專利名稱：一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
船舶以電動機帶動螺旋槳的電力推進方式，通過變頻裝置對交流推進電動機(同步電機或異步電機)實施轉(zhuǎn)速控制，從而實現(xiàn)對船舶的推進控制。這種推進方式能夠提高船舶的技術(shù)經(jīng)濟性能，具有操縱性能好、節(jié)能環(huán)保的特點。但是，目前在電力推進船舶的推進驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成方式上，主要是由推進電動機簡單替代常規(guī)的推進柴油機。并沒有充分利用電力推進系統(tǒng)在驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成上的靈活性，使電力推進船舶的推進驅(qū)動性能并未得到充分發(fā)揮。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型提供一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。本實用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，包括推進電機，所述推進電機連接有螺旋槳， 推進電機還連接有變頻器，變頻器與一控制器連接?！?、所述推進電機數(shù)量為一臺時，螺旋槳有以下連接方式，1.所述推進電機為三相交流電動機，變頻器數(shù)量為一臺，螺旋槳數(shù)量為一個，推進電機與螺旋槳直接連接或通過減速箱連接；2.所述推進電機為雙三相交流電動機，所述變頻器為兩臺，各變頻器分別與控制器連接，螺旋槳數(shù)量為一個，推進電機與螺旋槳直接連接或通過減速箱連接；3.所述推進電機為三相交流電動機，變頻器數(shù)量為一臺，推進電機通過減速器連接有兩個螺旋槳。二、所述推進電機為三相交流電動機，數(shù)量為兩臺時，各推進電機分別連接一變頻器，各變頻器分別連接于控制器，螺旋槳有以下連接方式，1.兩臺推進電機同軸串聯(lián)后連接于一個螺旋槳，推進電機與螺旋槳直接連接或通過減速箱連接；2.兩臺推進電機并聯(lián)后通過減速箱與一個螺旋槳連接；3.兩臺推進電機分別連接有一個螺旋槳，推進電機與螺旋槳直接連接或通過減速箱連接。本實用新型的有益效果是，針對不同船舶類型及其推進特性對船舶電力推進驅(qū)動方式的具體要求，提出單機-單槳、雙機-單槳、雙機-雙槳等不同方式的電力推進系統(tǒng)的推進驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成及方法，從而進一步提高船舶電力推進系統(tǒng)驅(qū)動性能和控制性能。

圖1是本實用新型提出的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)的實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖2是實施例之二的示意圖[0018]圖3是實施例之三的示意圖[0019]圖4是實施例之四的示意圖[0020]圖5是實施例之五的示意圖[0021]圖6是實施例之六的示意圖[0022]圖7是實施例之七的示意圖[0023]圖8是實施例之八的示意圖[0024]圖9是實施例之九的示意圖[0025]圖10是實施例之十的示意圖
具體實施方式
為了使本實用新型實現(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)合圖示與具體實施例，進一步闡述本實用新型。如圖所示，本實用新型提出的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以分為單機-單槳驅(qū)動、雙機-單槳驅(qū)動、雙機-雙槳驅(qū)動、雙機單槳驅(qū)動等四種不同類型的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，如圖1 10所示。圖1、2、3、4為單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成；圖5、6、7為雙機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成；圖8、9為雙機-雙槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成，圖10為雙機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成。(1)單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成方法如圖1，推進電機PM為三相交流電動機(異步電機或同步電機)A02直接連接螺旋槳(推進器)AOl，構(gòu)成單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，通過控制器A04對變頻器A03的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機A02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖2，推進電機PM為雙三相(六相)交流電動機(異步電機或同步電機)B02直接連接螺旋槳(推進器)B01，構(gòu)成另一種單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)。雙三相推進電機可以有效降低在低轉(zhuǎn)速下電動機的轉(zhuǎn)矩脈動，從而提高電力推進系統(tǒng)的運行穩(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。通過控制器B04對B031和B032的輸出頻率控制，實現(xiàn)雙三相推進電機B02 的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖3，推進電機PM為三相交流電動機(異步電機或同步電機)C02通過減速裝置C05連接螺旋槳(推進器)C01，這是一種在圖1的基礎(chǔ)上帶減速箱的單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)。這種帶減速箱的單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速推進電機與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過控制器C04對變頻器C03的輸出頻率控制， 實現(xiàn)推進電機C02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖4，推進電機PM為雙三相(六相)交流電動機(異步電機或同步電機)D02通過減速裝置D05連接螺旋槳(推進器)D01，這是一種在圖2的基礎(chǔ)上帶減速箱的雙三相單機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速雙三相推進電機與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過控制器D04對D031和D032的輸出頻率控制，實現(xiàn)雙三相推進電機D02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(2)雙機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成方法[0034]雙機-單槳驅(qū)動可在單機_單槳基礎(chǔ)上提高電力推進驅(qū)動的靈活性和可靠性。在船舶高航速、高功率推進情況下，可由二臺推進電機投入運行，共同驅(qū)動螺旋槳；而在船舶低航速、低功率推進情況下，由1臺推進電機驅(qū)動螺旋槳，另一臺電機空轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)船舶電力推進的節(jié)能。這種雙機_單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)還具有推進功能上的冗余性，當(dāng)二臺推進電機及其相應(yīng)的變頻器之中任一臺發(fā)生故障情況下，另一臺仍然可以維持運行，從而大大提高了船舶電力推進系統(tǒng)的可靠性。如圖5，二臺推進 電機PM為交流電動機(異步電機或同步電機)E021和E022同軸直接連接螺旋槳(推進器)EO1，構(gòu)成同軸串聯(lián)型雙機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，通過控制器E04對相應(yīng)于推進電機的變頻器E031和E032的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機E021和的E022轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖6，二臺推進電機PM為交流電動機(異步電機或同步電機)F021和F022同軸通過減速裝置F05連接螺旋槳(推進器)FO1，這是一種在圖5的基礎(chǔ)上帶減速箱的雙機_單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)。這種同軸串聯(lián)型帶減速箱的雙機_單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速推進電機與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過控制器F04對相應(yīng)于推進電機的變頻器F031和F032的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機F021和的F022轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。如圖7，二臺推進電機PM為交流電動機(異步電機或同步電機)G021和G022的傳動軸通過傳動裝置G05連接螺旋槳(推進器)G01，構(gòu)成雙軸并聯(lián)型雙機-單槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)， 通過控制器G04對相應(yīng)于推進電機的變頻器G031和G032的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機 G021和的G022轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(3)雙機_雙槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成方法雙機-雙槳驅(qū)動可進一步提高電力推進船舶操縱控制性能。如圖8，船舶左右舷配置二套獨立的單機-單槳系統(tǒng)，即由推進電機H021直接連接螺旋槳HOl 1，推進電機H022直接連接螺旋槳HO12，從而組成左右舷對稱的雙機-雙槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)。通過控制器H04對相應(yīng)變頻器H031和H032的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機H021和 H022的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。由于是雙機-雙槳獨立，當(dāng)有意控制推進電機H021和H022的轉(zhuǎn)速不同時，雙槳的推力不同，由此產(chǎn)生的推力差形成等價舵效，實現(xiàn)船舶的航向控制。如圖9，船舶左右舷配置二套獨立的單機-單槳系統(tǒng)，即由推進電機1021通過減速裝置1051連接螺旋槳1011，推進電機1022通過減速裝置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-雙槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，適合于高轉(zhuǎn)速推進電機與低轉(zhuǎn)速螺旋槳之間的匹配，對變頻的輸出頻率范圍可相應(yīng)降低。通過控制器104對相應(yīng)變頻器1031和 1032的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機1021和1022的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(4)單機雙槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成方法如圖10，推進電機PM為交流電動機(異步電機或同步電機)J02通過傳動裝置J05 連接左右舷對稱的螺旋槳JOll和J012，構(gòu)成單機-雙槳驅(qū)動結(jié)構(gòu)，通過控制器J04對變頻器J03的輸出頻率控制，實現(xiàn)推進電機J02的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本實用新型針對不同船舶類型及其推進特性對船舶電力推進驅(qū)動方式的具體要求，提出單機_單槳、雙機_單槳、雙機_雙槳等不同方式的電力推進系統(tǒng)的推進驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成及方法，從而進一步提高船舶電力推進系統(tǒng)驅(qū)動性能和控制性能。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變 化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(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系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括推進電機，所述推進電機連接有螺旋槳，推進電機還連接有變頻器，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系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進電機數(shù)量為一臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進電機為三相交流電動機，變頻器數(shù)量為一臺，螺旋槳數(shù)量為一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進電機為雙三相交流電動機，所述變頻器為兩臺，各變頻器分別與控制器連接，螺旋槳數(shù)量為一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進電機為三相交流電動機，變頻器數(shù)量為一臺，推進電機通過減速器連接有兩個螺旋槳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進電機為三相交流電動機，數(shù)量為兩臺，各推進電機分別連接一變頻器，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系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩臺推進電機同軸串聯(lián)后連接于一個螺旋槳。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩臺推進電機并聯(lián)后通過減速箱與一個螺旋槳連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩臺推進電機分別連接有一個螺旋槳。
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系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述推進電機通過減速箱與螺旋槳連接。
專利摘要一種船舶電力推進系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，包括推進電機，所述推進電機連接有螺旋槳，推進電機還連接有變頻器，變頻器與一控制器連接。針對不同船舶類型及其推進特性對船舶電力推進驅(qū)動方式的具體要求，提出單機-單槳、雙機-單槳、雙機-雙槳等不同方式的電力推進系統(tǒng)的推進驅(qū)動結(jié)構(gòu)組成及方法，從而進一步提高船舶電力推進系統(tǒng)驅(qū)動性能和控制性能。
文檔編號B63H23/24GK202107084SQ20112014833
公開日2012年1月11日 申請日期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 申請人:上海海事大學(xué)