CN107521647A - 一种船舶混合对转推进系统 - Google Patents

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陆慧
王友强
张玉凤
彭鹏
张晓群
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
    • B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
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    • B63H2005/106—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type with drive shafts of second or further propellers co-axially passing through hub of first propeller, e.g. counter-rotating tandem propellers with co-axial drive shafts

Abstract

一种船舶混合对转推进系统，包括舵、挂舵臂、主机、螺旋桨轴、前部螺旋桨、后部螺旋桨和吊舱推进器，主机传动连接螺旋桨轴，螺旋桨轴远离主机的一端的周向上固定套接前部螺旋桨，沿螺旋桨轴的轴向上设有后部螺旋桨和吊舱推进器，后部螺旋桨和吊舱推进器的中心线与螺旋桨轴的中心线在同一轴线上，吊舱推进器驱动连接后部螺旋桨，吊舱推进器固定在挂舵臂上，挂舵臂固接舵。该系统由前桨和后桨两个独立的推进系统组成，通过反向旋转使后桨回收前桨尾流旋转能量损失的方法提高整个推进系统的推进效率，具有结构简单、安装紧凑，适用广泛的优点。

Description

一种船舶混合对转推进系统
技术领域
本发明涉及一种推进系统，具体涉及一种船舶混合对转推进系统。
背景技术
在EEDI日趋严格的排放指标、海运成本的日益增加的情况下，传统的单桨推进方式，采用电喷长冲程主机进而采用低转速大直径螺旋桨、依托CFD手段重新优化线型；其推进效率的提升空间已经非常有限。而太阳能技术、风能利用等手段节能存在效果不稳定的问题，且相关设备在散货船、集装箱运输船、油轮等主力运输船上没有足够理想安装空间的情况下。
目前国际上已有的混合对转推进系统主要有以下三种方式：一是内外轴对转桨，但是该型式对转系统轴系构造非常复杂，安装和维护成本较高；另一种是全回转吊舱式混合对转系统，前桨通常采用常规CPP推进方式，后桨采用全回转吊舱推进器，后桨可实现水平面内360度回转，由此完全取代舵的功能。该型式的混合对转推进系统要求的安装空间大、成本较高，同时全回转推进取代舵在实际航行中存在一定弊端。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的就是提出一种船舶混合对转推进系统，由前桨和后桨两个独立的推进系统组成，通过反向旋转使后桨回收前桨尾流旋转能量损失的方法提高整个推进系统的推进效率，具有结构简单、安装紧凑，适用广泛的优点。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种船舶混合对转推进系统，包括舵、挂舵臂、主机、螺旋桨轴、前部螺旋桨、后部螺旋桨和吊舱推进器，主机传动连接螺旋桨轴，螺旋桨轴远离主机的一端的周向上固定套接前部螺旋桨，沿螺旋桨轴的轴向上设有后部螺旋桨和吊舱推进器，后部螺旋桨和吊舱推进器的中心线与螺旋桨轴的中心线在同一轴线上，吊舱推进器驱动连接后部螺旋桨，吊舱推进器固定在挂舵臂上，挂舵臂固接舵。
本发明进一步限定的技术方案是：吊舱推进器为永磁同步电机，永磁同步电机通过变频驱动器驱动后部螺旋桨。
作为本发明的进一步改进，更进一步，吊舱推进器的供电端通过变频驱动器与和主机相连的轴带发电机相连。
作为本发明的进一步改进，更进一步，挂舵臂分为上下两个部分，所述挂舵臂的上部与船体底部焊接，所述挂舵臂的下部与吊舱推进器螺栓连接。
作为本发明的进一步改进，更进一步，
作为本发明的进一步改进，进一步，前部螺旋桨的叶片长度大于后部螺旋桨的叶片长度。
作为本发明的进一步改进，进一步，前部螺旋桨与后部螺旋桨之间的间距为50~80mm。
作为本发明的进一步改进，进一步，前部螺旋桨的叶片数为3或4叶，后部螺旋桨的叶片数为4或5叶。
本发明的突出效果为：
该系统前桨由主机直接驱动螺旋桨，后桨为吊舱推进方式，通过反向旋转使后桨回收前桨尾流旋转能量损失的方法提高整个推进系统的推进效率，在成本、安装及维护、操作便利性以及控制上都有较好的适应性和优势。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2 为本发明吊舱推进器的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
参阅图1本发明的一种船舶混合对转推进系统，包括设置于主机舱3内的舵1、挂舵臂2、主机4、螺旋桨轴5、前部螺旋桨6、后部螺旋桨7和吊舱推进器8，所述主机4传动连接所述螺旋桨轴5，所述螺旋桨轴5远离所述主机4的一端的周向上固定套接所述前部螺旋桨6，沿所述螺旋桨轴5的轴向上设有所述后部螺旋桨7和所述吊舱推进器8，所述吊舱推进器8驱动连接所述后部螺旋桨7，所述吊舱推进器8固定在所述挂舵臂2上，所述挂舵臂2固接所述舵1。
前部螺旋桨6和后部螺旋桨7为相互独立的两个推进系统，运行时通过反向旋转使后桨回收前桨尾流旋转能量损失的方法提高整个推进系统的推进效率。
前部螺旋桨6由主机4直接驱动螺旋桨，后部螺旋桨7为吊舱推进方式，吊舱推进器8集成在挂舵臂2之上，因此其不能360度全回转。该方式主要是结合散货船工况比较简单，在成本、安装及维护、操作便利性以及控制上都有较好的适应性和优势。
吊舱推进器8采用永磁同步电机，通过变频驱动器直接驱动后部螺旋桨7。吊舱推进器8通过轴带发电机为其提供电力，可以充分利用主机功率储备，使主机长时间在较高负荷下运行，从而具有良好的经济性。
吊舱推进器8只提供推力而不干涉船舶操纵性功能，常规推进方式中的舵1依旧保留。吊舱推进器8与舵1之间的布置型式，做到既能容纳下吊舱推进器8又不影响操纵性，使得该种混合对转推进系统更具工程实施性和实船应用控制的便利性。
前部螺旋桨6和后部螺旋桨7之间的匹配参数：前部螺旋桨6和后部螺旋桨7之间距离为50~80mm、负荷分配比例1:1~1:4，叶数匹配根据水动力计算及负荷分配关系4:4或3:4等。匹配参数决定了水动力性能及节能效果，可以形成更有利的干扰，后部螺旋桨7可以更充分的吸收前部螺旋桨6通过旋转水流、毂涡和梢涡等泻出的能量，从而实现推进效率的提升。
当主机4发生故障，导致轴带发电机和桨均不能正常工作，此时吊舱推进器8可由船上辅助机组提供电源，对吊舱推进器8单独控制，使船舶以低速航行回港，因而可以大大的提高船舶航行安全性。
如图2所示，吊舱推进器本体8固定连接在挂舵臂2上，为了方便吊舱推进器本体8安装时的位置/角度调整，保证吊舱推进器螺旋桨轴7中心线与主推进单元螺旋桨6中心线在同一轴线上。挂舵臂2分为上下两个部分，挂舵臂2的上部与船体底部焊接，挂舵臂2的下部分与吊舱推进器本体8螺栓连接。在挂舵臂接口处设有安装用人孔13。吊舱推进永磁同步电机9的动力电缆11、控制电缆及液压管路15等均在挂舵臂位置处设有电缆中转接线处10、控制电缆及管路中转接线处16。船上变频器动力电缆、控制电缆及管路等与挂舵臂接口位置的动力电缆接线盒12、控制电缆及管路接线盒14对接。吊舱推进器8内部的动力电缆、控制电缆及管路通过过渡接线端子与接线盒连接。从而快速的实现吊舱推进器与船体的安装、调整及后续的维修。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，包括舵、挂舵臂、主机、螺旋桨轴、前部螺旋桨、后部螺旋桨和吊舱推进器，所述主机传动连接所述螺旋桨轴，所述螺旋桨轴远离所述主机的一端的周向上固定套接所述前部螺旋桨，沿所述螺旋桨轴的轴向上设有所述后部螺旋桨和所述吊舱推进器，所述后部螺旋桨和所述吊舱推进器的中心线与所述螺旋桨轴的中心线在同一轴线上，所述吊舱推进器驱动连接所述后部螺旋桨，所述吊舱推进器固定在所述挂舵臂上，所述挂舵臂固接所述舵。
2.根据权利要求1所述的一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，所述吊舱推进器为永磁同步电机，所述永磁同步电机通过变频驱动器驱动后部螺旋桨。
3.根据权利要求1或2所述的一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，所述吊舱推进器的供电端通过变频驱动器与和主机相连的轴带发电机相连。
4.根据权利要求1所述的一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，所述挂舵臂分为上下两个部分，所述挂舵臂的上部与船体底部焊接，所述挂舵臂的下部与吊舱推进器螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，所述前部螺旋桨的叶片长度大于所述后部螺旋桨的叶片长度。
6.根据权利要求1所述的一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，所述前部螺旋桨与所述后部螺旋桨之间的间距为50~80mm。
7.根据权利要求1所述的一种船舶混合对转推进系统，其特征在于，所述前部螺旋桨的叶片数为3~4叶，所述后部螺旋桨的叶片数为4~5叶。
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