本实用新型涉及船舶螺旋桨推进技术领域，尤其涉及一种船舶可调螺距螺旋桨及其电控螺距调节机构。
背景技术：
船舶一般采用螺旋桨推进，螺旋桨分为固定螺距螺旋桨和可调螺距螺旋桨两种。常规的可调螺距螺旋桨通过桨毂内的操纵机构在油压驱动下带动桨叶相对于桨毂转动，从而调节螺距，并改变船舶航速，实现船舶的正车或倒车，并使得船舶的推进主机就可以维持恒速运转，从而简化船舶动力装置的结构，省去一套倒车机构。可调螺距螺旋桨为多工作机制机构，具有以下优势：第一，能有效协调船舶紧急状况，降低单一推进主机损耗，从而发挥推进主机对螺旋桨的作动效率；第二，可调螺距螺旋桨由于液压传动技术的运用可进行遥控，从而可改善船舶的操纵性能，有利于驾驶自动化；第三，提高船舶机动性和停船性能，使得船舶具有良好的舵效和机动性，缩短停船时间与距离；第四，有利于发挥推进主机的功效，降低单位功率的耗油量，从而提高船舶营运的经济性。
常规的可调螺距螺旋桨是由桨叶、桨毂、轴系组件(例如艉轴、艉管、中间轴等)、配油器、液压系统和电子遥控系统组成。相比于固定螺距螺旋桨，可调螺距螺旋桨的结构复杂许多并涉及到液压技术、自动控制、材料和密封等技术问题，造价昂贵，维护技术要求高。由于液压系统可靠性差，调整液压系统需要花费较多时间，而且油液和油缸密封件会老化，各个阀和泵容易出现故障，容易出现活塞渗漏，这些问题会进一步带来螺距调节的各种问题：螺距只能单向调节，或者螺距调节缓慢，或者调节有误差等等。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提供一种船舶可调螺距螺旋桨的电控螺距调节机构，船舶可调螺距螺旋桨包括桨毂系统，桨毂系统设有桨叶并延伸出一内部具有空腔的艉轴，其中所述电控螺距调节机构包括支撑壳体、轴承或滚动体、直线导向机构、推拉杆、丝杠、丝杠螺母以及电机。推拉杆位于艉轴的空腔内，推拉杆的一端和桨叶间接连接，推拉杆的另一端和丝杠一体连接或分体连接。丝杠螺母通过轴承或滚动体装配于支撑壳体内，丝杠和丝杠螺母装配在一起。电机直接或间接驱动丝杠螺母转动，丝杠螺母带动丝杠运动，在丝杠螺母的推动和直线导向机构的限制下丝杠带动推拉杆沿着艉轴轴向运动，直线导线机构限制丝杠直线运动而不转动，推拉杆带动桨叶转动以调节桨叶的角度，从而实现螺距调节。
根据本实用新型一实施例，电机为直驱电机，电机具有定子和转子，定子通过螺栓固定于支撑壳体的一侧，丝杠螺母的一端延伸于支撑壳体的外部并和转子嵌套固定在一起，使得转子带动丝杠螺母转动。
根据本实用新型一实施例，电机为减速电机，电机的一侧设有编码器，电控螺距调节机构包括变距齿轮，变距齿轮和丝杠螺母嵌套连接，电机的输出轴和变距齿轮连接。
根据本实用新型一实施例，电控螺距调节机构包括调距标示组件，调距标示组件包括调距标尺和调距指针，调距指针的一端连接于丝杠，调距指针的另一端指示调距标尺上的刻度，以标示桨叶当前的工作角度。
根据本实用新型一实施例，电机为减速电机，电机的一侧设有编码器，电控螺距调节机构包括过渡套，过渡套的一端和丝杠螺母连接，过渡套的另一端和电机连接。
根据本实用新型一实施例，支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰相对并固定，在第一法兰和第二法兰之间形成一个法兰空腔，所述轴承或滚动体与丝杠螺母均装配于法兰空腔内，直线导向机构位于推拉杆和丝杠连接的一端，直线导向机构包括导向套和导向键，导向键设置于推拉杆的端部，导向套和导向键相互配合。
根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一种船舶可调螺距螺旋桨，包括动力装置、传动装置、桨毂系统以及电控螺距调节机构。
传动装置具有输入轴和输出轴，输入轴和动力装置连接，以使动力装置驱动传动装置。桨毂系统设有桨叶，桨毂系统延伸出一艉轴，艉轴的内部具有空腔，输出轴的一端和艉轴连接，以使传动装置带动艉轴转动。电控螺距调节机构包括支撑壳体、轴承或滚动体、直线导向机构、推拉杆、丝杠、丝杠螺母以及电机。推拉杆位于艉轴的空腔内，推拉杆的一端和桨叶间接连接，推拉杆的另一端和丝杠一体连接或分体连接，丝杠螺母通过轴承或滚动体装配于支撑壳体内，丝杠和丝杠螺母装配在一起，电机直接或间接驱动丝杠螺母转动，丝杠螺母带动丝杠运动，在所述丝杠螺母的推动和所述直线导向机构的限制下所述丝杠带动所述推拉杆沿着艉轴轴向运动，所述直线导线机构限制所述丝杠直线运动而不转动，推拉杆带动桨叶转动以调节桨叶的角度，从而实现螺距调节。
根据本实用新型一实施例，直线导向机构包括导向套和导向键，导向套嵌套于输出轴的另一端内壁，导向键设置于推拉杆的端部，导向套和导向键相互配合，支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰相对并固定，在第一法兰和第二法兰之间形成一个法兰空腔，第一法兰固定于输出轴，所述轴承或滚动体与丝杠螺母均装配于法兰空腔内，电机为直驱电机，电机具有定子和转子，定子贴合固定于第二法兰的端面，丝杠螺母的一端延伸于第二法兰的外部并和转子嵌套固定在一起，使得转子带动丝杠螺母转动。
根据本实用新型一实施例，电控螺距调节机构包括变距齿轮，直线导向机构包括导向套和导向键，导向套嵌套于输出轴另一端的内壁，导向键设置于推拉杆的端部，导向套和导向键相互配合，支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰相对并固定，在第一法兰和第二法兰之间形成一个法兰空腔，第一法兰固定于输出轴，所述轴承或滚动体与丝杠螺母均装配于法兰空腔中，电机为减速电机，电机的一侧设有编码器，丝杠螺母的一端延伸于第二法兰的外部并和变距齿轮嵌套连接，电机的输出轴和变距齿轮连接。
根据本实用新型一实施例，电控螺距调节机构包括调距标示组件，调距标示组件包括调距标尺、调距指针以及调距传感器，调距指针的一端连接于丝杠，调距指针的另一端指示调距标尺上的刻度，以标示桨叶当前的工作角度，调距传感器检测电机的转速。
根据本实用新型一实施例，电控螺距调节机构包括传动套，艉轴包括第一区段和第二区段，直线导向机构包括导向套和导向键，导向套嵌套于第一区段末端的内壁，导向键设置于推拉杆的端部，导向套和导向键相互配合，导向套嵌套于第一区段末端的内壁，支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰相对并固定，在第一法兰和第二法兰之间形成一个法兰空腔，第一法兰固定于第一区段的端面，传动套接合于第二法兰和第二区段之间，第二区段和输出轴连接，所述轴承或滚动体与丝杠螺母均装配于法兰空腔中，电机为直驱电机，电机具有定子和转子，定子位于传动套内部并和第二法兰贴合固定，丝杠螺母的一端延伸至传动套的内部并和转子嵌套固定在一起，使得转子带动丝杠螺母转动。
根据本实用新型一实施例，所述船舶可调螺距螺旋桨具有一个零位基准状态，传动套的侧壁具有检测孔，传动套包括螺塞，螺塞可选择地封堵于传动套的检测孔，在装配、检测或调试所述船舶可调螺距螺旋桨时，先将螺塞从传动套的检测孔中拧出；检测机构通过传动套的检测孔检测丝杠的端面是否处于预定位置，以判断所述船舶可调螺距螺旋桨的桨叶是否处于零位基准状态。
根据本实用新型一实施例，电控螺距调节机构包括传动套和过渡套，艉轴包括第一区段和第二区段，直线导向机构包括导向套和导向键，导向套嵌套于第一区段末端的内壁，导向键设置于推拉杆的端部，导向套和导向键相互配合，支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰相对并固定，在第一法兰和第二法兰之间形成一个法兰空腔，第一法兰固定于第一区段的端面，传动套接合于第二法兰和第二区段之间，第二区段和输出轴连接，所述轴承或滚动体与丝杠螺母均装配于法兰空腔中，电机为减速电机并位于传动套中，电机的一侧设有编码器，丝杠螺母的一端延伸至传动套的内部并通过过渡套和电机连接，以使电机通过过渡套带动丝杠螺母转动。
根据本实用新型一实施例，所述船舶可调螺距螺旋桨具有一个零位基准状态，传动套的侧壁具有检测孔，传动套还包括螺塞，丝杠螺母对应地具有检测孔；当船舶可调螺距螺旋桨处于零位基准状态时，丝杠螺母的检测孔和传动套的检测孔同心；螺塞可选择地封堵传动套的检测孔；在装配、检测或调试所述船舶可调螺距螺旋桨时，先将螺塞从传动套的检测孔中拧出；检测机构通过传动套的检测孔和丝杠螺母的检测孔检测丝杠的端面是否处于预定位置，以判断所述船舶可调螺距螺旋桨的桨叶是否处于零位基准状态。
根据本实用新型一实施例，桨毂系统包括桨毂、第一桨毂导向套、第二桨毂导向套、导向杆、第一推力块、第二推力块以及中间块，桨毂的内部具有空腔，每一片桨叶的根部设有滑动轴承，滑动轴承安装并嵌入桨毂内部的空腔，滑动轴承上设有销子，艉轴的一端和桨毂的一侧固定连接，第一桨毂导向套和第二桨毂导向套均设置于桨毂内部的空腔并分别位于桨毂的两端，导向杆通过键嵌套于第一桨毂导向套的内部以实现导向，第一推力块的内部具有一个通道并通过键嵌套于第二桨毂导向套的内部以实现导向，第二推力块连接导向杆的一端并和第一推力块相对，中间块的内部具有空腔并连接于第一推力块和第二推力块之间，第一推力块、第二推力块以及中间块三者通过螺栓或销子固定，在第一推力块、第二推力块以及中间块的内壁之间形成一个活动空腔，在第一推力块、第二推力块以及中间块的外壁之间形成一个环形的凹槽，推拉杆的一端呈t字型并通过第一推力块内部的通道伸入活动空腔中，所有桨叶的销子卡在凹槽中，以使所述凹槽推动所述销子，销子带动滑动轴承转动。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
本实用新型提供的所述电控螺距调节机构可以很便捷地调节螺旋桨的螺距。具体地，通过电机依次驱动丝杠螺母、丝杠以及推拉杆运动，推拉杆带动桨叶转动以调节桨叶的角度，从而调节螺距。随着电力电子技术的发展，电气控制系统的成本下降，功率增大，因而相对于传统的液压控制系统具有更高的可靠性，使用寿命更长，更加环保、维护费用更低，机舱设备的布置也更容易。
本实用新型的推拉杆一端设计为t字型，并且相应地通过第一推力块、第二推力块以及中间块形成活动空腔，推拉杆呈t字型的一端伸入到活动空腔中，采用这种结构设计，推拉杆和桨毂系统之间的装配不会受到干涉；而且推拉杆伸入桨毂内部的深度和位置精度要求降低，便于制造和装配，还可以消除艉轴传递扭矩时扭转变形对推拉杆的影响。
附图说明
图1a和图1b是本实用新型提供的第一个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构原理图；
图2是本实用新型提供的第一个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构示意图；
图3是本实用新型提供的第一个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的局部结构示意图，展示了第一个实施例的电控螺距调节机构的具体结构；
图4a是本实用新型提供的第一个实施例的船舶可调螺旋桨的导向套的结构示意图；
图4b是本实用新型提供的第一个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的导向套的剖视图；
图5a和图5b是本实用新型提供的第二个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构原理图；
图6是本实用新型提供的第二个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构示意图；
图7是本实用新型提供的第二个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的局部结构示意图，展示了第二个实施例的电控螺距调节机构的具体结构；
图8是本实用新型提供的第三个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构原理图；
图9是本实用新型提供的第三个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构示意图；
图10是本实用新型提供的第三个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的局部结构示意图，展示了第三个实施例的电控螺距调节机构的具体结构；
图11是本实用新型提供的第四个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构原理图；
图12是本实用新型提供的第四个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的结构示意图；
图13是本实用新型提供的第四个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的局部结构示意图，展示了第四个实施例的电控螺距调节机构的具体结构；
图14是本实用新型提供的第四个实施例的船舶可调螺距螺旋桨中的桨毂系统的结构示意图，展示了一种可防止装配干涉的桨毂系统和推拉杆配合结构。
具体实施方式
以下描述中的实施例只作为举例，在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本实用新型精神和范围的其他方案。
本实用新型提供一种船舶可调螺距螺旋桨，所述船舶可调螺距螺旋桨包括动力装置10、传动装置20、桨毂系统30以及电控螺距调节机构40。电控螺距调节机构40具有两种位置设置方式：电控螺距调节机构前置方式和电控螺距调节机构后置方式。
如图1a至图4b所示，其中第一个实施例的所述船舶可调螺距螺旋桨为螺距调节机构后置方案，具体布置方式为桨毂和桨叶—艉轴和密封件—传动装置(即齿轮箱)—电控螺距调节机构和动力装置(柴油机)，即电控螺距调节机构设置于传动装置之后(位于传动装置的输出轴末端)。
动力装置10为整个所述船舶可调螺距螺旋桨的运转提供动力。动力装置10为柴油机、电动机、内燃机、汽轮机、燃气轮机、液压装置中的一种。
传动装置20连接于动力装置10和桨毂系统30之间。动力装置10通过传动装置20驱动桨毂系统30运转。传动装置20具有输入轴21和输出轴22。输入轴21和动力装置10连接，以使动力装置10驱动整个传动装置20。输出轴22的内部具有空腔，即输出轴22为空心轴。
进一步地，传动装置20为一齿轮箱，齿轮箱为输入输出异中心结构。传动装置20的内部设有离合器23、中间齿轮24、输出齿轮25。离合器23和中间齿轮24均设置于输入轴21，输出齿轮25设置于输出轴22并和中间齿轮24啮合。运行时，动力装置10通过输入轴22和离合器23驱动中间齿轮24转动，中间齿轮24带动输出齿轮25转动，输出齿轮25带动输出轴22转动。
传动装置20还包括推力轴承27和多个轴承26，其中一部分轴承26设置于输入轴21并分别位于离合器23和中间齿轮24各自的两侧。另外一部分轴承26设置于输出轴22并分别位于输出齿轮25的两侧。推力轴承27设置于输出轴22的末端。
桨毂系统30可采用各种常规液压船舶可调螺距螺旋桨的桨毂结构。桨毂系统30设有多片可活动的桨叶31。桨毂系统30的一侧延伸出一艉轴32，艉轴32的内部具有空腔，也就是说，艉轴32是空心轴。传动装置20的输出轴22的一端和艉轴32连接，使得传动装置20带动艉轴32转动。于第一个实施例中，输出轴22和艉轴32同轴地连接。
进一步地，桨毂系统30还包括桨毂33和罩壳34。桨毂33为不规则体，艉轴32的一端和桨毂33的一侧固定连接。桨毂33的内部具有空腔，每一片桨叶31的根部设有滑动轴承311。桨叶31的滑动轴承311安装于并嵌入桨毂33内部的空腔。所有的桨叶31环绕桨毂33间隔分布。桨毂33加工后动静平衡，以使艉轴32不会振动。罩壳34设置于桨毂33的另一侧，以起到保护作用。也就是说，艉轴32和罩壳34分别位于桨毂33相对的两侧。传动装置20通过艉轴32带动整个桨毂系统30转动，从而使得所有的桨叶31旋转。
桨毂系统30还包括艉轴密封件35和艉轴轴承36，艉轴轴承36套设于艉轴32靠近桨毂33的一端。
由于螺旋桨工作时载荷会随时变化，因此电控螺距调节机构40用于根据不同工况调节所有的桨叶31的角度，从而调节整个所述船舶可调螺距螺旋桨的螺距。电控螺距调节机构40包括推拉杆41、丝杠42、丝杠螺母43、电机44、支撑壳体45、轴承或滚动体46、直线导向机构47。于第一个实施例中，电控螺距调节机构40设置于整个所述船舶可调螺距螺旋桨的末端，确切地说，电控螺距调节机构40连接于传动装置20的输出轴22末端。换而言之，输出轴22的一端和桨毂系统30的艉轴32连接，输出轴22的另一端和电控螺距调节机构40连接，桨毂系统30和电控螺距调节机构40分别位于输出轴22的两端。
支撑壳体45包括第一法兰451和第二法兰452。第一法兰451和第二法兰452相对并通过螺栓固定，从而组成支撑壳体45。在第一法兰451和第二法兰452之间形成一个法兰空腔。第一法兰451通过螺栓固定于输出轴22的端面。
推拉杆41位于艉轴32内部的空腔。推拉杆41上设有导向键。推拉杆41的一端伸入桨毂33的内部并和所有的桨叶31间接连接，推拉杆41的另一端穿过输出轴22内部的空腔并和丝杠42一体连接或分体连接。也就是说，推拉杆41依次穿过并同时内置于艉轴32和输出轴22各自的内部并和所有的桨叶31间接连接。
丝杠42和推拉杆41一体连接或分体连接，例如，推拉杆41和丝杠42两者通过联轴器连接。丝杠42带有自锁功能，使用寿命长。优选地，推拉杆41和丝杠42为两个独立的零件，这样可便于分开制造，节约制造成本。于其他实施例中，丝杠42和推拉杆41可为一体的结构，即丝杠42和推拉杆41一体连接。
直线导向机构47位于推拉杆41和丝杠42连接的一端，直线导向机构47包括导向套471和导向键472。导向套471通过平面键嵌于输出轴22的另一端内壁。例如，于第一个实施例中，导向套471通过平面止动键固定于输出轴22的内壁，导向套472一端的端面和输出轴22的外部端面平齐，而第一法兰451贴合固定于输出轴22的端面，第一法兰451通过螺栓和输出轴22固定。如图4a和图4b所示，导向套472的两侧设有平面止动键，导向套472的内部开有导向键槽。导向套由青铜或者黄铜制造。导向键472设置于推拉杆41的端部，导向套471和设置于推拉杆41上的导向键472相互配合以实现导向。导向键472在导向套471内滑动，导向键472使得丝杠42不能转动而只能直线前进，从而实现推拉杆41的轴向运动(前进或后退)。
丝杠螺母43通过轴承或滚动体46装配于支撑壳体45内，轴承或滚动体46与丝杠螺母43均装配于法兰空腔内。例如，丝杠螺母43通过滚动轴承46装配于支撑壳体45内。又例如，丝杠螺母43通过可以通过滑动轴承46或滚动体46装配于支撑壳体45内，其中滚动体46可采用钢球。丝杠42和丝杠螺母43装配连接在一起，即丝杠螺母43套于丝杠42的外周，丝杠42贯穿丝杠螺母43。可选地，丝杠42和丝杠螺母43采用t型螺纹连接。丝杠螺母43的端部设有密封件431，以防止丝杠润滑脂泄漏。
电机44直接或间接驱动丝杠螺母43转动。于第一个实施例中，电机44为直驱电机，优选低速大扭矩直驱电机。电机44具有定子441和转子442，定子441通过螺栓固定于支撑壳体45一侧的第二法兰452的端面，丝杠螺母43的一端延伸于第二法兰452的外部并和转子442嵌套固定在一起，丝杠螺母43和转子442过盈带键配合，使得转子442带动丝杠螺母43转动。
在运行时，电机44作为动力，电控螺距调节机构40将丝杠螺母43的回转运动转化为丝杠42的直线运动。电机44的转子442带动丝杠螺母43转动，丝杠螺母43在丝杠42上转动。在推拉杆41、丝杠螺母43以及直线导向机构47的限制下(即在导向套472和设置于推拉杆41上的导向键471的导向作用下)，丝杠42带动推拉杆41沿着艉轴32轴向移动，直线导线机构47限制丝杠42直线运动而不转动，推拉杆41带动桨叶31转动以调节桨叶31的角度，从而实现螺距调节。
电控螺距调节机构40还包括调距标示组件48，调距标示组件48用于标示桨叶31的工作角度，供用户调距时参考。调距标示组件48包括调距标尺481、调距指针482以及调距传感器483，调距标尺481安装于固定基础上，调距指针482的一端连接于丝杠42，调距指针482的另一端指示调距标尺481上的刻度，以标示桨叶31当前的工作角度。当通过电机44依次带动丝杠螺母43、丝杠42以及推拉杆41运动以进行调距时，丝杠42相应地带动调距指针482沿着调距标尺481移动，从而指示桨叶31当前的工作角度。调距传感器483设置于电机44，调距传感器483检测电机44的转速，从而检测桨叶31的工作角度。此外，调距标示组件48还包括直线传感器484，调距传感器483和直线传感器484可作为冗余检测。
电控螺距调节机构40还包括控制器49和电气系统410，控制器49和电气系统410均与电机44电性连接并控制电机44运转。
如图5a至图7所示，第二个实施例的所述船舶可调螺距螺旋桨为螺距调节机构前置方案，布置方式为桨毂和桨叶—艉轴和密封件—电动螺距调节机构—传动装置(齿轮箱)—动力装置(柴油机)，即螺距调节机构设置于传动装置之前。相对于第一个实施例，本实用新型提供的第二个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的不同之处在于，电控螺距调节机构40a的结构和位置。在第二个实施例中，艉轴32a包括第一区段321a和第二区段322a，电控螺距调节机构40a连接于艉轴32a的第一区段321a和第二区段322a之间。第二区段322a再和传动装置20的输出轴22连接，或者第二区段322a直接和动力装置10连接。
具体来说，电控螺距调节机构40a还包括传动套411a。导向套471通过螺栓或键嵌套于艉轴32a的第一区段321a末端的内壁。第一法兰451固定于第一区段321a的端面，例如，第一法兰451和第一区段321a之间可通过螺栓固定。传动套411a接合于第二法兰452和第二区段322a之间。具体地，传动套411a的一端与第一法兰451和第二法兰452三者通过螺栓固定，传动套411a的另一端和第二区段322a也通过螺栓固定。传动套411a用于在艉轴32a的第一区段321a和第二区段322a之间传递扭矩。轴承或滚动体46与丝杠螺母43均支撑于第一法兰451和第二法兰452形成的法兰空腔中。电机44为直驱电机，优选为低速大扭矩直驱电机。电机44的定子441位于传动套411a内部并和第二法兰452贴合固定在一起，例如定子441和传动套411a可通过螺栓固定。电机44还设有电滑环443。电滑环443位于传动套411a内，丝杠螺母43的一端延伸至传动套411a的内部并和转子442嵌套固定在一起，使得转子442带动丝杠螺母43转动。调距传感器483设置于电滑环443的安装支架50的外壁。
如图6和图7所示，传动套411a的一侧壁具有检测孔4111a，传动套411a还包括螺塞4112a，螺塞4112a可选择地封堵于检测孔4111a。所述船舶可调螺距螺旋桨具有一个零位基准状态。在装配、检测或调试所述船舶可调螺距螺旋桨时，先将螺塞4112a从检测孔4111a中拧出，检测机构通过传动套411a的检测孔4111a检测丝杠42的端面是否处于预定位置，以判断所述船舶可调螺距螺旋桨的桨叶31是否处于零位基准状态。检测机构可采用探针量具、激光测量仪等。例如，可将一探杆伸入检测孔4111a；当桨叶31的角度处于零位基准状态时，探杆的端部恰好卡在丝杠42的端面；当桨叶31角度不在零位基准状态时，探杆的端部不和丝杠42的端面接触。通过设置检测孔4111a和螺塞4112a，可便于所述船舶可调螺距螺旋桨的装配、检测和调试，并确定桨叶31角度的基准。
同样地，电控螺距调节机构40a还包括控制器49和电气系统410。控制器49和电气系统410均与电机44电性连接并控制电机44运转。
如图8至图10所示，在本实用新型提供的第三个实施例中，电控螺距调节机构40b同样地设置于整个所述船舶可调螺距螺旋桨的末端，也就是说，电控螺距调节机构40b连接于传动装置20的输出轴22末端。相对于第一个实施例，第三个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的不同之处在于，电控螺距调节机构40b的电机44b的类型，以及电机44b和丝杠螺母43的配合方式。电机44b为带有刹车功能的减速电机，电机44b的一侧设有电滑环和编码器444b。电控螺距调节机构40b还包括两个变距齿轮412b，其中一个为主动变距齿轮，另一个为从动变距齿轮。丝杠42为滚珠丝杠或普通丝杠，其中采用滚珠丝杠的摩擦力更小。丝杠螺母43的的一端延伸于第二法兰452的外部并和变距齿轮412b嵌套连接。电机44b的输出轴和主动变距齿轮连接，主动变距齿轮和从动变距齿轮啮合，从动变距齿轮和丝杠螺母43连接，以使电机44b通过变距齿轮412b驱动丝杠螺母43转动。
电控螺距调节机构40b同样地还包括调距标示组件48，调距标示组件48的调距指针482的一端连接于丝杠42，调距指针482的另一端指示调距标尺481上的刻度，以标示桨叶31当前的工作角度。当电机44b通过变距齿轮412b依次带动丝杠螺母43、丝杠42以及推拉杆41运动以进行调距时，丝杠42相应地带动调距指针482沿着调距标尺481移动，从而指示桨叶31当前的工作角度。调距传感器483则设置于变距齿轮412b旁边。
电控螺距调节机构40b还包括控制器49和电气系统410，控制器49和电气系统410均与电机44b电性连接并控制电机44b运转。
如图11至图14所示，相对于第一个实施例，本实用新型提供的第四个实施例的船舶可调螺距螺旋桨的不同之处在于，电控螺距调节机构40c的结构和位置。在第四个实施例中，艉轴32c包括第一区段321c和第二区段322c，电控螺距调节机构40c连接于艉轴32c的第一区段321c和第二区段322c之间。第二区段322c再和传动装置20的输出轴22连接，或者第二区段322c直接和动力装置10连接。
电控螺距调节机构40c还包括传动套411c和过渡套413c。导向套471通过螺栓或键嵌套于艉轴32c的第一区段321c末端的内壁。第一法兰451固定于第一区段321c的端面，例如，第一法兰451和第一区段321c之间可通过螺栓固定。传动套411c接合于第二法兰452和第二区段322c之间。具体地，传动套411c的一端和第二法兰452通过螺栓固定，传动套411c的另一端和第二区段322c也通过螺栓固定。丝杠42为滚珠丝杠或普通丝杠，其中采用滚珠丝杠的摩擦力更小。轴承或滚动体46与丝杠螺母43均支撑于第一法兰451和第二法兰452形成的法兰空腔中。电机44c为带有刹车功能的减速电机并位于传动套411c中，电机44c的外法兰通过螺栓和传动套411c法兰固定在一起。电机44c的一侧设有电滑环443c和编码器444c，以分别用来通电源和测量桨叶31的角度。丝杠螺母43的一端延伸至传动套411c的内部并通过过渡套413c和电机44c连接，以使电机44c通过过渡套413c带动丝杠螺母43转动。也就是说，过渡套413c连接于丝杠螺母43和电机44c之间。调距传感器483作为冗余设置于过渡套413c的外壁，以测量丝杠螺母43的转速，从而测出桨叶31的角度。
如图12和图13所示，传动套411c的一侧壁具有检测孔4111c，传动套411c还包括螺塞4112c，丝杠螺母43对应地具有检测孔432。所述船舶可调螺距螺旋桨具有一个零位基准状态。当所述船舶可调螺距螺旋桨处于零位基准状态时，丝杠螺母43的检测孔432和传动套411c的检测孔4111c同心。螺塞4112c可选择地封堵传动套411c的检测孔4111c。在装配、检测或调试所述船舶可调螺距螺旋桨时，先将螺塞4112c从传动套411c的检测孔4111c和丝杠螺母43的检测孔432中拧出，检测机构通过传动套411c的检测孔4111c和丝杠螺母43的检测孔432检测丝杠42的端面是否处于预定位置，以判断所述船舶可调螺距螺旋桨的桨叶31是否处于零位基准状态。检测机构可以采用探杆量具、激光测量仪等。例如，可将一探杆依次伸入传动套411c的检测孔4111c和丝杠螺母43的检测孔432；当桨叶31的角度处于零位基准状态时，探杆的端部恰好卡在丝杠42的端面；当桨叶31角度不在零位基准状态时，探杆的端部不和丝杠42的端面接触。通过设置检测孔4111c和螺塞4112c，可便于所述船舶可调螺距螺旋桨的装配、检测和调试，并确定桨叶31角度的基准。
同样地，电控螺距调节机构40c还包括控制器49和电气系统410。控制器49和电气系统410均与电机44c电性连接并控制电机44c运转。
如图14所示，除了桨叶31、艉轴32、桨毂33、罩壳34、艉轴密封件35、艉轴轴承36之外，桨毂系统30c还包括第一桨毂导向套37c、第二桨毂导向套38c、导向杆39c、第一推力块310c、第二推力块311c、中间块312c以及两个推力轴承313c。第一桨毂导向套37c和第二桨毂导向套38c均设置于桨毂33内部空腔并分别位于桨毂33的两端。第一桨毂导向套37c和第二桨毂导向套38c各自的内壁均设有导向花键。导向杆39c和第一推力块310c各自的外壁均设有导向花键。导向杆39c通过导向花键或平键嵌套于第一桨毂导向套37c的内部，以实现导向。第一推力块310c的内部具有一个通道，第一推力块310c的一端通过导向花键或平键嵌套于第二桨毂导向套38c的内部，以实现导向。第二推力块311c连接于导向杆39c的一端，第一推力块310c和第二推力块311c相对。中间块312c的内部具有空腔并连接于第一推力块310c和第二推力块311c之间。第一推力块310c、第二推力块311c以及中间块312c三者通过螺栓或销子连接。在第一推力块310c、第二推力块311c以及中间块312c的内壁形成一个活动空腔301c；在第一推力块310c、第二推力块311c以及中间块312c的外壁之间形成一个环形的凹槽302c。推拉杆41c的一端呈t字型并伸入活动空腔301c中。两个推力轴承313c分别设置于推拉杆41c呈t字型的一端以使推拉杆41c的端部支撑于活动空腔301c中。位于桨叶31根部的滑动轴承311设有销子，所有桨叶31上的销子卡在凹槽302c中，以使凹槽302c推动所述销子，销子带动滑动轴承311转动。
当推拉杆41c沿着艉轴32轴向运动时，推拉杆41c带动第一推力块310c、第二推力块311c、中间块312c同向运动，其中第一推力块310c沿着第二桨毂导向套38c的内壁运动。第二推力块311带动导向杆39c沿着第一桨毂导向套37c的内壁运动。与此同时，通过第一推力块310c、第二推力块311c以及中间块312c三者和桨叶31的滑动轴承311的配合作用，推拉杆41c带动所有的桨叶31转动，从而改变桨叶31的工作角度，实现对所述船舶可调螺距螺旋桨的螺距调节。桨毂系统30c和推拉杆41c采用这种结构，可以减少推拉杆41c和桨叶31之间的干涉。值得一提的是，图14所示的桨毂系统30c和推拉杆41c的结构、两者的配合方式同样地也可应用于包括前述三个实施例在内的其他实施例。
本实用新型提供的第一个和第三个实施例中的电控螺距调节机构40(40a、40b、40c)为后置方式；第二个和第四个实施例中的电控螺距调节机构40(40a、40b、40c)为前置方式。通过电机44(44a、44b、44c)驱动推拉杆41(41c)轴向运动，从而控制螺旋桨角度的变化，并实现正车、倒车、加速或减速功能。其中电机可采用两种，一种是直驱电机44(44a)，另一种是减速电机44b(44c)。直驱电机由于取消了传统系统中的许多中间环节，结构大大简化，从而使整个电控螺距调节机构具有高效低耗、高速高精度、高可靠免维护、高刚度快响应、无需润滑、运行安静等优点。减速电机外径小，可供选择的电机也多，可以用交流电机也可以直流电机。电控螺距调节机构40(40a、40b、40c)成本比较低，桨叶31和桨毂33的密封也比较好，可靠性高、结构简单，操作和维护简单。
上述描述以及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例，并不限制本实用新型。在没有背离所述原理情况下，本实用新型的实施方式可以有任何变形和修改。
技术特征：
1.一种船舶可调螺距螺旋桨的电控螺距调节机构，其中船舶可调螺距螺旋桨包括桨毂系统，桨毂系统设有桨叶并延伸出一内部具有空腔的艉轴，其特征在于，所述电控螺距调节机构包括：
支撑壳体；
轴承或滚动体；
直线导向机构；
推拉杆，位于艉轴的空腔内，所述推拉杆的一端和桨叶间接连接；
丝杠，所述推拉杆的另一端和所述丝杠一体连接或分体连接；
丝杠螺母，通过所述轴承或滚动体装配于所述支撑壳体内，所述丝杠和所述丝杠螺母装配在一起；
电机，直接或间接驱动所述丝杠螺母转动，所述丝杠螺母带动所述丝杠运动，在所述丝杠螺母的推动和所述直线导向机构的限制下所述丝杠带动所述推拉杆沿着艉轴轴向运动，所述直线导线机构限制所述丝杠直线运动而不转动，所述推拉杆带动桨叶转动以调节桨叶的角度，从而实现螺距调节。
2.根据权利要求1所述的电控螺距调节机构，其特征在于，所述电机为直驱电机，所述电机具有定子和转子，所述定子通过螺栓固定于所述支撑壳体的一侧，所述丝杠螺母的一端延伸于所述支撑壳体的外部并和所述转子嵌套固定在一起，使得所述转子带动所述丝杠螺母转动。
3.根据权利要求1所述的电控螺距调节机构，其特征在于，所述电机为减速电机，所述电机的一侧设有编码器，所述电控螺距调节机构包括变距齿轮，所述变距齿轮和所述丝杠螺母嵌套连接，所述电机的输出轴和所述变距齿轮连接。
4.根据权利要求2或3任一所述的电控螺距调节机构，其特征在于，所述电控螺距调节机构包括调距标示组件，所述调距标示组件包括调距标尺和调距指针，所述调距指针的一端连接于所述丝杠，所述调距指针的另一端指示所述调距标尺上的刻度，以标示桨叶当前的工作角度。
5.根据权利要求1所述的电控螺距调节机构，其特征在于，所述电机为减速电机，所述电机的一侧设有编码器，所述电控螺距调节机构包括过渡套，所述过渡套的一端和所述丝杠螺母连接，所述过渡套的另一端和所述电机连接。
6.根据权利要求1-3或5任一所述的电控螺距调节机构，其特征在于，所述支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰相对并固定，在所述第一法兰和所述第二法兰之间形成一个法兰空腔，所述轴承或滚动体与所述丝杠螺母均装配于所述法兰空腔内，所述直线导向机构位于所述推拉杆和所述丝杠连接的一端，所述直线导向机构包括导向套和导向键，所述导向键设置于所述推拉杆的端部，所述导向套和所述导向键相互配合。
7.一种船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，包括：
动力装置；
传动装置，具有输入轴和输出轴，所述输入轴和所述动力装置连接，以使所述动力装置驱动所述传动装置；
桨毂系统，设有桨叶，所述桨毂系统延伸出一艉轴，所述艉轴的内部具有空腔，所述输出轴的一端和所述艉轴连接，以使所述传动装置带动所述艉轴转动；
电控螺距调节机构，包括支撑壳体、轴承或滚动体、直线导向机构、推拉杆、丝杠、丝杠螺母以及电机，所述推拉杆位于艉轴的空腔内，所述推拉杆的一端和桨叶间接连接，所述推拉杆的另一端和所述丝杠一体连接或分体连接，所述丝杠螺母通过所述轴承或滚动体装配于所述支撑壳体内，所述丝杠和所述丝杠螺母装配在一起，所述电机直接或间接驱动所述丝杠螺母转动，所述丝杠螺母带动所述丝杠运动，在所述丝杠螺母的推动和所述直线导向机构的限制下所述丝杠带动所述推拉杆沿着艉轴轴向运动，所述直线导线机构限制所述丝杠直线运动而不转动，所述推拉杆带动桨叶转动以调节桨叶的角度，从而实现螺距调节。
8.根据权利要求7所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述直线导向机构包括导向套和导向键，所述导向套嵌套于所述输出轴的另一端内壁，所述导向键设置于所述推拉杆的端部，所述导向套和所述导向键相互配合，所述支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰相对并固定，在所述第一法兰和所述第二法兰之间形成一个法兰空腔，所述第一法兰固定于所述输出轴，所述轴承或滚动体与所述丝杠螺母均装配于所述法兰空腔内，所述电机为直驱电机，所述电机具有定子和转子，所述定子贴合固定于第二法兰的端面，所述丝杠螺母的一端延伸于第二法兰的外部并和转子嵌套固定在一起，使得转子带动丝杠螺母转动。
9.根据权利要求7所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述电控螺距调节机构包括变距齿轮，所述直线导向机构包括导向套和导向键，所述导向套嵌套于所述输出轴另一端的内壁，所述导向键设置于所述推拉杆的端部，所述导向套和所述导向键相互配合，所述支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰相对并固定，在所述第一法兰和所述第二法兰之间形成一个法兰空腔，所述第一法兰固定于所述输出轴，所述轴承或滚动体与所述丝杠螺母均装配于所述法兰空腔中，所述电机为减速电机，所述电机的一侧设有编码器，所述丝杠螺母的一端延伸于所述第二法兰的外部并和所述变距齿轮嵌套连接，所述电机的输出轴和所述变距齿轮连接。
10.根据权利要求8或9任一所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述电控螺距调节机构包括调距标示组件，所述调距标示组件包括调距标尺、调距指针以及调距传感器，所述调距指针的一端连接于所述丝杠，所述调距指针的另一端指示所述调距标尺上的刻度，以标示桨叶当前的工作角度，所述调距传感器检测所述电机的转速。
11.根据权利要求7所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述电控螺距调节机构包括传动套，所述艉轴包括第一区段和第二区段，所述直线导向机构包括导向套和导向键，所述导向套嵌套于所述第一区段末端的内壁，所述导向键设置于所述推拉杆的端部，所述导向套和所述导向键相互配合，所述支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰相对并固定，在所述第一法兰和所述第二法兰之间形成一个法兰空腔，所述第一法兰固定于所述第一区段的端面，所述传动套接合于所述第二法兰和所述第二区段之间，所述第二区段和所述输出轴连接，所述轴承或滚动体与所述丝杠螺母均装配于所述法兰空腔中，所述电机为直驱电机，所述电机具有定子和转子，所述定子位于所述传动套内部并和所述第二法兰贴合固定，所述丝杠螺母的一端延伸至所述传动套的内部并和所述转子嵌套固定在一起，使得所述转子带动所述丝杠螺母转动。
12.根据权利要求11所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述船舶可调螺距螺旋桨具有一个零位基准状态，所述传动套的侧壁具有检测孔，所述传动套包括螺塞，所述螺塞可选择地封堵于传动套的所述检测孔，在装配、检测或调试所述船舶可调螺距螺旋桨时，先将所述螺塞从传动套的所述检测孔中拧出；检测机构通过传动套的所述检测孔检测所述丝杠的端面是否处于预定位置，以判断所述船舶可调螺距螺旋桨的所述桨叶是否处于零位基准状态。
13.根据权利要求7所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述电控螺距调节机构包括传动套和过渡套，所述艉轴包括第一区段和第二区段，所述直线导向机构包括导向套和导向键，所述导向套嵌套于所述第一区段末端的内壁，所述导向键设置于所述推拉杆的端部，所述导向套和所述导向键相互配合，所述支撑壳体包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰相对并固定，在所述第一法兰和所述第二法兰之间形成一个法兰空腔，所述第一法兰固定于所述第一区段的端面，所述传动套接合于所述第二法兰和所述第二区段之间，所述第二区段和所述输出轴连接，所述轴承或滚动体与所述丝杠螺母均装配于所述法兰空腔中，所述电机为减速电机并位于所述传动套中，所述电机的一侧设有编码器，所述丝杠螺母的一端延伸至所述传动套的内部并通过所述过渡套和所述电机连接，以使所述电机通过所述过渡套带动所述丝杠螺母转动。
14.根据权利要求13所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述船舶可调螺距螺旋桨具有一个零位基准状态，所述传动套的侧壁具有检测孔，所述传动套还包括螺塞，所述丝杠螺母对应地具有检测孔；当所述船舶可调螺距螺旋桨处于零位基准状态时，丝杠螺母的所述检测孔和传动套的所述检测孔同心；所述螺塞可选择地封堵传动套的所述检测孔；在装配、检测或调试所述船舶可调螺距螺旋桨时，先将所述螺塞从传动套的所述检测孔中拧出；检测机构通过传动套的所述检测孔和丝杠螺母的所述检测孔检测所述丝杠的端面是否处于预定位置，以判断所述船舶可调螺距螺旋桨的所述桨叶是否处于零位基准状态。
15.根据权利要求7-9或11-14任一所述的船舶可调螺距螺旋桨，其特征在于，所述桨毂系统包括桨毂、第一桨毂导向套、第二桨毂导向套、导向杆、第一推力块、第二推力块以及中间块，所述桨毂的内部具有空腔，每一片所述桨叶的根部设有滑动轴承，所述滑动轴承安装并嵌入所述桨毂内部的所述空腔，所述滑动轴承上设有销子，所述艉轴的一端和所述桨毂的一侧固定连接，所述第一桨毂导向套和所述第二桨毂导向套均设置于所述桨毂内部的所述空腔并分别位于所述桨毂的两端，所述导向杆通过键嵌套于所述第一桨毂导向套的内部以实现导向，所述第一推力块的内部具有一个通道并通过键嵌套于所述第二桨毂导向套的内部以实现导向，所述第二推力块连接所述导向杆的一端并和所述第一推力块相对，所述中间块的内部具有空腔并连接于所述第一推力块和所述第二推力块之间，所述第一推力块、所述第二推力块以及所述中间块三者通过螺栓或销子固定，在所述第一推力块、所述第二推力块以及所述中间块的内壁之间形成一个活动空腔，在所述第一推力块、所述第二推力块以及所述中间块的外壁之间形成一个环形的凹槽，所述推拉杆的一端呈t字型并通过所述第一推力块内部的所述通道伸入所述活动空腔中，所有桨叶上的所述销子卡在所述凹槽中，以使所述凹槽推动所述销子，所述销子带动所述滑动轴承转动。
技术总结
本实用新型提供一种船舶可调螺距螺旋桨及其电控螺距调节机构，电控螺距调节机构包括支撑壳体、轴承或滚动体、直线导向机构、推拉杆、丝杠、丝杠螺母以及电机。推拉杆位于艉轴内部的空腔中并和丝杠一体连接或分体连接，丝杠螺母通过轴承或滚动体装配于支撑壳体内并和丝杠连接。电机直接或间接驱动丝杠螺母转动，丝杠螺母带动丝杠运动，在丝杠螺母的推动和直线导向机构的限制下丝杠带动推拉杆沿着艉轴轴向运动，直线导线机构限制丝杠直线运动而不转动，推拉杆带动桨叶转动以调节桨叶的角度，实现螺距调节。电控螺距调节机构成本低，功率增大，比液压方式具有更高的可靠性，使用寿命更长，更加环保、维护费用更低，机舱设备的布置更容易。
技术研发人员：顾海港;顾嘉桢
受保护的技术使用者：顾海港
技术研发日：.05.24
技术公布日：.02.07
