CN101797976A - 电动船舶对转桨推进装置 - Google Patents

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Abstract

电动船舶对转桨推进装置是一种以电动机(直流或交流)作为主机直接带动传动比为3∶1～40∶1的齿轮箱再与高效、节能的对转桨共同组合的可实现无碳零排放(或减少碳排放)符合国家能源和环保政策的并适用各种类型与功率的世界最先进的船舶动力推进装置。由于电动机本身具有正、倒车及变频调速功能，故齿轮箱只有降速及动力分流两大功能，甚至电动机不需降速只经过动力分流机构直接带动两对转桨。加上箱内零件全部对称布置，电动机将动力一直线经过齿轮箱传递到两对转桨。因此结构更简单、紧凑、运转平稳、噪声低，还具有自动调整适应和过载保护能力。整个电动对转桨推进装置节能值可达12～15％，提高航速与推进效率10～12％，是现代船舶推进升级换代最环保最理想的方案。

Description

电动船舶对转桨推进装置
技术领域
本发明涉及机动船舶动力装置，是在申请发明专利“船舶对转桨推进装置”基础上以电动机(直流或交流)作为主机直接带动传动比3∶1～40∶1的齿轮箱再与高效、节能的对转桨共同组合的可实现无碳零排放(或减少碳排放)符合国家能源和环保政策的并适用各种类型与功率的世界最先进的船舶动力推进装置。
本发明的对转桨技术是结合中国船舶现状的创新和发展，它使用对转桨能回收一个螺旋桨损失的旋转能量，经过多年来在同一条船相同功率及工况条件下安装传统推进装置及对转桨推进装置，经过几条不同类型船舶的对比试验、实船航行，大量数据证明对转桨船具有显著节能、提高推进效率和航速的优点。
本装置通过机舱内电动机(直流或交流)与高弹性联轴节相连再带动齿轮箱，由于电动机本身具有正、倒车及变频调速功能，故齿轮箱内省略了常规的正、倒车液压离合器，仅有降速及动力分流两大功能，甚至有些船舶电动机不需降速只经过动力分流机构直接与两对转桨匹配。加上箱内零件全部对称布置，电动机将动力一直线经过高弹性联轴节和齿轮箱传递到两对转桨，因此整个动力装置结构更简单、紧凑、运转平稳、噪声低，还具有自动调整适应和过载保护能力。
电动机的电源可以是船用发电机组或磁力发电，有些船也可以在铅酸电池基础上发展到磷酸铁锂电池、镍氢电池或其他电池、超级电容、太阳能、风能或其他可再生清洁能源，实现最优化用电模式。
整个艉轴系统采用水润滑，符合生态保护要求，也可用油润滑(采用环保润滑油)。
电动对转桨推进装置节能值可达12～15％，提高航速与推进效率10～12％，是现代船舶推进升级换代最环保最理想的方案。
背景技术
传统推进装置是由机舱内的发动机连接具有正、倒车及变速功能的齿轮箱，通过中间轴、艉轴带动单螺旋桨，不具备节能效应，此外齿轮箱噪声、振动大、齿轮传递功率损失大、轴承负荷大、结构复杂、制造成本高，不具备自动适应能力等。
本发明前申请的发明专利“船舶对转桨推进装置”对上述传统推进装置作了重大的创新；其对转齿轮箱直接取代传统齿轮箱达到大量节能……等众多创新特色，但它是用在发动机为内燃机的船舶。本发明是在传统技术及07发明专利的历史背景下产生的。采用直流(或交流)电动机为主机的船舶推进装置。
发明内容
本发明与传统推进装置的最大区别在于使用了不增加任何额外功率消耗下同时具备降速和动力分流二大功能的齿轮箱，通过直流(或交流)永磁无刷变频调速电机经高弹性联轴节直接带动该齿轮箱，再通过艉轴(水润滑或环保油润滑)直接与对转桨相连。甚至有些船舶电动机不需降速只经过动力分流机构直接与两对转桨匹配。齿轮箱内零件全部对称布置，电动机将动力一直线经过高弹性联轴节和齿轮箱传递到两对转桨，因此整个动力装置结构更简单、紧凑、轴承负荷小、运转平稳、噪声低，并具有自动调整适应和过载保护能力。适应性、安全性、可靠性、实用性、环保性更强。可实现无碳零排放(或减少碳排放)符合国家能源与环保政策。
本发明电动船舶对转桨推进装置包括固定在机舱内与电动机输出轴通过高弹性联轴节相连的齿轮箱，固定在船艉部与齿轮箱两相反方向旋转输出轴通过两同心艉轴(采用水润滑或环保油润滑)与两对转螺旋桨连接。
附图说明
下面结合附图详细描述本发明的实施例，以便更清楚地了解本发明的目的、特点和优点。
图1是传统座舱机推进装置示意图；
图2是07发明专利“船舶对转桨推进装置”示意图；
图3是本发明电动船舶对转桨推进装置一实施例的侧视结构示意图；
图4是本发明电动船舶对转桨推进装置齿轮箱1号方案侧视结构示意图；
图5是本发明电动船舶对转桨推进装置齿轮箱2号方案侧视结构示意图；
图6是本发明电动船舶对转桨推进装置齿轮箱3号方案侧视结构示意图；
图7是本发明电动船舶对转桨推进装置齿轮箱4号方案侧视结构示意图；
图8是本发明船艉系统油润滑侧视结构示意图；
图9是本发明船艉系统水润滑侧视结构示意图；
图10是图3所示结构另一俯视图；
具体实施方式
为了方便和清楚起见所有附图中相同符号表示相同的部件和结构。参看图1，传统的座舱机推进装置包括：固定在机舱内的发动机9A，一端与发动机飞轮连接的变速齿轮箱8A，一端与变速齿轮箱出口法兰螺栓连接的中间传动轴5A(其中包括隔舱填料函7A和中间轴承6A)一与中间传动轴后端连接的艉轴管3A和艉轴4A，一安装在艉轴4A伸出人字架2A外的螺旋桨1A。
参看图2，详见“船舶对转桨推进装置”(发明专利申请号：200710047212.5)此处不作介绍
参看图3，本发明电动船舶对转桨推进装置包括：固定在机舱内的直流(或交流)电动机11，一端与电动机输出轴相连接的高弹性联轴节10，一端与高弹性联轴节10相连的齿轮箱9，齿轮箱两输出轴分别与外联轴节7和内联轴节8相连，外联轴节7与外轴5相连，内联轴节8与后桨轴6相连，以及分别安装在外轴5和后轴桨6末端的同轴线但旋转方向相反的第一螺旋桨1和第二螺旋桨2。
参看图4，所述齿轮箱1号方案，速比3∶1～5∶1(包括1∶1及2∶1)，一般对转桨为3叶和4叶组合，适用于中小货船、客船、近海小型客货船、渔船、工程船。由下述方式组成：电动机11输出轴经过高弹性联轴节10通过轴12I与太阳轮13I相连，与太阳轮13I啮合的行星轮14I和15I，安装在行星轴16I和17I的行星架18I，行星轴16I和17I另一端安装另一行星轮19I和20I，与另一行星轮19I和20I啮合的另一太阳轮21I，与太阳轮21I螺接的输出外轴26I和与行星架18I固连的输出内轴27I。
参看图5，所述齿轮箱2号方案，速比5∶1～8∶1，与之配合的对转桨为3叶和4叶组合，适用于小型客货船、游船、工程船、摩托艇、缉私船等。由下述方式组成：电动机11输出轴经过高弹性联轴节10通过轴12II与太阳轮13II相连，与太阳轮13II啮合的行星轮14II和15II，安装在行星轴16II和17II的行星架18II，与行星轮14II和15II啮合的内齿圈21II，行星架18II与输出外轴26II固连，内齿圈21II与输出内轴27II固连。
参看图6，所述齿轮箱3号方案，速比8∶1～15∶1，与之配合的对转桨为4叶与5叶组合或3叶与4叶组合，适用于大型客货船、核潜艇等。由下述方式组成：电动机11输出轴经高弹性联轴节10通过轴12III与太阳轮13III相连，行星轮14III和15III与太阳轮13III啮合，两行星轮14III和5III的轴上安装行星架16III，内齿圈17III与行星轮14III和15III啮合，同时作为前腔输出轴17III。其后腔与图4后腔相同。
参看图7，所述齿轮箱4号方案，速比15∶1～40∶1，与之配合的对转桨可采用4叶与5叶组合或3叶与4叶组合，适用于高速客轮、游船、赛艇、鱼雷快艇、导弹快艇、大型客货轮、巡洋舰、核潜艇、航空母舰等。这里3叶与4叶组合的对转桨适合于小型船，4叶与5叶组合适合于大型船。由下述方式组成：1、前腔：与图6前腔相同；2、后腔：与图5后腔相同。
参看图8，所述齿轮箱9两输出轴26、27，后面组成的艉轴系统由下述方式组成：齿轮箱后面两输出轴26、27是相反方向旋转，输出外轴26与外联轴节7相连，一安装在外联轴节7另一端连接的外轴5，一安装在外轴5另一端的第一螺旋桨1，后面输出内轴27一端安装内联轴节8，一安装在内联轴节8另一端内孔的后桨轴6，一安装在后桨轴6另一端的第二螺旋桨2。两螺旋桨在同一轴线且旋转方向相反。外轴5外表面安装轴承28和28I，轴承28和28I固定在艉管29和29I之间，而艉管29焊在船体上，艉管29I焊在人字架3上，两艉管29和29I之间通过艉轴管4用螺钉连接。用螺钉分别固定轴承28和28I，艉管29和29I的前后油封座30和30I，艉部人字架3另一端装舵31。艉部润滑油用环保润滑油，经0.2MPa液压试验不准漏油。
参看图9，外轴5内表面和艉管29和29I的内表面安装水润滑特殊轴承28水和28水I，而艉管29焊在船体上，艉管29I焊在人字架3上，两艉管29和29I之间通过艉轴管4用螺钉连接。艉管29和29I的前后密封座30和30I，艉部人字架3另一端装舵31，艉部用水润滑，不污染江面，使生态环境得到最大保护。
参看图10，本发明所述电动对转桨推进装置从电动机11经高弹性联轴节10、齿轮箱9、外联轴节7、内联轴节8、后桨轴6、外轴5、第一螺旋桨1、第二螺旋桨2均在船体中心线上。在船艉部船体中心线两侧可分别安装一台所述电动船舶对转桨推进装置。

Claims (4)

1.一种电动船舶对转桨推进装置包括固定在机舱艉部出口处的齿轮箱，以及与齿轮箱两输出轴末端经艉轴分别安装的两相反方向旋转螺旋桨，即对转桨。电动船舶对转桨推进装置其特征在于，所述齿轮箱按传动比不同分成四个方案实施，分别说明如下：
①所述齿轮箱1号方案其特征在于安装在高弹性联轴节出轴另一端的太阳轮，与太阳轮啮合的两行星轮，一安装在行星轮轴上的行星架和行星轴另一端的另两个行星轮，一与另两个行星轮啮合的另一太阳轮以及与另一太阳轮螺接的输出外轴，与行星架固连的输出内轴。
②所述齿轮箱2号方案其特征在于一安装在高弹性联轴节出轴另一端的太阳轮，与太阳轮啮合的两行星轮，安装在两行星轮轴上的行星架，一与两行星轮啮合的内齿圈，与行星架固连的输出外轴，与内齿圈固连的输出内轴。
③所述齿轮箱3号方案其特征在于一安装在高弹性联轴节出轴另一端的太阳轮，一分别与太阳轮啮合的两行星轮，一安装在两行星轮轴上的行星架，一分别与两行星轮啮合的内齿圈，内齿圈作前腔输出轴，其后腔与1号方案后腔相同。
④所述齿轮箱4号方案其特征在于前腔与3号方案前腔相同，后腔与2号方案后腔相同。
2.如权利1所述齿轮箱四个方案实施的两输出轴后面的艉轴系统，其特征在于一安装在输出外轴上的外联轴节，一与外联轴节连接的外轴；一安装在输出内轴一端的内联轴节，一安装在内联轴节另一端内孔的后桨轴，一安装在外轴另一端的第一螺旋桨，一安装在后桨轴另一端的第二螺旋桨，两螺旋桨在同一轴线且旋转方向相反。第一螺旋桨与第二螺旋桨可以是3叶和4叶或4叶和5叶配合或者更多。
3.如权利1所述齿轮箱四个方案实施的两输出轴后面的艉轴系统分为环保油润滑与水润滑两种。对环保油润滑外轴与后桨轴之间用普通轴承，外轴固定用船体或人字架焊接的艉管内安装合金轴承；对水润滑外轴内表面和艉管内表面安装特殊轴承而艉管分别焊在船体和人字架上。
4.如权利1、2、3所述电动船舶对转桨推进装置其特性在于船艉部船体中心线两侧可分别安装一台所述电动船舶对转桨推进装置。
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