CN101092163B - 用于电力推进船的电力推进系统及装备有此系统的船 - Google Patents

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Abstract

本发明尤其涉及一种用于电力推进船的电力推进系统，该系统包括至少两个侧吊舱(3)和一中央轴系(4)。其特征在于，来自所述轴系(4)的推进力由螺杆泵(6)传递。

Description

用于电力推进船的电力推进系统及装备有此系统的船
技术领域
本发明涉及一种用于电力推进船的电力推进系统，尤其涉及一种用于电力推进大型船的电力推进系统。本发明还涉及一种装备有此类系统的船。
背景技术
对于例如用于具有旅游船功能的客船，船主要求，船的尺寸日益增大以增加每次巡航的乘客数量，同时也为了给乘客提供尽可能多的可观赏海景的舱室。
与此同时，要求客船具有不小于20节的巡航速度。
目前，“Panamax”型(具有允许客船通过巴拿马运河的尺寸)的客船或“Overpanamax”型(具有不能通过巴拿马运河的尺寸)的客船通常具有使用两个轴系的电力推进装置，每个电机传递约20兆瓦特(MW)的功率。当考虑船尺寸的增加或巡航速度的增加时，该每一轴系的推进功率不足以满足船主的要求。
此外，试图增加每一轴系的推进功率将引发与电机功率过剩有关的技术问题。这种做法还将遇到与推进器尺寸和用于使船的振动受到控制的船体净空(hull clearance)有关的问题，从而抑制在低幅振动的情况下获得高推进效率。
此外，增加推进系统的尺寸违背了由港口或过境区(transit zone)的深度所决定的吃水深度和尺寸的限度。
船主还强烈要求推进系统的余度，以便在推进元件中的一个暂时停止工作时保证至少约例如20节的最小速度。
对于吨位较大的船，为了获得足够大的必需的推进功率，已实施由多个可操纵的推进吊舱组合而成的推进装置来推进，而不是通过轴系来推进。此处使用术语“吊舱(pod)”，意指位于船体外部并包含推进电机的浸没式推进单元(immersed propulsion unit)。
吊舱是复杂的单元，但是人们对吊舱进行了充分的改进，使之能够传递高达30MW的功率。当使用可操纵的吊舱时，吊舱提供了这样的优点，即具有可操纵的功能和推进功能。此外，当使用此类吊舱时，在由于损失了推进元件中的一个而使操作性能降低的情况下，较多的推进装置的数量使得可以改善系统的余度。
很难使具有三个吊舱的构造——即两个侧吊舱和船纵轴线上的一个中央吊舱——标准化。中央吊舱位于船的尾流中，因此设计非常复杂且要求具有大尺寸。
因此，为了增加总推进功率，通常优选具有四个吊舱的构造以给系统提供所需的功率和余度。遗憾的是，这种构造具有这样的缺点，即受到针对大型船的可容许的尺寸和吃水深度的限制。因此，在船上增加的两个朝前的吊舱存在遭受碰撞或损坏的巨大危险。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能缓和现有方案中存在的问题的船推进系统，即该船推进系统具有使得可以保证至少最小巡航速度的余度，并使得可以用至少在关键区域尽可能标准化且紧凑的推进装置获得推进功率。
更具体地，本发明的目的是提出一种尤其用于推进大型船的船推进系统，该推进系统包括两个侧吊舱和一中央轴系。
在专利申请EP 1 329 379及US 2005/0164574中已知一种船推进系统，该船推进系统由提供主要推进力的中央轴系和两个侧吊舱组成。用于中央轴系的推进功率由与推进器关联的柴油机提供，在该推进器中叶片的螺旋角是可调的，以满足机动性限制。吊舱为电驱动。
但是，电能和柴油机能量供应的结合并不能获得与通过全电力系统所得到的余度同样好的余度。
一个发电机单元——作为组成船上电力供网的一套或多套发电机单元的一部分——发生故障不会损及用于使船能够运行的能量的连续供应，这是因为其它发电机单元可接替存有故障的发电机单元。但是，柴油机能量供应的故障将导致由该能量供应驱动的推进装置至少暂时地停止工作。
此外，全电力能量供应具有这样的优点，即在设计船的构造时提供了更大的灵活性，这是因为可以将电动机间隔较大距离和在不同高度放置。这对于体积大得多的柴油机则是不可能的。
文献WO-A-03/066428也说明了一种包括一中央轴系和两个后部侧吊舱的船推进系统。
如该文献中的图1A至2B所示，所述中央轴系的推进装置由传统的推进器组成。
在该文献的图3A和3B中所示的实施例中，所述中央轴系的推进装置是“喷水装置”，即一种安装在船体内部的装置，该装置主要包括吸水管道、通过轴驱动的泵、位于下游的扩散器、加速喷嘴以及用于操纵并使射流反向的装置。
因此，本发明的目的是提供一种用于电力推进船尤其是大型船的电力推进系统，该系统包括至少两个侧吊舱和一中央轴系。
这种构造的第一主要优点在于，可将标准的推进装置用于吊舱，并使用易于用于获得所需总功率的轴系。
所述两个侧吊舱可在已知的传统构造中找到，并且已被使用。
相反地，考虑到尺度及所要实现的性能，所述中央轴系可能会引起问题。
所引起的第一类问题涉及振动，这是因为，由于尾流受船龙骨后部即在船尾部延伸至龙骨的延伸部的干扰而产生相当大的振动。
该问题按传统的办法利用尾流调节球部(wake regulator bulbs)来解决，如同在具有一个轴系的船例如液化气体船上所实施的那样。在这种情况下，需要提供成本高且体积大的复杂金属件。
所引起的第二类问题涉及在体积紧凑的情况下所要实现的推进功率，以便于将所述推进功率合并到船的中央尾流中，以及尽可能标准化以使成本不会不合理地增加的解决方案。
如上所述，本发明因此提供一种用于电力推进船的电力推进系统，该系统包括至少两个后部侧吊舱和设计在船轴线上位于中央的轴系。
根据本发明，来自所述轴系的推进力由螺杆泵传递。
有利地，所述螺杆泵包括推进器、位于推进器上游的一圈导流翼(flowdirector fin)和环绕由所述推进器与所述一圈导流翼所组成的组件的管道。
通过这种方式，螺杆泵类型的推进装置使得可以在保持至少与传统推进器相当的最小功率的同时缓解推进器尺寸的问题，并可以通过在流体从螺杆泵中离开时对其进行引导来避免噪声和振动干扰，从而使得可以避免气蚀(cativation)问题。
导流翼的存在使得可以避免这样的需求，即将调节球部放置就位以在推进装置进口处引导尾流。也可以使用一种简易且廉价的结构——例如围绕用于经由中央轴系推进的轴的轴线的简易船尾轴管来代替这种球部。
应该注意到，螺杆泵推进原理实质上已长期地应用于潜艇推进系统，并且，将螺杆泵定位于潜艇的尾流中使得可以在降低噪声干扰的同时，还可以得到比传统推进器更高的效率。螺杆泵(通过引导液体流)传递动量推力，而传统的推进器传递压力推力。
在本发明的优选实施例中，两个侧吊舱是具有如专利申请WO2005/110840中所说明的螺杆泵类型的吊舱。因此，该推进装置的所有优点，即其紧凑性、高功率以及对气蚀现象的消除，都提供了一种非常适合于大型船的方案。这些优点因而使得可以在船体的形状方面具有较大的自由度，并且可以避免任何冲击现象，这是因为船尾被浸没。
在本发明的一实施例中，两个后部侧吊舱是能够在360°范围内操纵的吊舱。
本发明还提供了一种装备有如上所述的电力推进系统的船。
在一实施例中，螺杆泵的推进器的船体净空(hull clearance)为约500毫米(mm)。
有利地，将围绕中央螺杆泵的管道尤其借助于臂连接到船体，以承担力或者以便如果所述推进装置远离船龙骨则提供其它用于保持所述推进装置的机构。
附图说明
下面的说明将有助于理解本发明。该说明参考附图仅以示例的方式给出。在附图中：
图1是示出根据本发明的推进系统的仰视示意图；
图2是本发明的中央轴系的纵向视图；以及
图3是本发明的中央轴系的三维视图。
具体实施方式
图1中，在船后端从下方观察本发明的推进系统1。该系统1安装在船后端并位于船尾的船壳整流部(hull fairing)2下方，并且，该系统首先由两个由螺杆泵类型的吊舱构成的侧推进装置3、其次由沿船的纵向中央轴线5布置有轴系4的中央推进装置组成。
中央轴系4由螺杆泵6组成，该螺杆泵由环绕推进器8的管道7、导流翼9以及船尾轴管10组成。
中央轴系4位于船体龙骨11的后部，所述龙骨相对于船的尺寸很大，因此需要将所述龙骨局部示出。图1、2和3示出所述管10的与接合龙骨11有关的功能。因此，离开龙骨11尾端的流沿着船尾轴管10被再次引导，以进入螺杆泵6中而不扰乱尾流。
图1示出在船的中央轴线5任一侧与所述中央轴等距离地布置的两个侧推进装置3，所述侧推进装置位于朝向船后端的位置。如上所述，侧推进装置由螺杆泵类型的推进吊舱组成，即具有环绕推进器13的管道12和导流翼14(见图3)。两个侧推进装置3传递动量推力。
图2尤其清楚地示出中央推进装置4的环绕螺杆泵6的管道7经由臂15与船体特别是船尾2相接的接合处。该臂15使得可以分配用于保持在该构造中远离船龙骨11的中央推进装置4的保持力。
图3是具有本发明的推进系统的船的后端的三维视图。图3示出本发明的系统相对于该船后端的尺度具有紧凑性，以及可以利用传递船所需功率且不产生噪声干扰的推进装置获得相对较小的船体净空。
本发明不局限于上面所提出的示例，而是涵盖任何其它的落入权利要求范围内的变型。

Claims (6)

1.一种用于电力推进船的电力推进系统，该系统包括至少两个后部侧吊舱(3)和设计在船轴线(5)上位于中央的轴系(4)，所述电力推进系统的特征在于，来自所述轴系的推进力由螺杆泵(6)传递，所述螺杆泵(6)包括推进器(8)、置于所述推进器(8)上游的一圈导流翼(9)以及环绕由所述推进器和所述一圈导流翼组成的组件的管道(7)。
2.根据权利要求1所述的用于电力推进船的电力推进系统，其特征在于，所述两个后部侧吊舱(3)是螺杆泵类型的吊舱。
3.根据权利要求1或2所述的用于电力推进船的电力推进系统，其特征在于，所述两个后部侧吊舱(3)是能够在360°范围内操纵的吊舱。
4.一种装备有根据权利要求1至3中任一项所述的电力推进系统的船。
5.根据权利要求4所述的船，其特征在于，所述螺杆泵(6)的推进器(8)的船体净空是大约500mm。
6.根据权利要求4或5所述的船，其特征在于，围绕所述中央螺杆泵(6)的管道(7)通过承担力的臂(15)连接到船体。
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