全电力推进船舶的电力推进系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及船舶制造领域，公开了一种全电力推进船舶的电力推进系统，包括：主发电机组、主配电柜、变频器、滤波柜、变压器和动力传动系统，其中动力传动系统包括推进电机、联轴器、齿轮箱、浆轴、和螺旋桨，动力传动系统还包括离合器-制动器组合和旋转飞轮；推进电机的转子轴一端依次连接联轴器、齿轮箱、浆轴和螺旋桨，另一端依次连接离合器-制动器组合和旋转飞轮。通过对离合器-制动器组合进行操控，可以改变旋转飞轮与动力传动系统的连接状态，调节整个动力传动系统的转动惯量，提升全电力推进船舶的电力推进系统对负载随机变化的适应能力，改善船舶在各种工况下的航行、作业性能。
【专利说明】全电力推进船舶的电力推进系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及船舶制造领域，特别涉及一种全电力推进船舶的电力推进系统。
【背景技术】
[0002]与传统柴油机推进船舶相比，全电力推进船舶简化了推进系统的硬件配置，省去了传动轴系、轴承支撑等大型部件。如图1所示，现有技术中全电力推进船舶的电力推进系统包括:主发电机组(I)、主配电柜(2)、变频器(3)、变压器(4)、推进电机(5)、齿轮箱(6)等部件，具有空间布置灵活、调速范围广、燃油经济、噪声震动小等特点。通过电力推进系统控制器可对推进电机进行调速。
[0003]电力推进系统的推进器一般采用“转矩+恒功”的控制方式对电机调速，此型电力推进船舶在静水条件下，取得了良好的航行、操纵、节能效果。但是，本申请的发明人发现，在浪涌海况下，由于船舶尾流场的非定常扰动效应，推进电机的负载是随机变化的。电力推进系统控制器为了维持驱动力矩与阻转矩的力学平衡，表现为螺旋桨转速的剧烈震荡，螺旋桨推进性能下降，船舶航速降低、油耗增加。
[0004]为了改善电力推进船舶在浪涌海况下的航行性能，一般可通过改进电推控制器控制方式的方法来解决。然而，由于电推系统负载的随机变化和伺服控制系统响应延迟效应的存在，导致船舶电站和负载难以良好匹配，无形之中增加了船舶电站的工作难度和负担，反而增加了系统能源的浪费，且此类解决方法导致控制系统更加庞大，控制程序非常复杂，需要监护的设备众多，维护复杂和困难。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种全电力推进船舶的电力推进系统，通过对离合器-制动器组合进行操控，改变旋转飞轮与动力传动系统的连接状态，调节整个动力传动系统的转动惯量。这种设计，增强了电力推进系统对负载随机变化的适应能力，在浪涌海况下，螺旋桨转速脉动小，船舶推进性能好，具有显著的节能减排效应。
[0006]本实用新型的实施方式公开了一种全电力推进船舶的电力推进系统，包括:主发电机组、主配电柜、变频器、滤波柜、变压器和动力传动系统，其中动力传动系统包括推进电机、联轴器、齿轮箱、浆轴和螺旋桨，
[0007]动力传动系统还包括离合器-制动器组合和旋转飞轮；
[0008]推进电机的转子轴一端依次连接联轴器、齿轮箱、浆轴和螺旋桨，另一端依次连接离合器-制动器组合和旋转飞轮。
[0009]本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于:
[0010]通过对离合器-制动器组合进行操控，改变旋转飞轮与动力传动系统的连接状态，调节整个动力传动系统的转动惯量，提高该全电力推进船舶的电力推进系统对负载随机变化的适应性，改善船舶在各种工况下的航行、作业性能。
[0011]进一步地，静水航行、靠港或频繁的“正车-倒车-正车”工况时，离合器失电分离，制动器通电吸和，将旋转飞轮从动力传动系统中分离，减少动力传动系统转动惯量，不会影响电力推进船舶机动、灵活的操作特性，节约正、倒车的响应时间，使船舶具备良好的快速反应性能。
[0012]进一步地，在浪涌或恶劣海况的条件下航行或作业时，离合器通电吸合，制动器失电分离，旋转飞轮与推进电机连接，旋转飞轮接入到动力传动系统，增加动力传动系统的转动惯量，使机械旋转平稳，降低桨、轴系的转速波动，提升船舶在浪涌条件下的航行性能。
[0013]进一步地，离合器-制动器组合采用电磁控制式，可以实现对离合器-制动器组合进行远程操控，自动控制旋转飞轮与动力传动系统的结合和分离。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中一种全电力推进船舶的推进系统的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型第一实施方式中一种全电力推进船舶的电力推进系统的结构示意图；
[0016]图3是一种电磁离合器-制动器组合的结构示意图；
[0017]图4是一种旋转飞轮的结构示意图；
[0018]图5是一种旋转飞轮的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
[0021]在本实用新型被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表不。
[0022]本实用新型第一实施方式涉及一种全电力推进船舶的电力推进系统。图2是该全电力推进船舶的电力推进系统的结构示意图。
[0023]全电力推进船舶包括:电力推进系统、驾驶室监控系统、供电系统和配电系统。
[0024]电力推进系统布置在电力推进船舶船艉部的机舱中。
[0025]该全电力推进船舶的电力推进系统包括:主发电机组、主配电柜、变频器、滤波柜、变压器和动力传动系统，其中动力传动系统包括推进电机、联轴器、齿轮箱、浆轴、螺旋桨、离合器-制动器组合和旋转飞轮。
[0026]在本实施方式中，离合器-制动器组合优选为电磁控制式。图3是一种电磁离合器-制动器组合的结构示意图。
[0027]离合器-制动器组合采用电磁控制式，可以实现对离合器-制动器组合进行远程操控，自动控制旋转飞轮与动力传动系统的结合和分离。
[0028]当然，并不以此为限，离合器-制动器组合也可以采用其他的控制形式，例如采用机械控制式。
[0029]推进电机的转子轴一端依次连接联轴器、齿轮箱、浆轴和螺旋桨，另一端依次连接离合器-制动器组合和旋转飞轮。
[0030]在本实施方式中，优选地，推进电机和离合器-制动器组合之间以及离合器-制动器组合和旋转飞轮之间都是通过法兰组合连接。
[0031]当然，在本实用新型的其他某些实施方式中，连接推进电机、离合器-制动器组合和旋转飞轮轴端的法兰组合也可以采用其他连接构件代替。
[0032]全电力推进船舶在静水航行、靠港或频繁的“正车-倒车-正车”工况时，离合器失电分离，制动器通电吸和，将旋转飞轮从动力传动系统中分离。
[0033]静水航行、靠港或频繁的“正车-倒车-正车”工况时，离合器失电分离，制动器通电吸和，将旋转飞轮从动力传动系统中分离，减少动力传动系统转动惯量，不会影响全电力推进船舶机动、灵活的操作特性，节约正、倒车的响应时间，使船舶具备良好的快速反应性會K。
[0034]全电力推进船舶在浪涌或恶劣海况的条件下航行或作业时，离合器通电吸合，制动器失电分离，旋转飞轮接入到动力传动系统中。
[0035]在浪涌或恶劣海况的条件下航行或作业时，离合器通电吸合，制动器失电分离，旋转飞轮与推进电机连接，旋转飞轮接入到动力传动系统，增加动力传动系统的转动惯量，使机械旋转平稳，降低桨、轴系的转速波动，提升船舶在浪涌条件下的航行性能。
[0036]通过对离合器-制动器组合进行操控，可以控制旋转飞轮与动力传动系统的结合和分离，从而可以调节整个动力传动系统的转动惯量，提高该全电力推进船舶的电力推进系统对负载随机变化的适应性，改善船舶在各种工况下的航行、作业性能。
[0037]本实用新型解决了电力推进控制器采用转矩控制方式时，在浪涌海况条件下桨轴转速剧烈震荡，航速降低、油耗增加等问题。
[0038]具体地，如图2、3所示，一种全电力推进船舶，包括:电力推进系统、驾驶室监控系统、供电系统和配电系统。所述电力推进系统包括主发电机组(I)、主配电柜(2)、滤波柜
(3)、变频器⑷、变压器(5)、推进电机(6)、联轴器(7)、齿轮箱⑶、桨轴(9)、离合器-制动器组合(10)、旋转飞轮(11)。与图1所示的常规船舶电力推进系统相比，增加了离合器-制动器组合(10)和旋转飞轮(11)。图4和图5示出了一种旋转飞轮的结构示意图。
[0039]电力推进系统所有全部设备布置在船艉部的机舱中，布置形式如图2所示。两台主发电机组(I)连接主配电柜(2)，主配电柜(2)连接变频器(4)，变频器(4)连接推进电机(6)。动力传动系统由推进电机(6)、联轴器(7)、齿轮箱(8)、桨轴(9)、电磁离合器-制动器组合(10)、旋转飞轮(11)和螺旋桨组成。推进电机(6)转子轴一端依次连接联轴器
(7)、齿轮箱(8)、桨轴(9)，另一端依次连接电磁离合器-制动器组合(10)、旋转飞轮(11)。推进电机(6)和电磁离合器-制动器组合(10)、电磁离合器-制动器组合(10)和旋转飞轮
(11)通过法兰组合(12)连接。
[0040]连接推进电机转子轴端和旋转飞轮的部件是电磁离合器-制动器组合，由于该部件为电磁控制式，可进行远程操控。
[0041]本实用新型与常规全电力推进船舶相比，具有如下优点:
[0042](I)由于电磁离合器-制动器组合采用的电磁控制式，可对电磁离合器-制动器组合进行远程操控，控制飞轮与动力传动系统的结合和分离。通过操作电磁离合器-制动器组合，控制旋转飞轮与动力传动系统的结合和分离，调节整个动力传动系统的转动惯量，提高电推系统对负载随机变化的适应性。改善船舶在各种工况下的航行、作业性能。
[0043](2)静水航行、靠港或频繁的正车、倒车工况时，电磁离合器长时失电分离，制动器长时通电吸和，将飞轮从机械旋转系统中分离，减少动力传动系统转动惯量，不会影响电力推进船舶机动、灵活的操作特性，节约正、倒车的响应时间，船舶具备良好的快速反应性能。
[0044](3)在浪涌或恶劣海况的条件下航行或作业时，电磁离合器长时通电吸合，制动器长时失电分离，旋转飞轮与推进电机转子轴端联接，旋转飞轮接入到动力传动系统，增加动力传动系统转动惯量(旋转惯性)，使机械旋转平稳，降低桨、轴系的转速波动，提升船舶在浪涌条件下的航行性能。
[0045](4)在系统制动时，通过操作电磁离合器-制动器组合，间歇通电，电磁离合器吸和、制动器分离，旋转飞轮间歇连接到动力传动系统，桨、轴的旋转动能传递到旋转飞轮上；间歇失电，电磁离合器分离、制动器吸和，旋转飞轮从动力传动系统中分离，桨、轴的制动由制动电阻完成制动，旋转飞轮由制动器制动直至静止。旋转飞轮用作辅助制动，增加了螺旋桨的制动阻力，减小紧急制动时间，相比单一使用电阻制动，耗时更短。
[0046]总之，在本技术方案中，动力传动系统的转动惯量是可调节的，通过电磁离合器-制动器组合控制旋转飞轮与动力传动系统的连接状态，调节动力传动系统转动惯量，减小动力传动系统的转速波动。
[0047]需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0048]虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
【权利要求】
1.一种全电力推进船舶的电力推进系统，包括:主发电机组、主配电柜、变频器、滤波柜、变压器和动力传动系统，其中动力传动系统包括推进电机、联轴器、齿轮箱、浆轴和螺旋桨，其特征在于， 动力传动系统还包括离合器-制动器组合和旋转飞轮； 推进电机的转子轴一端依次连接联轴器、齿轮箱、浆轴和螺旋桨，另一端依次连接离合器-制动器组合和旋转飞轮。
2.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，全电力推进船舶在静水航行、靠港或“正车-倒车-正车”工况时，离合器失电分离，制动器通电吸和，将旋转飞轮从所述动力传动系统中分离。
3.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，全电力推进船舶在浪涌或恶劣海况的条件下航行或作业时，离合器通电吸合，制动器失电分离，旋转飞轮接入到所述动力传动系统中。
4.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，所述离合器-制动器组合是电磁控制式。
5.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，所述离合器-制动器组合是机械控制式。
6.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，推进电机和离合器-制动器组合之间通过法兰组合连接。
7.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，离合器-制动器组合和旋转飞轮之间通过法兰组合连接。
8.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，该电力推进系统布置在全电力推进船舶船艉部的机舱中。
9.根据权利要求1所述的全电力推进船舶的电力推进系统，其特征在于，所述全电力推进船舶包括:电力推进系统、驾驶室监控系统、供电系统和配电系统。
【文档编号】B63H23/30GK204264437SQ201420460753
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】苏国卿, 张树中, 姚树成, 尚华 申请人:北车船舶与海洋工程发展有限公司