一种喷水推进倒航机构的异步机械控制结构

技术领域

本发明涉及一种喷水推进倒航机构的异步机械控制结构，属于船舶操纵领域。

背景技术

喷水推进倒航机构能够偏折水流的喷射方向，进而控制船舶的前进、驻车和倒航，因此倒航机构位置的变化直接影响船舶的操纵性能。在喷水推进倒航机构的设计及使用中，倒航斗的位置需要和驾控台上倒航操纵手柄的位置一一对应。对于有特殊要求的船舶，为了避免倒航操纵手柄由于操纵过快而产生的船舶急停，此时需要实现倒航操纵手柄与倒航斗在操纵过程中的异步功能。

一般情况，对于倒航操纵手柄的操纵和异步功能，都是通过电控手柄配合控制程序来实现的。然而，一些船舶为了简化船上配电设计和降低供电功率等，不提供给操纵系统单独的电源。此时无法使用电控手柄配合控制程序实现船舶倒航装置的动作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对船舶对于操纵系统不提供电源的设计需求，如何实现倒航斗与倒航操纵手柄在操纵过程的异步功能。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种喷水推进倒航机构的异步机械控制结构，其特征在于，包括倒航斗、倒航复位机构、蓄能器组件、液压倒航操纵手柄，

液压倒航操纵手柄包括手柄缸筒，手柄缸筒的两端分别连接第六接口和第三接口，手柄缸筒内设有密封阻隔在第六接口和第三接口之间的齿条活塞，齿条活塞连接驱动其活动的驱动装置；

蓄能器组件包括蓄能器组阀块以及与其连接的蓄能器，蓄能器组阀块上设有第四接口和第五接口；

倒航复位机构包括球头液压缸，球头液压缸内设有通过液压油压力驱动而活动的球头液压缸活塞杆，球头液压缸上设有第一接口和第二接口，球头液压缸活塞杆一端通过第一连杆机构与可以伸缩的换向阀组阀芯杆一端连接，换向阀组阀芯杆另一端连接倒航液压缸，倒航液压缸内设有可以伸缩的倒航液压缸活塞杆，倒航液压缸活塞杆连接倒航斗，第一连杆机构通过第二连杆机构连接伸缩杆一端，伸缩杆另一端通过铰接式连接倒航液压缸后导向杆一端，倒航液压缸后导向杆连接倒航液压缸；

液压倒航操纵手柄的第六接口通过管路与蓄能器组件的第五接口连接，蓄能器组件的第四接口通过管路与球头液压缸的第一接口连接，球头液压缸的第二接口通过管路与液压操纵手柄的第三接口相连，形成一个闭式的液压倒航操纵系统。

优选地，所述的第一连杆机构包括随动杆、换向阀连杆，球头液压缸活塞杆的末端通过铰接式连接随动杆的一端，随动杆的另一端通过铰接式连接换向阀连杆的一端，换向阀连杆的另一端通过铰接式连接换向阀组阀芯杆一端；通过换向阀组阀芯杆的伸缩带动倒航液压缸中倒航液压缸活塞杆的伸缩。

优选地，所述的第二连杆机构包括复位旋转杆、伸缩杆，随动杆的中间位置通过铰接式连接复位旋转杆一端，复位旋转杆另一端通过铰接式连接伸缩杆一端，伸缩杆另一端通过铰接式连接倒航液压缸后导向杆一端，倒航液压缸后导向杆的前后伸缩带动伸缩杆反向动作，从而带动复位旋转杆反向转动，最终带动随动杆、换向阀连杆和换向阀组阀芯杆转动完成换向阀阀芯的反向复位，从而关闭倒航液压系统回路。

优选地，所述的球头液压缸还包括球头底座，球头底座上固定有固定板和卡板，固定板和卡板与球头式前导向套外侧连接，球头式前导向套套在球头液压缸活塞杆上。

优选地，所述的驱动装置包括手柄杆，手柄杆通过传动轴连接齿轮，齿轮与齿条活塞啮合连接，传动轴上套有轴承，轴承固定在手柄座内，手柄座与手柄缸筒密封固定连接。

优选地，所述的手柄杆与传动轴之间通过键连接；齿轮与传动轴通过定位销连接。

优选地，所述的齿轮通过小锁紧螺母压紧在传动轴轴肩上。

优选地，所述的还包括大锁紧螺母，大锁紧螺母将轴承通过轴承衬套压紧在传动轴上。

优选地，所述的还包括端盖，通过端盖将轴承压紧在手柄座的轴承孔上。

优选地，所述的蓄能器组件还包括压力表，蓄能器组阀块上设有异步单向阀，异步单向阀的开启压力设定为P3，通过第四接口或第五接口给蓄能器灌注压力为P1，且P3＞P1；第四接口和第五接口的回路之间设有常开单向阀；常开单向阀的开启压力为P4，且P4小于P1，使得第四接口和的回路之间常开；当系统管路有泄露或蓄能器压力不足，则常开单向阀关闭，第四接口和的回路关闭，液压倒航操纵手柄将产生不能操纵或操纵无力的状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的结构通过一个液压倒航操纵手柄、蓄能组件和倒航操纵机构，能够同时实现倒航斗与倒航操纵手柄的最终位置的一一对应和操纵过程的异步功能。同时简化了船舶的操作系统，提高了设备的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为一种喷水推进倒航机构的异步机械控制结构的布置示意图；

图2为液压倒航操纵手柄的局部示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为蓄能器组件的局部示意图；

图5为图4的左视图；

图6为倒航复位机构的局部示意图；

图7为图6中I位置处的放大示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供了一种喷水推进倒航机构的异步机械控制结构，可实现倒航机构的异步控制，如图1所示，其包括倒航斗1、倒航复位机构2、蓄能器组件3、液压倒航操纵手柄4，液压倒航操纵手柄4一端通过管路5连接蓄能器组件3一端，蓄能器组件3另一端通过管路5连接倒航复位机构2一端，液压倒航操纵手柄4另一端通过管路5连接倒航复位机构2另一端，倒航复位机构2连接倒航斗1。

如图1-图7所示，液压倒航操纵手柄4的第六接口4.16通过管路5与蓄能器组件3的第五接口3.6连接，蓄能器组件3的第四接口3.4通过管路5与倒航复位机构2上的球头液压缸2.2的第一接口2.2.1连接，球头液压缸2.2的另一个第二接口2.2.2由管路5与液压操纵手柄4的第三接口4.17相连，形成一个闭式的液压倒航操纵系统。

如图2、图3所示，为实现将人手操纵的旋转机械能转化为液压系统的压力。液压倒航操纵手柄杆4.1与传动轴4.2之间通过键连接方式传递旋转扭矩，并通过螺栓4.3将液压倒航操纵手柄杆4.1紧固在传动轴4.2上。为了传递扭矩，齿轮4.9与传动轴4.2通过定位销4.10固定。齿轮4.9的转动带动齿条活塞4.12在手柄缸筒4.13的内壁上下移动，实现将旋转机械能转化为压力。

如图2、图3所示，当操作人员用手操纵液压倒航操纵手柄4的手柄杆4.1旋转时，通过传动轴4.2和定位销4.10带动齿轮4.9旋转，接着带动齿条活塞4.12移动，将人手操纵的旋转机械能转化为液压系统的压力。压力通过接在接头4.16上的管路5传递到蓄能器组件3中。

如图2、图3所示，为了防止齿轮4.9轴向窜动，通过小锁紧螺母4.11将齿轮4.9压紧在传动轴4.2轴肩上。为了传递倒航操纵手柄杆4.1施加在传动轴4.2上的径向力，在传动轴4.2上套有轴承4.7，并将轴承4.7安装在手柄座4.5的轴承孔上，同时为了防止轴承4.7轴向窜动，通过大锁紧螺母4.6将轴承4.7通过轴承衬套4.8压紧在传动轴4.2上，同时通过端盖4.4将轴承4.7压紧在手柄座4.5的轴承孔上。为了实现手柄缸筒4.13的密封，通过螺栓4.15将手柄缸筒4.13固定压紧在手柄座4.5上。同时为了防止装置内部液压油的内泄和外泄，装置里设有密封件4.18。手柄缸筒4.13的底部设有下端盖4.14，通过螺栓4.15将端盖4.14和手柄缸筒4.13固定压紧在手柄座4.5上。

如图4、图5所示，压力通过第五接口3.6传递到蓄能器组阀块3.3中，并经过内部流道，最终由第四接口3.4传递出去，并通过管路5传递到倒航复位机构2中。

如图4、图5所示，为了检测闭式的液压倒航操纵系统中液压管路的密封性和完好性，在蓄能器组件3中设置有压力表3.5，检测系统的压力。如有泄露，检修时，压力表参数变小。进一步的，在在蓄能器组件3进出口第四接口3.4和3.6的回路之间装有常开单向阀3.2，其开启压力为P4，且P4小于P1保证第四接口3.4和3.6的回路之间常开，保证系统的正常动作。如系统管路有泄露或蓄能器压力不足，则常开单向阀3.2关闭，即第四接口3.4和3.6的回路关闭，液压倒航操纵手柄4将产生不能操纵或操纵无力的状态，提醒检修人员及时修理。

如图6所示，为了实现倒航复位机构2各杆件的转动，压力通过第一接口2.2.1传递到球头液压缸2.2中并作用在其内部活塞上，从而带动球头液压缸活塞杆2.2.3前后伸缩(其中，第一接口2.2.1和第二接口2.2.2分别为进油口和出油口)。球头液压缸活塞杆2.2.3的末端通过铰接式连接随动杆2.3的一端，随动杆2.3的另一端通过铰接式连接换向阀连杆2.4的一端，换向阀连杆2.4的另一端通过铰接式连接换向阀组阀芯杆2.7。球头液压缸活塞杆2.2.3前后伸缩将压力转化为驱动上述机构的机械能，即带动随动杆2.3转动，并换向阀驱动杆2.4拉动换向阀组阀芯杆2.7伸缩动作，倒航液压系统回路实现动作，实现倒航液压缸2.1中的倒航液压缸活塞杆2.1.1的前后伸缩，从而实现倒航斗1的收放。同时倒航液压缸后导向杆2.1.2的前后伸缩带动伸缩杆2.6反向动作，从而带动复位旋转杆2.5反向转动，最终带动随动杆2.3、换向阀连杆2.4和换向阀组阀芯杆2.7转动完成换向阀阀芯的反向复位，从而关闭倒航液压系统回路。实现液压倒航操纵手柄4与倒航斗1位置的一一对应。倒航复位机构固定底座2.8通过螺栓和抱箍(为标准件)固定在倒航液压缸2.1上。

如图7所示，球头液压缸2.2由于随着机构转动，其固定处需要上下摆动。为此将球头液压缸2.2的固定及转动方式，设计为由球头式前导向套2.2.4、固定板2.2.5和卡板2.2.6组成的可360°旋转的球头液压缸2.2。同时通过螺栓2.2.7将固定板2.2.5和卡板2.2.6固定在球头底座2.2.8上。

如图4、图5所示，为了实现喷水推进倒航机构的异步动作。通过给蓄能器3.1灌注压力为P1的气压。同时在蓄能器组阀块3.3上安装有异步单向阀3.7，其开启压力设定为P3，且P3＞P1。

如图2、图3、图6所示，当液压倒航操纵手柄4缓慢操作时，由于在瞬间通过球头液压缸活塞杆2.2.3作用到换向阀组阀芯杆2.7的位移量较小，同时换向阀组阀芯杆2.7的反向作用力F1此时较小，进一步的通过连杆机构作用到球头液压缸活塞杆2.2.3的F2也较小，作用到球头液压缸2.2的压力P2也较小，即蓄能器组件的压力表3.5显示的压力P2＝P1＜P3的压力，此时系统能够实现缓慢操作时喷水推进倒航机构的同步动作。

如图2、图3、图6所示，当液压倒航操纵手柄4迅速操作时，由于在瞬间通过球头液压缸活塞杆2.2.3作用到换向阀组阀芯杆2.7的位移量较大，同时换向阀组阀芯杆2.7的反向作用力F1此时较大，进一步的通过连杆机构作用到球头液压缸活塞杆2.2.3的F2也较大，作用到球头液压缸2.2的压力P2也较大，即蓄能器组件的压力表3.5显示的压力P2＞P3＞P1的压力。由于此时P2＞P3，异步单向阀3.7开启，闭式液压倒航操纵系统内的一部分液压油由异步单向阀3.7向蓄能器内部充油，另一部分液压油以液压倒航操纵手柄4缓慢操作时的压力作用到球头液压缸活塞杆2.2.3，并拉动换向阀组阀芯杆2.7以小位移量动作，从而实现喷水推进倒航机构中液压倒航操纵手柄4和倒航斗1的异步动作。