[发明专利]一种静液压驱动全回转舵桨与控制系统及方法

权利要求书

1.一种静液压驱动全回转舵桨，其特征在于，包括螺旋桨叶驱动传动装置和转舵驱动传动装置；

所述螺旋桨叶驱动装置包括螺旋桨叶驱动液压马达(17)，所述螺旋桨叶驱动液压马达(17)通过第一凸缘联轴器(18)与桨叶动力轴(24)连接，桨叶动力轴(24)上通过键连接有桨叶驱动齿轮(23)，桨叶驱动齿轮(23)与桨叶从动齿轮(31)啮合，桨叶从动齿轮(31)通过键安装在垂直齿轮轴(35)上，所述垂直齿轮轴(35)的末端安装有锥齿轮(46)，锥齿轮(46)与大锥齿轮(55)啮合，大锥齿轮(55)安装在水平齿轮轴(48)上，水平齿轮轴(48)上还设置有浆叶(49)；

所述转舵驱动传动装置包括摆线液压马达(51)，所述摆线液压马达(51)通过第二凸缘联轴器(53)与减速机(5)连接，减速机(5)输出端与转舵输入轴(10)连接，转舵输入轴(10)上通过键连接有转舵驱动齿轮(44)，转舵驱动齿轮(44)与转舵从动组合齿轮(32)啮合，转舵从动组合齿轮(32)套装在第一承重轴承(34)上，且第一承重轴承(34)设置在垂直齿轮轴(35)上，所述垂直齿轮轴(35)外套装有转舵壳体(36)，转舵从动组合齿轮(32)上的凸缘通过螺栓与转舵壳体(36)连接；所述转舵壳体(36)末端通过螺栓连接到下齿轮箱(47)上。

2.根据权利要求1所述的静液压驱动全回转舵桨，其特征在于，桨叶动力轴(24)及其轴上的桨叶驱动齿轮(23)、转舵输入轴(10)和其轴上的转舵驱动齿轮(44)垂直分布在垂直齿轮轴(35)两侧，桨叶从动齿轮(31)及转舵从动组合齿轮(32)垂直布置在垂直齿轮轴(35)上。

3.根据权利要求1所述的静液压驱动全回转舵桨的控制系统，其特征在于，包括全回转螺旋桨推进辅助驾驶系统；所述全回转螺旋桨推进辅助驾驶系统包括与主控制器均相连的航速传感器、航姿传感器、舵角传感器(9)、螺旋桨转速传感器(11)；所述主控制器通过航速传感器、航姿传感器、舵角传感器(9)、螺旋桨转速传感器(11)获得期望信号，并将获得航向偏角、舵偏角、螺旋桨转速、油压系统压力等参量显示在仪表盘上。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述舵角传感器(9)经传感器支撑架(6)安装在减速机(5)上方，舵角传感器(9)轴端通过平行切缝式联轴器(8)与第二过渡轴(7)连接，所述第二过渡轴(7)设置在转舵输入轴(10)上，舵角传感器(9)用来检测舵桨偏离初始角度。

5.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述螺旋桨转速传感器(11)通过片式联轴器(12)与第一过渡轴(13)连接，所述第一过渡轴(13)设置在垂直齿轮轴(35)上，螺旋桨转速传感器(11)用来检测螺旋桨转速。

6.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述转舵输入轴(10)通过舵轴轴承支撑，舵轴轴承通过舵轴轴承座安装在齿轮箱上箱体内。

7.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述全回转螺旋桨推进辅助驾驶系统中，当摆线液压马达(51)驱动转舵时，舵角传感器(9)测得转舵输入轴的转角，通过减速比关系可知舵转角；当螺旋桨转动时，螺旋桨转速转速传感器(11)测得垂直齿轮轴(35)转速，根据传动比关系，可知螺旋桨转速。

8.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述转舵壳体(36)通过一对轴承第二承重轴承(39)支撑定位。

9.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述舵角传感器(11)为多圈旋转编码器，通过检测转舵输入轴(10)旋转圈数得到舵偏角大小，显示在仪表盘上。

10.根据权利要求至3-8任一项所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：当船开机时，安装在甲板上的航姿传感器先检测船体姿态，检测出船体偏向状态发送给主控制器，主控制器将相应信息显示在仪表盘上；

步骤二：舵角传感器(9)检测转舵输入轴(10)旋转角度及旋向并发送给控制器，控制器将相应信息显示在显示器，给驾驶员以参考；规定向左舷偏为正角度，向右舷偏为负角度；

步骤三：当驾驶员驾驶船舶时，根据步骤一和步骤二给的反馈信息决定转舵方向和角度；驾驶时，主控制器采集驾驶员操作舵轮的转角，根据标定好的舵轮转角与全回转舵的转角关系，计算出舵的目标转角θ；然后，控制器根据舵角传感器(9)发送的舵角检测的实际转角θ1，将转向轴实际转角θ1与舵的目标转角θ作差得到角度偏差e(t)输入PID控制器，控制器通过控制比例阀调节流量大小，使实际舵角θ1跟踪目标转角θ，控制在转角精度范围内，提高推进效率。