[发明专利]用于海洋船只推进器的液压转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于海洋船只推进器的液压转向装置的新颖设计。本发明的液压转向装置是专门设计用于拟在极寒环境中存在冰的情况下作业的推进器。因此，相比于用于仅在开放水域作业的推进器的标准转向装置，该转向装置的使用和需求有显著差异。

背景技术

这里理解的推进器是主要布置在海洋船只的船体下方的可转向推进装置(见图1)。推进器由船体下方的螺旋桨单元(绕垂直轴可旋转／可转向的)和基本上垂直的壳体形成。垂直壳体穿过船体底部的开口向上延伸进入海洋船只的船体。开口的周围设置有装置，例如轴承，用于保持垂直壳体的上端在船体内。垂直壳体的上端设置有第一齿轮，其关联一个或多个更小的分别由液压转向马达旋转的第二齿轮。第一和第二齿轮构成齿轮传动方位转向装置的机械组件。推进器的垂直壳体本身通过第一齿轮和连接到非旋转支承架的(多个)液压转向马达是可转动,非旋转支承架支撑推进器至船体底部的开口。螺旋桨的驱动器是通过垂直壳体的中空内部布置。因此，驱动器可能是具有传动轴和斜齿轮的机械式的。当然螺旋桨的驱动器也可以液压或电配置。

通常，推进器的转向装置的目的是控制元件的方位角。机械推进器部件的定位是通过一个或多个液压马达进行。例如JP52-77397(川崎重工)讨论了推进器的传统液压转向装置。比例方向阀控制从液压泵至液压转向马达的油流。一旦到达正确的方位角，比例阀被用来关闭从泵至液压马达以及从液压马达返回至油箱的流量连接。随后，当来自液压马达的流路都被关闭时，推进器的方位角保持不变，并且因此马达不能够旋转。

推进器的液压转向装置的较为详细的示例示于图2。相比JP52-77397文件的转向装置的主要区别是平衡模块，其布置在先导操作比例方向阀和转动推进器的液压转向马达之间。平衡模块包括安全阀装置和两个(即，第一和第二)平衡阀装置。安全阀的目的是：如果在该端口的压力超过预定的允许值，则从液压马达的一个端口开启流路。加压的油流朝向安全阀的，在安全阀的预定设定点开启阀门，并传递到液压马达当时在较低的压力下的管，或从出口返回到箱。

比安全阀装置更远离地，平衡阀装置已经耦合至连接到液压马达的端口的液压管。平衡阀装置包括单向阀和液压操作的卸压阀。平衡阀装置的目的是要锁定转向即保持推进器在它已经由比例阀与(多个)液压转向马达的帮助转动的方向。在转向阶段，平衡阀装置的功能如下。定位在(多个)转向马达的入口管的第一阀装置允许加压的油以最少的压力损失流经单向阀至(多个)转向马达的入口端口。在(多个)转向马达的出口管的第二阀装置中，回油压力和来自比例方向阀与第一平衡阀装置之间的压力管的先导压力共同影响卸压阀并且开启它。因此，回油有一定的反压力，即压力损失发生在第二平衡阀。当转向动作停止以用于保持推进器在它的方向，比例方向阀移动到其中心位置，由此，比例阀构成从平衡阀到油箱的连接。从而从泵到平衡阀的连接被关闭。在这样的情况下，(多个)转向马达不承受内部负载。然而，推进器可能承受来自海洋的外部负载，由此推进器作用于(多个)转向马达并且试图转动它。在实践中，这意味着马达开始充当泵。马达产生的油压同时作用在平衡模块的安全阀和多个平衡阀之一上。只要液压马达没有内部泄漏，直到压力超过开启安全或平衡阀所需要的预定值，推进器都不能够转动。当该值被超过，加压的油从(多个)转向马达的出口端口流向入口端口或油箱。

然而，现在推进器也已在极寒条件下使用的船只中获得接受，负载尤其是冰使推进器承受的转矩必须被认真考虑。通过冰负载施加在推进器的转矩可能会达到相对于推进器结构或整个转向装置的不可接受的量值。如上面讨论的，现有技术的液压转向装置仅具有目的在于关注涉及水动力负载的油流和压力的并且安全裕度有限的安全阀。