拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及船舶推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域，公開了一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，包括：設(shè)置在船體外部的一個(gè)流線型的吊艙殼體；在該吊艙殼體外部的前端設(shè)有固定螺距的螺旋槳，該螺旋槳采用拉式結(jié)構(gòu)；在該吊艙殼體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)變頻調(diào)速的主推進(jìn)電機(jī)，該主推進(jìn)電機(jī)的機(jī)軸直接與螺旋槳相連；吊艙殼體上端與轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)相連；吊艙殼體能夠沿吊艙軸線實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制。將主推進(jìn)電機(jī)裝入一個(gè)流線型的吊艙內(nèi)，使用電機(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，能夠提高整體的推進(jìn)效率、減小船體振動(dòng)、操控靈活以及節(jié)省船艙空間。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及船舶推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
船舶工業(yè)是為水上交通、海洋開發(fā)及國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的現(xiàn)代綜合性產(chǎn)業(yè)，是軍民結(jié)合的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是先進(jìn)裝備制造業(yè)的重要組成部分。傳統(tǒng)的柴油機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們對(duì)船舶智能定位和航行操縱的高級(jí)需求。世界著名的研究機(jī)構(gòu)和設(shè)備制造商都致力于加快大型化推進(jìn)系統(tǒng)、新型動(dòng)力的推進(jìn)裝置、電力推進(jìn)裝置等動(dòng)力傳動(dòng)裝置的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。想要打破國外企業(yè)的壟斷，國內(nèi)企業(yè)必須盡快形成核心部件的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)和配套能力，突破船舶新型推進(jìn)系統(tǒng)、高效推進(jìn)裝置等先進(jìn)船用節(jié)能環(huán)保設(shè)備研發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)。隨著電力電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)日益成熟，使得船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)在機(jī)動(dòng)性、可靠性、運(yùn)行效率和推進(jìn)功率方面都有了突破性進(jìn)展，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，將主推進(jìn)電機(jī)裝入一個(gè)流線型的吊艙內(nèi)，使用電機(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，能夠提高整
體的推進(jìn)效率、減小船體振動(dòng)、操控靈活以及節(jié)省船艙空間。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的實(shí)施方式公開了一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，包括：設(shè)置在船體外部的一個(gè)流線型的吊艙殼體；在該吊艙殼體外部的前端設(shè)有固定螺距的螺旋槳，該螺旋槳采用拉式結(jié)構(gòu)；在該吊艙殼體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)變頻調(diào)速的主推進(jìn)電機(jī)，該主推進(jìn)電機(jī)的機(jī)軸直接與螺旋槳相連；吊艙殼體上端與轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)相連；吊艙殼體能夠沿吊艙軸線實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制。本專利技術(shù)實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于：將主推進(jìn)電機(jī)裝入一個(gè)流線型的吊艙內(nèi)，使用電機(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，能夠提高整體的推進(jìn)效率、減小船體振動(dòng)、操控靈活以及節(jié)省船艙空間。進(jìn)一步地，正常工況下采用主控臺(tái)進(jìn)行控制，出現(xiàn)緊急情況也能夠切換到機(jī)艙控制，這樣能夠有效避免控制故障對(duì)船舶航行安全帶來的威脅。進(jìn)一步地，永磁電機(jī)不僅能夠在轉(zhuǎn)速很低的狀態(tài)下運(yùn)行，也能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。在全部的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，都可輸出較高的轉(zhuǎn)矩，在各種流體動(dòng)力狀態(tài)下，都可使吊艙螺旋槳達(dá)到最佳狀態(tài)，其推進(jìn)效率高于常規(guī)推進(jìn)設(shè)備。在吊艙殼體上設(shè)置導(dǎo)流槽，使電機(jī)定子的四周完全能夠充分地接觸海水，保證主推進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行過程中伴隨水流速度的增加，能夠獲得更佳的冷卻效果。進(jìn)一步地，吊艙前端采用雙列滾子軸承，不僅可以防止槳軸跳動(dòng)偏心，更能夠很好的承擔(dān)吊艙的徑向載荷；吊艙的后端軸承承載整個(gè)吊艙的軸向和部分徑向載荷，通過一對(duì)推力調(diào)心軸承背靠背的布置來承擔(dān)不同角度的載荷。
這樣的軸承布置形式在充分考慮整個(gè)電機(jī)運(yùn)行過程中的撓度和剛度的前提下，滿足吊艙載荷需要。進(jìn)一步地，在電機(jī)定子布置安裝孔后實(shí)施熱套安裝，保證電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子同心度，使電機(jī)運(yùn)行過程中磁場(chǎng)均勻保證電機(jī)的輸出功率和輸出扭矩。進(jìn)一步地，螺旋槳采用大側(cè)斜和后傾結(jié)構(gòu)型式，不僅能夠有效地降低螺旋槳振動(dòng)，還能夠適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)螺旋槳的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)還配置電磁式舵角反饋裝置，能夠按照控制系統(tǒng)的指令精準(zhǔn)的控制吊艙推進(jìn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)的舵角，能夠精準(zhǔn)采集吊艙推進(jìn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)舵角度，及時(shí)校正轉(zhuǎn)舵電機(jī)的信息，使整個(gè)舵角控制過程完全閉環(huán)。進(jìn)一步地，單尾鰭結(jié)構(gòu)能夠有效的整理槳后渦流，減小擾動(dòng)帶來的能量損失，提高吊艙推進(jìn)系統(tǒng)整體的推進(jìn)效率。進(jìn)一步地，吊柱剖面采用對(duì)稱的翼型剖面，大幅度的減小整個(gè)吊艙的形狀阻力和前后壓差，從而提升吊艙推進(jìn)系統(tǒng)整體的水動(dòng)力性能；吊柱通過剛性連接結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)相連，能夠沿著吊艙軸線快速靈活的實(shí)現(xiàn)360度回轉(zhuǎn)，大幅度提高吊艙的操作性。附圖說明圖1是本專利技術(shù)第一實(shí)施方式中一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保
護(hù)的技術(shù)方案。為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本專利技術(shù)第一實(shí)施方式涉及一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)。圖1是該拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)包括：設(shè)置在船體外部的一個(gè)流線型的吊艙殼體。在該吊艙殼體外部的前端設(shè)有固定螺距的螺旋槳，該螺旋槳采用拉式結(jié)構(gòu)。在該吊艙殼體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)變頻調(diào)速的主推進(jìn)電機(jī)，該主推進(jìn)電機(jī)的機(jī)軸直接與螺旋槳相連。吊艙殼體上端與轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)相連。吊艙殼體能夠沿吊艙軸線實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制。將主推進(jìn)電機(jī)裝入一個(gè)流線型的吊艙內(nèi)，使用電機(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，能夠提高整體的推進(jìn)效率、減小船體振動(dòng)、操控靈活以及節(jié)省船艙空間。全回轉(zhuǎn)吊艙電力推進(jìn)系統(tǒng)是一種全新的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)、防護(hù)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等幾大功能系統(tǒng)，通過這六大系統(tǒng)相互配合使得整個(gè)吊艙推進(jìn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)操作功能，其最大的特點(diǎn)就是將變頻調(diào)速的交流電動(dòng)機(jī)裝入一個(gè)流線型的吊艙殼體內(nèi)，配有固定螺距螺旋槳，螺旋槳置于殼體前端，采用拉式推進(jìn)形式；將吊艙整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)置于船艙外部，無需任何傳遞機(jī)構(gòu)直接與螺旋槳相連；吊艙殼體裝置能夠沿軸線實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并能夠通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制。全回轉(zhuǎn)吊艙裝置可以在轉(zhuǎn)速很低的狀態(tài)下運(yùn)行，也能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。在全部的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，它都可輸出較高的轉(zhuǎn)矩，在各種流體動(dòng)力狀態(tài)下，都可使
螺旋槳達(dá)到最佳狀態(tài)，其推進(jìn)效率高于常規(guī)螺旋槳。相比傳統(tǒng)柴油機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，吊艙推進(jìn)系統(tǒng)具備了很多前者無法比擬的優(yōu)勢(shì)，如操控和能量管理更加簡(jiǎn)易，船舶機(jī)動(dòng)性能提高；節(jié)約機(jī)艙空間，增加船舶載貨載客能力；推進(jìn)效率提高，減少各種燃油、滑油消耗，減少廢氣排放和震動(dòng)噪聲污染等。進(jìn)一步地，該拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)還包括：主控臺(tái)、中控箱和主變頻器。主控臺(tái)發(fā)出的推進(jìn)指令，經(jīng)過中控箱傳輸?shù)街髯冾l器，通過主變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)主推進(jìn)電機(jī)的啟停控制和轉(zhuǎn)速控制。主控臺(tái)發(fā)出的轉(zhuǎn)舵指令，經(jīng)過中控箱傳輸?shù)睫D(zhuǎn)舵系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)吊艙殼體的轉(zhuǎn)舵控制。還包括：機(jī)旁控制柜，用于在主控臺(tái)控制出現(xiàn)故障的情況下，對(duì)該吊艙推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行緊急控制，以確保吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的正常工作。正常工況下采用主控臺(tái)進(jìn)行控制，出現(xiàn)緊急情況也能夠切換到機(jī)艙控制，這樣能夠有效避免控制故障對(duì)船舶航行安全帶來的威脅。在本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)中，一種全新的混合式控制系統(tǒng)被使用到吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，吊艙控制系統(tǒng)包括主推進(jìn)控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)舵控制系統(tǒng)。推進(jìn)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)通過中控箱被采集為控制信號(hào)，并將信號(hào)反饋到控制室的主控臺(tái)。主控臺(tái)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，布置了整個(gè)吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的控制按鈕、操作手柄以及檢測(cè)報(bào)警指示等。操作者能夠通過主控臺(tái)的控制面板實(shí)現(xiàn)吊艙的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)向，調(diào)速等指令，同時(shí)能夠直觀的了解吊艙各個(gè)部件運(yùn)行的情況，及時(shí)掌握故障點(diǎn)信息。對(duì)于吊艙主推進(jìn)控制，主要是進(jìn)行推進(jìn)電機(jī)的控制，包括電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速，停機(jī)等功能。吊艙的主推進(jìn)控制采用全新的變頻控制技術(shù)，不再是單調(diào)的設(shè)置純轉(zhuǎn)矩或是速度控制，這樣不能夠滿足多工況船舶的使用條件。而本專利技術(shù)采用的變頻控制是根據(jù)配置吊艙船舶的實(shí)際運(yùn)行工況，首先預(yù)設(shè)一套
混編的控制程序，再通過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：設(shè)置在船體外部的一個(gè)流線型的吊艙殼體；在該吊艙殼體外部的前端設(shè)有固定螺距的螺旋槳，該螺旋槳采用拉式結(jié)構(gòu)；在該吊艙殼體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)變頻調(diào)速的主推進(jìn)電機(jī)，該主推進(jìn)電機(jī)的機(jī)軸直接與螺旋槳相連；吊艙殼體上端與轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)相連；吊艙殼體能夠沿吊艙軸線實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：設(shè)置在船體外部的一個(gè)流線型的吊艙殼體；在該吊艙殼體外部的前端設(shè)有固定螺距的螺旋槳，該螺旋槳采用拉式結(jié)構(gòu)；在該吊艙殼體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)變頻調(diào)速的主推進(jìn)電機(jī)，該主推進(jìn)電機(jī)的機(jī)軸直接與螺旋槳相連；吊艙殼體上端與轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)相連；吊艙殼體能夠沿吊艙軸線實(shí)現(xiàn)360度內(nèi)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)矢量控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：主控臺(tái)、中控箱和主變頻器；主控臺(tái)發(fā)出的推進(jìn)指令，經(jīng)過中控箱傳輸?shù)街髯冾l器，通過主變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)主推進(jìn)電機(jī)的啟停控制和轉(zhuǎn)速控制；主控臺(tái)發(fā)出的轉(zhuǎn)舵指令，經(jīng)過中控箱傳輸?shù)睫D(zhuǎn)舵系統(tǒng)，通過轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)舵控制。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：機(jī)旁控制柜，用于在所述主控臺(tái)控制出現(xiàn)故障的情況下，對(duì)該吊艙推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行緊急控制，以確保吊艙推進(jìn)系統(tǒng)的正常工作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉式船用全回轉(zhuǎn)電力吊艙推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述主推進(jìn)電機(jī)為永磁電機(jī)，在所述吊艙殼體上設(shè)有導(dǎo)流槽，并且在電機(jī)定子上安置溫度檢測(cè)裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉式...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅曉園，陳巧，張建波，王超，詹余斌，黃啟超，姚世強(qiáng)，王洋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北車船舶與海洋工程發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31