本發(fā)明涉及一種用于減少船艇橫搖運動的設(shè)備，特別是一種零航速減搖鰭，屬于減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有減搖鰭裝置已能為各式船只提供多種減搖配置方案，技術(shù)相對成熟，保證船只在中/高航速下具有良好的減搖需求，但近來年隨著船只對低航速甚至零航速下減搖需求日趨迫切，為此，國內(nèi)開發(fā)了減搖水艙與減搖鰭聯(lián)合的綜合減搖系統(tǒng)，即零航速下使用減搖水艙減搖，中/高航速下使用減搖水艙與減搖鰭聯(lián)合減搖，但需要設(shè)計、安裝、維護(hù)兩套獨立設(shè)備，經(jīng)濟性欠佳，且占用較大艙內(nèi)空間，增加全船排水量，影響航行阻力。

國外多家零航速減搖鰭廠家大多采用在現(xiàn)有減搖鰭基礎(chǔ)上改進(jìn)而使其具備全航速減搖能力的解決方案，即在中/高航速下，減搖鰭采用常規(guī)工作模式，稱為普通減搖鰭；在零航速下，減搖鰭切換至零航速模式，被稱為零航速減搖鰭。該設(shè)計雖兼顧普通減搖鰭，只需設(shè)計、維護(hù)一套設(shè)備，成本和體積也沒有太大增加，但受限于其執(zhí)行機構(gòu)均采用曲柄連桿的驅(qū)動結(jié)構(gòu)而所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)鰭工作角度僅為±40°的先天不足，零航速的減搖效果有限，不能滿足船只在低航速甚至零航速下的減搖需求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量和占艙空間大，給有限的艙位空間布置帶來困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有減搖鰭裝置執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)鰭角不足，本發(fā)明提供一種能實現(xiàn)大轉(zhuǎn)鰭角的減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)，通過齒輪雙齒條缸直接驅(qū)動鰭軸轉(zhuǎn)動，帶動鰭快速大角度擺動，實現(xiàn)零航速減搖，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能明顯減少執(zhí)行機構(gòu)的占艙空間，工作角度高達(dá)±65°，滿足零航速時的轉(zhuǎn)角需求，保證良好的減搖效果，同時能大幅度提高系統(tǒng)可靠性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種能實現(xiàn)大轉(zhuǎn)鰭角的減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)，包括鰭軸組、支承座、齒輪齒條缸、鎖緊機構(gòu)、鰭角發(fā)送器、控制閥組，所述齒輪齒條缸安裝在支承座前端，并與安裝在支承座后端的鰭軸組連接，用于帶動鰭軸組轉(zhuǎn)動，所述齒輪齒條缸由箱體、圓柱齒條、缸筒、自潤滑襯套和齒輪軸組成；兩圓柱齒條和一齒輪軸集成在箱體內(nèi)，齒輪軸與鰭軸組連接，兩圓柱齒條平行布置且分別對稱分布在齒輪軸的兩側(cè)，并與齒輪軸嚙合連接，圓柱齒條兩端分別置于固定在箱體兩側(cè)的缸筒內(nèi)并形成對角的雙齒腔，對角的雙齒腔通過油管連接于驅(qū)動源液壓機組，兩圓柱齒條通過齒輪嚙合將液壓力傳遞給齒輪軸，轉(zhuǎn)化為扭矩輸出，使圓柱齒條的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化為鰭軸組的擺動。

所述支承座由上支承座和下支承座組成，下支承座支承鰭軸組，上支承座的正上方裝有控制閥組，正下方裝有鎖緊機構(gòu)，所述控制閥組連接于驅(qū)動源液壓機組，在電控系統(tǒng)的控制下驅(qū)動液壓機組經(jīng)控制閥組來控制齒輪齒條缸的兩圓柱齒條相對直線運動的移動長度來實現(xiàn)鰭軸組任意轉(zhuǎn)鰭角度。

所述箱體內(nèi)側(cè)和圓柱齒條之間設(shè)置自潤滑襯套，用于承受齒輪與齒條嚙合力沿垂直于齒條軸線的分力，減小齒條軸的撓度，保證齒條兩端活塞的密封性能和壽命。

所述鰭軸組由鰭軸、軸套、大軸承、小軸承和擋圈組成，鰭軸上裝有大軸承、小軸承，位于小軸承外側(cè)的鰭軸上裝有齒輪齒條缸，使其處于鰭軸自由端。

所述上支承座為高度徑向比小的圓形法蘭，用于齒輪齒條缸、鎖緊機構(gòu)和控制閥組提供安裝平臺，上支承座的內(nèi)側(cè)設(shè)有筋板，用于加強上支承座的結(jié)構(gòu)強度和作為側(cè)板運動即整個執(zhí)行機構(gòu)的機械限位。

本發(fā)明的有益效果：

為實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的大角度運轉(zhuǎn)，本發(fā)明引入一個齒輪齒條缸直接連接鰭軸代替現(xiàn)有執(zhí)行機構(gòu)的雙直線缸通過鰭柄間接連鰭軸的方法，由齒條長度決定執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)鰭角度；為減小占艙空間，優(yōu)化鰭軸組支承結(jié)構(gòu)形式，新設(shè)計支承座結(jié)構(gòu)及限位裝置等。

該執(zhí)行機構(gòu)主要由鰭軸組、海水密封裝置、側(cè)板、支承座、齒輪齒條缸、鎖緊機構(gòu)、鰭角發(fā)送器及控制閥組等組成。在電控系統(tǒng)的控制下驅(qū)動液壓機組工作經(jīng)控制閥組使齒條缸的雙齒條腔相對直線運動，通過齒輪齒條嚙合副經(jīng)齒輪與鰭軸連接花鍵帶動鰭軸轉(zhuǎn)動，雙齒條與齒輪集成為一個油缸，通過改變齒條移動長度實現(xiàn)任意轉(zhuǎn)鰭角度。

本發(fā)明藉一臺集成的齒輪齒條缸直驅(qū)鰭軸轉(zhuǎn)動，和現(xiàn)有的執(zhí)行機構(gòu)相比較，轉(zhuǎn)鰭角度可由40°提高到65°及以上，通過改變齒條移動長度實現(xiàn)任意轉(zhuǎn)鰭角度；將原雙直線缸+鰭柄驅(qū)動機構(gòu)簡化為一臺集成的齒輪齒條缸，明顯減小零部件數(shù)量，有效減小占艙空間，特別是軸向高度可降低20%，這利于執(zhí)行機構(gòu)在艙室內(nèi)的安裝與維修；齒輪齒條缸置于鰭軸自由端，減小變形對油缸性能及壽命的影響；結(jié)構(gòu)緊湊，重量減輕20%，這具有一定的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為能實現(xiàn)大轉(zhuǎn)鰭角的減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的左視圖；

圖3為集成化齒輪齒條缸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為上支承座結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖5為上支承座結(jié)構(gòu)平面示意圖；

圖6為鰭軸組結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1至圖6所示，一種能實現(xiàn)大轉(zhuǎn)鰭角的減搖鰭執(zhí)行機構(gòu)，主要包括鰭軸組1、支承座、鰭角發(fā)送器4、鎖緊機構(gòu)5、海水密封裝置6、齒輪齒條缸7和控制閥組8等。

齒輪齒條缸7安裝在支承座前端，并與安裝在支承座后端的鰭軸組1連接，用于帶動鰭軸組1轉(zhuǎn)動，齒輪齒條缸7由箱體71、圓柱齒條72、缸筒73、自潤滑成套76和齒輪軸77組成；兩圓柱齒條72和一齒輪軸77集成在箱體71內(nèi)，齒輪軸77與鰭軸組1連接，兩圓柱齒條72分別設(shè)置在齒輪軸77上下兩端，并與齒輪軸77嚙合連接，圓柱齒條72兩端分別置于固定在箱體71兩側(cè)的缸筒73內(nèi)并形成對角的雙齒腔，對角的雙齒腔通過油管連接驅(qū)動液壓機組，兩圓柱齒條72通過齒輪嚙合將液壓力傳遞給齒輪軸77，轉(zhuǎn)化為扭矩輸出，使圓柱齒條72的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化為鰭軸組1的擺動?？刂崎y組8連接驅(qū)動液壓機組，驅(qū)動液壓機組連接電控系統(tǒng)，由電控系統(tǒng)通過驅(qū)動液壓機組經(jīng)控制閥組8來控制齒輪齒條缸7的兩圓柱齒條72相對直線運動的移動長度來實現(xiàn)鰭軸組1任意轉(zhuǎn)鰭角度。

支承座一分為二，分別是上支承座3和下支承座2，下支承座2起支承鰭軸組1、與船體基座配合和將鰭上力通過基座傳遞至船體等作用，上支承座3為鰭角發(fā)送器4、鎖緊機構(gòu)5、齒輪齒條缸7、控制閥組8等提供平臺。支承座分體設(shè)計既簡化結(jié)構(gòu)，又便于加工和安裝。齒輪齒條缸7作為動力元件，直接驅(qū)動鰭軸組1，海水密封裝置6與下支承座2下端面螺栓連接，防止海水沿鰭軸組1路徑進(jìn)入艙室，鎖緊機構(gòu)5用于執(zhí)行機構(gòu)非工作狀態(tài)下將設(shè)備保持在零位。

如圖3所示，集成化的齒輪齒條缸7由箱體71、圓柱齒條72、缸筒73、油管接頭74、上、下端蓋75、自潤滑成套76和齒輪軸77等組成。對角的兩腔連接油管，兩圓柱齒條72通過齒輪嚙合將液壓力傳遞給齒輪軸77，轉(zhuǎn)化為扭矩輸出，將圓柱齒條72的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)化為鰭軸組1的擺動，改變圓柱齒條移動長度即可調(diào)整擺動角度。兩圓柱齒條72和一齒輪軸77集成在箱體71，箱體內(nèi)腔填充潤滑脂，結(jié)構(gòu)緊湊，保證嚙合副的潤滑，提高嚙合副的可靠性。自潤滑襯套76布置于箱體71內(nèi)側(cè)和圓柱齒條72之間，用于承受齒輪與齒條嚙合力沿垂直于齒條軸線的分力，既為圓柱齒條72運動導(dǎo)向與潤滑，又減小圓柱齒條72撓度變形對圓柱齒條72兩端活塞密封圈的影響。

如圖4，5所示，上支承座3為齒輪齒條缸7、鎖緊機構(gòu)5和控制閥組8等提供安裝平臺，槽31和孔a32用于齒輪齒條缸定位，槽31兩側(cè)面36用于承受缸輸出扭矩將其傳遞至上支承座3，孔b33用于鎖緊機構(gòu)5安裝，通過螺孔34和銷孔35將上支承座3和下支承座2連接起來，最終將缸輸出扭矩傳遞至船體。鎖緊機構(gòu)5、鰭角發(fā)送器4和控制閥組8等均位于上支承座3的正上方，保證其在較小的艙室空間內(nèi)仍擁有充足的安裝及維修空間。筋板38用于加強上支承座3的結(jié)構(gòu)強度，減小因受齒輪齒條缸7等重量而引起的變形對齒輪嚙合副的影響，同時為側(cè)板37運動即整個執(zhí)行機構(gòu)的機械限位。

如圖6所示，鰭軸組1由鰭軸11、軸套12、大軸承13、小軸承14和擋圈15等組成。其特點為拉近大軸承13和小軸承14的距離，同時限制軸承與下支承座2的配合間隙，將齒輪齒條缸7置于兩軸承外側(cè)，既保證了鰭軸11有足夠的受力強度，有效地避免鰭軸11撓度變形對齒輪齒條缸7的強度及密封性能帶來影響，又能明顯地減小整個執(zhí)行機構(gòu)的軸向尺寸，占艙空間得到改善，利于在有限艙位空間內(nèi)的布置。