CN115556911A - 一种船用大舵角舵的机械止动装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了应用于船舵领域的一种船用大舵角舵的机械止动装置，该申请通过带有下基座、旋转座、杠型杆、止动块、止动盘、第二摩擦片的止动机构结构设计，在实际使用时，当推舵机构失控，止动盘跟随舵轴发生旋转，使滑柱由弧形槽相对位移至斜坡槽，使滑柱上升带动杠型杆以旋转座为旋转点发生旋转，杠型杆另一端的导向柱下移，进而利用传动力臂的传动，将止动块推动且靠近止动盘的第二摩擦片，一方面滑柱与斜坡槽的边侧对合实现止动盘的初步止动，另一方面，利用第一摩擦片与第二摩擦片的对合，实现止动盘的止动，以达到保护船舶的目的，本发明采用纯机械结构设计，运行安全可靠且及时，具有市场前景，适合推广应用。

Description

一种船用大舵角舵的机械止动装置

技术领域

本申请涉及船舵领域，特别涉及一种船用大舵角舵的机械止动装置。

背景技术

船舶的主操舵装置系指在正常航行情况下，为驾驶船舶而使舵产生动作所需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备及其附属设备和向舵杆施加转矩的部件(如舵柄及舵扇)，主操舵装置能在船舶最大航行吃水和最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任一舷的35度转至另一舷的35度，并且于相同条件下自一舷的35度转至另一舷的30度所需的时间不超过28S，船舶在作曲线运动时，舵受到船体整流效应的影响。实际上由于船体对尾部附近水流的影响，使水流有沿船长方向流动的趋势，所以在舵杆轴线处的实际漂角比尾舵处船体的几何漂角要小一些，在正常回转时，舵的有效攻角总是小于转舵角。但在作Z形试验时，反向操舵使船舶摆脱回转状态时，舵的有效攻角会大于转舵角。

本发明为更好的配合首侧推使用，提高侧推力，将原设计的最大舵角35度加大到45度，从而大大提高船舶的回转性能和横移能力。

而动力转舵的操舵装置，除装设限位开关或类似设备以限制最大的操舵角外，还应设置机械止动装置，以便限位开关失效时，能限制转舵角度，该角度应比最大操舵角大1.5度～2度。

为此我们提出一种船用大舵角舵的机械止动装置来解决以上问题。

发明内容

本申请目的在于设计一种机械止动装置，在大舵角舵的推舵机构失效后，超限制推舵过程中，能自动且及时的止动，以达到船舶航行安全的目的，相比现有技术提供一种船用大舵角舵的机械止动装置，通过包括自下而上依次设置在船舵顶部的止动机构和推舵机构，，船舵通过舵架固定在船舶舵机仓内，船舵的舵轴转动连接在舵架内；

止动机构包括对称安装在船舶舵机仓内的下基座，两个下基座相对的一侧均固定有旋转座，旋转座内通过转轴转动连接有杠型杆，杠型杆的远离下基座的一端固定有滑柱，杠型杆的另一端固定有导向柱，下基座上设有与导向柱相匹配的导向孔，导向柱与导向孔间夹接有复位弹簧，杠型杆的顶部设有止动块，止动块的两侧对称固定有直角连接杆，直角连接杆的顶部均通过转轴与旋转座转动连接，止动块与杠型杆间设有传动力臂，传动力臂呈L型结构，传动力臂的一端与杠型杆设有导向柱的一端转动连接，传动力臂的另一端与止动块远离下基座的一侧转动连接；

舵轴在两个下基座间固定有止动盘，止动盘的底部设有第二摩擦片，第二摩擦片整体呈圆锥形结构，止动块上设有与第二摩擦片相匹配的第一摩擦片，止动盘的顶部设有与滑柱相匹配的弧形槽，弧形槽的两侧设有使弧形槽槽深逐步减小的斜坡槽。

可选的，推舵机构包括固定在下基座顶部的上基座，两个上基座对称设置，两个上基座间固定有两组拔叉式液压杆，舵轴在两个上基座间固定有推舵座，推舵座的两侧均设有与拔叉式液压杆输出端相匹配的推舵槽，推舵槽上设有贯穿的限位槽，限位槽内设有限位块，限位块上设有与拔叉式液压杆输出端相匹配的套接孔，限位块通过套接孔套接且固定在拔叉式液压杆输出端上。

可选的，限位块的顶部固定有锁紧液压杆，锁紧液压杆的输出端穿过限位块并延伸至套接孔内，拔叉式液压杆输出端上设有与锁紧液压杆的输出端相匹配的对接孔。

可选的，上基座的一侧固定有距离传感器，距离传感器的检测端与导向柱的顶部相对设置，距离传感器用于检测导向柱的下移距离，并在检测到下移最大距离时反馈至控制锁紧液压杆的控制单元，使其回缩锁紧液压杆。

可选的，复位弹簧为高强度抗疲劳弹簧结构，复位弹簧具有驱使导向柱上移并远离下基座的弹力，导向柱上移至最大距离时，滑柱的底部与弧形槽的底部相接触。

可选的，弧形槽的弧度为九十度，斜坡槽在水平面为弧形槽的弧度延伸槽，斜坡槽与弧形槽的总弧度为九十四度，即弧形槽两侧斜坡槽的弧度为两度。

可选的，推舵机构推动船舵旋转范围为左舷四十五度、右舷四十五度。

可选的，止动盘与舵轴间通过轮辐加强连接，轮辐呈十字型结构。

可选的，上基座与下基座间设有多层相对应的加强筋板，上基座与下基座与船舶舵机仓的船体结构焊接固定。

可选的，滑柱的外壁与弧形槽的槽壁间均焊接固定有耐磨衬垫，滑柱的底部转动连接钢珠结构。

相比于现有技术，本申请的优点在于：

(1)本发明通过带有下基座、旋转座、杠型杆、滑柱、导向柱、复位弹簧、传动力臂、止动块、第一摩擦片、直角连接杆、止动盘、弧形槽、第二摩擦片、斜坡槽的止动机构的结构设计，在实际使用时，当推舵机构失控推动船舵旋转至极限角度时，止动盘跟随舵轴发生旋转，使滑柱由弧形槽相对位移至斜坡槽，使滑柱跟随斜坡槽槽深的减小而上升，进而带动杠型杆以旋转座为旋转点发生旋转，杠型杆另一端的导向柱克服复位弹簧的弹力下移，进而利用传动力臂的传动，将止动块推动且靠近止动盘的第二摩擦片，当滑柱上移至极限位置时，一方面滑柱与斜坡槽的边侧对合实现止动盘的初步止动，另一方面，利用第一摩擦片与第二摩擦片的对合，实现止动盘的止动作业，以便于推舵机构限位开关失效时，能利用单纯的机械结构进行可靠安全的止动，以达到保护船舶的目的，本发明采用纯机械结构设计，运行安全可靠且及时，具有市场前景，适合推广应用。

(2)通过带有距离传感器的锁紧液压杆设计，在止动机构触发止动船舵的止动盘时，杠型杆上的导向柱克服复位弹簧的弹力下移，此时距离传感器检测到导向柱下移至最大距离，即船舵超限旋转最大节点时，锁紧液压杆的控制单元接收距离传感器的反馈信号，使锁紧液压杆回缩，其输出端与对接孔脱离，进而使限位块解锁，限位块自由滑动在拔叉式液压杆输出端上，使失控的拔叉式液压杆输出端运行过程中，不再对推舵座产生推动，达到保护推舵机构不会过载损坏，以降低船舵整体机构的安全性。

(3)通过斜坡槽与弧形槽的弧度设计，使推舵机构具有较大的转舵范围的同时，当推舵机构的限位开关失效时，即推舵机构再推舵至最大角度时，仍然推舵作业，此时滑柱位于斜坡槽与弧形槽的连接节点处，在推舵机构失控的持续推舵过程中，滑柱受斜坡槽的导向上移，在两度的范围内，能及时触发止动机构，一方面利用止动机构止动船舵，另一方面能利用斜坡槽与滑柱的限制，进而限制转舵角度，有效提升了止动的及时性和有效性。

(4)通过轮辐、加强筋板的结构设计，有效提升了止动盘、上基座、下基座等结构强度，在高强度的止动过程中，不易发生形变，有效提升了止动寿命，通过带有钢珠结构、耐磨衬垫的滑柱设计，使滑柱在运行过程中不易磨损，且有效降低了滑动摩擦力，使滑柱运行的顺畅性得到提升。

附图说明

图1为本申请的正面结构示意图；

图2为本申请的底面结构示意图；

图3为本申请的剖面结构示意图；

图4为图3中A部的放大结构示意图；

图5为本申请的爆炸结构示意图；

图6为本申请中提出的推舵机构的爆炸结构示意图；

图7为本申请中提出的止动盘的结构示意图；

图8为本申请中提出的止动机构的结构示意图；

图9为本申请中提出的止动机构的爆炸结构示意图；

图10为本申请中提出的止动机构的止动时的结构对比示意图。

图中标号说明：

船舵1、舵架11、舵轴12、推舵机构2、上基座21、距离传感器22、拔叉式液压杆23、推舵座24、推舵槽241、限位槽242、限位块25、套接孔251、锁紧液压杆26、止动机构3、下基座31、旋转座311、杠型杆32、滑柱321、导向柱322、复位弹簧323、传动力臂33、止动块34、第一摩擦片341、直角连接杆342、止动盘35、弧形槽351、第二摩擦片352、斜坡槽353、轮辐354。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

本申请公开了一种船用大舵角舵的机械止动装置，请参阅图1-10，包括自下而上依次设置在船舵1顶部的止动机构3和推舵机构2，船舵1通过舵架11固定在船舶舵机仓内，船舵1的舵轴12转动连接在舵架11内；

止动机构3包括对称安装在船舶舵机仓内的下基座31，两个下基座31相对的一侧均固定有旋转座311，旋转座311内通过转轴转动连接有杠型杆32，杠型杆32的远离下基座31的一端固定有滑柱321，杠型杆32的另一端固定有导向柱322，下基座31上设有与导向柱322相匹配的导向孔，导向柱322与导向孔间夹接有复位弹簧323，杠型杆32的顶部设有止动块34，止动块34的两侧对称固定有直角连接杆342，直角连接杆342的顶部均通过转轴与旋转座311转动连接，止动块34与杠型杆32间设有传动力臂33，传动力臂33呈L型结构，传动力臂33的一端与杠型杆32设有导向柱322的一端转动连接，传动力臂33的另一端与止动块34远离下基座31的一侧转动连接；

舵轴12在两个下基座31间固定有止动盘35，止动盘35的底部设有第二摩擦片352，第二摩擦片352整体呈圆锥形结构，止动块34上设有与第二摩擦片352相匹配的第一摩擦片341，止动盘35的顶部设有与滑柱321相匹配的弧形槽351，弧形槽351的两侧设有使弧形槽351槽深逐步减小的斜坡槽353。

本发明通过带有下基座31、旋转座311、杠型杆32、滑柱321、导向柱322、复位弹簧323、传动力臂33、止动块34、第一摩擦片341、直角连接杆342、止动盘35、弧形槽351、第二摩擦片352、斜坡槽353的止动机构3的结构设计，在实际使用时，当推舵机构2失控推动船舵1旋转至极限角度时，止动盘35跟随舵轴12发生旋转，使滑柱321由弧形槽351相对位移至斜坡槽353，使滑柱321跟随斜坡槽353槽深的减小而上升，进而带动杠型杆32以旋转座311为旋转点发生旋转，杠型杆32另一端的导向柱322克服复位弹簧323的弹力下移，进而利用传动力臂33的传动，将止动块34推动且靠近止动盘35的第二摩擦片352，当滑柱321上移至极限位置时，一方面滑柱321与斜坡槽353的边侧对合实现止动盘35的初步止动，另一方面，利用第一摩擦片341与第二摩擦片352的对合，实现止动盘35的止动作业，以便于推舵机构2限位开关失效时，能利用单纯的机械结构进行可靠安全的止动，以达到保护船舶的目的，本发明采用纯机械结构设计，运行安全可靠且及时，具有市场前景，适合推广应用。

需要说明的，请参阅图3-6，推舵机构2包括固定在下基座31顶部的上基座21，两个上基座21对称设置，两个上基座21间固定有两组拔叉式液压杆23，舵轴12在两个上基座21间固定有推舵座24，推舵座24的两侧均设有与拔叉式液压杆23输出端相匹配的推舵槽241，推舵槽241上设有贯穿的限位槽242，限位槽242内设有限位块25，限位块25上设有与拔叉式液压杆23输出端相匹配的套接孔251，限位块25通过套接孔251套接且固定在拔叉式液压杆23输出端上。

具体的，请参阅图4-6限位块25的顶部固定有锁紧液压杆26，锁紧液压杆26的输出端穿过限位块25并延伸至套接孔251内，拔叉式液压杆23输出端上设有与锁紧液压杆26的输出端相匹配的对接孔，上基座21的一侧固定有距离传感器22，距离传感器22的检测端与导向柱322的顶部相对设置，距离传感器22用于检测导向柱322的下移距离，并在检测到下移最大距离时反馈至控制锁紧液压杆26的控制单元，使其回缩锁紧液压杆26。

通过带有距离传感器22的锁紧液压杆26设计，在止动机构3触发止动船舵1的止动盘35时，杠型杆32上的导向柱322克服复位弹簧323的弹力下移，此时距离传感器22检测到导向柱322下移至最大距离，即船舵1超限旋转最大节点时，锁紧液压杆26的控制单元接收距离传感器22的反馈信号，使锁紧液压杆26回缩，其输出端与对接孔脱离，进而使限位块25解锁，限位块25自由滑动在拔叉式液压杆23输出端上，使失控的拔叉式液压杆23输出端运行过程中，不再对推舵座24产生推动，达到保护推舵机构2不会过载损坏，以降低船舵1整体机构的安全性。

具体的，复位弹簧323为高强度抗疲劳弹簧结构，复位弹簧323具有驱使导向柱322上移并远离下基座31的弹力，导向柱322上移至最大距离时，滑柱321的底部与弧形槽351的底部相接触。

具体的，弧形槽351的弧度为九十度，斜坡槽353在水平面为弧形槽351的弧度延伸槽，斜坡槽353与弧形槽351的总弧度为九十四度，即弧形槽351两侧斜坡槽353的弧度为两度，推舵机构2推动船舵1旋转范围为左舷四十五度、右舷四十五度。

通过斜坡槽353与弧形槽351的弧度设计，使推舵机构2具有较大的转舵范围的同时，当推舵机构2的限位开关失效时，即推舵机构2再推舵至最大角度时，仍然推舵作业，此时滑柱321位于斜坡槽353与弧形槽351的连接节点处，在推舵机构2失控的持续推舵过程中，滑柱321受斜坡槽353的导向上移，在两度的范围内，能及时触发止动机构3，一方面利用止动机构3止动船舵1，另一方面能利用斜坡槽353与滑柱321的限制，进而限制转舵角度，有效提升了止动的及时性和有效性。

具体的，请参阅图4-10，止动盘35与舵轴12间通过轮辐354加强连接，轮辐354呈十字型结构，上基座21与下基座31间设有多层相对应的加强筋板，上基座21与下基座31与船舶舵机仓的船体结构焊接固定，滑柱321的外壁与弧形槽351的槽壁间均焊接固定有耐磨衬垫，滑柱321的底部转动连接钢珠结构。

通过轮辐354、加强筋板的结构设计，有效提升了止动盘35、上基座21、下基座31等结构强度，在高强度的止动过程中，不易发生形变，有效提升了止动寿命，通过带有钢珠结构、耐磨衬垫的滑柱321设计，使滑柱321在运行过程中不易磨损，且有效降低了滑动摩擦力，使滑柱321运行的顺畅性得到提升。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种船用大舵角舵的机械止动装置，包括自下而上依次设置在船舵(1)顶部的止动机构(3)和推舵机构(2)，其特征在于，所述船舵(1)通过舵架(11)固定在船舶舵机仓内，所述船舵(1)的舵轴(12)转动连接在舵架(11)内；

所述止动机构(3)包括对称安装在船舶舵机仓内的下基座(31)，两个所述下基座(31)相对的一侧均固定有旋转座(311)，所述旋转座(311)内通过转轴转动连接有杠型杆(32)，所述杠型杆(32)的远离下基座(31)的一端固定有滑柱(321)，所述杠型杆(32)的另一端固定有导向柱(322)，所述下基座(31)上设有与导向柱(322)相匹配的导向孔，所述导向柱(322)与导向孔间夹接有复位弹簧(323)，所述杠型杆(32)的顶部设有止动块(34)，所述止动块(34)的两侧对称固定有直角连接杆(342)，所述直角连接杆(342)的顶部均通过转轴与旋转座(311)转动连接，所述止动块(34)与杠型杆(32)间设有传动力臂(33)，所述传动力臂(33)呈L型结构，所述传动力臂(33)的一端与杠型杆(32)设有导向柱(322)的一端转动连接，所述传动力臂(33)的另一端与止动块(34)远离下基座(31)的一侧转动连接；

所述舵轴(12)在两个下基座(31)间固定有止动盘(35)，所述止动盘(35)的底部设有第二摩擦片(352)，所述第二摩擦片(352)整体呈圆锥形结构，所述止动块(34)上设有与第二摩擦片(352)相匹配的第一摩擦片(341)，所述止动盘(35)的顶部设有与滑柱(321)相匹配的弧形槽(351)，所述弧形槽(351)的两侧设有使弧形槽(351)槽深逐步减小的斜坡槽(353)。

2.根据权利要求1所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述推舵机构(2)包括固定在下基座(31)顶部的上基座(21)，两个所述上基座(21)对称设置，两个所述上基座(21)间固定有两组拔叉式液压杆(23)，所述舵轴(12)在两个上基座(21)间固定有推舵座(24)，所述推舵座(24)的两侧均设有与拔叉式液压杆(23)输出端相匹配的推舵槽(241)，所述推舵槽(241)上设有贯穿的限位槽(242)，所述限位槽(242)内设有限位块(25)，所述限位块(25)上设有与拔叉式液压杆(23)输出端相匹配的套接孔(251)，所述限位块(25)通过套接孔(251)套接且固定在拔叉式液压杆(23)输出端上。

3.根据权利要求2所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述限位块(25)的顶部固定有锁紧液压杆(26)，所述锁紧液压杆(26)的输出端穿过限位块(25)并延伸至套接孔(251)内，所述拔叉式液压杆(23)输出端上设有与锁紧液压杆(26)的输出端相匹配的对接孔。

4.根据权利要求3所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述上基座(21)的一侧固定有距离传感器(22)，所述距离传感器(22)的检测端与导向柱(322)的顶部相对设置，所述距离传感器(22)用于检测导向柱(322)的下移距离，并在检测到下移最大距离时反馈至控制锁紧液压杆(26)的控制单元，使其回缩锁紧液压杆(26)。

5.根据权利要求1所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述复位弹簧(323)为高强度抗疲劳弹簧结构，所述复位弹簧(323)具有驱使导向柱(322)上移并远离下基座(31)的弹力，所述导向柱(322)上移至最大距离时，所述滑柱(321)的底部与弧形槽(351)的底部相接触。

6.根据权利要求1所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述弧形槽(351)的弧度为九十度，所述斜坡槽(353)在水平面为弧形槽(351)的弧度延伸槽，所述斜坡槽(353)与弧形槽(351)的总弧度为九十四度，即弧形槽(351)两侧斜坡槽(353)的弧度为两度。

7.根据权利要求1所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述推舵机构(2)推动船舵(1)旋转范围为左舷四十五度、右舷四十五度。

8.根据权利要求1所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述止动盘(35)与舵轴(12)间通过轮辐(354)加强连接，所述轮辐(354)呈十字型结构。

9.根据权利要求2所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述上基座(21)与下基座(31)间设有多层相对应的加强筋板，所述上基座(21)与下基座(31)与船舶舵机仓的船体结构焊接固定。

10.根据权利要求1所述的一种船用大舵角舵的机械止动装置，其特征在于，所述滑柱(321)的外壁与弧形槽(351)的槽壁间均焊接固定有耐磨衬垫，所述滑柱(321)的底部转动连接钢珠结构。

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