專利名稱：一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
船舶以電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳的電力推進(jìn)方式，通過(guò)變頻裝置對(duì)交流推進(jìn)電動(dòng)機(jī)(同步電機(jī)或異步電機(jī))實(shí)施轉(zhuǎn)速控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的推進(jìn)控制。這種推進(jìn)方式能夠提高船舶的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，具有操縱性能好、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。但是，目前在電力推進(jìn)船舶的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成方式上，主要是由推進(jìn)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單替代常規(guī)的推進(jìn)柴油機(jī)。并沒有充分利用電力推進(jìn)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成上的靈活性，使電力推進(jìn)船舶的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)性能并未得到充分發(fā)揮。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括推進(jìn)電機(jī)，所述推進(jìn)電機(jī)連接有螺旋槳， 推進(jìn)電機(jī)還連接有變頻器，變頻器與一控制器連接?！?、所述推進(jìn)電機(jī)數(shù)量為一臺(tái)時(shí)，螺旋槳有以下連接方式，1.所述推進(jìn)電機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，變頻器數(shù)量為一臺(tái)，螺旋槳數(shù)量為一個(gè)，推進(jìn)電機(jī)與螺旋槳直接連接或通過(guò)減速箱連接；2.所述推進(jìn)電機(jī)為雙三相交流電動(dòng)機(jī)，所述變頻器為兩臺(tái)，各變頻器分別與控制器連接，螺旋槳數(shù)量為一個(gè)，推進(jìn)電機(jī)與螺旋槳直接連接或通過(guò)減速箱連接；3.所述推進(jìn)電機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，變頻器數(shù)量為一臺(tái)，推進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速器連接有兩個(gè)螺旋槳。二、所述推進(jìn)電機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，數(shù)量為兩臺(tái)時(shí)，各推進(jìn)電機(jī)分別連接一變頻器，各變頻器分別連接于控制器，螺旋槳有以下連接方式，1.兩臺(tái)推進(jìn)電機(jī)同軸串聯(lián)后連接于一個(gè)螺旋槳，推進(jìn)電機(jī)與螺旋槳直接連接或通過(guò)減速箱連接；2.兩臺(tái)推進(jìn)電機(jī)并聯(lián)后通過(guò)減速箱與一個(gè)螺旋槳連接；3.兩臺(tái)推進(jìn)電機(jī)分別連接有一個(gè)螺旋槳，推進(jìn)電機(jī)與螺旋槳直接連接或通過(guò)減速箱連接。本實(shí)用新型的有益效果是，針對(duì)不同船舶類型及其推進(jìn)特性對(duì)船舶電力推進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式的具體要求，提出單機(jī)-單槳、雙機(jī)-單槳、雙機(jī)-雙槳等不同方式的電力推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成及方法，從而進(jìn)一步提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能和控制性能。

圖1是本實(shí)用新型提出的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖2是實(shí)施例之二的示意圖[0018]圖3是實(shí)施例之三的示意圖[0019]圖4是實(shí)施例之四的示意圖[0020]圖5是實(shí)施例之五的示意圖[0021]圖6是實(shí)施例之六的示意圖[0022]圖7是實(shí)施例之七的示意圖[0023]圖8是實(shí)施例之八的示意圖[0024]圖9是實(shí)施例之九的示意圖[0025]圖10是實(shí)施例之十的示意圖
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖所示，本實(shí)用新型提出的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以分為單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)、雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)、雙機(jī)-雙槳驅(qū)動(dòng)、雙機(jī)單槳驅(qū)動(dòng)等四種不同類型的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖1 10所示。圖1、2、3、4為單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成；圖5、6、7為雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成；圖8、9為雙機(jī)-雙槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成，圖10為雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成。(1)單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成方法如圖1，推進(jìn)電機(jī)PM為三相交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))A02直接連接螺旋槳(推進(jìn)器)AOl，構(gòu)成單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制器A04對(duì)變頻器A03的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)A02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖2，推進(jìn)電機(jī)PM為雙三相(六相)交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))B02直接連接螺旋槳(推進(jìn)器)B01，構(gòu)成另一種單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。雙三相推進(jìn)電機(jī)可以有效降低在低轉(zhuǎn)速下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而提高電力推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。變頻器B031和變頻器B032的輸出電壓在相應(yīng)的各相相位上互差60度電角度，從而構(gòu)成完整的六相變頻電源的輸出。通過(guò)控制器B04對(duì)B031和B032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)雙三相推進(jìn)電機(jī)B02 的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖3，推進(jìn)電機(jī)PM為三相交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))C02通過(guò)減速裝置C05連接螺旋槳(推進(jìn)器)C01，這是一種在圖1的基礎(chǔ)上帶減速箱的單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。這種帶減速箱的單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速推進(jìn)電機(jī)與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對(duì)變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過(guò)控制器C04對(duì)變頻器C03的輸出頻率控制， 實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)C02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖4，推進(jìn)電機(jī)PM為雙三相(六相)交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))D02通過(guò)減速裝置D05連接螺旋槳(推進(jìn)器)D01，這是一種在圖2的基礎(chǔ)上帶減速箱的雙三相單機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速雙三相推進(jìn)電機(jī)與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對(duì)變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過(guò)控制器D04對(duì)D031和D032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)雙三相推進(jìn)電機(jī)D02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(2)雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成方法[0034]雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)可在單機(jī)_單槳基礎(chǔ)上提高電力推進(jìn)驅(qū)動(dòng)的靈活性和可靠性。在船舶高航速、高功率推進(jìn)情況下，可由二臺(tái)推進(jìn)電機(jī)投入運(yùn)行，共同驅(qū)動(dòng)螺旋槳；而在船舶低航速、低功率推進(jìn)情況下，由1臺(tái)推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，另一臺(tái)電機(jī)空轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)船舶電力推進(jìn)的節(jié)能。這種雙機(jī)_單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)還具有推進(jìn)功能上的冗余性，當(dāng)二臺(tái)推進(jìn)電機(jī)及其相應(yīng)的變頻器之中任一臺(tái)發(fā)生故障情況下，另一臺(tái)仍然可以維持運(yùn)行，從而大大提高了船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。如圖5，二臺(tái)推進(jìn) 電機(jī)PM為交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))E021和E022同軸直接連接螺旋槳(推進(jìn)器)EO1，構(gòu)成同軸串聯(lián)型雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制器E04對(duì)相應(yīng)于推進(jìn)電機(jī)的變頻器E031和E032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)E021和的E022轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖6，二臺(tái)推進(jìn)電機(jī)PM為交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))F021和F022同軸通過(guò)減速裝置F05連接螺旋槳(推進(jìn)器)FO1，這是一種在圖5的基礎(chǔ)上帶減速箱的雙機(jī)_單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。這種同軸串聯(lián)型帶減速箱的雙機(jī)_單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速推進(jìn)電機(jī)與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對(duì)變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過(guò)控制器F04對(duì)相應(yīng)于推進(jìn)電機(jī)的變頻器F031和F032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)F021和的F022轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖7，二臺(tái)推進(jìn)電機(jī)PM為交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))G021和G022的傳動(dòng)軸通過(guò)傳動(dòng)裝置G05連接螺旋槳(推進(jìn)器)G01，構(gòu)成雙軸并聯(lián)型雙機(jī)-單槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)， 通過(guò)控制器G04對(duì)相應(yīng)于推進(jìn)電機(jī)的變頻器G031和G032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī) G021和的G022轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(3)雙機(jī)_雙槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成方法雙機(jī)-雙槳驅(qū)動(dòng)可進(jìn)一步提高電力推進(jìn)船舶操縱控制性能。如圖8，船舶左右舷配置二套獨(dú)立的單機(jī)-單槳系統(tǒng)，即由推進(jìn)電機(jī)H021直接連接螺旋槳HOl 1，推進(jìn)電機(jī)H022直接連接螺旋槳HO12，從而組成左右舷對(duì)稱的雙機(jī)-雙槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)控制器H04對(duì)相應(yīng)變頻器H031和H032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)H021和 H022的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。由于是雙機(jī)-雙槳獨(dú)立，當(dāng)有意控制推進(jìn)電機(jī)H021和H022的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，雙槳的推力不同，由此產(chǎn)生的推力差形成等價(jià)舵效，實(shí)現(xiàn)船舶的航向控制。如圖9，船舶左右舷配置二套獨(dú)立的單機(jī)-單槳系統(tǒng)，即由推進(jìn)電機(jī)1021通過(guò)減速裝置1051連接螺旋槳1011，推進(jìn)電機(jī)1022通過(guò)減速裝置1052連接螺旋槳1012。這是一種在圖8的基礎(chǔ)上帶減速箱的雙機(jī)-雙槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速推進(jìn)電機(jī)與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對(duì)變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過(guò)控制器104對(duì)相應(yīng)變頻器1031和 1032的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)1021和1022的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(4)單機(jī)雙槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成方法如圖10，推進(jìn)電機(jī)PM為交流電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī)或同步電機(jī))J02通過(guò)傳動(dòng)裝置J05 連接左右舷對(duì)稱的螺旋槳JOll和J012，構(gòu)成單機(jī)-雙槳驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制器J04對(duì)變頻器J03的輸出頻率控制，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)電機(jī)J02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型針對(duì)不同船舶類型及其推進(jìn)特性對(duì)船舶電力推進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式的具體要求，提出單機(jī)_單槳、雙機(jī)_單槳、雙機(jī)_雙槳等不同方式的電力推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成及方法，從而進(jìn)一步提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能和控制性能。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變 化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括推進(jìn)電機(jī)，所述推進(jìn)電機(jī)連接有螺旋槳，推進(jìn)電機(jī)還連接有變頻器，變頻器與一控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進(jìn)電機(jī)數(shù)量為一臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進(jìn)電機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，變頻器數(shù)量為一臺(tái)，螺旋槳數(shù)量為一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進(jìn)電機(jī)為雙三相交流電動(dòng)機(jī)，所述變頻器為兩臺(tái)，各變頻器分別與控制器連接，螺旋槳數(shù)量為一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進(jìn)電機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，變頻器數(shù)量為一臺(tái)，推進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速器連接有兩個(gè)螺旋槳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進(jìn)電機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，數(shù)量為兩臺(tái)，各推進(jìn)電機(jī)分別連接一變頻器，各變頻器分別連接于控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩臺(tái)推進(jìn)電機(jī)同軸串聯(lián)后連接于一個(gè)螺旋槳。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩臺(tái)推進(jìn)電機(jī)并聯(lián)后通過(guò)減速箱與一個(gè)螺旋槳連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩臺(tái)推進(jìn)電機(jī)分別連接有一個(gè)螺旋槳。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4或7或9所述的一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速箱與螺旋槳連接。
專利摘要一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括推進(jìn)電機(jī)，所述推進(jìn)電機(jī)連接有螺旋槳，推進(jìn)電機(jī)還連接有變頻器，變頻器與一控制器連接。針對(duì)不同船舶類型及其推進(jìn)特性對(duì)船舶電力推進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式的具體要求，提出單機(jī)-單槳、雙機(jī)-單槳、雙機(jī)-雙槳等不同方式的電力推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成及方法，從而進(jìn)一步提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能和控制性能。
文檔編號(hào)B63H23/24GK202107084SQ20112014833
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者周賢文, 康偉, 徐斌, 沈愛弟, 褚建新 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)