油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，包括控制器、駕控臺、電源管理器、動(dòng)力蓄電池組、驅(qū)動(dòng)器、同步電機(jī)、船舶推進(jìn)器、主柴油機(jī)、齒輪箱，動(dòng)力蓄電池組通過電源管理器與控制器電聯(lián)接，控制器與駕控臺電聯(lián)接；控制器還電聯(lián)接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器電聯(lián)接同步電機(jī)，同步電機(jī)的電機(jī)軸安裝同步帶輪一；控制器還電聯(lián)接柴油機(jī)油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，柴油機(jī)油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電聯(lián)接柴油機(jī)油門伺服電機(jī)；主柴油機(jī)通過齒輪箱安裝同步帶輪二，同步帶輪二與同步帶輪一間通過同步齒形帶連動(dòng)；同步齒形帶與同步電機(jī)的電機(jī)軸通過同步帶輪一連動(dòng)，與萬向聯(lián)軸器的一端通過同步帶輪二連動(dòng)，萬向聯(lián)軸器的另一端與船舶推進(jìn)器的動(dòng)力輸入端連動(dòng)。
【專利說明】油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于船舶動(dòng)力系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種運(yùn)用于內(nèi)河運(yùn)輸船舶的油 電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 交通運(yùn)輸業(yè)是能源消耗和排放的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，而船舶作為交通運(yùn)輸中載運(yùn)量比 例最大的載運(yùn)工具，其節(jié)能效果的好壞，對國民經(jīng)濟(jì)的影響很大。節(jié)能減排已成為世界各國 造船界和航運(yùn)界研究的重要課題，它關(guān)系到節(jié)約燃料資源和費(fèi)用、降低廢氣排放、環(huán)境保護(hù) 以及船舶運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益等問題，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，也是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要 途徑。
[0003] 2011年，國際海事組織海洋環(huán)境保護(hù)委員會通過了國際海運(yùn)溫室氣體減排措施強(qiáng) 制規(guī)定，確定了新船設(shè)計(jì)能效指數(shù)EEDI和船舶能效管理計(jì)劃SEEMP兩項(xiàng)船舶能效標(biāo)準(zhǔn)。我 國《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》也已生效，對內(nèi)河運(yùn)輸船舶的能效指標(biāo)、排放控制及噪聲污染等提 出了明確的要求。
[0004] 目前內(nèi)河運(yùn)輸船舶存在的主要問題：
[0005] 1、航道復(fù)雜多變，主機(jī)功率冗余
[0006] 我國內(nèi)河航道水域遼闊，航線延綿，航道復(fù)雜，為適應(yīng)不同的航道水流港口碼頭等 地理環(huán)境的需要，通常內(nèi)河運(yùn)輸船舶的主機(jī)功率在設(shè)計(jì)時(shí)都有一定的冗余度，以便在惡劣 工況時(shí)，可以保證船舶推進(jìn)的安全性，這就使得主機(jī)在大量的工作時(shí)間都沒有運(yùn)行在其最 佳工況，即最節(jié)能和效率最高點(diǎn)。
[0007] 2、受吃水限制，螺旋槳效率較低
[0008] 許多內(nèi)河航道的支線情況還處于5級航道以下，水深較淺，水下雜草叢生，河道淤 泥堆積，即便是河道經(jīng)過渠化，但由于河面狹窄、船舶在交匯或超越時(shí)，與岸邊極近，為避免 螺旋槳與河堤的碰擦，再加上受吃水限制的影響，通常內(nèi)河船舶的螺旋槳的直徑都較小，導(dǎo) 致推進(jìn)效率較低。
[0009] 3、航道穿越城市或風(fēng)景旅游區(qū)，環(huán)境污染嚴(yán)重
[0010] 內(nèi)河航運(yùn)與沿岸居民生活息息相關(guān)，柴油機(jī)的排放及噪聲，已嚴(yán)重影響兩岸居民 的生活，成為環(huán)境空氣污染方面不可忽視的問題。
[0011] 鑒于上述原因，目前內(nèi)河運(yùn)輸船舶急需尋求各種新能源、新產(chǎn)品、新技術(shù)，以節(jié)能 能源、減少排放、降低噪聲為根本目的。船舶混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)是目前的研究方向之一。
[0012] (一）目前國外關(guān)于船舶混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
[0013] 混合動(dòng)力船舶技術(shù)目前尚處在不斷探索和研究的階段。在國際上，有不少科研院 提出了一些相關(guān)理論和方法，并在潛艇和游艇領(lǐng)域有所實(shí)現(xiàn)一世界上第一艘燃料電池和 柴一電混合動(dòng)力系統(tǒng)的潛艇已于2003年4月在德國基爾港開始首次試航。2010年1月，意 大利和斯洛維尼亞聯(lián)合研制了 GREENLINE 33混合動(dòng)力游艇，是首艘混合了電池組、太陽能 和柴油機(jī)動(dòng)力的游艇。近些年，船舶設(shè)計(jì)者開始把這個(gè)概念運(yùn)用于商用船舶，尤其是深 海作業(yè)多用途工作船。
[0014] 國外目前使用的船舶混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)是結(jié)合了機(jī)械推進(jìn)和電力推進(jìn)的一種新 的推進(jìn)方式之一，是將機(jī)械(主柴油機(jī)）推進(jìn)和電力（發(fā)電機(jī)組）推進(jìn)結(jié)合在一起，根據(jù)不同 工況、不同的需求，切換主柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳或者主柴油機(jī)與軸帶電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，有 效地解決了船舶短時(shí)間內(nèi)工況多變和輸出較大推力的需求，減少了船舶的總?cè)加拖牧亢?廢氣排放，可節(jié)省船舶的運(yùn)營成本，同時(shí)提高船舶運(yùn)行的可靠性。
[0015] (二）國內(nèi)船舶混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展情況
[0016] 國內(nèi)在船舶混合動(dòng)力領(lǐng)域方面起步較晚，成功應(yīng)用的例子并不多。目前闡述較多 的混合動(dòng)力主要是指"新能源混合電力船舶"。常用作船舶動(dòng)力的新能源有太陽能、風(fēng)能等， 風(fēng)能由于受區(qū)域限制以及穩(wěn)定性、連續(xù)性和可靠性差，作為內(nèi)河小型船舶能源并不合適。而 電力推進(jìn)裝置的電池主要有燃料電池、超級電容器和動(dòng)力電池等，其中以動(dòng)力電池作為船 舶動(dòng)力源最為合適，同時(shí)，為提高船舶的續(xù)航能力和冗余性，混合動(dòng)力船舶中采用技術(shù)成熟 的柴油發(fā)電機(jī)組作為輔助動(dòng)力。
[0017] 油電混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的船舶在國內(nèi)應(yīng)用較少，即便應(yīng)用，也是不同工況的切換 使用，即電力推進(jìn)作為柴油機(jī)推進(jìn)的補(bǔ)充，在小負(fù)荷工況時(shí)，采用電力推進(jìn)，在大負(fù)荷工況 時(shí)切換至柴油機(jī)推進(jìn)，以彌補(bǔ)柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速低扭矩時(shí)排放指標(biāo)過大，油耗指標(biāo)差的缺陷。
[0018] (三）油電混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)在內(nèi)河船舶應(yīng)用遇到的主要問題
[0019] 國內(nèi)在混合動(dòng)力船舶領(lǐng)域方面起步較晚,成功應(yīng)用的例子并不多。主要原因有：
[0020] 1.系統(tǒng)復(fù)雜，研發(fā)技術(shù)難度大
[0021] 由于油電自混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及軸帶電機(jī)在不同的負(fù)載工況下工作模 式的自動(dòng)轉(zhuǎn)變，雙向變頻技術(shù)的應(yīng)用，以及為實(shí)現(xiàn)兩種不同動(dòng)力的平穩(wěn)并車而采取的技術(shù) 方案，包括軸功率的疊加方式、混合動(dòng)力的能源管理系統(tǒng)、軟件開發(fā)及測量、監(jiān)控、安保系統(tǒng) 等系列工程，這是一個(gè)專業(yè)的復(fù)雜的綜合系統(tǒng)工程。同時(shí)由于航道變化較大，船舶工況較復(fù) 雜，油電混合動(dòng)力系統(tǒng)的性能與航道及船況的匹配難度較高，研發(fā)技術(shù)難度大成本高。目前 國內(nèi)在船舶上實(shí)際安裝并成功運(yùn)行的案例較少報(bào)道，相關(guān)設(shè)計(jì)研發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，節(jié)能 減排的技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)沒有經(jīng)過權(quán)威部門的檢驗(yàn)測定，不具說服力。
[0022] 2.自動(dòng)化操作要求較高，船員素質(zhì)跟不上
[0023] 目前對油電混合動(dòng)力船舶進(jìn)行控制監(jiān)測的軟件常常采用LABVIEW軟件編制，以圖 形插件模塊的形式安裝在駕駛臺，并通過不同形式的配置構(gòu)成顯示界面，以便駕駛者及時(shí) 掌握機(jī)艙柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池等各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，保證船舶安全運(yùn)行。相對于傳統(tǒng) 機(jī)械推進(jìn)船舶駕駛臺，油電自混合動(dòng)力系統(tǒng)駕駛臺的自動(dòng)化、智能化程度以及監(jiān)測程序和 電腦操作系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，對于船員素質(zhì)也提出了較高的要求，作為新型的操作系統(tǒng) 要讓行業(yè)接受和熟悉還需要一段較長的過程。
[0024] 3.相對于單純的柴油機(jī)或電力推進(jìn)而言，初投資成本較大
[0025] 因油電自混合推進(jìn)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化程度較高，能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、雙向變頻控制 系統(tǒng)及測量保護(hù)系統(tǒng)的成熟產(chǎn)品不多，需特殊研發(fā)。再加上今后營運(yùn)中還增加了對該系統(tǒng) 的維護(hù)、保養(yǎng)和管理費(fèi)用，因此將導(dǎo)致船舶建造成本高于傳統(tǒng)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)，再加上傳統(tǒng)的 思維模式，認(rèn)為內(nèi)河運(yùn)輸船舶主機(jī)功率較小，航速較慢，在節(jié)能減排方面沒有多大空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種運(yùn)用于內(nèi)河運(yùn)輸船舶的油 電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置。
[0027] 本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是包括控制器、 駕控臺、電源管理器、動(dòng)力蓄電池組、驅(qū)動(dòng)器、同步電機(jī)、船舶推進(jìn)器、主柴油機(jī)、齒輪箱，動(dòng) 力蓄電池組通過電源管理器與控制器電聯(lián)接，控制器與駕控臺電聯(lián)接；控制器還電聯(lián)接驅(qū) 動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器電聯(lián)接同步電機(jī)，同步電機(jī)的電機(jī)軸安裝第一同步帶輪；控制器還電聯(lián)接柴油 機(jī)油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，柴油機(jī)油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電聯(lián)接柴油機(jī)油門伺服電機(jī)；主柴油 機(jī)通過齒輪箱安裝第二同步帶輪，第二同步帶輪與第一同步帶輪間通過同步齒形帶連動(dòng)； 同步齒形帶與同步電機(jī)的電機(jī)軸通過第一同步帶輪連動(dòng)，與萬向聯(lián)軸器的一端通過第二同 步帶輪連動(dòng)，萬向聯(lián)軸器的另一端與船舶推進(jìn)器的動(dòng)力輸入端連動(dòng)。
[0028] 常態(tài)下，動(dòng)力蓄電池組將電能通過同步電機(jī)輸出，以驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)器；當(dāng)動(dòng)力蓄電 池組不能滿足船舶航行速度時(shí)，主柴油機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)，與同步電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)器；當(dāng)動(dòng) 力蓄電池組電力不足時(shí)，主柴油機(jī)啟動(dòng)后既給船舶推進(jìn)器提供動(dòng)力，又使同步電機(jī)轉(zhuǎn)換成 軸帶發(fā)電機(jī)，給動(dòng)力蓄電池組反向充電。
[0029] 優(yōu)選的，驅(qū)動(dòng)器、同步電機(jī)、船舶推進(jìn)器、齒輪箱、主柴油機(jī)、主柴油機(jī)油門伺服電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器及油門伺服電機(jī)各有兩個(gè)，控制器通過緩上電盒與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，形成兩組相同的 結(jié)構(gòu)。
[0030] 優(yōu)選的，控制器包括PLC，PLC由第一 PLC、第二PLC、第三PLC組成，第一 PLC聯(lián)接 第二PLC，第二PLC聯(lián)接第三PLC。
[0031] 優(yōu)選的，第一 PLC選用S7-224xp，第二PLC選用EM253,第三PLC選用EM231 ;第一 PLC接中間繼電器1J5,中間繼電器1J5分兩路分別通過中間繼電器1J4接入驅(qū)動(dòng)器。
[0032] 優(yōu)選的,驅(qū)動(dòng)器由交流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-1/QD2-1與直流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-2/QD2-2 電聯(lián)接而成，交流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-1/QD2-1選用NAS4E22KX，直流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-2/QD2-2 選用AB806,直流伺服驅(qū)動(dòng)器AB806的控制電壓以及控制方式符合所述EM253的地位模塊。
[0033] 優(yōu)選的，第二PLC接入直流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-2/QD2-2。
[0034] 優(yōu)選的，第三PLC接入直流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-2/QD2-2。
[0035] 優(yōu)選的，主柴油機(jī)電聯(lián)接第一編碼器，第一編碼器將主柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋至PLC。 第一編碼器可選用E6C2-CWZ6C
[0036] 優(yōu)選的，船舶推進(jìn)器電聯(lián)接第二編碼器，第二編碼器將主柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋至 PLC。第二編碼器可選用E6C2-CWZ6C。
[0037] 本實(shí)用新型通過技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)成功油電自混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將機(jī)械 推進(jìn)(柴油機(jī)推進(jìn)）和電力推進(jìn)(發(fā)電機(jī)、蓄電池組）有機(jī)地融合在一起，根據(jù)內(nèi)河航道實(shí)際 情況以及船舶的不同工況和需求，自動(dòng)切換主柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)裝置(柴油機(jī)驅(qū)動(dòng))、軸帶電 機(jī)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)裝置（電力驅(qū)動(dòng)）或主柴油機(jī)和軸帶電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)推進(jìn)裝置(混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)）三 種工作模式，可以有效地解決船舶航行時(shí)由于負(fù)荷工況多變和主機(jī)功率冗余的需求，可最 大限度地減少船舶的總?cè)加拖牧亢蛷U氣排放并降低噪聲，節(jié)省船舶的運(yùn)營成本，提高船 舶運(yùn)行的安全性和可靠性，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0038] 本實(shí)用新型研究的目的及意義：目前船舶的節(jié)能減排主要可通過優(yōu)化船型減小船 舶阻力、采用新型高效的推進(jìn)節(jié)能裝置提高推進(jìn)效率、采用低油耗柴油機(jī)以減少排放、采用 清潔能源及環(huán)保型船用設(shè)備等技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)。但對內(nèi)河運(yùn)輸船舶來說，因航道狀況復(fù)雜， 船舶運(yùn)行工況多變、主機(jī)負(fù)荷變化頻繁導(dǎo)致的大量能源消耗，再加上內(nèi)河航道多有穿越城 市或風(fēng)景旅游區(qū)，排放及噪聲污染問題顯得更為突出，采用現(xiàn)有方法顯然無法獲得更為滿 意的節(jié)能減排效果。
[0039] 而本實(shí)用新型油電自混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)可以有效地平抑因船舶運(yùn)行工況多變導(dǎo) 致的主機(jī)負(fù)荷波動(dòng)，減小柴油機(jī)的功率配備，從而降低能源消耗和廢氣排放，有效促進(jìn)內(nèi)河 運(yùn)輸船舶的節(jié)能減排工作。
[0040] 本實(shí)用新型市場需求前景及推廣應(yīng)用領(lǐng)域：
[0041] 1.內(nèi)河湖泊客運(yùn)航班
[0042] 內(nèi)河湖泊的客運(yùn)航班，以城市或風(fēng)景旅游區(qū)為主，如京杭運(yùn)河的旅游船及貨船、漓 江航線的客船等，抑制排放及噪聲問題顯得尤為突出，采用本實(shí)用新型油電混合動(dòng)力系統(tǒng)， 可利用晚間岸電充電裝置給船上動(dòng)力蓄電池充足電，在城市航道的航行過程中可以不開或 少開柴油機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)，減少油耗，降低排放及噪聲，最大限度地保護(hù)沿岸居民 的生活環(huán)境。
[0043] 2.航行于長江急流航段的運(yùn)輸船舶
[0044] 航行于長江急流航段的船舶，主機(jī)的配備必須要求船舶能夠抵抗水流的速度，并 保持一定的航行速度，但在順流時(shí)，主機(jī)僅需較小的動(dòng)力即可達(dá)到要求航速，這種負(fù)載變化 較大的情況，主機(jī)功率必須按最大負(fù)載進(jìn)行配備，較為浪費(fèi)，若采用混合動(dòng)力，在逆流時(shí)，可 通過自動(dòng)檢測螺旋槳軸上的扭矩，在主機(jī)功率不足時(shí)，自動(dòng)混合電力推進(jìn)部分，共同推進(jìn)船 舶航行。
[0045] 3.集裝箱船
[0046] 集裝箱船通常是重箱去，空箱回，在重箱航行中要保持一定的航速需要較大動(dòng)力， 所以船舶動(dòng)力是根據(jù)重箱時(shí)所要求的航速進(jìn)行選配的，而在空箱回程時(shí)，主機(jī)動(dòng)力往往只 需50%或更少，這樣就導(dǎo)致主機(jī)功率的浪費(fèi)，而采用自混合動(dòng)力系統(tǒng)則可降低主機(jī)功率的 配備，節(jié)約成本，降低油耗及排放。
[0047] 4.多用途工程船、拖船
[0048] 隨著海洋工程的大力發(fā)展，相關(guān)的多用途工程船、拖船的數(shù)量不斷增加。此類船舶 工況多變，功率的需求變化范圍較大，在作業(yè)時(shí)有時(shí)需要很大的推力，但是平時(shí)航行時(shí)只需 要較小的動(dòng)力，如果采用混合動(dòng)力推進(jìn)方式會達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0049] 本實(shí)用新型達(dá)到的技術(shù)水平：
[0050] 1.采用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念
[0051] 本實(shí)用新型系統(tǒng)以電力推進(jìn)為主進(jìn)行動(dòng)力混合，將兩種不同的動(dòng)力通過減速皮帶 盤和同步齒形帶組合在一起，實(shí)現(xiàn)純機(jī)械推進(jìn)、純電力推進(jìn)及混合動(dòng)力推進(jìn)三種不同的工 作模式，根據(jù)動(dòng)力電池容量及負(fù)載扭矩的變化，自動(dòng)優(yōu)化分配能源，確定系統(tǒng)的工作模式。
[0052] 當(dāng)動(dòng)力電池容量可以推進(jìn)船舶克服阻力并保持所需航速前進(jìn)時(shí)，由動(dòng)力電池提供 電力，通過變頻電機(jī)帶動(dòng)推進(jìn)器，柴油機(jī)停止運(yùn)行，此時(shí)為全電力推進(jìn)。當(dāng)電力不足或負(fù)載 加大時(shí)，柴油機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)，與電動(dòng)機(jī)一起聯(lián)合提供推進(jìn)器動(dòng)力，直到船舶可以穩(wěn)定航行，此 時(shí)為混合動(dòng)力推進(jìn)。若由于電力不足，則柴油機(jī)啟動(dòng)后不僅自動(dòng)給負(fù)載提供動(dòng)力，同時(shí)原電 力推進(jìn)的電動(dòng)機(jī)亦變換成軸帶發(fā)電機(jī)工作，給動(dòng)力電池儲能，此時(shí)為全柴油機(jī)推進(jìn)。若由 于負(fù)載的突變使柴油機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，柴油機(jī)又自動(dòng)退網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)油電自動(dòng)混合技 術(shù)。
[0053] 2.在本實(shí)用新型優(yōu)選方案中，采用高效的船舶推進(jìn)裝置
[0054] 對于內(nèi)河小型船舶的推進(jìn)器來說，目前主要存在以下問題：1)螺旋槳推進(jìn)器的效 率較低；2)在狹窄航道、急流航段中，螺旋槳-舵系統(tǒng)的舵效不明顯，操縱性欠佳；3)螺旋 槳-舵推進(jìn)系統(tǒng)的布置占用空間較大，4)采用螺旋槳推進(jìn)器的船舶線型復(fù)雜，推進(jìn)系統(tǒng)安 裝維護(hù)不便?；谏鲜鲈?，采用更為高效的船用推進(jìn)裝置對促進(jìn)內(nèi)河運(yùn)輸船舶的節(jié)能減 排工作，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0055] 本實(shí)用新型選用的差速型船用平旋推進(jìn)裝置，其是一種新型的舵槳合一的船用推 進(jìn)裝置，其工作原理是由柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)通過齒輪箱驅(qū)動(dòng)推進(jìn)圓盤作為推進(jìn)器公轉(zhuǎn)，提供 推進(jìn)動(dòng)力。推進(jìn)圓盤下裝有若干伸入水中隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的槳葉，槳葉在隨推進(jìn)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同 時(shí)自傳，控制推進(jìn)器的推力方向。以在水中形成方向一致的推力。當(dāng)控制槳葉的旋轉(zhuǎn)角度 時(shí)，槳葉在水中形成的推力方向隨之同步改變。本實(shí)用新型所涉及的差速型船用平旋推進(jìn) 裝置為專利技術(shù)，其內(nèi)容可參見申請?zhí)?01010549180. 0的專利公開文獻(xiàn)。差速型船用平旋 推進(jìn)裝置具有吃水淺、推進(jìn)效率高、無污染(槳葉軸承采用脂潤滑)、操縱性好的特點(diǎn)，在解 決上述問題中具有十分明顯的作用。差速型船用平旋推進(jìn)裝置用于實(shí)船進(jìn)行混合動(dòng)力系統(tǒng) 的推進(jìn)裝置，其可以大大提高混合動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能減排的技術(shù)指標(biāo)，項(xiàng)目成果水平可達(dá)到國 內(nèi)領(lǐng)先水平。
[0056] 本實(shí)用新型技術(shù)方案在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用：
[0057] 1.有效地節(jié)約能源
[0058] 采用本實(shí)用新型油電自混合動(dòng)力系統(tǒng)及高效節(jié)能推進(jìn)裝置：
[0059] 1)可降低主機(jī)15-20%的功率配置，減少燃油艙容量，在營運(yùn)中可以有效節(jié)約燃油 15%以上；
[0060] 2)優(yōu)化的混合能源管理系統(tǒng)可提供船舶運(yùn)行工況所需要的最佳能源控制策略，可 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排15%以上；
[0061] 3)推進(jìn)器安裝靈活，可縮短機(jī)艙長度、布置更緊湊，并可增加貨艙空間。
[0062] 2.提高了船舶安全性
[0063] 本實(shí)用新型由于采用兩種能源作為動(dòng)力，在一定程度上提高了推進(jìn)裝置的冗余 性，使船舶具有應(yīng)急返航能力。
[0064] 3.減少排放，降低對大氣的污染
[0065] 采用本實(shí)用新型油電自混合動(dòng)力系統(tǒng)后，由于柴油機(jī)可降低15%左右的功率配備 和工作時(shí)間，因此，可降低硫化物和NOx及C02的氣體排放15%以上，可有效保護(hù)環(huán)境。 [0066] 4.降低船員工作環(huán)境及兩岸環(huán)境噪聲
[0067] 采用本實(shí)用新型油電自混合動(dòng)力系統(tǒng)后，可有效減小主機(jī)功率，降低了機(jī)艙噪聲， 不僅船員工作舒適度大大提高，環(huán)境噪聲也大為降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0068] 圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0069] 圖2是電力推進(jìn)與柴油機(jī)推進(jìn)機(jī)械連接裝置。
[0070] 圖3是本實(shí)用新型控制電路原理圖。
[0071] 圖1、2中，1-控制器、2-駕控臺、3-電源管理器、4-動(dòng)力蓄電池組、5-緩上電盒、 6-驅(qū)動(dòng)器、7-同步電機(jī)、8-差速型船用平旋推進(jìn)裝置、9-柴油機(jī)油門伺服電機(jī)、10-柴油機(jī) 油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、11-主機(jī)萬向聯(lián)軸器、12-同步帶輪、13-同步帶輪、14-主柴油機(jī)變速 齒輪箱、15-同步齒形帶。
[0072] 圖3中，" 1"打頭的元件在1#驅(qū)動(dòng)器箱內(nèi)，" 2 "打頭的元件在2#驅(qū)動(dòng)器箱內(nèi)，" 3 " 打頭的元件在PLC控制器內(nèi)。
[0073] 圖 3 中：

【權(quán)利要求】
1. 油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是包括控制器、駕控臺、電源管理器、動(dòng)力蓄電池 組、驅(qū)動(dòng)器、同步電機(jī)、船舶推進(jìn)器、主柴油機(jī)、齒輪箱，動(dòng)力蓄電池組通過電源管理器與控 制器電聯(lián)接，控制器與駕控臺電聯(lián)接；控制器還電聯(lián)接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器電聯(lián)接同步電機(jī)，同 步電機(jī)的電機(jī)軸安裝第一同步帶輪；控制器還電聯(lián)接柴油機(jī)油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，柴油機(jī) 油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電聯(lián)接柴油機(jī)油門伺服電機(jī)；主柴油機(jī)通過齒輪箱安裝第二同步帶 輪，第二同步帶輪與第一同步帶輪間通過同步齒形帶連動(dòng)；同步齒形帶與同步電機(jī)的電機(jī) 軸通過第一同步帶輪連動(dòng)，與萬向聯(lián)軸器的一端通過第二同步帶輪連動(dòng)，萬向聯(lián)軸器的另 一端與船舶推進(jìn)器的動(dòng)力輸入端連動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：驅(qū)動(dòng)器、同步電機(jī)、船舶 推進(jìn)器、齒輪箱、主柴油機(jī)、主柴油機(jī)油門伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及油門伺服電機(jī)各有兩個(gè)，控制 器通過緩上電盒與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，形成兩組相同的結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：所述的控制器包括 PLC，PLC由第一 PLC、第二PLC、第三PLC組成，第一 PLC聯(lián)接第二PLC，第二PLC聯(lián)接第三 PLC。
4. 如權(quán)利要求3所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：第一 PLC選用S7-224Xp， 第二PLC選用EM253,第三PLC選用EM231 ;第一 PLC接中間繼電器1J5,中間繼電器1J5分 兩路分別通過中間繼電器1J4接入驅(qū)動(dòng)器。
5. 如權(quán)利要求4所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：驅(qū)動(dòng)器由交流伺服驅(qū)動(dòng) 器QD1-1/QD2-1與直流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-2/QD2-2電聯(lián)接而成，交流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-1/QD2-1 選用NAS4E22KX，直流伺服驅(qū)動(dòng)器QD1-2/QD2-2選用AB806,直流伺服驅(qū)動(dòng)器AB806的控制 電壓以及控制方式符合所述EM253的地位模塊。
6. 如權(quán)利要求5所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：第二PLC接入直流伺服 驅(qū)動(dòng)器 QD1-2/QD2-2。
7. 如權(quán)利要求5所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：第三PLC接入直流伺服 驅(qū)動(dòng)器 QD1-2/QD2-2。
8. 如權(quán)利要求3所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：所述的主柴油機(jī)電聯(lián)接 第一編碼器，第一編碼器將主柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋至PLC ;和/或，所述的船舶推進(jìn)器電聯(lián)接 第二編碼器，第二編碼器將主柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋至PLC。
9. 如權(quán)利要求8所述的油電自混合動(dòng)力推進(jìn)裝置，其特征是：所述的第一編碼器或第 二編碼器選用E6C2-CWZ6C。
【文檔編號】B63H21/20GK204037881SQ201420369788
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】陳立新, 付立剛, 劉舒雨, 黃鑫 申請人:杭州現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)研究有限公司