本發(fā)明涉及一種船舶動力系統(tǒng)的輪緣推進器，尤其是一種輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、輪緣推進器作為一款新型推進器，憑借其高效率、低噪聲的優(yōu)勢受到了廣大船東以及研究機構(gòu)的青睞。該推進器的螺旋槳直接由電機驅(qū)動，電機轉(zhuǎn)子帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)，螺旋槳產(chǎn)生的推力一般由水潤滑軸承直接承受并傳遞至電機殼體，進而傳遞至船體本身，形成船舶動力。除了螺旋槳推力外，水潤滑軸承還需承受螺旋槳等轉(zhuǎn)動件的自重以及整機運行過程中的徑向波動載荷。

2、水潤滑軸承作為輪緣推進器的關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)，直接與螺旋槳等轉(zhuǎn)動件接觸，并形成相應(yīng)摩擦副，軸承上的推力瓦以及徑向瓦會隨著輪緣推進器服役時間增加而逐漸變薄，進而導(dǎo)致接觸間隙變大，使得潤滑性能下降的同時還會由于接觸間隙大而產(chǎn)生額外的振動沖擊，因此需要定期進塢更換瓦片以保證最優(yōu)的潤滑效果以及運行穩(wěn)定性。目前國內(nèi)外的水潤滑軸承一般采用過盈、焊接或者螺栓連接的方式將銅合金材料與復(fù)合材料結(jié)合，以保證軸承的潤滑性能以及結(jié)構(gòu)剛度，但該結(jié)構(gòu)一般存在以下問題：

3、1、現(xiàn)有水潤滑軸承一旦磨損量較大，便需要及時更換，待進塢后將輪緣推進器進行拆裝，完成水潤滑軸承更換，總體維修成本大，維修周期長。

4、2、靜止狀態(tài)下的輪緣推進器螺旋槳等轉(zhuǎn)動件在重力作用下直接壓在水潤滑軸承上，由于接觸面積較大且無法及時形成有效潤滑水膜，運行阻力大，推進器剛啟動時電流會急劇增大，容易導(dǎo)致啟動失敗，無法正常運轉(zhuǎn)，或者易使設(shè)備發(fā)生過載等故障。

5、3、由于航行工況復(fù)雜多變，輪緣推進器容易受到外部沖擊，該沖擊最終將由水潤滑軸承“吸收”。盡管水潤滑軸承接觸瓦部分一般采用復(fù)合材料，但減振效果一般，頻繁的振動沖擊容易造成推進器關(guān)鍵部件損傷故障，導(dǎo)致維修頻繁，服役周期短。

6、本發(fā)明為一種輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可有效解決現(xiàn)有輪緣推進器所面臨的上述問題，不僅可以時刻監(jiān)測摩副接觸狀態(tài)，還可以對軸承磨損后的徑向間隙進行自動補償，在保證潤滑性能的同時實現(xiàn)接觸瓦的最大利用率，降低維修更換成本，提高整機運行可靠性。

7、此外，該支撐結(jié)構(gòu)還可以起到減振緩沖作用，可有效吸收輪緣推進器運行過程中的振動沖擊，避免對推進器內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成損害，并能緩解推進器啟動瞬間因摩擦阻力過大而導(dǎo)致的啟動電流突增問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，通過克服現(xiàn)有的輪緣推進器支撐結(jié)構(gòu)在使用中存在的不足，提升輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、可靠性、智能化等要求。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，包括法蘭板、徑向軸承滑動組件、頂輪滑動組件、推力瓦，法蘭板作為輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)受力件，法蘭板的外側(cè)圓環(huán)及法蘭孔直接與輪緣推進器電機殼體連接，用于將輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)上的推力載荷傳遞至電機殼體，進而傳遞至船體本身；法蘭板上通過多組限位塊連接徑向軸承滑動組件以及頂輪滑動組件，法蘭板的內(nèi)側(cè)圓環(huán)上安裝推力瓦，為輪緣推進器提供軸向支撐。

3、進一步，徑向軸承滑動組件由徑向瓦、徑向瓦支座、水下液壓缸、安裝支架組成，徑向瓦固定安裝在徑向瓦支座上，徑向瓦支座與水下液壓缸的液壓桿采用螺桿連接，徑向瓦支座與水下液壓缸之間布置有壓力傳感器，水下液壓缸上布置有位移傳感器，水下液壓缸缸體通過安裝支架固定在法蘭板上構(gòu)成徑向軸承滑動組件。

4、進一步，徑向軸承滑動組件共計5件，均布布置在法蘭板的限位塊之間，允許發(fā)生徑向位移，為螺旋槳轉(zhuǎn)動組件提供徑向支撐，在水下液壓缸的驅(qū)動下，徑向瓦以及徑向瓦支座能實現(xiàn)徑向移動。

5、進一步，當(dāng)徑向瓦與螺旋槳轉(zhuǎn)動組件形成摩擦副接觸時，位移傳感器和壓力傳感器實時監(jiān)測徑向瓦以及徑向瓦支座移動量以及所受壓力；當(dāng)徑向瓦接觸面磨損大時，驅(qū)動水下液壓缸推動徑向瓦徑向補給，結(jié)合位移傳感器以及壓力傳感器實時監(jiān)測值，維持接觸間隙為一穩(wěn)定值，保證潤滑性能穩(wěn)定性，不用進塢維修更換；若航行過程中需要急剎，通過水下液壓缸控制徑向瓦徑向收攏，卡停螺旋槳；在航行過程中輪緣推進器本身突然受到振動沖擊時，由水下液壓缸吸收沖擊能量，實現(xiàn)減振降噪的作用，提高輪緣推進器可靠性以及航行舒適性。

6、進一步，頂輪滑動組件由頂輪、頂輪安裝支架、頂輪固定支架、頂輪水下液壓缸組成，頂輪通過中心孔安裝至頂輪固定支架上，頂輪具備轉(zhuǎn)動自由度，頂輪固定支架末端與頂輪水下液壓缸液壓桿螺桿連接，頂輪固定支架與頂輪水下液壓缸之間布置有壓力傳感器，頂輪水下液壓缸上布置有位移傳感器，頂輪水下液壓缸缸體通過頂輪安裝支架固定到限位塊上構(gòu)成頂輪滑動組件。

7、進一步，頂輪滑動組件共五組，均布布置在法蘭板的限位塊之間，允許發(fā)生徑向位移，為螺旋槳轉(zhuǎn)動組件提供徑向輔助頂出支撐。

8、進一步，在頂輪水下液壓缸的驅(qū)動下，頂輪能實現(xiàn)徑向移動，當(dāng)頂輪與螺旋槳轉(zhuǎn)動組件接觸時，壓力傳感器以及位移傳感器實時監(jiān)測頂輪移動量以及所受壓力，在輪緣輪緣推進器啟動之前，啟動頂輪滑動組件，頂輪水下液壓缸將頂輪推出頂起螺旋槳轉(zhuǎn)動組件，使之與徑向瓦分離，將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，降低啟動摩擦阻力，避免啟動電流過大，待螺旋槳轉(zhuǎn)速上來后即可收起頂輪，由徑向瓦為其提供徑向支撐，建立潤滑水膜。

9、進一步，法蘭板上包括內(nèi)側(cè)圓環(huán)、外側(cè)圓環(huán)、限位塊，內(nèi)側(cè)圓環(huán)、外側(cè)圓環(huán)、限位塊之間通過焊接、鑄造或者螺栓連接，限位塊為對稱布置，共設(shè)計5處，限位塊兩端均設(shè)有限位階梯，允許滑動組件徑向方向滑動，但能防止滑動組件向外滑出。

10、進一步，推力瓦直接安裝在內(nèi)側(cè)圓環(huán)上，推力瓦與內(nèi)側(cè)圓環(huán)之間布置有壓力傳感器，推力瓦數(shù)量為徑向瓦的整數(shù)倍。

11、進一步，輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)為對稱布置，一臺輪緣推進器布置兩套輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其中，推力瓦、徑向瓦、頂輪均采用水潤滑復(fù)合材料，徑向瓦以及推力瓦與基座的安裝方式均采用常規(guī)的瓦片安裝方式。

12、本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)為：

13、1、該支撐結(jié)構(gòu)可為輪緣推進器提供徑向、軸向以及啟動輔助支撐，整體安裝便捷，能有效避免輪緣推進器啟動困難的問題。

14、2、該支撐結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)瓦片磨損情況，對摩擦副間隙進行實時補償，使得潤滑間隙保持在一個合理范圍，確保潤滑性能穩(wěn)定性，不用進塢拆卸整機進行更換，該補償方法能最大程度上利用瓦片，不會造成材料浪費，降低維修、使用成本。

15、3、該支撐結(jié)構(gòu)通過布置水下液壓缸以及傳感器的方式，可以及時吸收緩解輪緣推進器在運行過程中的振動沖擊，同時實時監(jiān)測推進器內(nèi)部受力以及位移狀態(tài)，方便調(diào)試，還能協(xié)助進行螺旋槳急停，使得運行更加智能化、透明化，提升其舒適性、安全性以及可靠性。

16、綜上，通過以上輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)的發(fā)明設(shè)計，可有效促進輪緣推進器得到普遍性、高水準應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括法蘭板、徑向軸承滑動組件、頂輪滑動組件、推力瓦，法蘭板作為輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)受力件，法蘭板的外側(cè)圓環(huán)及法蘭孔直接與輪緣推進器電機殼體連接，用于將輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)上的推力載荷傳遞至電機殼體，進而傳遞至船體本身；法蘭板上通過多組限位塊連接徑向軸承滑動組件以及頂輪滑動組件，法蘭板的內(nèi)側(cè)圓環(huán)上安裝推力瓦，為輪緣推進器提供軸向支撐。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：徑向軸承滑動組件由徑向瓦、徑向瓦支座、水下液壓缸、安裝支架組成，徑向瓦固定安裝在徑向瓦支座上，徑向瓦支座與水下液壓缸的液壓桿采用螺桿連接，徑向瓦支座與水下液壓缸之間布置有壓力傳感器，水下液壓缸上布置有位移傳感器，水下液壓缸缸體通過安裝支架固定在法蘭板上構(gòu)成徑向軸承滑動組件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：徑向軸承滑動組件共計5件，均布布置在法蘭板的限位塊之間，允許發(fā)生徑向位移，為螺旋槳轉(zhuǎn)動組件提供徑向支撐，在水下液壓缸的驅(qū)動下，徑向瓦以及徑向瓦支座能實現(xiàn)徑向移動。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：當(dāng)徑向瓦與螺旋槳轉(zhuǎn)動組件形成摩擦副接觸時，位移傳感器和壓力傳感器實時監(jiān)測徑向瓦以及徑向瓦支座移動量以及所受壓力；當(dāng)徑向瓦接觸面磨損大時，驅(qū)動水下液壓缸推動徑向瓦徑向補給，結(jié)合位移傳感器以及壓力傳感器實時監(jiān)測值，維持接觸間隙為一穩(wěn)定值，保證潤滑性能穩(wěn)定性，不用進塢維修更換；若航行過程中需要急剎，通過水下液壓缸控制徑向瓦徑向收攏，卡停螺旋槳；在航行過程中輪緣推進器本身突然受到振動沖擊時，由水下液壓缸吸收沖擊能量，實現(xiàn)減振降噪的作用，提高輪緣推進器可靠性以及航行舒適性。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：頂輪滑動組件由頂輪、頂輪安裝支架、頂輪固定支架、頂輪水下液壓缸組成，頂輪通過中心孔安裝至頂輪固定支架上，頂輪具備轉(zhuǎn)動自由度，頂輪固定支架末端與頂輪水下液壓缸液壓桿螺桿連接，頂輪固定支架與頂輪水下液壓缸之間布置有壓力傳感器，頂輪水下液壓缸上布置有位移傳感器，頂輪水下液壓缸缸體通過頂輪安裝支架固定到限位塊上構(gòu)成頂輪滑動組件。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：頂輪滑動組件共五組，均布布置在法蘭板的限位塊之間，允許發(fā)生徑向位移，為螺旋槳轉(zhuǎn)動組件提供徑向輔助頂出支撐。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：在頂輪水下液壓缸的驅(qū)動下，頂輪能實現(xiàn)徑向移動，當(dāng)頂輪與螺旋槳轉(zhuǎn)動組件接觸時，壓力傳感器以及位移傳感器實時監(jiān)測頂輪移動量以及所受壓力，在輪緣輪緣推進器啟動之前，啟動頂輪滑動組件，頂輪水下液壓缸將頂輪推出頂起螺旋槳轉(zhuǎn)動組件，使之與徑向瓦分離，將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，降低啟動摩擦阻力，避免啟動電流過大，待螺旋槳轉(zhuǎn)速提速后即可收起頂輪，由徑向瓦為其提供徑向支撐，建立潤滑水膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：法蘭板上包括內(nèi)側(cè)圓環(huán)、外側(cè)圓環(huán)、限位塊，內(nèi)側(cè)圓環(huán)、外側(cè)圓環(huán)、限位塊之間通過焊接、鑄造或者螺栓連接，限位塊為對稱布置，共設(shè)計5處，限位塊兩端均設(shè)有限位階梯，允許滑動組件徑向方向滑動，但能防止滑動組件向外滑出。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：推力瓦直接安裝在內(nèi)側(cè)圓環(huán)上，推力瓦與內(nèi)側(cè)圓環(huán)之間布置有壓力傳感器，推力瓦數(shù)量為徑向瓦的整數(shù)倍。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于：輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)為對稱布置，一臺輪緣推進器布置兩套輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，其中，推力瓦、徑向瓦、頂輪均采用水潤滑復(fù)合材料，徑向瓦以及推力瓦與基座的安裝方式均采用常規(guī)的瓦片安裝方式。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)，法蘭板作為輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)受力件，法蘭板的外側(cè)圓環(huán)及法蘭孔直接與輪緣推進器電機殼體連接，用于將輪緣推進器用支撐結(jié)構(gòu)上的推力載荷傳遞至電機殼體；法蘭板上通過多組限位塊連接徑向軸承滑動組件以及頂輪滑動組件，法蘭板的內(nèi)側(cè)圓環(huán)上安裝推力瓦，為輪緣推進器提供軸向支撐。本發(fā)明可為輪緣推進器提供徑向、軸向以及啟動輔助支撐，整體安裝便捷，能有效避免輪緣推進器啟動困難的問題；能夠根據(jù)瓦片磨損情況，對摩擦副間隙進行實時補償，使得潤滑間隙保持在一個合理范圍，確保潤滑性能穩(wěn)定性，不用進塢拆卸整機進行更換，此外該補償方法能最大程度上利用瓦片，不會造成材料浪費，降低維修、使用成本。

技術(shù)研發(fā)人員：柯周軍,李京京,李赟晟,鄭建
受保護的技術(shù)使用者：中國船舶集團有限公司第七〇四研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6