴水管、環(huán)形永磁體電機裝置2、對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳、軸承組件5和密封組件9；其中，噴水管包括殼體10和設(shè)置在殼體10兩端的出水端1和進水端11；環(huán)形永磁體電機裝置2和對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳設(shè)置在殼體1上靠近出水端1的位置；對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳包括一級輪緣螺旋槳7和二級輪緣螺旋槳8，一級輪緣螺旋槳7和二級輪緣螺旋槳8之間通過軸承組件5相互連接；環(huán)形永磁體電機裝置2設(shè)置有兩個，分別設(shè)置在一級輪緣螺旋槳7和二級輪緣螺旋槳8外部的殼體10上；環(huán)形永磁體電機裝置2和軸承組件5上均設(shè)置有密封組件9；環(huán)形永磁體電機裝置2通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，對轉(zhuǎn)輪緣螺旋槳在旋轉(zhuǎn)磁場中受力轉(zhuǎn)動以產(chǎn)生推力，推動船舶前進。

環(huán)形永磁體電機裝置2包括相互固定連接的定子部件3和轉(zhuǎn)子部件4，轉(zhuǎn)子部件4設(shè)置在環(huán)形永磁體電機裝置2的內(nèi)環(huán)位置，定子部件設(shè)置在環(huán)形永磁體電機裝置2的外環(huán)位置；環(huán)形永磁體電機裝置2的最外側(cè)設(shè)置有固定外板12。

如圖3所示，定子部件3包括定子鐵芯環(huán)31和電機線圈繞組32，定子鐵芯環(huán)31通過固定外板12固定在船體上，定子鐵芯31內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子部件4的外壁相連。

轉(zhuǎn)子部件4包括由內(nèi)環(huán)向外環(huán)依次設(shè)置的漿葉板42、轉(zhuǎn)子環(huán)41、永磁體43和轉(zhuǎn)子軸套44；一級輪緣螺旋槳7和二級輪緣螺旋槳8分別通過槳葉板42固定在轉(zhuǎn)子環(huán)41內(nèi)壁，轉(zhuǎn)子環(huán)41外壁套著轉(zhuǎn)子環(huán)軸套44；轉(zhuǎn)子環(huán)軸套44外壁與軸承部件5相對，且轉(zhuǎn)子環(huán)軸套44外壁與軸承部件5之間設(shè)置有間隙；通電后間隙中充滿水，形成動壓水膜。

軸承組件5包括軸向推力滑動軸承52、徑向滑動軸承51、滾動軸承53和承壓板6；軸向推力滑動軸承52和徑向滑動軸承51采用水潤滑的方式，滾動軸承53采用油潤滑的方式；軸向推力滑動軸承52的兩側(cè)分別與固定外板12和承壓板6連接，承壓板6固定在轉(zhuǎn)子環(huán)41外壁上，承壓板6與徑向滑動軸承51之間設(shè)置有間隙。

一級輪緣螺旋槳7包括一級槳葉72、一級槳轂71和一級導流罩73，二級輪緣螺旋槳8包括二級槳葉82、二級槳轂81；軸承部件5包括設(shè)置在一級輪緣螺旋槳7和二級輪緣螺旋槳8之間的滾動軸承53；一級槳轂71和二級槳轂81在一條軸線上，兩者之間通過滾動軸承53相連；一級輪緣螺旋槳7和二級輪緣螺旋槳8轉(zhuǎn)向相反，產(chǎn)生同向推力，抵消扭轉(zhuǎn)力矩。

如圖4所示，滾動軸承53包括前圈531、鋼珠532和后圈533，前圈531固定在一級輪緣螺旋槳7的一級槳轂71的末端，后圈533固定在二級輪緣螺旋槳8的二級槳轂81的前端。

密封組件9包括環(huán)形密封圈91和碗型密封圈92，環(huán)形密封圈91設(shè)置在徑向滑動軸承51和軸向推力滑動軸承52之間；碗型密封圈92設(shè)置在一級輪緣螺旋槳7的一級槳轂71的末端和二級輪緣螺旋槳8的二級槳轂81的前端。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，如圖1和圖2所示，船用電磁對轉(zhuǎn)有轂式輪緣噴水推進器，主要由噴水管、環(huán)形電機裝置、對轉(zhuǎn)有轂式輪緣螺旋槳、軸承部件和密封部件組成。噴水管由進口端、殼體、出水端組成，電機和輪緣螺旋槳設(shè)置在殼體中間較平坦的地方。

環(huán)形電機裝置電機裝置包含定子部件和轉(zhuǎn)子部件。定子部件包括定子鐵芯、電機線圈繞組，定子鐵芯通過固定外板固定在船體上，定子鐵芯內(nèi)壁與徑向滑動軸承的外壁相連。轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)子環(huán)、轉(zhuǎn)子軸套、永磁體，槳葉與槳葉分別通過槳葉板固定在各自轉(zhuǎn)子環(huán)內(nèi)壁。轉(zhuǎn)子環(huán)外壁套著轉(zhuǎn)子環(huán)軸套。

軸承組件包括軸向水潤滑推力滑動軸承、徑向水潤滑滑動軸承、槳轂間軸向滾動軸承和承壓板。水潤滑徑向軸承與轉(zhuǎn)子環(huán)軸套外壁相對，含有一定間隙，方便水流潤滑軸承。水潤滑軸向推力滑動軸承的兩邊分別對應(yīng)端蓋和承壓板，起到支撐螺旋槳和傳遞推力的作用。承壓板固定在轉(zhuǎn)子環(huán)外壁，并和軸向水潤滑推力滑動軸承內(nèi)壁相對，兩者間含有一定間隙，方便水流潤滑軸承。槳轂間軸向滾動軸承包含前圈、鋼珠和后圈，前圈固定在一級輪緣有轂式螺旋槳的槳轂的末端，后圈固定在二級輪緣有轂式螺旋槳的槳轂的前端，該滾動軸承槳兩級槳轂連接起來，起到提高槳轂強度的作用。

密封裝置組件主要包含密封圈和碗型密封圈。徑向水潤滑滑動軸承和軸向水潤滑推力滑動軸承之間采用密封圈進行密封。一級輪緣有轂式螺旋槳的槳轂的末端和二級輪緣有轂式螺旋槳的槳轂的前端采用碗型密封圈進行密封，防止槳轂間軸向滾動軸承的油泄露到腔外，同時也防止外面的水滲透到腔內(nèi)。

工作時，定子上的線圈繞組通電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子環(huán)在磁場中受力旋轉(zhuǎn)，帶動一級輪緣有轂式螺旋槳和二級輪緣有轂式螺旋槳旋反向轉(zhuǎn)，將水流從進水口吸入，出水口噴出形成壓力差，推動船舶前進。同時水流被吸入軸向水潤滑推力滑動軸承和徑向水潤滑滑動軸承內(nèi)，上述間隙中會充滿水，形成動壓水膜，一方面可以起到潤滑作用，不至于導致干摩擦，另一方面可以冷卻電機。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的特點和有益效果在于：

1.與傳統(tǒng)的單槳推進相比。對于游艇等小型艦船，單槳推進尾流損失大，產(chǎn)生的渦動能量得不到有效利用；且容易產(chǎn)生傾覆轉(zhuǎn)矩，本發(fā)明采用對轉(zhuǎn)螺旋槳，旋轉(zhuǎn)方向相反，后槳在平衡轉(zhuǎn)矩的同時可以吸收前槳產(chǎn)生的渦動能量，進一步提高推進效率。

2.與傳統(tǒng)噴水泵相比。傳統(tǒng)噴水泵的螺旋槳是固定在軸轂上，硬物被吸進噴水管腔內(nèi)撞擊槳葉，容易打彎軸轂，造成槳葉撞壞噴水管殼，導致艦船完全喪失動力。本發(fā)明的螺旋槳槳葉與空心槳轂相連，且兩級輪緣有轂式螺旋槳的槳轂通過滾動軸承相連，進一步提高了其強度；槳轂及導流罩的形狀形狀優(yōu)化了腔內(nèi)流場，降低了阻力。

3.與傳統(tǒng)泵軸驅(qū)動形式相比。本發(fā)明采用的無軸輪緣螺旋槳可以有效避免泵軸在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的振動，降低了噪音.

總之，本發(fā)明具有機動性高、推進效率高、船舶穩(wěn)性高、振動噪音小、強度高、安全可靠等優(yōu)點，特別適合中小型船用船艇和對機動性、安全性較高的軍用艦艇。

應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。