船的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種船的具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)由大洋運(yùn)輸貨物除了受經(jīng)濟(jì)方面影響之外主要還受到運(yùn)輸成本的影響。為了降低運(yùn)輸成本，例如總是使用更大的船，該船必須補(bǔ)償與較小的船相比的更長(zhǎng)的停泊時(shí)間，并且配備所謂的“綠色解決方案”以提高效率。在經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)衰退的情況下，有效地改裝船的余地很小。此外，為了降低運(yùn)輸成本，愈發(fā)廣泛地存在所謂的“減速航行”、即以節(jié)約燃料為目的而以降低的速度來針對(duì)性地行駛。例如在從歐洲到亞洲的航線上，當(dāng)不裝載或僅裝載少量的昂貴貨物時(shí)，限制集裝箱貨船的速度。然而，當(dāng)船不是設(shè)計(jì)用于這些運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，此時(shí)其燃料消耗率提高，因?yàn)轵?qū)動(dòng)機(jī)器不在其最佳的工作范圍中運(yùn)行。因此在具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系的船中，這兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沒有利用其部分優(yōu)點(diǎn)。這種浪費(fèi)由于性能下降也不能夠或僅不能夠充分地作為電能回饋到船舶電網(wǎng)中。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于，提供船的具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系的改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0004]船的根據(jù)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系。在此，每個(gè)驅(qū)動(dòng)系包括螺旋槳軸、用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳軸的構(gòu)造成內(nèi)燃機(jī)的主驅(qū)動(dòng)器和構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的副驅(qū)動(dòng)器，副驅(qū)動(dòng)器選擇性地能作為螺旋槳軸的驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行或者能發(fā)電機(jī)式地受到螺旋槳軸驅(qū)動(dòng)地運(yùn)行。副驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)和連接成，通過發(fā)電機(jī)式地運(yùn)行第一副驅(qū)動(dòng)器，以用于從由主驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能，并且第二副驅(qū)動(dòng)器作為第二螺旋槳軸的由第一副驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器來運(yùn)行，使得兩個(gè)螺旋槳軸能僅借助由剛好一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器所做的功來驅(qū)動(dòng)。
[0005]因此，船的根據(jù)本實(shí)用新型的具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了，通過以下方式借助于由僅一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的功率驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)螺旋槳軸，即使第一螺旋槳軸直接由主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并且第二螺旋槳軸借助電能驅(qū)動(dòng)，該電能借助副驅(qū)動(dòng)器由第一螺旋槳軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生并且用于驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸。由此，這兩個(gè)螺旋槳軸能夠在速度較小時(shí)通過僅一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，由此在相應(yīng)地設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，與利用這兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行相比，改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在低速度時(shí)的效率并且能夠降低燃料消耗率。此外，這也降低維護(hù)需求并且降低維護(hù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)成本，因?yàn)榕c在不適宜的運(yùn)行點(diǎn)中的運(yùn)行相比，主驅(qū)動(dòng)器的磨損在其以適宜的運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行時(shí)降低，并且一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器至少暫時(shí)地完全沒有負(fù)載。最后，通過船利用這兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)器中的僅一個(gè)的可驅(qū)動(dòng)性也提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的冗余并且進(jìn)而提高船的運(yùn)行安全性。
[0006]本實(shí)用新型的一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，設(shè)置至少一個(gè)用于從主驅(qū)動(dòng)器的排氣獲取電能的能量獲取設(shè)備。
[0007]在根據(jù)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，從主驅(qū)動(dòng)器的排氣中獲取電能是尤其有利的，因?yàn)樵诘退贂r(shí)利用僅一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)船不僅改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率，而且基于用于驅(qū)動(dòng)船的主驅(qū)動(dòng)器的較高轉(zhuǎn)速而提高了在低速時(shí)可從排氣獲取的能量。
[0008]優(yōu)選地，在此，由至少一個(gè)能量獲取設(shè)備從排氣獲取的能量能夠輸入到船的船舶電網(wǎng)中。
[0009]由此，從排氣獲取的能量能夠有利地用于船舶電網(wǎng)的供電。
[0010]本實(shí)用新型的另一設(shè)計(jì)方案提出，每個(gè)驅(qū)動(dòng)系具有與副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器，借助于該變頻器能夠改變輸送給副驅(qū)動(dòng)器的并由副驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的交流電壓的頻率，并且每個(gè)副驅(qū)動(dòng)器通過變頻器能夠作為驅(qū)動(dòng)其它副驅(qū)動(dòng)器的發(fā)電機(jī)來運(yùn)行。
[0011]本實(shí)用新型的該設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了經(jīng)由變頻器耦合副驅(qū)動(dòng)器，以便將螺旋槳軸的旋轉(zhuǎn)能量用于電驅(qū)動(dòng)各個(gè)其他的螺旋槳軸。
[0012]當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除了變頻器之外具有至少一個(gè)用于從主驅(qū)動(dòng)器的排氣獲取電能的能量獲取設(shè)備時(shí)，由至少一個(gè)能量獲取設(shè)備從排氣獲取的能量?jī)?yōu)選地能夠輸送給至少一個(gè)變頻器，以用于驅(qū)動(dòng)與變頻器相對(duì)應(yīng)的副驅(qū)動(dòng)器。
[0013]由此，從排氣中獲取的能量有利地也能用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳軸。
[0014]具有與副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一設(shè)計(jì)方案提出，電能從船的船舶電網(wǎng)中經(jīng)由與副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器能夠輸送給每個(gè)副驅(qū)動(dòng)器。
[0015]這實(shí)現(xiàn)了，使用來自船舶電網(wǎng)的能量以用于驅(qū)動(dòng)船，并且進(jìn)而擴(kuò)大了以下可行性，即將驅(qū)動(dòng)器功率分級(jí)地分配到不同的部件上并且進(jìn)一步優(yōu)化了效率。特別地，來自船舶電網(wǎng)的能量能夠有利地用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器功率，該驅(qū)動(dòng)器功率僅比只由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器能產(chǎn)生的功率大相對(duì)很小的附加功率，因?yàn)楦郊庸β蚀藭r(shí)能夠從船舶電網(wǎng)提取，而不必使用第二主驅(qū)動(dòng)器，這降低了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率并且相對(duì)于應(yīng)用僅一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器提高了燃料消耗率。
[0016]此外優(yōu)選的是，至少一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器以用于驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)螺旋槳軸的額定功率來設(shè)計(jì)，即額定功率僅僅由主驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生并且由在主驅(qū)動(dòng)器至少接近最小燃料消耗率時(shí)從其排氣獲取的電能來產(chǎn)生。
[0017]由此，尤其當(dāng)額定功率指向到在慢速行駛時(shí)優(yōu)選的船速時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化了在低速時(shí)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率和燃料消耗率。
[0018]本實(shí)用新型的其它設(shè)計(jì)方案提出，這兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)器針對(duì)不同的最大功率設(shè)計(jì)。
[0019]由此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠優(yōu)化到不同的低速上，其中分別僅使用主驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)。此夕卜，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)主驅(qū)動(dòng)器能夠節(jié)約驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量、結(jié)構(gòu)空間和投資成本。
[0020]本實(shí)用新型的其它設(shè)計(jì)方案提出，設(shè)置有使這兩個(gè)副驅(qū)動(dòng)器耦合的電軸。
[0021]該設(shè)計(jì)方案有利地實(shí)現(xiàn)了，經(jīng)由使這兩個(gè)副驅(qū)動(dòng)器耦合的電軸使這兩個(gè)螺旋槳軸電耦合。相對(duì)于前述的經(jīng)由變頻器耦合副驅(qū)動(dòng)器，由此有利地降低了在副驅(qū)動(dòng)器之間傳遞能量時(shí)的損失。
[0022]在用于運(yùn)行根據(jù)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的根據(jù)本實(shí)用新型的方法中，用于驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)螺旋槳軸的驅(qū)動(dòng)器功率在第一功率區(qū)間中僅由剛好一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生。在此，第一螺旋槳軸直接由主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，并且借助于電能驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸，該電能借助于發(fā)電機(jī)式運(yùn)行的第一副驅(qū)動(dòng)器從第一螺旋槳軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來獲取并且用于借助第二副驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸。
[0023]這具有上面已經(jīng)提到的在低速時(shí)提高效率和降低燃料消耗率的優(yōu)點(diǎn)，該速度對(duì)應(yīng)于第一功率區(qū)間。
[0024]優(yōu)選地，第一功率區(qū)間定義為，其包含如下驅(qū)動(dòng)器功率，在該驅(qū)動(dòng)器功率中，產(chǎn)生了該驅(qū)動(dòng)器功率的主驅(qū)動(dòng)器具有最小燃料消耗率。
[0025]由此，有利地優(yōu)化第一功率區(qū)間中的燃料消耗率。
[0026]用于具有與副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法的一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，用于驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)螺旋槳軸的驅(qū)動(dòng)器功率在第二功率區(qū)間中僅由剛好一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器和由從船舶電網(wǎng)提取的功率產(chǎn)生。在此，第一螺旋槳軸直接由主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，并且借助于電能驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸，該電能一部分從船舶電網(wǎng)提取，并且第二部分借助于作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的第一副驅(qū)動(dòng)器由第一螺旋槳軸的轉(zhuǎn)動(dòng)獲取，并且電能經(jīng)由與第二副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器輸送給第二副驅(qū)動(dòng)器并且用于借助作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的第二副驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸。
[0027]這具有上述的優(yōu)點(diǎn)，即從船舶電網(wǎng)中提取第二功率區(qū)間的驅(qū)動(dòng)器功率，該驅(qū)動(dòng)器功率僅比只由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器能產(chǎn)生的功率大相對(duì)很小的附加功率，而沒有使用第二主驅(qū)動(dòng)器并且由此降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率，并且與應(yīng)用僅一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器相比提高了燃料消耗率。
[0028]用于具有與副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器并具有用于從主驅(qū)動(dòng)器的排氣獲取電能的至少一個(gè)能量獲取設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的根據(jù)本實(shí)用新型的方法的另一設(shè)計(jì)方案提出，用于驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)螺旋槳軸的、與主驅(qū)動(dòng)器的上述額定功率一致的驅(qū)動(dòng)器功率僅由剛好一個(gè)以該額定功率設(shè)計(jì)的主驅(qū)動(dòng)器和由從該主驅(qū)動(dòng)器的排氣獲取的電能來產(chǎn)生。在此，第一螺旋槳軸直接由主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，并且借助電能驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸，該電能一部分由主驅(qū)動(dòng)器的排氣來獲取，并且第二部分借助作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的第一副驅(qū)動(dòng)器由第一螺旋槳軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來獲取，并且電能經(jīng)由與第二副驅(qū)動(dòng)器相對(duì)應(yīng)的變頻器輸送給第二副驅(qū)動(dòng)器，并且用于借助作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的第二副驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸。
[0029]由此，船能有效且有效率地在與主驅(qū)動(dòng)器的額定功率相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行點(diǎn)中運(yùn)行，其中，主驅(qū)動(dòng)器良好地滿載并且進(jìn)而其燃料消耗率是低的，第二主驅(qū)動(dòng)器不運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的速度并且從排氣中獲取的排氣功率完全地用于船的驅(qū)動(dòng)。
【附圖說明】
[0030]本實(shí)用新型的上述屬性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)這些的方式和方法結(jié)合下述根據(jù)附圖詳細(xì)闡述的對(duì)實(shí)施例的示意性說明而更清楚易懂。在此示出:
[0031]圖1是船的耦合到船舶電網(wǎng)處的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的根據(jù)第一實(shí)施例的框圖，
[0032]圖2是船的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部件的功率的特征曲線，并且
[0033]圖3是船的耦合到船舶電網(wǎng)處的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的根據(jù)第二實(shí)施例的框圖。
[0034]相互對(duì)應(yīng)的部件在附圖中以相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)出。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出船的耦合到船舶電網(wǎng)I處的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2的根據(jù)第一實(shí)施例的框圖。
[0036]船舶電網(wǎng)I具有用于產(chǎn)生船舶電網(wǎng)I的電能的多個(gè)船舶電網(wǎng)發(fā)電機(jī)11至14。船舶電網(wǎng)發(fā)電機(jī)11至14例如分別通過(未示出的)內(nèi)燃機(jī)、例如柴油機(jī)來驅(qū)動(dòng)。
[0037]驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系3，4。每個(gè)驅(qū)動(dòng)系3，4包括
[0038]用于船的螺旋槳32，42的螺旋槳軸31，41，
[0039]用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的螺旋槳軸31，41的、構(gòu)造成內(nèi)燃機(jī)、例如構(gòu)造成二沖程柴油機(jī)的主驅(qū)動(dòng)器33，43，
[0040]用于從相應(yīng)的主驅(qū)動(dòng)器33，43的排氣中獲取電能的能量獲取設(shè)備34，44，
[0041]構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)的副驅(qū)動(dòng)器35，45，其選擇性地能夠作為驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的螺旋槳軸31,41的發(fā)動(dòng)機(jī)或能夠作為受到螺旋槳軸31，41驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)來運(yùn)行，
[0042]與相應(yīng)的副驅(qū)動(dòng)器35，45相對(duì)應(yīng)的變頻器36，46，借助該變頻器能夠改變輸送給副驅(qū)動(dòng)器35，45的和由副驅(qū)動(dòng)器35，45產(chǎn)生的交流電壓的頻率，
[0043]和離合器37，47，借助于其能夠使相應(yīng)的主驅(qū)動(dòng)器33，43與相應(yīng)的螺旋槳軸31，41脫耦。
[0044]副驅(qū)動(dòng)器35，45和變頻器36，46如下地設(shè)計(jì)和連接，使得通過使第一副驅(qū)動(dòng)器35作為發(fā)電機(jī)來運(yùn)行，以用于從由主驅(qū)動(dòng)器33直接驅(qū)動(dòng)的第一螺旋槳軸31的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能，并且第二副驅(qū)動(dòng)器45作為由第一副驅(qū)動(dòng)器35驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)來運(yùn)行，以用于驅(qū)動(dòng)第二螺旋槳軸41，使這兩個(gè)螺旋槳軸31，41能夠僅借助由第一主驅(qū)動(dòng)器33所做的功來驅(qū)動(dòng)。
[0045]由能量獲取設(shè)備34，44從排氣獲取的能量能夠完全或部分地分別輸入到船舶電網(wǎng)I中或