專利名稱：具有多個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸的船舶動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的、具有多個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸的船舶動(dòng)力系統(tǒng)，以及一種根據(jù)權(quán)利要求16所述的、對這種船舶動(dòng)力系統(tǒng)的有利的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
船舶上的電驅(qū)動(dòng)設(shè)備(例如在全電動(dòng)的船舶上)通常包括一個(gè)或者多個(gè)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，分別用于驅(qū)動(dòng)推進(jìn)單元(例如螺旋槳)，它們分別通過變流器由船舶的電網(wǎng)(也經(jīng)常被稱為“行駛電網(wǎng)”)饋電。該電網(wǎng)又由一個(gè)或者多個(gè)柴油發(fā)電機(jī)饋電。其中，這種電網(wǎng)具有固定預(yù)設(shè)電壓的振幅和頻率，例如具有中等電壓，其額定電壓為6. 6kV，此時(shí)的額定頻率為 60Hz。同樣地，在變流器和電網(wǎng)之間還連接有變壓器。該變流器將(可能被降壓的)電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成具有不同于電網(wǎng)電壓的振幅和頻率的、為運(yùn)行驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的電壓。
船舶的船載低電壓用電器(例如導(dǎo)航_和控制儀、擴(kuò)音設(shè)備、照明設(shè)備)由單獨(dú)的船載電網(wǎng)供電，該電網(wǎng)通常在額定頻率為50Hz時(shí)具有400V的額定電壓，或者在額定頻率為 60Hz時(shí)具有440V的額定電壓。船載電網(wǎng)能夠獨(dú)立于行駛電網(wǎng)由自身的船載電網(wǎng)發(fā)電機(jī)饋送電能?？商鎿Q地，能夠通過船載電網(wǎng)變流器(Bordnetzumrichter),并且可能通過變壓器由行駛電網(wǎng)為船載電網(wǎng)供電。該船載電網(wǎng)變流器、并且可能還有變壓器將行 駛電網(wǎng)的電壓轉(zhuǎn)換成具有船載電網(wǎng)的振幅和頻率的電壓。
該解決方案的一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)在于,如果變流器的尺寸相應(yīng)地大,就能夠通過該變流器避免由于負(fù)載沖擊而對行駛電網(wǎng)產(chǎn)生反作用(例如當(dāng)一個(gè)螺旋槳在困難的海中航行情況時(shí)從水中浮出又潛入時(shí))。除了許多其它的優(yōu)點(diǎn)之外，這種驅(qū)動(dòng)方案卻具有以下缺點(diǎn)，即， 需要在行駛電網(wǎng)中有較多數(shù)量的變流器用于電壓轉(zhuǎn)換，伴隨著相應(yīng)的空間需求和成本。
另一種已知的、不具有這種變流器的電驅(qū)動(dòng)解決方案在于，在中間不接入變流器的情況下將發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)相互耦合。在這種驅(qū)動(dòng)解決方案中，在中間不連接變流器的情況下直接利用由一個(gè)或者多個(gè)轉(zhuǎn)速可變的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的、振幅可變并且頻率可變的電壓來運(yùn)行一個(gè)或者多個(gè)轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
于是間接地通過控制和/或調(diào)節(jié)用于對發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的控制和/或調(diào)節(jié)，并且因此實(shí)現(xiàn)對推進(jìn)單元的控制和/或調(diào)節(jié)。這些驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在此固定地與發(fā)電機(jī)電耦合，也就是說，發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的成比例的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。于是在電機(jī)的幫助下模仿了機(jī)械軸的功能。這種驅(qū)動(dòng)解決方案經(jīng)常被稱為“電動(dòng)軸”。
還已知的是，通過船載電網(wǎng)變流器，并且可能還通過變壓器使得電能從該電動(dòng)軸退耦，也就是說船載電網(wǎng)變流器并且可能還有變壓器將由該一個(gè)(多個(gè))發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的、振幅可變并且頻率可變的電壓轉(zhuǎn)換成用于船載電網(wǎng)的、具有恒定振幅和恒定頻率的電壓。
例如雙體船或三體船這樣的速度超過40節(jié)的多船體船舶特別適于快遞擺渡和海軍應(yīng)用，其中重要的是高速。因此這些船舶越來越受歡迎。這些船舶為了產(chǎn)生推進(jìn)力例如具有噴水式推進(jìn)器，噴水式推進(jìn)器機(jī)械地直接與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)鉁u輪機(jī)耦合并且由它們驅(qū)動(dòng)。通過機(jī)械的直接驅(qū)動(dòng)卻會(huì)對船舶設(shè)計(jì)形成限制，這些限制阻礙了以船舶構(gòu)造最優(yōu)化的方式設(shè)計(jì)船舶(以及其它的還有流體動(dòng)力和功能性方面)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種船舶動(dòng)力系統(tǒng)、特別是適于高速多船體船舶的船舶動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于高可靠性和高能效，并且使得能夠最優(yōu)化地設(shè)計(jì)船舶。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。該船舶動(dòng)力系統(tǒng)的有利的設(shè)計(jì)方案是權(quán)利要求2至15的內(nèi)容 。對該船舶動(dòng)力系統(tǒng)的一種特別有利的應(yīng)用是權(quán)利要求16的內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的船舶動(dòng)力系統(tǒng)具有至少一個(gè)第一和第二電驅(qū)動(dòng)軸，分別用于驅(qū)動(dòng)推進(jìn)單元、特別是噴水式推進(jìn)器，其中，每個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸包括至少一個(gè)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓；和至少一個(gè)利用這個(gè)電動(dòng)機(jī)電壓供電的并且與推進(jìn)單元耦合的、轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在此，第一和第二驅(qū)動(dòng)軸能夠從第一運(yùn)行狀態(tài)切換至第二運(yùn)行狀態(tài)，在第一運(yùn)行狀態(tài)中，第一和第二驅(qū)動(dòng)軸相互電隔離，在第二運(yùn)行狀態(tài)中，第一和第二驅(qū)動(dòng)軸這樣相互電耦合，即，能夠從其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)向另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳輸能量。通過應(yīng)用電驅(qū)動(dòng)軸，和機(jī)械直接驅(qū)動(dòng)相比，在船舶設(shè)計(jì)時(shí)有大得多的構(gòu)造自由度，這是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)不能布置在推進(jìn)單元的附近，而是要與之分隔開地布置在船舶的另一個(gè)位置。即使與由變流器饋電的柴油電驅(qū)動(dòng)相比，也有許多優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)橥ㄟ^省去變流器而能夠節(jié)約空間和重量，這特別是在高速多船體船舶中，例如雙體船和三體船中很重要。由于能夠在第二運(yùn)行狀態(tài)下將電能從這一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸傳輸?shù)搅硪粋€(gè)驅(qū)動(dòng)軸，所以在其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸中，當(dāng)能量產(chǎn)生出現(xiàn)問題時(shí)能夠由另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)提供能量。這樣一來就能夠讓船舶有很高的穩(wěn)定性，這特別是對于海軍船舶來說很重要。此外還能夠最優(yōu)化船舶動(dòng)力系統(tǒng)的整體能量消耗，這是因?yàn)槔缭诘退俜秶鷥?nèi)(其中，內(nèi)燃機(jī)以較低的效率工作)有針對性地關(guān)閉一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的能量產(chǎn)生裝置，并且由另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的一個(gè)或者多個(gè)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生并且傳輸為了運(yùn)行其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的電能。根據(jù)本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)方案，船舶動(dòng)力系統(tǒng)還具有第三電驅(qū)動(dòng)軸，用于驅(qū)動(dòng)另一個(gè)推進(jìn)單元、特別是噴水式推進(jìn)器，其中，第三驅(qū)動(dòng)軸包括至少一個(gè)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓；和至少一個(gè)利用這個(gè)電動(dòng)機(jī)電壓供電的并且與另一個(gè)推進(jìn)單元耦合的、轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且其中，第一和第三驅(qū)動(dòng)軸能夠從第一運(yùn)行狀態(tài)切換至第二運(yùn)行狀態(tài)，在第一運(yùn)行狀態(tài)下，第一和第三驅(qū)動(dòng)軸相互電隔離，在第二運(yùn)行狀態(tài)下，第一和第三驅(qū)動(dòng)軸這樣相互電耦合，即，能夠從其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)向另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳輸能量。這樣一來還能夠進(jìn)一步提聞推進(jìn)力(并且因此例如提聞船舶的最聞速度)、可罪性和能效。優(yōu)選地，至少一個(gè)發(fā)電機(jī)具有超導(dǎo)體繞組、特別是高溫超導(dǎo)體(HTS)繞組。超導(dǎo)體繞組可以是定子繞組或者是發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子繞組。相比傳統(tǒng)的機(jī)器，超導(dǎo)體技術(shù)中的發(fā)電機(jī)具有更大的功率密度(也就是說相對于構(gòu)造體積而言的功率)。由此能夠進(jìn)一步最優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)。由于重量較輕，所以在驅(qū)動(dòng)功率相同的情況下能夠提高船舶的最高速度和/或有效負(fù)載。此外，具有超導(dǎo)體繞組的發(fā)電機(jī)通常具有相比傳統(tǒng)的不具有超導(dǎo)體繞組的發(fā)電機(jī)大得多的在轉(zhuǎn)子和定子之間的磁空隙。這主要是因?yàn)?，超?dǎo)體通過真空低溫恒溫器或類似的冷卻裝置冷卻，真空低溫恒溫器或類似冷卻裝置的壁在空隙中延伸。較大的磁空隙使得該發(fā)電機(jī)相比傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)具有小得多的同步電抗。這導(dǎo)致在電功率相同的情況下，相比傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，高溫超導(dǎo)體發(fā)電機(jī)具有明顯更陡的電流-電壓-特征曲線。這樣一來，在負(fù)載加載或沖擊時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓的擾動(dòng)。由此能夠減少電波中的電壓-和頻率波動(dòng)。于是不需要對用于穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)軸的電壓和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或者說推進(jìn)單元的轉(zhuǎn)速的電波投入大地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
即使該至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)具有超導(dǎo)體繞組、特別是高溫超導(dǎo)體繞組(HTS)，在構(gòu)造尺寸較小的情況下，它也可以設(shè)計(jì)為功率強(qiáng)并且扭矩高，這特別是對于例如像雙體船和三體船這樣的高速船舶非常重要。
優(yōu)選地，超導(dǎo)體繞組是旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子繞組，這是因?yàn)槠渲?，需進(jìn)行冷卻的表面能夠保持比超導(dǎo)體定子繞組中的表面更小。
能夠通過電導(dǎo)線連接裝置損耗特別小地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)軸的耦合，該電導(dǎo)線連接裝置優(yōu)選地包括超導(dǎo)體、特別是高溫超導(dǎo)體(HTS )。
根據(jù)一種特別有利的設(shè)計(jì)方案，第二和第三驅(qū)動(dòng)軸用作為船舶在低速范圍(例如從零到30節(jié))時(shí)的主驅(qū)動(dòng)裝置，并且第一驅(qū)動(dòng)軸單獨(dú)地或者與第二和第三驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)合地作為船舶在較高速范圍直至最高速(例如至45節(jié))時(shí)的主驅(qū)動(dòng)裝置。
在此，第一驅(qū)動(dòng)軸的內(nèi)燃機(jī)有利地設(shè)計(jì)為燃?xì)鉁u輪機(jī)，并且第二和第三驅(qū)動(dòng)軸的內(nèi)燃機(jī)有利地設(shè)計(jì)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
該船舶動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)選地包括被供給了其中一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)軸的、振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓的船載電網(wǎng)變流器，該船載電網(wǎng)變流器將該電動(dòng)機(jī)電壓轉(zhuǎn)換成用于船載電網(wǎng)的、振幅恒定并且頻率恒定的電壓。在此，特別的優(yōu)點(diǎn)來自于，即驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)具有超導(dǎo)體繞組，并且因此讓驅(qū)動(dòng)軸具有特別堅(jiān)固的特征。由于這個(gè)發(fā)電機(jī)或者說這些發(fā)電機(jī)的特征曲線是陡的，因此避免了電波上的電壓-和頻率波動(dòng)，于是也能夠避免由船載電網(wǎng)變流器產(chǎn)生的電壓發(fā)生不可靠的波動(dòng)，并且因此避免船載電網(wǎng)變流器的安全系統(tǒng)關(guān)閉或者船載電網(wǎng)變流器的尺寸過大。
為了進(jìn)一步提高可靠性，該船舶動(dòng)力系統(tǒng)也可以包括被供給了第二驅(qū)動(dòng)軸的、振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓的第一船載電網(wǎng)變流器，該第一船載電網(wǎng)變流器將電壓轉(zhuǎn)換成用于第一部分船載電網(wǎng)的、振幅恒定并且頻率恒定的電壓，并且包括被供給了第三驅(qū)動(dòng)軸的、振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓的第二船載電網(wǎng)變流器，該第二船載電網(wǎng)變流器將該電壓轉(zhuǎn)換成用于第二部分船載電網(wǎng)的、振幅恒定并且頻率恒定的電壓。
在此，還能夠通過以下方式提高可靠性，即，這兩個(gè)部分船載電網(wǎng)能夠相互耦合。
根據(jù)另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案，該船舶動(dòng)力系統(tǒng)包括至少一個(gè)附加的船載電網(wǎng)發(fā)電機(jī)，其用于為船載電網(wǎng)或者其中一個(gè)部分船載電網(wǎng)供給振幅恒定并且頻率恒定的電壓。由此能夠確保對船載電網(wǎng)的電壓供給，即使電驅(qū)動(dòng)軸被關(guān)閉(例如在港口)或者為了驅(qū)動(dòng)目的需要驅(qū)動(dòng)軸的全部發(fā)電機(jī)功率時(shí)也是這樣。
如果驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)能夠由驅(qū)動(dòng)該發(fā)電機(jī)的內(nèi)燃機(jī)選擇性地以固定的或者可變的頻率驅(qū)動(dòng)，那么這些組件就有更多的使用可能性。例如，至少一個(gè)發(fā)電機(jī)能夠用于為其它的船舶在港口供給電流。
根據(jù)一種特別有利的設(shè)計(jì)方案，驅(qū)動(dòng)軸能夠從一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)切換至另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，在前一種運(yùn)行狀態(tài)中，該驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)在中間未接入船載電網(wǎng)變流器的情況下與該驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電耦合，并且產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓，在后一種運(yùn)行狀態(tài)中，驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)通過船載電網(wǎng)變流器與驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電耦合，其中，該船載電網(wǎng)變流器產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓。隨后，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)所要求的轉(zhuǎn)速小(特別是當(dāng)轉(zhuǎn)速要求低于內(nèi)燃機(jī)的最小轉(zhuǎn)速要求時(shí))，所以能夠從正常運(yùn)行時(shí)的第一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到第二個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，其中，船載電網(wǎng)變流器接通到電驅(qū)動(dòng)軸中，也就是說接通到驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)之間的電連接中。借助船載電網(wǎng)變流器，并且可能借助一個(gè)或者多個(gè)變壓器就能夠用具有低于由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓的頻率的電壓饋電給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。然后，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)即使在轉(zhuǎn)速低時(shí)也能夠以較高的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)推進(jìn)單元。這樣一來，為了低轉(zhuǎn)速不需要可調(diào)螺距螺旋槳，而是可以使用固定螺距螺旋槳。可替換地和/或作為補(bǔ)充地，該驅(qū)動(dòng)軸能夠從一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)切換至另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，在前一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，該驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)在中間未接入船載電網(wǎng)變流器的情 況下與該驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電耦合，并且產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓，在后一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，船載電網(wǎng)或者部分船載電網(wǎng)通過船載電網(wǎng)變流器與驅(qū)動(dòng)軸的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電耦合，其中，該船載電網(wǎng)變流器產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓。這樣一來，該驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)同樣也能夠在轉(zhuǎn)速低時(shí)以較高的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)推進(jìn)單元。此外，在電動(dòng)軸的發(fā)電機(jī)有故障時(shí)，能夠由船載電網(wǎng)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電?；谏厦嫣峒暗膬?yōu)點(diǎn)，本發(fā)明特別適合應(yīng)用在多船體船舶中，特別是應(yīng)用在雙體船或三體船中。


下面借助實(shí)施例在附圖中更詳盡地闡述本發(fā)明以及根據(jù)從屬權(quán)利要求所述特征的本發(fā)明的更多有利的設(shè)計(jì)方案；圖中示出圖I示出根據(jù)本發(fā)明的船舶動(dòng)力系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例，圖2示出在負(fù)載接通的情況下，高溫超導(dǎo)體發(fā)電機(jī)的電流-電壓-特征曲線，圖3示出在第一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的船舶動(dòng)力系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例，圖4示出在第一個(gè)特別運(yùn)行狀態(tài)下的根據(jù)圖3的實(shí)施例，和圖5示出在第二個(gè)特別運(yùn)行狀態(tài)下的根據(jù)圖3的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖I中所示的根據(jù)本發(fā)明的船舶動(dòng)力系統(tǒng)I包括三個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸11，12，13，分別用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)噴水式推進(jìn)器(Waterjet) 2形式的推進(jìn)單元。第一驅(qū)動(dòng)軸11包括由燃?xì)鉁u輪機(jī)3驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)4，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓；和由該電動(dòng)機(jī)電壓供電的并且與噴水式推進(jìn)器2耦合的轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。第二和第三驅(qū)動(dòng)軸12，13分別包括由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)4，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓；和由這個(gè)電動(dòng)機(jī)電壓供電的并且與噴水式推進(jìn)器2耦合的轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。在驅(qū)動(dòng)軸11,12,13中，分別有一個(gè)發(fā)電機(jī)4和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5通過匯流導(dǎo)體(Sammelleiter) 7相互電連接。其中，該發(fā)電機(jī)4和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5的接頭分別通過一個(gè)開關(guān)9連接到匯流導(dǎo)體7上。匯流導(dǎo)體7和開關(guān)9是開關(guān)設(shè)備8的組成部分。其中，第一驅(qū)動(dòng)軸11的匯流導(dǎo)體7能夠通過導(dǎo)線連接裝置14與第二驅(qū)動(dòng)軸12的匯流導(dǎo)體7相連，并且能夠通過導(dǎo)線連接裝置15與第三驅(qū)動(dòng)軸13的匯流導(dǎo)體7相連。其中，導(dǎo)線連接裝置14，15的接頭分別通過一個(gè)開關(guān)16連接到匯流導(dǎo)體7上。通過導(dǎo)線連接裝置14，15和開關(guān)16能夠?qū)⒌谝或?qū)動(dòng)軸11選擇性地與第二和/或 第三驅(qū)動(dòng)軸12，13耦合。在發(fā)電機(jī)4和驅(qū)動(dòng)它的燃?xì)鉁u輪機(jī)3或者柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6之間以及在噴水式推進(jìn)器2和驅(qū)動(dòng)它的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5之間還能夠額外地連接一個(gè)機(jī)械式傳動(dòng)器。此外，代替分別只包括唯一一個(gè)發(fā)電機(jī)4和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這些驅(qū)動(dòng)軸11，12，13也可以包括多個(gè)電動(dòng)機(jī)和/或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。利用由電驅(qū)動(dòng)軸12，13的發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的振幅可變并且頻率可變的電壓會(huì)通過變壓器21額外地分別運(yùn)行一個(gè)船載電網(wǎng)變流器22，它分別為了一個(gè)部分船載電網(wǎng)20將這種可變的電壓轉(zhuǎn)換為振幅恒定并且頻率恒定的電壓。由該部分船載電網(wǎng)20為船舶的未詳盡示出的低電壓用電器(例如導(dǎo)航-和控制儀，擴(kuò)音設(shè)備，照明裝置)供電。該部分船載電網(wǎng)20通常在額定頻率為50Hz的情況下具有400V的額定電壓，或者在額定頻率為60Hz的情況下具有440V的額定電壓。這兩個(gè)部分船載電網(wǎng)20能夠通過開關(guān)23相互耦合，使得即使這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸12，13中的其中一個(gè)有故障或者關(guān)閉時(shí)也能夠?yàn)檫@兩個(gè)部分船載電網(wǎng)20供電。在關(guān)閉電動(dòng)軸12,13時(shí),例如當(dāng)船舶在港口，并且不需要驅(qū)動(dòng)功率,或者為了驅(qū)動(dòng)需要發(fā)電機(jī)4的全部功率時(shí),分別有一個(gè)由內(nèi)燃機(jī)24驅(qū)動(dòng)的附加的港口發(fā)電機(jī)25用于優(yōu)選地通過一個(gè)未詳盡示出的連接在后方的變流器分別為一個(gè)部分船載電網(wǎng)20或者相互耦合的部分船載電網(wǎng)20供給振幅恒定并且頻率恒定的電壓。作為補(bǔ)充和/或可替換地，作為港口發(fā)電機(jī)25的代替，也可以通過電池或者通過燃料電池為部分船載電網(wǎng)20饋電。在正常運(yùn)行時(shí)，該船舶動(dòng)力系統(tǒng)I處于第一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下，其中，開關(guān)9閉合，并且開關(guān)16斷開。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5在中間未接入變流器的情況下利用由相應(yīng)的發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的振幅可變并且頻率可變的電壓運(yùn)行。于是，間接地通過控制和/或調(diào)節(jié)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)4的燃?xì)鉁u輪機(jī)3或者柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6能夠?qū)崿F(xiàn)對驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)，并且因此對噴水式推進(jìn)器2的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)。其中，第二和第三驅(qū)動(dòng)軸12，13作為船在低速范圍的主驅(qū)動(dòng)裝置(例如至30節(jié))，并且第一驅(qū)動(dòng)軸11單獨(dú)地或者與第二和第三驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)合作為船在較高速范圍直至最高速(例如45節(jié))的主驅(qū)動(dòng)裝置。這些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的功率例如是IMW至20MW，特別是10MW，并且燃?xì)鉁u輪機(jī)的功率例如是5MW至30MW，特別是20MW。其中，發(fā)電機(jī)4設(shè)計(jì)為具有旋轉(zhuǎn)式高溫超導(dǎo)體勵(lì)磁繞組(也就是轉(zhuǎn)子中的高溫超導(dǎo)繞組)的同步電機(jī)。這種電機(jī)具有低的同步電抗，因此它的電流-電壓-特征曲線的陡峭度很高。例如，為此圖2示出同步發(fā)電機(jī)的特征曲線，其具有旋轉(zhuǎn)式高溫超導(dǎo)體勵(lì)磁繞組，并且為了零到380kW的完全的負(fù)載沖擊情況具有400kW的功率。這種電機(jī)例如具有縱軸同步電抗xd=0. 15。正如能夠從電流曲線I和電壓曲線U的變化過程中看出的那樣，在時(shí)間點(diǎn) tz接入負(fù)載時(shí)，電壓U不會(huì)下降。其示出，即使在負(fù)載波動(dòng)極大的情況下，這種電機(jī)的運(yùn)行性能都極其穩(wěn)定。
于是，對于船載電網(wǎng)變流器22而言，在噴水式推進(jìn)器一方出現(xiàn)負(fù)載沖擊時(shí)(例如在困難的海中航行情況時(shí)可能會(huì)出現(xiàn))，不會(huì)明顯地對它的輸入電壓產(chǎn)生反作用。因此，和使用傳統(tǒng)的不具有高溫超導(dǎo)體繞組的同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)軸11，12，13中的發(fā)電機(jī)相比，能夠利用小得多的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備裝備船載電網(wǎng)變流器22。此外，在驅(qū)動(dòng)軸11，12，13中，可以不必為了穩(wěn)定各個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5或者噴水式推進(jìn)器3的轉(zhuǎn)速(或者電壓和頻率)而費(fèi)時(shí)費(fèi)力地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
有利的是，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5也設(shè)計(jì)為具有旋轉(zhuǎn)式高溫超導(dǎo)體勵(lì)磁繞組(也就是轉(zhuǎn)子中的高溫超導(dǎo)體繞組)的功率強(qiáng)并且扭矩高的同步電機(jī)。
通過閉合開關(guān)16，為了特別的運(yùn)行情況，能夠?qū)⒌谝或?qū)動(dòng)軸11和第二驅(qū)動(dòng)軸12以及第一驅(qū)動(dòng)軸11和第三驅(qū)動(dòng)軸13從第一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)切換至第二個(gè)運(yùn)行狀態(tài),在第一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，它們相互電隔離，在第二個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，它們這樣相互電耦合，使得能夠?qū)⒛芰繌钠渲幸粋€(gè)驅(qū)動(dòng)軸的發(fā)電機(jī)4傳輸?shù)搅硪粋€(gè)驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。此外，通過第一驅(qū)動(dòng)軸 11的匯流導(dǎo)體7還能夠在第二和第三驅(qū)動(dòng)軸12，13之間進(jìn)行能量傳輸。
這樣一來，一方面即使在它們的能量產(chǎn)生器(也就是說燃?xì)鉁u輪機(jī)3或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6)有故障時(shí)也能夠?yàn)橐粋€(gè)驅(qū)動(dòng)軸供給能量，由此特別是在海軍船舶中能夠明顯提高穩(wěn)定性。另一方面，能夠根據(jù)需求利用數(shù)量剛好的能量產(chǎn)生器產(chǎn)生能量，使得它們在一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)以良好的效率工作。
通過同步由發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的電壓的振幅、頻率和相位，也能夠同時(shí)由不同驅(qū)動(dòng)軸的發(fā)電機(jī)4為一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5饋電。
由于驅(qū)動(dòng)軸11，12，13的電流-電壓-特征曲線的陡峭度，在船舶動(dòng)力系統(tǒng)的第二運(yùn)行狀態(tài)下也可以不必為了穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5或者噴水式推進(jìn)器3的轉(zhuǎn)速(或者電壓和頻率)和船載電網(wǎng)變流器22的輸出電壓而費(fèi)時(shí)費(fèi)力地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，將船舶動(dòng)力系統(tǒng)I應(yīng)用在三體船中。其中，驅(qū)動(dòng)軸11，12，13連同噴水式推進(jìn)器3位于三體船的中間的船體中。當(dāng)然，一個(gè)船舶也可以具有多于三個(gè)這種噴水式推進(jìn)器3，它們具有相應(yīng)數(shù)量的電驅(qū)動(dòng)軸。
圖3中所不的船舶動(dòng)力系統(tǒng)30與圖I中所不的船舶動(dòng)力系統(tǒng)I的區(qū)別一方面在于，它具有螺旋槳34作為推進(jìn)單元，而不是噴水式推進(jìn)器，并且第一電驅(qū)動(dòng)軸11具有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)4，而不是燃?xì)鉁u輪機(jī)。在轉(zhuǎn)速較低并且功率較小時(shí)，螺旋槳34必須能夠運(yùn)行。在那里，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6具有較差的效率。具有匯流導(dǎo)體7的行駛電網(wǎng)例如是中等電壓行駛電網(wǎng)，其具有6. 6kV/60Hz的電壓，并且船載電網(wǎng)20具有660V/60Hz的電壓。
船舶動(dòng)力系統(tǒng)30與圖I中所示船舶動(dòng)力系統(tǒng)I的區(qū)別另一方面在于，第二和第三驅(qū)動(dòng)軸12，13能夠從圖3中所示的正常運(yùn)行狀態(tài)(其中，驅(qū)動(dòng)軸12，13分別通過變壓器21 和船載電網(wǎng)變流器22分別與一個(gè)部分船載電網(wǎng)20電耦合，并且其中，驅(qū)動(dòng)軸12，13的發(fā)電機(jī)4在中間未接入船載電網(wǎng)變流器22的情況下與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸12，13的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5電耦合)切換至圖4中所示的第一特別運(yùn)行狀態(tài)，在該第一特別運(yùn)行狀態(tài)中，驅(qū)動(dòng)軸12，13的發(fā)電機(jī)4通過變壓器21、船載電網(wǎng)變流器22和變壓器37與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸12，13的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5電f禹合。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，就如上述那樣由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6這樣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)4，即，這些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓。一方面利用這種可變的電壓供給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。然后另一方面通過相應(yīng)的變壓器21和船載電網(wǎng)變流器22將這種可變的電壓轉(zhuǎn)換成部分船載電網(wǎng)20的振幅和頻率恒定的電壓。當(dāng)對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速要求低于它的最低轉(zhuǎn)速要求時(shí)，船舶動(dòng)力系統(tǒng)30可以從正常運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為第一種特別運(yùn)行狀態(tài)。然后，發(fā)電機(jī)4由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6以它的最低轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，使得它們產(chǎn)生振幅和頻率恒定的電動(dòng)機(jī)電壓。這個(gè)電壓通過相應(yīng)的連接的變壓器
21、船載電網(wǎng)變流器22和變壓器37轉(zhuǎn)換成振幅和頻率可變的電壓，用于供給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5，其中，被轉(zhuǎn)換的電壓的頻率小于由發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的電壓的頻率。為此，船載電網(wǎng)變流器22在輸出端一側(cè)能夠或者通過開關(guān)31與部分船載電網(wǎng)20 相連或者通過變壓器37和開關(guān)33與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5相連。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5又能夠通過開關(guān)33或者(通過變壓器37和開關(guān)31)與船載電網(wǎng)變流器22的輸出端相連，或者(通過開關(guān)35)與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸12，13的匯流導(dǎo)體7相連。在輸入端一側(cè)，船載電網(wǎng)變流器22能夠通過開關(guān)36、變壓器21和開關(guān)38與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸12，13的匯流導(dǎo)體7相連。在圖2中所示的第一特別運(yùn)行狀態(tài)中，部分船載電網(wǎng)20能夠或者由相應(yīng)的港口發(fā)電機(jī)25供電，或者通過未詳盡示出的附加的船載電網(wǎng)變流器供電，該變流器例如能夠通過變壓器21和開關(guān)38連接到匯流導(dǎo)體7上。如果變壓器21的尺寸夠大，可替換地也能夠直接通過變壓器21和開關(guān)38將部分船載電網(wǎng)20連接到匯流導(dǎo)體7上，并且因此在中間未接入船載電網(wǎng)變流器的情況下直接由匯流導(dǎo)體7供電。在這種情況下，就也可以與船載電網(wǎng)變流器22并行地運(yùn)行，通過該變流器為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5供電。在圖5中所示的第二特別運(yùn)行狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5分別通過一個(gè)船載電網(wǎng)變流器22由部分船載電網(wǎng)20饋電。為了穩(wěn)定該部分船載電網(wǎng)20，它們有利地通過開關(guān)23相互耦合。為此，船載電網(wǎng)變流器22在輸入端一側(cè)能夠通過開關(guān)36或者與相應(yīng)的匯流導(dǎo)體7相連，或者與相應(yīng)的部分船載電網(wǎng)20相連。在輸出端一側(cè)，船載電網(wǎng)變流器22能夠或者通過開關(guān)31與部分船載電網(wǎng)20相連或者通過變壓器37和開關(guān)33與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5相連。該船載電網(wǎng)變流器22在輸入端一側(cè)獲得振幅和頻率恒定的電壓，并且將其轉(zhuǎn)換成振幅和頻率可變的電壓，用于供給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。第二特別運(yùn)行狀態(tài)一方面可以用來在發(fā)電機(jī)4有故障時(shí)通過港口發(fā)電機(jī)25為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5供電。但是作為第一特別運(yùn)行狀態(tài)的代替，第二特別運(yùn)行狀態(tài)也能夠用來在轉(zhuǎn)速低時(shí)(這會(huì)導(dǎo)致對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速要求低于它的最低轉(zhuǎn)速要求)供電。在這種情況下，船載電網(wǎng)變流器22在輸入端一側(cè)不是由(部分)船載電網(wǎng)20饋電，而是由發(fā)電機(jī)4通過匯流導(dǎo)體7饋電，于是發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生振幅和頻率恒定的電壓。例如，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)4的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6就以其最小轉(zhuǎn)速運(yùn)行。然后,該船載電網(wǎng)變流器22就將其輸入端上的振幅和頻率恒定的電壓轉(zhuǎn)換成振幅和頻率可變的電壓，用于供給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5，其中，被轉(zhuǎn)換的電壓的頻率小于由發(fā)電機(jī)4產(chǎn)生的電壓的頻率。
在第二特別運(yùn)行狀態(tài)中，部分船載電網(wǎng)20能夠或者由港口發(fā)動(dòng)機(jī)25供電，或者通過未詳盡示出的附加的船載電網(wǎng)變流器供電，該變流器例如能夠通過變壓器21和開關(guān)38 連接到匯流導(dǎo)體7上。
權(quán)利要求
1.一種船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，具有至少一個(gè)第一和第二電驅(qū)動(dòng)軸(11，12)，分別用于驅(qū)動(dòng)推進(jìn)單元(2)、特別是噴水式推進(jìn)器，其中，每個(gè)所述電驅(qū)動(dòng)軸(11，12)包括-至少一個(gè)由內(nèi)燃機(jī)(3，6)驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)(4)，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓，和-至少一個(gè)利用所述電動(dòng)機(jī)電壓供電的并且與所述推進(jìn)單元(2)耦合的、轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)，其特征在于，所述第一和第二驅(qū)動(dòng)軸(11，12)能夠從第一運(yùn)行狀態(tài)切換至第二運(yùn)行狀態(tài)，在所述第一運(yùn)行狀態(tài)中，所述第一和第二驅(qū)動(dòng)軸相互電隔離，在所述第二運(yùn)行狀態(tài)中， 所述第一和第二驅(qū)動(dòng)軸這樣相互電耦合，即，能夠從其中一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)軸(11，12)的至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4 )向另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)軸(11，12 )的至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5 )傳輸能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(I)，具有第三電驅(qū)動(dòng)軸(13)，用于驅(qū)動(dòng)另一個(gè)推進(jìn)單元(2)、特別是噴水式推進(jìn)器，其中，所述第三驅(qū)動(dòng)軸(13)包括-至少一個(gè)由內(nèi)燃機(jī)(6)驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)(4)，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓，和-至少一個(gè)利用所述電動(dòng)機(jī)電壓供電的并且與另一個(gè)所述推進(jìn)單元(2)耦合的、轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)，并且其中，所述第一和第三驅(qū)動(dòng)軸(11，13)能夠從第一運(yùn)行狀態(tài)切換至第二運(yùn)行狀態(tài)， 在所述第一運(yùn)行狀態(tài)中，所述第一和第三驅(qū)動(dòng)軸相互電隔離，在所述第二運(yùn)行狀態(tài)中，所述第一和第三驅(qū)動(dòng)軸這樣相互電耦合，即，能夠從其中一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)軸(11，13)的至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4)向另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)軸(11，13)的至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)傳輸能量。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于，至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4)具有超導(dǎo)體繞組、特別是高溫超導(dǎo)體(HTS)繞組。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于，至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)具有超導(dǎo)體繞組、特別是高溫超導(dǎo)體(HTS)繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述超導(dǎo)體繞組是旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子繞組。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于，通過電導(dǎo)線連接裝置(14，15)實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)軸(11，12或者11，13)的耦合，所述電導(dǎo)線連接裝置優(yōu)選地包括超導(dǎo)體、特別是高溫超導(dǎo)體(HTS )。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述第二和第三驅(qū)動(dòng)軸(12，13)用作為船舶在低速范圍時(shí)的主驅(qū)動(dòng)裝置，并且所述第一驅(qū)動(dòng)軸(11)單獨(dú)地或者與所述第二和第三驅(qū)動(dòng)軸(12，13)聯(lián)合地作為船舶在較高速范圍直至最高速時(shí)的主驅(qū)動(dòng)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一驅(qū)動(dòng)軸(11)的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)為燃?xì)鉁u輪機(jī)(6)，并且所述第二和第三驅(qū)動(dòng)軸(11，12)的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于被供給了其中一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的、振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓的船載電網(wǎng)變流器(22)， 所述船載電網(wǎng)變流器將所述電壓轉(zhuǎn)換成用于船載電網(wǎng)的、振幅恒定并且頻率恒定的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(I)，其特征在于被供給了所述第二驅(qū)動(dòng)軸(12)的、振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓的第一船載電網(wǎng)變流器(22)，所述第一船載電網(wǎng)變流器將所述電壓轉(zhuǎn)換成用于第一部分船載電網(wǎng)(20 )的、振幅恒定并且頻率恒定的電壓；和其特征在于被供給了所述第三驅(qū)動(dòng)軸(13)的、振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓的第二船載電網(wǎng)變流器(22)，所述第二船載電網(wǎng)變流器將所述電壓轉(zhuǎn)換成用于第二部分船載電網(wǎng)(20)的、振幅恒定并且頻率恒定的電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于，兩個(gè)所述部分船載電網(wǎng)(20)能夠相互耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，其特征在于至少一個(gè)附加的船載電網(wǎng)發(fā)電機(jī)(25 )，所述船載電網(wǎng)發(fā)電機(jī)用于為所述船載電網(wǎng)或者其中一個(gè)所述部分船載電網(wǎng)(20)供給振幅恒定并且頻率恒定的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)軸(11，12，13)的至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4)能夠由驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)(3，6)選擇性地以固定的或者可變的頻率驅(qū)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1，30)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)軸(12,13)能夠從一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)切換至另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài),在前一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中,所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4)在中間未接入所述船載電網(wǎng)變流器(22)的情況下與所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)電耦合，并且產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓，在后一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4)通過所述船載電網(wǎng)變流器(22)與所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)電耦合，其中，所述船載電網(wǎng)變流器(22 )產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1，30)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)軸(12,13)能夠從一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)切換至另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài),在前一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中,所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述發(fā)電機(jī)(4)在中間未接入所述船載電網(wǎng)變流器(22)的情況下與所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)電耦合，并且產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓，在后一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，所述船載電網(wǎng)或者部分船載電網(wǎng)(20 )通過所述船載電網(wǎng)變流器(22)與所述驅(qū)動(dòng)軸(12，13)的至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)電耦合，其中，所述船載電網(wǎng)變流器(22)產(chǎn)生振幅和頻率可變的電壓。
16.一種將根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的船舶動(dòng)力系統(tǒng)(I)在多船體船舶中、特別是在三體船中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)，具有至少一個(gè)第一和第二電驅(qū)動(dòng)軸(11，12)，用于分別驅(qū)動(dòng)推進(jìn)單元(2)、特別是噴水式推進(jìn)器，其中，每個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸(11，12)包括至少一個(gè)由內(nèi)燃機(jī)(3，6)驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)速可變的發(fā)電機(jī)(4)，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的電動(dòng)機(jī)電壓；和至少一個(gè)利用這個(gè)電壓供電的并且與該推進(jìn)單元(2)耦合的、轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)。第一和第二驅(qū)動(dòng)軸(11，12)能夠從第一運(yùn)行狀態(tài)切換至第二運(yùn)行狀態(tài)，在第一運(yùn)行狀態(tài)中，第一和第二驅(qū)動(dòng)軸相互電隔離，在第二運(yùn)行狀態(tài)中，第一和第二驅(qū)動(dòng)軸這樣相互電耦合，即，能夠從其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(11，12)的至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(4)向另一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(11，12)的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(5)傳輸能量。優(yōu)選地，至少一個(gè)發(fā)電機(jī)(4)在此具有超導(dǎo)體繞組。該船舶動(dòng)力系統(tǒng)(1)優(yōu)選地應(yīng)用在三體船中。
文檔編號B60L11/08GK102939217SQ201180007810
公開日2013年2月20日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者賴納·哈爾蒂希, 凱·蒂格斯, 米歇爾·維齊斯克 申請人:西門子公司