一种具有快速调节功能的船舶螺旋桨节能毂帽鳍

本发明涉及一种具有快速调节功能的船舶螺旋桨节能毂帽鳍，属于螺旋桨毂帽。

背景技术：

1、在船舶领域中，毂帽鳍扮演着关键的角色，是一种旨在提高船舶性能和节能的关键附体装置。其工作原理是通过调整其鳍片的角度和位置，来优化螺旋桨后方的水流动态，以消除毂涡空泡并最大限度地回收水流动能。这一过程有助于减少水动阻力，提高船舶的推进效率，从而降低燃油消耗和排放。

2、实验和研究表明，毂帽鳍的应用可以显著提高推进系统的效率，通常可使推进系统的效率提高约1.5%~5%。以一艘8万马力的集装箱货轮为例，这意味着每年可节省约2800吨柴油，对于船舶运营成本和环保意义重大。

3、然而，传统的毂帽鳍设计方法存在一些局限性。通常采用的模型试验、数值模拟和经验设计等方法，虽然可以得到一些优化参数，但这些参数往往是固定的，并且只适用于特定的船型和航行工况。在某些情况下，尤其是在螺旋桨高进速状态下，传统的毂帽鳍甚至可能提供负推力，对船舶的性能产生不利影响。

4、公开号为cn 117360740 a的专利公开了一种可伸缩船用螺旋桨毂帽鳍，通过改变鳍叶的伸出长度，防止在极端环境中需要保证推力时发生推力不足的现象，并且能够将桨毂产生的毂涡削减，从而回收其中的能量，减小桨毂后的低压区对推进效率的影响，以此来适应多种工况，但是，其仅仅是通过改变鳍叶半径来适应多工况，而由于影响节能效果的参数不仅仅只有鳍叶半径，因此其节能效果无法达到最佳效果，且无法全面适应不同的工况，存在局限性。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有快速调节功能的船舶螺旋桨节能毂帽鳍，本发明通过鳍片传动总成、毂帽本体转动组件和毂帽本体轴向移动组件分别调节相位角、轴向距离和螺距角，适应不同工况，以提高节能性和调节时的协调性，保持整体性能的平衡。

2、技术方案：一种具有快速调节功能的船舶螺旋桨节能毂帽鳍，包括毂帽本体、传动装置、鳍片、密封盖、驱动装置和控制器，所述毂帽本体通过密封盖与传动装置连接，所述驱动装置和控制器分别与传动装置连接，所述毂帽本体内部设置有鳍片传动总成、毂帽本体转动组件和毂帽本体轴向移动组件，所述鳍片传动总成、毂帽本体转动组件和毂帽本体轴向移动组件分别与传动装置连接，所述鳍片传动总成与鳍片连接。

3、本发明通过控制器控制驱动装置分别驱动传动装置以分别带动鳍片传动总成、毂帽本体转动组件和毂帽本体轴向移动组件，通过传动装置和鳍片传动总成来调节鳍片与毂帽本体之间螺距角的大小；通过传动装置和毂帽本体转动组件来调节鳍片与毂帽本体之间相位角的大小；通过传动装置和毂帽本体轴向移动组件来调节毂帽本体与螺旋桨之间的轴向距离，可根据不同的工况及时调整参数，减小水流对鳍片的影响，以减小能量损耗并提高船舶燃油效率。

4、优选项，为了分别调节螺距角、相位角及轴向距离，所述传动装置包括由内向外依次套设安装的第一气动推杆、第二气动推杆和第三气动推杆，所述第一气动推杆与鳍片传动总成连接，所述第二气动推杆与毂帽本体转动组件连接，所述第三气动推杆与毂帽本体轴向移动组件连接。驱动装置分别驱动第一气动推杆、第二气动推杆和第三气动推杆沿轴向移动，以分别带动鳍片传动总成、毂帽本体转动组件和毂帽本体轴向移动组件来对螺距角、相位角及轴向距离进行调整。

5、优选项，为了便于螺距角的调节，所述鳍片传动总成包括互相连接的鳍片主传动组件、鳍片第一从传动组件、鳍片第二从传动组件，所述鳍片主传动组件与第一气动推杆连接。通过第一气动推杆带动鳍片主传动组件将轴向移动转化为旋转运动，以使得鳍片第一从传动组件和鳍片第二从传动组件随着鳍片主传动组件的旋转而被同时带动旋转，使得鳍片方向转动，通过使用传感器等装置实时监测螺距角，从而通过控制器实时调节螺距角的大小。

6、优选项，为了提高螺距角参数调节时的可靠性，所述鳍片主传动组件包括第一齿条、第一传动轴、第二传动轴，所述第一传动轴安装在毂帽本体上，所述第一齿条与第一气动推杆连接，所述第一传动轴上依次安装有第一锥齿轮、第一齿轮和第二锥齿轮，所述第二传动轴垂直于第一传动轴安装在毂帽本体内部，所述第二传动轴上依次安装有第二齿轮和第三锥齿轮，所述第一锥齿轮与第三锥齿轮连接，所述第二齿轮与第一齿条连接。第一气动推杆带动第一齿条与第二齿轮啮合运动，使得第三锥齿轮带动第二锥齿轮运动，进而带动第一传动轴上的第一锥齿轮、第一齿轮运动，第一齿轮带动鳍片第一从传动组件运动，第一锥齿轮带动鳍片第二从传动组件运动，进而带动鳍片进行旋转运动。

7、优选项，为了提高螺距角参数调节时的可靠性，所述鳍片第一从传动组件包括第一连接轴和安装在第一连接轴上的第一齿轮盘和第一连接部，所述第一齿轮盘与第一齿轮连接，所述第一连接部活动式安装在毂帽本体上，并与鳍片连接，所述鳍片第一从传动组件沿第一传动轴的轴向方向对称设置。第一齿轮带动第一齿轮盘转动，从而通过第一连接部带动鳍片旋转，提高了传动的可靠性。

8、优选项，为了提高螺距角参数调节时的可靠性，所述鳍片第二从传动组件包括第二连接轴和安装在第二连接轴上的第四锥齿轮和第二连接部，所述第四锥齿轮与第二锥齿轮连接，所述第二连接部活动式安装在毂帽本体上，并与鳍片连接，所述鳍片第二从传动组件沿第一传动轴的轴向方向对称设置。第一锥齿轮带动第四锥齿轮转动，从而通过第二连接部带动鳍片旋转，提高了传动的可靠性。

9、优选项，为了提高传动时的可靠性，所述第一连接部和第二连接部上均安装有限位环，所述限位环与毂帽本体活动式连接。第一连接部和第二连接部转动时，避免鳍片第一从传动组件和鳍片第二从传动组件移位导致传动故障，发生卡死现象，通过设置限位环，避免鳍片第一从传动组件和鳍片第二从传动组件沿着第一连接轴轴向移位，保证了传动稳定性和可靠性。

10、优选项，为了提高相位角参数调节时的可靠性，所述毂帽本体转动组件包括第二齿轮盘、第三连接轴和第二齿条，所述第二齿轮盘设置于毂帽本体内部，所述第二齿条与第二气动推杆连接，所述第三连接轴与第一气动推杆贯穿连接，并且第三连接轴上设置有第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮与第二齿条连接，所述第四齿轮与第二齿轮盘连接。第二气动推杆带动第二齿条与第三齿轮啮合运动，从而同时使第四齿轮带动第二齿轮盘运动，进而带动毂帽本体旋转，以实现相位角参数的调节。

11、优选项，为了提高轴向距离参数调节时的可靠性，毂帽本体轴向移动组件包括设置在毂帽本体上的第一连接块和设置在第三气动推杆上的第二连接块，所述第一连接块和第二连接块连接。通过连接第一连接块和第二连接块，通过第三气动推杆的伸缩运动同时带动毂帽本体沿轴向移动，以实现轴向距离参数的调节。

12、有益效果：本发明可根据不同的工况通过驱动传动装置以分别带动鳍片传动总成、毂帽本体转动组件和毂帽本体轴向移动组件，以此分别快速调节螺距角、相位角和轴向距离的大小，减小能量损耗并提高节能效果和船舶燃油效率，并且只需协调第一气动推杆、第二气动推杆和第三气动推杆的伸缩量，即可保证参数调节时的协调性和一致性。