CN103523193A

CN103523193A - 一种船用柴燃联合动力传动系统

Info

Publication number: CN103523193A
Application number: CN201310518525.XA
Authority: CN
Inventors: 于东洋; 常山; 尹逊民; 刘永恒; 赵勇
Original assignee: 703th Research Institute of CSIC
Current assignee: 703th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-01-22

Abstract

一种船用柴燃联合动力传动系统，主要由气轮机、联轴器、离合器、齿轮箱、偶合器、螺旋桨组成，其特征在于：该动力传动系统为左右舷对称布置，左右舷共用一台燃气轮机、一台膜盘联轴器、一台同步自动离合器、一台横接齿轮箱；右舷主要包括右舷柴油机、右舷高弹联轴器、右舷液力偶合器、右舷双速齿轮箱、右舷膜片联轴器、右舷并车齿轮箱、右舷摩擦离合器、右舷膜片联轴器、右舷螺旋桨。本发明的有益效果是，能够实现单台柴油机驱动双桨运行、单台燃气轮机驱动双桨运行、两台柴油机分别驱动螺旋桨运行、两台柴油机与一台燃气轮机并车驱动两螺旋桨四种运行模式。

Description

一种船用柴燃联合动力传动系统

技术领域：

本发明涉及机械设备技术领域，尤其是指一种船用柴燃联合动力传动系统。

背景技术：

目前3000-5000t级船舶需要较大的动力驱动，传统动力系统的每舷单台柴油机驱动单桨或两台柴油机并车驱动单桨形式功率已显不足，且存在低速巡航工况下，主机的效率较低的缺点。动力系统若每舷采用单台燃气轮机驱动单桨形式，动力可以满足需求，但燃气轮机在低工况的效率过低，经济性及续航力不能满足要求。在上世纪70年代国外船舶每舷动力系统采用了CODOG（柴燃联合交替）传动形式，即：在低工况下采用小功率柴油机驱动单桨，在高工况下采用大功率燃气轮机驱动单桨，改善了动力系统的效率，同时因采用两台主机，也提高了动力系统的可靠性。但其动力系统需要两台柴油机、两台燃气轮机及传动装置，存在建造经济成本高的缺点，且低速进出港下的效率仍不高。

综上所述，无论是柴油机还是燃气轮机其低工况下效率均较低，如何提高主机的效率是一个重要问题。另一方面，减少建造成本也是需要考虑的一个重要因素。

本发明属于一种传动形式，此传动形式应用于船舶柴油机与燃气轮机联合并车动力传动（CODAG），可实现单台柴油机驱动双桨运行、单台燃气轮机驱动双桨运行、两台柴油机分别驱动螺旋桨运行、两台柴油机与一台燃气轮机并车驱动两螺旋桨。该传动形式是以柴油机、燃气轮机为主机的船舶联合传动的一个应用方向。

发明内容：

本发明的目的是提供一种船用柴燃联合动力传动系统，用于提高主机的效率。

本发明的目的是以如下方式实现的：一种船用柴燃联合动力传动系统，主要由气轮机、联轴器、离合器、齿轮箱、偶合器、螺旋桨组成，其特征在于：该动力传动系统为左右舷对称布置，左右舷共用一台燃气轮机、一台膜盘联轴器、一台同步自动离合器、一台横接齿轮箱；右舷主要包括右舷柴油机、右舷高弹联轴器、右舷液力偶合器、右舷双速齿轮箱、右舷膜片联轴器、右舷并车齿轮箱、右舷摩擦离合器、右舷膜片联轴器、右舷螺旋桨；左舷主要包括左舷柴油机、左舷高弹联轴器、左舷液力偶合器、左舷双速齿轮箱、左舷膜片联轴器、左舷并车齿轮箱、左舷摩擦离合器、左舷膜片联轴器、左舷螺旋桨；燃气轮机通过膜盘联轴器、同步自动离合器与横接齿轮箱相联；横接齿轮箱的两个输出端分别通过膜片联轴器、摩擦离合器与并车齿轮箱相联；左并车齿轮箱与左舷螺旋桨相联，右并车齿轮箱与右舷螺旋桨相联；柴油机通过高弹联轴器、液力偶合器与双速齿轮箱相联；双速齿轮箱通过膜片联轴器与并车齿轮箱相联；横接齿轮箱布置在左舷并车齿轮箱、右舷并车齿轮箱之间；摩擦离合器布置在并车齿轮箱上；燃气轮机布置在横接齿轮箱的前侧，且其间采用膜盘联轴器相联接；双速齿轮箱布置在柴油机与并车齿轮箱之间；液力偶合器布置在双速齿轮箱上；舷柴油机布置在螺旋桨的内侧；燃气轮机输出端布置有同步自动离合器，实现燃气轮机的并车及解列；柴油机输出端布置有液力离合器，实现右舷柴油机和左舷柴油机的并车及解列；摩擦离合器布置在并车齿轮箱上，以实现横接齿轮箱与两并车齿轮箱间的接合与脱开；双速齿轮箱具有脱开档位、低速接合档位和高速接合档位。

本发明的有益效果是，能够实现单台柴油机驱动双桨运行、单台燃气轮机驱动双桨运行、两台柴油机分别驱动螺旋桨运行、两台柴油机与一台燃气轮机并车驱动两螺旋桨四种运行模式。在低工况巡航下，可采用单台柴油机通过双速齿轮箱的低速档位驱动双桨运行，大大提高了柴油机的运行工况，从而提高了效率、续航力。在高工况巡航下，可采用两台柴油机通过双速齿轮箱的低速档位分别驱动双桨运行。在全速工况下，可采用单台燃气轮机驱动双桨运行，提高了燃气轮机的运行工况，从而提高了效率。在加速工况下，可采用两台柴油机通过双速齿轮箱高速档位与一台燃气轮机并车运行工况，提供最大的推进动力。通过动力传动系统中设置的横接齿轮箱能够实现单台柴油机、单台燃气轮机运行模式下，单机主机驱动两螺旋桨，提高了主机运行工况，提升了主机效率。通过动力传动系统中设置的双速齿轮箱能够实现柴油机单机运行、柴油机与燃气轮机联合运行下的螺旋桨转速匹配问题，提升了动力系统效率。通过传动装置内部设置的同步自动离合器、摩擦离合器、液力偶合器，能够实现四种运行工况的动态切换，大大提高了动力系统的机动性、灵活性。

附图说明：

附图是本发明结构示意图。

图中：1燃气轮机、2膜盘联轴器、3同步自动离合器、4横接齿轮箱、5右舷膜片联轴器、6右舷摩擦离合器、7右舷并车齿轮箱、8右舷膜片联轴器、9右舷双速齿轮箱、10右舷液力偶合器、11右舷高弹联轴器、12右舷柴油机、13右舷螺旋桨、14左舷螺旋桨、15左舷柴油机、16左舷高弹联轴器、17左舷液力偶合器、18左舷双速齿轮箱、19左舷膜片联轴器、20左舷并车齿轮箱、21左舷摩擦离合器、22左舷膜片联轴器。

具体实施方式：

参照附图，一种船用柴燃联合动力传动系统，主要由气轮机、联轴器、离合器、齿轮箱、偶合器、螺旋桨组成，其特征在于：该动力传动系统为左右舷对称布置，左右舷共用一台燃气轮机1、一台膜盘联轴器2、一台同步自动离合器3、一台横接齿轮箱4；右舷主要包括右舷柴油机12、右舷高弹联轴器11、右舷液力偶合器10、右舷双速齿轮箱9、右舷膜片联轴器8、右舷并车齿轮箱7、右舷摩擦离合器6、右舷膜片联轴器5、右舷螺旋桨13；左舷主要包括左舷柴油机15、左舷高弹联轴器16、左舷液力偶合器17、左舷双速齿轮箱18、左舷膜片联轴器19、左舷并车齿轮箱20、左舷摩擦离合器21、左舷膜片联轴器22、左舷螺旋桨14；燃气轮机1通过膜盘联轴器2、同步自动离合器3与横接齿轮箱4相联；横接齿轮箱4的两个输出端分别通过膜片联轴器、摩擦离合器与并车齿轮箱相联；左并车齿轮箱20与左舷螺旋桨14相联，右并车齿轮箱7与右舷螺旋桨13相联；柴油机通过高弹联轴器、液力偶合器与双速齿轮箱相联；双速齿轮箱通过膜片联轴器与并车齿轮箱相联；横接齿轮箱4布置在左舷并车齿轮箱20、右舷并车齿轮箱7之间；摩擦离合器布置在并车齿轮箱上；燃气轮机1布置在横接齿轮箱4的前侧，且其间采用膜盘联轴器2相联接；双速齿轮箱布置在柴油机与并车齿轮箱之间；液力偶合器布置在双速齿轮箱上；舷柴油机布置在螺旋桨的内侧；燃气轮机1输出端布置有同步自动离合器3，实现燃气轮机1的并车及解列；柴油机输出端布置有液力离合器，实现右舷柴油机12和左舷柴油机15的并车及解列；摩擦离合器布置在并车齿轮箱上，以实现横接齿轮箱4与两并车齿轮箱间的接合与脱开；双速齿轮箱具有脱开档位、低速接合档位和高速接合档位。

本动力传动系统能够实现单台柴油机驱动双桨运行、单台燃气轮机驱动双桨运行、两台柴油机分别驱动螺旋桨运行、两台柴油机与一台燃气轮机并车驱动两螺旋桨四种运行模式。

四种运行模式的传动原理说明如下：

单台柴油机驱动双桨运行模式：

当右舷柴油机12驱动双螺旋桨运行时，右舷液力偶合器10处于接合状态，左舷液力偶合器17处于断开状态，两块摩擦离合器处于接合状态、同步自动离合器3处于断开状态、右舷双速齿轮箱9处于低速比档位接合状态。右舷柴油机12通过右舷高弹联轴器11、右舷液力偶合器10、右舷双速齿轮箱9、右舷膜片联轴器8、右舷并车齿轮箱7将一部分功率传递至右舷螺旋桨13，另一部分功率通过右舷摩擦离合器6、右舷膜片联轴器5、横接齿轮箱4、左舷膜片联轴器22、左舷摩擦离合器21、左舷并车齿轮箱20传递至左舷螺旋桨14。

当左舷柴油机15驱动双螺旋桨运行时，左舷液力偶合器17处于接合状态，右舷液力偶合器10处于断开状态，两个摩擦离合器处于接合状态、同步自动离合器3处于断开状态、左舷双速齿轮箱18处于低速比档位接合状态。左舷柴油机15通过左舷高弹联轴器16、左舷液力偶合器17、左舷双速齿轮箱18、左舷膜片联轴器19、左舷并车齿轮箱20将一部分功率传递至左舷螺旋桨14，另一部分功率通过左舷摩擦离合器21、左舷膜片联轴器22、横接齿轮箱4、右舷膜片联轴器5、右舷摩擦离合器6、右舷并车齿轮箱7传递至右螺旋桨13。

两台柴油机分别驱动螺旋桨运行模式：

当左右舷两台柴油机分别驱动螺旋桨运行时，两液力偶合器处于接合状态，两摩擦离合器处于断开状态，两双速齿轮箱处于低速比档位接合状态。

右舷柴油机12通过右舷高弹联轴器11、右舷液力偶合器10、右舷双速齿轮箱9、右舷膜片联轴器8、右舷并车齿轮箱7将功率传递至右舷螺旋桨13。

左舷柴油机15通过左舷高弹联轴器16、左舷液力偶合器17、左舷双速齿轮箱18、左舷膜片联轴器19、左舷并车齿轮箱20将功率传递至左舷螺旋桨14。

单台燃气轮机驱动双桨运行模式：

当燃气轮机1驱动双螺旋桨运行时，同步自动离合器3处于接合状态，两摩擦离合器处于接合状态，两液力偶合器处于断开状态，两双速齿轮箱处于脱开档位状态。

燃气轮机1通过膜盘联轴器2、同步自动离合器3、横接齿轮箱4、两个膜片联轴器、两个摩擦离合器分别驱动左舷并车齿轮箱20及右舷并车齿轮箱7，将一部分功率传递至右舷螺旋桨13，另一部分功率传递至左舷螺旋桨14。

两台柴油机与一台燃气轮机并车驱动两螺旋桨：

当两台柴油机与一台燃气轮机并车驱动两螺旋桨运行时，同步自动离合器3处于接合状态，两液力偶合器处于接合状态，两摩擦离合器处于接合状态、两双速齿轮箱处于高速比档位接合状态。

左右舷柴油机分别通过高弹联轴器、液力偶合器、左右双速齿轮箱、膜片联轴器、左右并车齿轮箱将功率传递至左右螺旋桨。

燃气轮机1通过膜盘联轴器2、同步自动离合器3、横接齿轮箱4、膜片联轴器、摩擦离合器分别驱动左舷并车齿轮箱20及右舷并车齿轮箱7，将一部分功率传递至右舷螺旋桨13，另一部分功率传递至左舷螺旋桨14。

Claims

1. 一种船用柴燃联合动力传动系统，主要由燃气轮机、联轴器、离合器、齿轮箱、偶合器、螺旋桨组成，其特征在于：该动力传动系统为左右舷对称布置，左右舷共用一台燃气轮机（1）、一台膜盘联轴器（2）、一台同步自动离合器（3）、一台横接齿轮箱（4）；右舷主要包括右舷柴油机（12）、右舷高弹联轴器（11）、右舷液力偶合器（10）、右舷双速齿轮箱（9）、右舷膜片联轴器（8）、右舷并车齿轮箱（7）、右舷摩擦离合器（6）、右舷膜片联轴器（5）、右舷螺旋桨（13）；左舷主要包括左舷柴油机（15）、左舷高弹联轴器（16）、左舷液力偶合器（17）、左舷双速齿轮箱（18）、左舷膜片联轴器（19）、左舷并车齿轮箱（20）、左舷摩擦离合器（21）、左舷膜片联轴器（22）、左舷螺旋桨（14）；燃气轮机（1）通过膜盘联轴器（2）、同步自动离合器（3）与横接齿轮箱（4）相联；横接齿轮箱（4）的两个输出端分别通过膜片联轴器、摩擦离合器与并车齿轮箱相联；左并车齿轮箱（20）与左舷螺旋桨（14）相联，右并车齿轮箱（7）与右舷螺旋桨（13）相联；柴油机通过高弹联轴器、液力偶合器与双速齿轮箱相联；双速齿轮箱通过膜片联轴器与并车齿轮箱相联；横接齿轮箱（4）布置在左舷并车齿轮箱（20）、右舷并车齿轮箱（7）之间；摩擦离合器布置在并车齿轮箱上；燃气轮机（1）布置在横接齿轮箱（4）的前侧，且其间采用膜盘联轴器（2）相联接；双速齿轮箱布置在柴油机与并车齿轮箱之间；液力偶合器布置在双速齿轮箱上；舷柴油机布置在螺旋桨的内侧；燃气轮机（1）输出端布置有同步自动离合器（3），实现燃气轮机（1）的并车及解列；柴油机输出端布置有液力离合器，实现右舷柴油机（12）和左舷柴油机（15）的并车及解列；摩擦离合器布置在并车齿轮箱上，以实现横接齿轮箱（4）与两并车齿轮箱间的接合与脱开；双速齿轮箱具有脱开档位、低速接合档位和高速接合档位。