CN114590383A - 一种集成于航行器壳体的无轴推进***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航行器推进技术领域，具体涉及一种集成于航行器壳体的无轴推进***及其控制方法。包括设置于航行器底部舱体内的无轴辅助推进器、收放装置、第一液压***、第二液压***和控制单元，舱体底部设置有用于封闭舱体的舱门本体，控制单元的控制信号输出端分别与第一液压***、第二液压***的控制信号输入端电连接，第一液压***的输出端与收放装置连接，第二液压***的输出端与舱门本体连接，控制单元用于控制无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放或收回，以及控制舱门本体封闭或打开舱体。本***能实现无轴辅助推进器的自动收放，减小了航行器的航行阻力。

Description

一种集成于航行器壳体的无轴推进***及其控制方法

技术领域

本发明涉及航行器推进技术领域，具体涉及一种集成于航行器壳体的无轴推进***及其控制方法。

背景技术

无轴辅助推进器（即无轴辅助推进器）的最大优势是其噪音最小，空间需求小，无轴辅助推进器在大型航行器上用作辅助推进***时，可显著提升航行器的机动性，尤其在进出港口时提供更加精确的控制。

现有的无轴辅助推进器设置于航行器外，在航行器敞水航行时，无轴辅助推进器会影响船体线型，导致阻力增大，且会引起较大的振动噪声，推进效率低，增大了燃油消耗和二氧化碳排放量。

因此，为了减少航行阻力、提升经济性、降低航行噪声，一种可实现无轴辅助推进器自动收放功能的无轴推进***。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种集成于航行器壳体的无轴推进***，能够实现无轴辅助推进器自动收放。

本发明提供一种集成于航行器壳体的无轴推进***，其技术方案为：包括设置于航行器底部舱体内的无轴辅助推进器、收放装置、第一液压***、第二液压***和控制单元，所述舱体底部设置有用于封闭舱体的舱门本体，所述控制单元的控制信号输出端分别与所述第一液压***、第二液压***的控制信号输入端电连接，所述第一液压***的输出端与收放装置连接，所述第二液压***的输出端与舱门本体连接，所述控制单元用于控制所述无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放或收回，以及控制所述舱门本体封闭或打开舱体。

较为优选的，所述收放装置包括收放臂本体和对称设置于收放臂本体两侧的收放臂驱动轴组件，所述第一液压***包括对称设置于收放臂本体两侧的收放臂驱动液压缸，所述收放臂驱动液压缸的活塞杆端部与收放臂驱动轴组件一端铰接，所述收放臂驱动轴组件另一端与收放臂本体侧向固连，所述收放臂本体底部与无轴辅助推进器固连，所述收放臂本体可在收放臂驱动液压缸的驱动下使无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放或收回。

较为优选的，所述收放臂驱动轴组件包括收放臂驱动轴、收放臂驱动轴轴承座、收放臂驱动轴轴承、收放臂驱动轴连杆，所述收放臂驱动轴轴承设置于所述收放臂驱动轴上并通过收放臂驱动轴轴承座与舱体内壁固连，所述收放臂驱动轴连杆的一端与收放臂驱动液压缸的活塞杆端部铰接，另一端与收放臂驱动轴一端固连，所述收放臂驱动轴的另一端与收放臂本体侧向固连，所述收放臂驱动轴用于在收放臂驱动液压缸的驱动下绕自身轴线自转。

较为优选的，所述收放臂本体包括无轴辅助推进器连接轴、无轴辅助推进器连接法兰、收放臂筋板和收放臂线型板，所述无轴辅助推进器连接轴两侧连接收放臂驱动轴组件，所述无轴辅助推进器连接轴通过设置于底部的无轴辅助推进器连接法兰与无轴辅助推进器连接，所述收放臂筋板一端与无轴辅助推进器连接轴的外壁固连，另一端与收放臂线型板垂直连接；

所述收放臂线型板具有在无轴辅助推进器收回至舱体时旋转至舱体底部的第一状态和在无轴辅助推进器从舱体中下放时旋转回舱体内的第二状态；

所述收放臂线型板具有在第一状态下与航行器艉部底面线型适配的板面结构。

较为优选的，所述收放装置包括收放臂锁止插销组件，所述收放臂锁止插销组件垂直于所述收放臂筋板固设于舱体内壁上，所述收放臂筋板上设有用于在第一状态下与收放臂锁止插销组件锁止配合的第一插销孔和用于在第二状态下与收放臂锁止插销组件锁止配合的第二插销孔，所述收放臂筋板顶部设有与收放臂筋板和收放臂线型板固连的收放臂止挡板，所述收放臂止挡板与收放臂筋板、收放臂线型板相互垂直，所述舱体内壁在收放臂止挡板上方设有可在第二状态下与所述收放臂止挡板限位配合的收放臂限位块。

较为优选的，所述第二液压***包括舱门驱动液压缸，所述舱门本体设有一对舱门连杆，所述舱门驱动液压缸通过舱门驱动轴组件与所述舱门连杆铰接，所述舱门本体可在舱门驱动液压缸的驱动下绕舱门回转轴组件旋转，所述舱门本体上设有导流孔，所述舱门驱动轴组件包括舱门驱动轴、舱门驱动轴锁紧螺母、舱门驱动液压缸关节轴承、舱门驱动液压缸安装耳板，所述舱门驱动液压缸安装耳板以过盈配合的方式设置于舱门驱动液压缸关节轴承上并与舱门驱动液压缸活塞杆端部铰接，所述舱门驱动液压缸关节轴承设置于舱门驱动轴上，所述舱门驱动轴穿设于一对舱门连杆上并通过舱门驱动轴锁紧螺母固定，所述舱体内固设有可在舱门本体开启状态下与舱门连杆限位配合的第一限位块和在舱门本体闭合状态下与舱门连杆限位配合的第二限位块，所述第一限位块和第二限位块分别位于舱门连杆两侧。

较为优选的，所述舱门本体包括舱门线型板、一对舱门连杆和舱门锁止插销耳板，一对所述舱门连杆设置于舱门线型板靠近舱门回转轴组件的一端，所述舱门锁止插销耳板设置于舱门线型板远离舱门回转轴组件的一端，所述舱门锁止插销耳板上设有插销孔，所述舱体内壁固设有用于在舱门本体关闭状态下与所述插销孔锁止配合的舱门锁止插销组件，所述舱门线型板具有可在舱门本体关闭状态下与航行器艉部底面线型适配的板面结构。

较为优选的，所述舱门本体上阵列分布有若干个方形的导流孔，所述导流孔上垂直于航行器航行方向的内壁具有倾斜壁面，所述倾斜壁面与舱门本体内壁之间形成第一夹角，所述第一夹角为舱门本体从关闭运行至完全开启状态下的旋转角度，所述舱门本体内侧设有舱门加强筋，所述舱门本体的内壁凸出设置有若干个柔性的轮缘推进器支撑垫，所述轮缘推进器支撑垫可在舱门本体关闭状态下与收纳至舱体内的无轴辅助推进器弹性接触。

较为优选的，所述舱门锁止插销组件包括舱门锁止基座、舱门锁止插销、舱门锁止插销液压缸、舱门锁止状态行程开关和舱门解锁状态行程开关，所述舱门锁止插销的末端与所述舱门锁止插销液压缸的活塞杆同轴连接，所述舱门锁止插销可在舱门锁止插销液压缸的驱动下通过插销孔将舱门锁止插销耳板锁止于所述舱门锁止基座上，所述舱门锁止插销上与所述舱门锁止基座对应位置处设有环状的削弱槽，所述舱门锁止状态行程开关设置于舱门锁止基座远离舱门锁止插销的一侧，所述舱门解锁状态行程开关设置于舱门锁止插销液压缸底部，所述舱门锁止插销的前端面设有与舱门锁止状态行程开关对应的舱门锁止插销端面监测点，所述舱门锁止插销末端设有向下延伸并与舱门解锁状态行程开关对应的舱门锁止插销耳板监测点，所述舱门锁止基座具有平行设置的两块锁止板，两块所述锁止板上与舱门锁止插销对应位置处设有插销孔，所述舱门锁止插销耳板可嵌入两块锁止板之间并通过舱门锁止插销锁止，所述舱门锁止插销上的削弱槽为两道，所述舱门锁止插销在锁止状态下，两道所述削弱槽分别位于锁止板上的两个插销孔内，当所述舱门锁止插销无法正常拔出时，所述舱门驱动液压缸可径向驱动舱门锁止插销耳板，使所述舱门锁止插销在舱门锁止基座的作用下于削弱槽处断裂。

本发明提供一种集成于航行器壳体的无轴推进***的控制方法，其技术方案为：

当需要无轴辅助推进器工作时，控制单元依次执行以下动作，包括：解锁舱门本体，通过第二液压***驱动舱门本体开启，解锁无轴辅助推进器，通过第一液压***驱动收放装置将无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放，锁止无轴辅助推进器，通过第二液压***驱动舱门本体关闭，锁止舱门本体；

当无轴辅助推进器不工作时，控制单元依次执行以下动作，包括：解锁舱门本体，通过第二液压***驱动舱门本体开启，解锁无轴辅助推进器，通过第一液压***驱动收放装置将无轴辅助推进器以旋转的方式收回至舱体，锁止无轴辅助推进器，通过第二液压***驱动舱门本体关闭，锁止舱门本体。

本发明的有益效果为：

1、在航行器底部设置舱体结构，并在内部设置液压***、控制单元、收放装置和舱门结构。在控制单元的控制下，液压缸配合双连杆驱动旋转式舱门。在控制单元的控制下，液压缸驱动收放臂实现无轴辅助推进器的下放和收回。本***能实现无轴辅助推进器的自动放出和收回功能，其集成度高，自动化程度高。同时，舱门关闭时可封闭舱体，对舱体内部器件进行保护，而舱门上的导流孔设计，可在舱门开启时，减小航行阻力。

2、舱门线型板具有在可舱门关闭状态下与航行器艉部底面线型适配的板面结构，可在舱门关闭状态下，补全航行器底部流线型，减小航行阻力。

3、舱门上阵列设置导流孔，降低舱门打开过程中，海水来流阻力，有效降低对舱门驱动液压缸的缸径尺寸，提升了轮缘推进器收放机构的紧凑型。导流孔垂直于航行器航行方向的内壁具有倾斜壁面，倾斜壁面与舱门内壁之间形成第一夹角，第一夹角为舱门从关闭运行至完全开启状态下的旋转角度。该结构可使舱门开启状态下，导流孔具有最大的过流量，从而减小航行阻力。

4、舱门的内壁凸出设置有若干个柔性的轮缘推进器支撑垫，该柔性的轮缘推进器支撑垫可与收纳至舱体内的无轴辅助推进器弹性接触，从而对无轴辅助推进器进行缓冲保护，降低了航行器敞水航行的振动及噪声，舱门内壁设置加强筋，提高了舱门结构强度。

5、在舱门锁止插销组件上设置舱门锁止基座，并在舱门锁止插销上设置与舱门锁止基座匹配的削弱槽，在舱门锁止插销无法正常拔出时，可通过舱门驱动液压缸径向驱动舱门锁止插销耳板，使舱门锁止插销在舱门锁止基座的作用下于削弱槽处断裂，从而防止舱门锁止插销异常导致的舱门无法关闭/开启，保证了紧急状态下航行器的正常行驶。

6、采用对称设置于收放臂本体两侧的收放臂驱动液压缸和收放臂驱动轴组件，能驱动无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放或收回，减少了航行阻力，提升了经济性，而且降低了航行噪声，提升了船舶的YBX（即隐蔽性）。同时，采用旋转驱动的方式下方/收回无轴辅助推进器，相较于直线收放，其占用空间小，结构紧凑，有利于在狭小舱体内布置。

7、收放臂本体上设置可随着无轴辅助推进器的收放在第一状态和第二状态间切换的收放臂线型板，且收放臂线型板具有在第一状态下与船舶艉部底面线型适配的板面结构，即避免了狭小空间对无轴辅助推进器旋转收放的干涉，又可在船舶敞水航行时，通过收放臂线型板补全船体艉部水动力流线型，降低阻力，提升推进效率，减少了燃油消耗和二氧化碳排放量。

8、在舱体内设置收放臂锁止插销组件，并在收放臂筋板上设置可在第一状态下与收放臂锁止插销组件锁止配合的第一插销孔和在第二状态下与收放臂锁止插销组件锁止配合的第二插销孔，实现无轴辅助推进器在第一状态和第二状态的锁止，保证无轴辅助推进器状态的稳定性。

9、无轴辅助推进器连接轴为中空结构件，可在内部为无轴辅助推进器提供电缆敷设空间，有利于电缆的布置，并防止与周围环境件的干涉。

10、在收放臂锁止插销组件上设置收放臂锁止基座，并在收放臂锁止插销上设置与收放臂锁止基座匹配的削弱槽，在收放臂锁止插销无法正常拔出时，可通过收放臂驱动液压缸径向驱动收放臂筋板，使收放臂锁止插销在收放臂锁止基座的作用下于削弱槽处断裂，从而防止收放臂锁止插销异常导致的无轴辅助推进器无法收回或下方，保证了紧急状态下船舶的正常行驶。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明舱门本体在舱体中的装配示意图；

图3为本发明舱门驱动轴组件结构示意图；

图4为本发明舱门本体结构示意图；

图5为本发明舱门锁止插销组件解锁状态示意图；

图6为本发明舱门锁止插销锁止状态示意图；

图7为本发明收放装置第一角度结构示意图；

图8为本发明收放装置第二角度结构示意图；

图9为本发明收放臂本体结构示意图；

图10为本发明收放臂锁止插销组件解锁状态示意图；

图11为本发明收放臂锁止插销在削弱槽处断裂示意图；

图12为无轴辅助推进器的下放控制流程示意图；

图13为无轴辅助推进器的下放动作分解图；

图14为无轴辅助推进器的收回控制流程示意图；

图15为无轴辅助推进器的收回动作分解图；

图16为舱门解锁流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

一种集成于航行器壳体的无轴推进***包括舱体、舱门组件、无轴辅助推进器、收放装置、液压***、电气控制柜等。该收放装置的结构组成方式：舱体为无轴辅助推进器及其收放装置位于船舱外部的安装成撬机构，即所有船舱外部件在舱体中安装集成，舱体与船体直接相连。舱门组件和收放装置分别与舱体相连，构成收放装置的两大核心运动机构。舱门组件通过驱动液压缸驱动完成收放动作，并对推进器进行保护且补齐水动力流线型。收放装置与无轴辅助推进器相连，由双液压缸驱动完成推进器的收放，构成无轴辅助推进器的运动机构。液压***的液压阀组安装在船舱内部，通过液压管路分别与舱门组件和收放装置相连，从而控制舱门组件和收放装置的驱动液压缸和锁止插销液压缸的伸出和缩回，实现舱门组件和收放装置的收放功能和锁止功能。电气控制柜安装在船舱内，通过电缆分别与舱门组件、收放装置和液压阀组相连，实现舱门组件和收放装置的收放功能、锁止功能和状态监测功能等。

实施例一

如图1示出了本申请较佳实施例提供的一种集成于航行器壳体的无轴推进***的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种集成于航行器壳体的无轴推进***，包括设置于航行器底部舱体1内的无轴辅助推进器13、收放装置、第一液压***、第二液压***和控制单元，所述舱体1底部设置有用于封闭舱体1的舱门本体5，所述控制单元的控制信号输出端分别与所述第一液压***、第二液压***的控制信号输入端电连接，所述第一液压***的输出端与收放装置连接，所述第二液压***的输出端与舱门本体5连接，所述控制单元用于控制所述无轴辅助推进器13以旋转的方式从舱体1中下放或收回，以及控制所述舱门本体5封闭或打开舱体1。

如图2所示，第二液压***包括舱门驱动液压缸3，舱门本体5设有一对舱门连杆51，舱门驱动液压缸3通过舱门驱动轴组件4与舱门连杆51铰接，舱门本体5可在舱门驱动液压缸3的驱动下绕舱门回转轴组件6旋转，舱门本体5上设有导流孔55。舱门驱动液压缸回转轴组件2连接了舱体1与舱门驱动液压缸2。舱门驱动液压缸回转轴组件2包括：舱门驱动液压缸回转销轴21、舱门基座耳板22等；舱门驱动液压缸回转销轴21是舱门驱动液压缸3的回转轴，两个舱门基座耳板22通过焊接连接在舱体1上；舱门驱动液压缸2提供了舱门打开和关闭的驱动力，舱门驱动液压缸3的活塞杆与舱门驱动轴组件4连接。

如图3所示，舱门驱动轴组件4包括：舱门驱动轴41、舱门驱动轴锁紧螺母42、舱门驱动液压缸关节轴承43、舱门驱动轴对接法兰44。舱门驱动轴41通过两个舱门驱动轴锁紧螺母42与舱门本体5进行连接，舱门驱动液压缸关节轴承43与舱门驱动液压缸安装耳板31过盈配合，可以实现舱门驱动液压缸3围绕舱门驱动轴41转动，两个舱门驱动轴41通过螺钉与舱门驱动轴对接法兰44进行锁紧连接。

其中，舱门驱动轴41，采用两根半轴设计，主要承受舱门驱动液压缸的载荷。该结构提升轮缘推进器收放机构的装配工艺性，有利于提升轮缘推进器收放机构的紧凑型。舱门驱动轴锁紧螺母42，将舱门驱动轴与舱门本体锁紧。该结构可提升轮缘推进器收放机构的装配工艺性，有利于提升轮缘推进器收放机构的紧凑型。舱门驱动液压缸关节轴承43，连接舱门驱动液压缸3和舱门驱动轴41，该结构有利于提升舱门驱动液压缸的侧向力。舱门驱动轴对接法兰44，提供两舱门驱动轴41的连接接口。

如图4所示，舱门本体5包括：舱门连杆51、舱门加强筋52、轮缘推进器支撑垫53、舱门线型板54、导流孔55、舱门锁止插销耳板56。舱门连杆51，采用双连杆结构，为舱门驱动轴组件提供安装接口，为舱门回转运动支点提供安装接口，是舱门本体5的主要承力件。舱门布置双连杆，有利于保证舱门运动更加平稳。舱门线型板54上设置舱门加强筋52，纵横交错骨架布置。可提升舱门本体5自身的强度，既保证了舱门本体5承受水流阻力的强度，又实现了舱门本体5对轮缘推进器的保护功能。舱门加强筋52在本实施例中，采用环绕舱门边沿设置。舱门加强筋52形成的内部空间中，设置轮缘推进器支撑垫53，采用复合高分子材料。使轮缘推进器收回状态下，轮缘推进器支撑垫53为轮缘推进器提供了弹性支撑，降低了航行器敞水航行的振动及噪声。舱门线型板54，采用船体艉部线型结构。在航行器敞水航行时，舱门线型板会补全船体艉部水动力流线型，降低阻力，提升推进效率，减少了燃油消耗和二氧化碳排放量。舱门线型板54上阵列设置方形的导流孔55，且导流孔55上垂直于航行器航行方向的内壁具有倾斜壁面，倾斜壁面与舱门本体5内壁之间形成第一夹角，第一夹角为舱门本体5从关闭运行至完全开启状态下的旋转角度。该结构降低舱门打开过程中，海水来流阻力，有效降低对舱门驱动液压缸的缸径尺寸，提升了轮缘推进器收放机构的紧凑型。舱门锁止插销耳板56，设置在舱门远端，舱门本体5两侧布置舱门锁止插销的插销孔561。舱门锁止插销耳板56布置于舱门远端，锁止力臂较大，有利于降低对舱门锁止插销的强度要求。而布置在舱门两侧，锁止稳定性更强。

如图5、6所示，舱门锁止状态行程开关71和舱门解锁状态行程开关75分别通过感应舱门锁止插销端面监测点733和舱门锁止插销耳板监测点732实现舱门锁止状态的监测。

舱门锁止插销组件7包括舱门锁止基座72、舱门锁止插销73和舱门锁止插销液压缸74，舱门锁止插销73的末端与舱门锁止插销液压缸74的活塞杆同轴连接，舱门锁止插销73可在舱门锁止插销液压缸74的驱动下通过插销孔将舱门锁止插销耳板56锁止于舱门锁止基座72上，舱门锁止插销73上与舱门锁止基座72对应位置处设有环状的削弱槽731。

舱门锁止插销组件7还包括舱门锁止状态行程开关71和舱门解锁状态行程开关75，舱门锁止状态行程开关71设置于舱门锁止基座72远离舱门锁止插销73的一侧，舱门解锁状态行程开关75设置于舱门锁止插销液压缸74底部，舱门锁止插销73的前端面设有与舱门锁止状态行程开关71对应的舱门锁止插销端面监测点733，舱门锁止插销73末端设有向下延伸并与舱门解锁状态行程开关75对应的舱门锁止插销耳板监测点732。

舱门锁止基座72通过螺钉安装在舱体1上，其具有平行设置的两块锁止板721，两块锁止板721上与舱门锁止插销73对应位置处设有插销孔，舱门锁止插销耳板56可嵌入两块锁止板721之间并通过舱门锁止插销73锁止，舱门锁止插销73上的削弱槽731为两道，舱门锁止插销73在锁止状态下，两道削弱槽731分别位于锁止板721上的两个插销孔内。

当舱门锁止插销73无法正常拔出时，舱门驱动液压缸3可径向驱动舱门锁止插销耳板56，使舱门锁止插销73在舱门锁止基座72的作用下于削弱槽731处断裂。

如图7、8所示，收放装置包括收放臂本体11和对称设置于收放臂本体11两侧的收放臂驱动轴组件10，所述第一液压***包括对称设置于收放臂本体11两侧的收放臂驱动液压缸9，收放臂驱动液压缸9通过收放臂驱动液压缸回转轴组件8连接舱体1。收放臂驱动液压缸回转轴组件8包括：收放臂驱动液压缸回转销轴81、收放臂基座耳板82。收放臂驱动液压缸回转销轴81是收放臂驱动液压缸9的回转轴，收放臂基座耳板82通过焊接连接在舱体1上。所述收放臂驱动液压缸9的活塞杆端部与收放臂驱动轴组件10一端铰接，所述收放臂驱动轴组件10另一端与收放臂本体11侧向固连，所述收放臂本体11底部与无轴辅助推进器13固连，所述收放臂本体11可在收放臂驱动液压缸9的驱动下使无轴辅助推进器13以旋转的方式从舱体1中下放或收回。收放臂驱动轴组件10包括：收放臂驱动轴101、收放臂驱动轴轴承座102、收放臂驱动轴轴承103（本实施例采用收放臂驱动轴水润滑轴承）、收放臂驱动轴连杆104。收放臂驱动轴101通过螺钉与收放臂本体11进行连接，收放臂水润滑轴承103与收放臂驱动轴101通过间隙配合相连接，收放臂水润滑轴承与收放臂驱动轴轴承座102通过过盈配合相连接，收放臂驱动轴轴承座102与舱体1通过螺钉进行紧固，可实现收放臂驱动轴101的转动及支撑；收放臂驱动轴连杆104与收放臂驱动轴101通过锁紧螺母进行轴向固定，收放臂驱动液压缸9与收放臂驱动轴连杆104通过销轴连接；收放臂本体11与无轴辅助推进器通过螺栓进行紧固，收放臂本体11含有线型板，可补全船舶艉部线型，使艉部线型保持原有的水动力性能；收放臂锁止插销组件12通过螺钉安装在舱体1上。

如图9所示，收放臂本体11包括：收放臂线型板111、收放臂止挡块112、收放臂筋板113、无轴辅助推进器连接轴114、无轴辅助推进器连接法兰115。收放臂线型板111与收放臂筋板113连接，收放臂止挡块112与收放臂筋板113连接，其中收放臂筋板113连接的侧面与连接收放臂驱动轴101的面相邻。收放臂止挡板112与收放臂筋板113、收放臂线型板111相互垂直，收放臂止挡板112与收放臂筋板113之间设有加强筋。舱体1内壁在收放臂止挡板112上方设有可在第二状态下与收放臂止挡板112限位配合的收放臂限位块14。无轴辅助推进器连接轴114与收放臂筋板113连接，无轴辅助推进器连接法兰115与无轴辅助推进器连接轴114连接，无轴辅助推进器连接法兰115与无轴辅助推进器13通过螺栓进行连接。无轴辅助推进器连接轴114为收放臂驱动轴101提供安装接口。收放臂筋板113上设有用于在第一状态下与收放臂锁止插销组件12锁止配合的第一插销孔1131和用于在第二状态下与收放臂锁止插销组件12锁止配合的第二插销孔1132。

无轴辅助推进器连接轴114为方形空心轴，其方形的平面侧壁可以为轴承心轴提供法兰安装接口，也可为收放臂组件运动提供止档位置。方形空心轴内部空间还用于提供电缆敷设空间。

收放臂驱动液压缸9的活塞杆伸出时，通过收放臂驱动轴组件10带动收放臂本体11在竖直平面内向下旋转，从而使水平收纳于舱体1内的无轴辅助推进器从舱体底部旋转至竖直方向，实现无轴辅助推进器的下放。在下放过程中，收放臂线型板111跟随无轴辅助推进器连接轴114同步旋转回舱体内。

收放臂驱动液压缸9的活塞杆回缩时，通过收放臂驱动轴组件10带动收放臂本体11在竖直平面内向上旋转，从而使位于舱体外的无轴辅助推进器旋转回舱体内，并以水平方向收纳于舱体1内，实现无轴辅助推进器的回收。在回收过程中，收放臂线型板111跟随无轴辅助推进器连接轴114同步旋转，无轴辅助推进器回收至舱体内时，收放臂线型板111位于舱体底部供无轴辅助推进器旋转预留的空隙处，补全船舶线性，使艉部线型保持原有的水动力性能。

如图10、11所示，收放臂锁止状态行程开关121和收放臂解锁状态行程开关125分别通过感应收放臂锁止插销端面监测点1231和收放臂锁止插销耳板监测点1233实现收放臂锁止状态的监测。

收放臂锁止插销组件12包括收放臂锁止基座112、收放臂锁止插销123和收放臂锁止插销液压缸124，收放臂锁止插销123的末端与收放臂锁止插销液压缸124的活塞杆同轴连接，收放臂锁止插销123可在收放臂锁止插销液压缸124的驱动下通过第一插销孔1131或第二插销孔1132将收放臂筋板113锁止于收放臂锁止基座112上，收放臂锁止插销123上与收放臂锁止基座112对应位置处设有环状的削弱槽1232；

当收放臂锁止插销123无法正常拔出时，收放臂驱动液压缸9可径向驱动收放臂筋板113，使收放臂锁止插销123在收放臂锁止基座112的作用下于削弱槽1232处断裂。

收放臂锁止插销组件12还包括收放臂锁止状态行程开关121和收放臂解锁状态行程开关125，收放臂锁止状态行程开关121设置于收放臂锁止基座112远离收放臂锁止插销123的一侧，收放臂解锁状态行程开关125设置于收放臂锁止插销液压缸124底部，收放臂锁止插销123的前端面设有与收放臂锁止状态行程开关121对应的收放臂锁止插销端面监测点1231，收放臂锁止插销123末端设有向下延伸并与收放臂解锁状态行程开关125对应的收放臂锁止插销耳板监测点1233。

收放臂锁止基座112通过螺钉固定在舱体1内壁上，收放臂锁止基座112具有平行设置的两块锁止板1121，两块锁止板1121上与收放臂锁止插销123对应位置处设有插销孔，收放臂筋板113可嵌入两块锁止板1121之间并通过收放臂锁止插销123锁止，收放臂锁止插销123上的削弱槽1232为两道，收放臂锁止插销123在锁止状态下，两道削弱槽1232分别位于锁止板1121上的两个插销孔内。

如图12所示，在远程模式下，可执行一键放出无轴辅助推进器，无轴辅助推进器的下放控制流程依次包括：

解锁舱门本体，通过第二液压***驱动舱门本体开启，解锁无轴辅助推进器，通过第一液压***驱动收放装置将无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放，锁止无轴辅助推进器，通过第二液压***驱动舱门本体关闭，锁止舱门本体。

各动作间存在互锁保护，当前一动作完毕的判断条件未触发时，将不执行下一动作。若中间步骤出现故障情况，将停止一键模式，可使用应急开舱指令与应急释放推进器指令逐步操作放出推进器。

如图13所示，无轴辅助推进器放出动作可分为舱门打开、推进器放出、舱门关闭三个动作。

舱门打开动作：舱门锁止插销组件7解锁，舱门驱动液压缸3伸出，推动舱门驱动轴组件4运动，从而打开舱门本体5；

推进器放出动作：收放臂锁止插销组件12解锁，收放臂驱动液压缸9伸出，推动收放臂驱动轴组件10与收放臂本体11转动，从而放出轮缘推进器至止挡限位块，最后收放臂锁止插销组件12进行锁止固定。

舱门关闭动作：舱门驱动液压缸3缩回，拉动舱门驱动轴组件4运动，从而关闭舱门本体5，最后舱门锁止插销组件7进行锁止固定。

如图14所示，在远程模式下，可执行一键收回无轴辅助推进器动作，无轴辅助推进器的收回控制流程依次包括：

解锁舱门本体，通过第二液压***驱动舱门本体开启，解锁无轴辅助推进器，通过第一液压***驱动收放装置将无轴辅助推进器以旋转的方式收回至舱体，锁止无轴辅助推进器，通过第二液压***驱动舱门本体关闭，锁止舱门本体。

各动作间存在互锁保护，当前一动作完毕的判断条件未触发时，将不执行下一动作。若中间步骤出现故障情况，将停止一键模式，可使用应急开舱指令与应急释放推进器指令逐步操作放出推进器。

如图15所示，无轴辅助推进器13收回动作可分为舱门打开、推进器收回、舱门关闭三个动作。

舱门打开动作：舱门锁止插销组件7解锁，舱门驱动液压缸3伸出，推动舱门驱动轴组件4运动，从而打开舱门本体5；

推进器收回动作：收放臂锁止插销组件12解锁，收放臂驱动液压缸9缩回，拉动收放臂驱动轴组件10与收放臂本体11转动，从而收回轮缘推进器至止挡限位块，最后收放臂锁止插销组件12进行锁止固定；

舱门关闭动作：舱门驱动液压缸3缩回，拉动舱门驱动轴组件4运动，从而关闭舱门本体5，最后舱门锁止插销组件7进行锁止固定。

如图16所示，舱门解锁流程如下：

通过观察舱门锁止状态行程开关和舱门解锁状态行程开关是否触发，判断舱门是否已经解锁。

若舱门锁止状态行程开关触发且舱门解锁开关未触发，则舱门处于锁止状态；

若舱门锁止状态行程开关未触发且舱门解锁开关触发，则舱门处于解锁状态；

若舱门锁止状态行程开关触发且舱门解锁开关触发，则舱门锁止插销行程开关故障报警；

若舱门锁止状态行程开关未触发且舱门解锁开关未触发，则舱门锁止插销行程开关故障报警。

若舱门处于锁止状态，则电磁换向阀继电器得电，电磁换向阀换向；

若舱门处于解锁状态，则舱门解锁状态完成，指令结束。

若液压缸有杆腔压力传感器测定压力正常升高，则说明电磁换向阀工作正常；

若液压缸有杆腔压力传感器测定压力值未正常升高，则液压缸对应的电磁换向阀故障报警，此时需手动调节机旁换向阀进行换向，再次判断液压缸有杆腔压力传感器测定压力是否正常升高。

若液压缸有杆腔压力传感器测定压力正常升高，则说明换向阀工作正常；若液压缸有杆腔压力传感器测定压力值未正常升高，则需检查液压管路具体分析并确定故障原因。

换向阀工作正常后，判断舱门解锁状态行程开关是否已触发。若舱门解锁状态行程开关为触发状态，则舱门解锁完成，舱门解锁指令结束；若舱门解锁状态行程开关未触发，则需检查液压管路具体分析并确定故障原因。

实施例二

本方案提供了一种液压***的可行方案，具体如下：

液压***包括液压舾装组件、液压执行组件和液压控制组件。本发明通过控制液压缸有杆腔和无杆腔压力和流量，从而控制运动速度和输出力大小，实现液压缸的伸出和缩回控制。液压缸作为执行元件，驱动收放机构完成推进器收放动作、舱门收放动作、推进器的插销锁止和解锁动作、舱门的插销锁止和解锁动作。

其中，液压舾装组件包括不锈钢管、液压软管、穿舱块、管接头和管夹等，其主要作用是输送液压油，传递液压能，将液压动力源、控制阀组及油缸等按照液压原理图连接起来，通过穿舱块实现液压管路由舱内延伸至收放装置。

液压执行组件包括4根收放臂驱动液压缸9、4根舱门驱动液压缸3、2根收放臂锁止插销液压缸124和4根舱门锁止插销液压缸74，共14根油缸。所有液压缸的进出口管路上设置有压力传感器进行压力检测。其主要作用是驱动机构完成推进器的放出和收回、舱门的收放动作以及推进器和舱门的插销锁紧。

液压控制组件布置在耐压壳体内，其中液压阀采用叠加阀的布置形式，主要包含：电磁换向阀、减压阀、液控单向阀、单向节流阀、溢流阀、平衡阀、压力传感器、液压阀块和测压接头等。通过液压控制组件可控制油缸的运动速度和输出力大小，实现油缸的伸出和缩回动作。

液压***针对液压控制组件设计了应急操作、油缸动作控制、速度控制及油缸位置控制等功能，具体实现措施如下表所示。

油缸位置保持设计：在收放装置使用过程中，要求收放臂和舱门在每次动作执行完后即使受到外界载荷作用也能保持其位置不变。为了实现此功能，在油缸控制回路中设计了液压锁（双向叠加式液控单向阀），当控制收放臂和舱门驱动油缸的电磁换向阀处在中位时，液压锁能隔离油缸与外界的油路，通过油压可以保持液压缸活塞杆的位置恒定（不受外界负载影响）。同时在液压锁与油缸之间均设置有叠加式单向节流阀，可以根据需要调节油缸及其驱动机构（舱门和收放臂）的动作速度。

超压保护设计：为了防止收放装置液压***运行过程中压力过高造成漏油、爆管、液压元件损坏等液压***危险故障，液压***在阀组进油口设置了安全阀，并在每个油缸控制油路前均设置了1个减压阀，同时在每个油缸进出油管路中均设置了安全阀，以防止液压***超压导致危险发生。

关键阀件操作冗余设计：液压***中控制油缸伸出和缩回的电磁换向阀是关键阀件，如果其发生故障，可能会导致整个收放装置失效。故所有油缸的换向电磁阀均选用带有操作手柄的电磁阀，当电气控制失效时可以通过操作手柄控制电磁换向阀动作，从而增加***的可靠性。

液压缸、阀组及管路隔离设计：液压***中液压缸和部分管路布置在耐压壳体外，长期浸泡在海水中，如果液压缸损坏或管路泄漏致使海水进入液压***中，会导致液压***油液乳化及其它问题，故液压***在每个油缸的进出口管路中均设置有截止阀（布置在舱内的管路中），一旦出现问题可以有效隔离相应的液压缸及外部管路。同时在液压阀组进油和回油管路中设置有截止阀，方便液压控制阀组的后期维护。

手动泵应急接口设计：在液压***管路中设计有手动泵接口，当液压动力源失效后，可以通过外接手动泵应急驱动收放装置。

运行参数监测设计：液压***在每个油缸进出口管路、阀组进油口和回油口中均设置有压力传感器，用于监测液压***运行过程中关键部位的压力，便于操作人员掌握设备状态及故障排查。同时过滤器设置有压差报警开关，当过滤器堵塞时能及时发出堵塞报警信号，提醒人员及时更换滤芯。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：包括设置于航行器底部舱体（1）内的无轴辅助推进器（13）、收放装置、第一液压***、第二液压***和控制单元，所述舱体（1）底部设置有用于封闭舱体（1）的舱门本体（5），所述控制单元的控制信号输出端分别与所述第一液压***、第二液压***的控制信号输入端电连接，所述第一液压***的输出端与收放装置连接，所述第二液压***的输出端与舱门本体（5）连接，所述控制单元用于控制所述无轴辅助推进器（13）以旋转的方式从舱体（1）中下放或收回，以及控制所述舱门本体（5）封闭或打开舱体（1）。

2.根据权利要求1所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述收放装置包括收放臂本体（11）和对称设置于收放臂本体（11）两侧的收放臂驱动轴组件（10），所述第一液压***包括对称设置于收放臂本体（11）两侧的收放臂驱动液压缸（9），所述收放臂驱动液压缸（9）的活塞杆端部与收放臂驱动轴组件（10）一端铰接，所述收放臂驱动轴组件（10）另一端与收放臂本体（11）侧向固连，所述收放臂本体（11）底部与无轴辅助推进器（13）固连，所述收放臂本体（11）可在收放臂驱动液压缸（9）的驱动下使无轴辅助推进器（13）以旋转的方式从舱体（1）中下放或收回。

3.根据权利要求2所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述收放臂驱动轴组件（10）包括收放臂驱动轴（101）、收放臂驱动轴轴承座（102）、收放臂驱动轴轴承（103）、收放臂驱动轴连杆（104），所述收放臂驱动轴轴承（103）设置于所述收放臂驱动轴（101）上并通过收放臂驱动轴轴承座（102）与舱体（1）内壁固连，所述收放臂驱动轴连杆（104）的一端与收放臂驱动液压缸（9）的活塞杆端部铰接，另一端与收放臂驱动轴（101）一端固连，所述收放臂驱动轴（101）的另一端与收放臂本体（11）侧向固连，所述收放臂驱动轴（101）用于在收放臂驱动液压缸（9）的驱动下绕自身轴线自转。

4.根据权利要求2所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述收放臂本体（11）包括无轴辅助推进器连接轴（114）、无轴辅助推进器连接法兰（115）、收放臂筋板（113）和收放臂线型板（111），所述无轴辅助推进器连接轴（114）两侧连接收放臂驱动轴组件（10），所述无轴辅助推进器连接轴（114）通过设置于底部的无轴辅助推进器连接法兰（115）与无轴辅助推进器（13）连接，所述收放臂筋板（113）一端与无轴辅助推进器连接轴（114）的外壁固连，另一端与收放臂线型板（111）垂直连接；

所述收放臂线型板（111）具有在无轴辅助推进器（13）收回至舱体（1）时旋转至舱体（1）底部的第一状态和在无轴辅助推进器（13）从舱体（1）中下放时旋转回舱体（1）内的第二状态；

所述收放臂线型板（111）具有在第一状态下与航行器艉部底面线型适配的板面结构。

5.根据权利要求4所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述收放装置包括收放臂锁止插销（123）组件（12），所述收放臂锁止插销（123）组件（12）垂直于所述收放臂筋板（113）固设于舱体（1）内壁上，所述收放臂筋板（113）上设有用于在第一状态下与收放臂锁止插销（123）组件（12）锁止配合的第一插销孔（1131）和用于在第二状态下与收放臂锁止插销（123）组件（12）锁止配合的第二插销孔（1132），所述收放臂筋板（113）顶部设有与收放臂筋板（113）和收放臂线型板（111）固连的收放臂止挡板（112），所述收放臂止挡板（112）与收放臂筋板（113）、收放臂线型板（111）相互垂直，所述舱体（1）内壁在收放臂止挡板（112）上方设有可在第二状态下与所述收放臂止挡板（112）限位配合的收放臂限位块（14）。

6.根据权利要求1所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述第二液压***包括舱门驱动液压缸（3），所述舱门本体（5）设有一对舱门连杆（51），所述舱门驱动液压缸（3）通过舱门驱动轴组件（4）与所述舱门连杆（51）铰接，所述舱门本体（5）可在舱门驱动液压缸（3）的驱动下绕舱门回转轴组件（6）旋转，所述舱门本体（5）上设有导流孔（55），所述舱门驱动轴组件（4）包括舱门驱动轴（41）、舱门驱动轴锁紧螺母（42）、舱门驱动液压缸关节轴承（43）、舱门驱动液压缸安装耳板（31），所述舱门驱动液压缸安装耳板（31）以过盈配合的方式设置于舱门驱动液压缸关节轴承（43）上并与舱门驱动液压缸（3）活塞杆端部铰接，所述舱门驱动液压缸关节轴承（43）设置于舱门驱动轴（41）上，所述舱门驱动轴（41）穿设于一对舱门连杆（51）上并通过舱门驱动轴锁紧螺母（42）固定，所述舱体（1）内固设有可在舱门本体（5）开启状态下与舱门连杆（51）限位配合的第一限位块（101）和在舱门本体（5）闭合状态下与舱门连杆（51）限位配合的第二限位块（102），所述第一限位块（101）和第二限位块（102）分别位于舱门连杆（51）两侧。

7.根据权利要求6所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述舱门本体（5）包括舱门线型板（54）、一对舱门连杆（51）和舱门锁止插销耳板（56），一对所述舱门连杆（51）设置于舱门线型板（54）靠近舱门回转轴组件（6）的一端，所述舱门锁止插销耳板（56）设置于舱门线型板（54）远离舱门回转轴组件（6）的一端，所述舱门锁止插销耳板（56）上设有插销孔（561），所述舱体（1）内壁固设有用于在舱门本体（5）关闭状态下与所述插销孔（561）锁止配合的舱门锁止插销组件（7），所述舱门线型板（54）具有可在舱门本体（5）关闭状态下与航行器艉部底面线型适配的板面结构。

8.根据权利要求1所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述舱门本体（5）上阵列分布有若干个方形的导流孔（55），所述导流孔（55）上垂直于航行器航行方向的内壁具有倾斜壁面，所述倾斜壁面与舱门本体（5）内壁之间形成第一夹角，所述第一夹角为舱门本体（5）从关闭运行至完全开启状态下的旋转角度，所述舱门本体（5）内侧设有舱门加强筋（52），所述舱门本体（5）的内壁凸出设置有若干个柔性的轮缘推进器支撑垫（53），所述轮缘推进器支撑垫（53）可在舱门本体（5）关闭状态下与收纳至舱体（1）内的无轴辅助推进器（13）弹性接触。

9.根据权利要求7所述的集成于航行器壳体的无轴推进***，其特征在于：所述舱门锁止插销组件（7）包括舱门锁止基座（72）、舱门锁止插销（73）、舱门锁止插销液压缸（74）、舱门锁止状态行程开关（71）和舱门解锁状态行程开关（75），所述舱门锁止插销（73）的末端与所述舱门锁止插销液压缸（74）的活塞杆同轴连接，所述舱门锁止插销（73）可在舱门锁止插销液压缸（74）的驱动下通过插销孔将舱门锁止插销耳板（56）锁止于所述舱门锁止基座（72）上，所述舱门锁止插销（73）上与所述舱门锁止基座（72）对应位置处设有环状的削弱槽（731），所述舱门锁止状态行程开关（71）设置于舱门锁止基座（72）远离舱门锁止插销（73）的一侧，所述舱门解锁状态行程开关（75）设置于舱门锁止插销液压缸（74）底部，所述舱门锁止插销（73）的前端面设有与舱门锁止状态行程开关（71）对应的舱门锁止插销端面监测点（733），所述舱门锁止插销（73）末端设有向下延伸并与舱门解锁状态行程开关（75）对应的舱门锁止插销耳板监测点（732），所述舱门锁止基座（72）具有平行设置的两块锁止板（721），两块所述锁止板（721）上与舱门锁止插销（73）对应位置处设有插销孔，所述舱门锁止插销耳板（56）可嵌入两块锁止板（721）之间并通过舱门锁止插销（73）锁止，所述舱门锁止插销（73）上的削弱槽（731）为两道，所述舱门锁止插销（73）在锁止状态下，两道所述削弱槽（731）分别位于锁止板（721）上的两个插销孔内，当所述舱门锁止插销（73）无法正常拔出时，所述舱门驱动液压缸（3）可径向驱动舱门锁止插销耳板（56），使所述舱门锁止插销（73）在舱门锁止基座（72）的作用下于削弱槽（731）处断裂。

10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的集成于航行器壳体的无轴推进***的控制方法，其特征在于：

当需要无轴辅助推进器工作时，控制单元依次执行以下动作，包括：解锁舱门本体，通过第二液压***驱动舱门本体开启，解锁无轴辅助推进器，通过第一液压***驱动收放装置将无轴辅助推进器以旋转的方式从舱体中下放，锁止无轴辅助推进器，通过第二液压***驱动舱门本体关闭，锁止舱门本体；

当无轴辅助推进器不工作时，控制单元依次执行以下动作，包括：解锁舱门本体，通过第二液压***驱动舱门本体开启，解锁无轴辅助推进器，通过第一液压***驱动收放装置将无轴辅助推进器以旋转的方式收回至舱体，锁止无轴辅助推进器，通过第二液压***驱动舱门本体关闭，锁止舱门本体。

Images