CN110481750A - 整体隔振的船舶单轴双机推进系统 - Google Patents

Abstract

一种整体隔振的船舶单轴双机推进系统，涉及船舶推进装置技术领域。该整体隔振的船舶单轴双机推进系统包括公共筏架、联轴节、传动轴及固定于公共筏架上的第一推进电机和第二推进电机，公共筏架连接有多个隔振器；第一推进电机的输出轴和传动轴之间连接有自动同步离合器，自动同步离合器用于根据输入转速和输出转速的相对大小选择性的输出动力至传动轴；第二推进电机包括可旋转的套设于传动轴上的转子及套设于转子上的定子，定子与公共筏架刚性连接，联轴节分别与传动轴和转子同轴连接。本申请提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统能够满足船舶的高低速航行工况最佳运行效率点所需功率需求，并能够提高低速工况运行效率和降低振动噪声水平。

Description

整体隔振的船舶单轴双机推进系统

技术领域

本申请涉及船舶推进装置领域，具体而言，涉及一种整体隔振的船舶单轴双机推进系统。

背景技术

传统船舶电力推进系统一般采用单台推进电机驱动主轴和螺旋桨旋转，推进电机在设计时需要根据最高航速确定额定工况。但在船舶全寿命期内需要全速航行的工况相对较少，低速航行工况才是船舶执行巡航等特殊使命任务的常用工况，由于低速航行时推进所需功率远低于额定功率，使得推进电机需要降功率运行，形成“大马拉小车”的恶劣工况，导致推进系统运行效率显著下降。此外，当推进系统运行在低效率工况时，损耗的能量会以热和振动的形式输出，从而要求冷却辅机以更高的功率运行，不利于船舶的减振降噪和节能环保设计，影响船舶特殊作业任务的完成。

发明内容

为了提高低速工况运行效率和降低振动噪声水平，本申请提供一种整体隔振的船舶单轴双机推进系统，能够分别满足船舶的高低速航行工况最佳运行效率点所需功率需求。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其包括：

公共筏架，公共筏架连接有多个隔振器；

第一推进电机，第一推进电机固定于公共筏架上；

自动同步离合器，自动同步离合器具有动力输出轴及与第一推进电机连接的动力输入轴；在动力输入轴转速大于或小于动力输出轴转速时，自动同步离合器用于选择性将第一推进电机输出的动力输送或停止输送至动力输出轴；

传动轴，传动轴与自动同步离合器的动力输出轴连接；

第二推进电机，第二推进电机包括可旋转的套设于传动轴上的转子及套设于转子上的定子，定子与公共筏架刚性连接；

联轴节，联轴节分别与传动轴和转子同轴连接。

在一些可选的实施方案中，传动轴远离自动同步离合器的一端还连接有弹性联轴器。

在一些可选的实施方案中，自动同步离合器分别通过中间轴承与第一推进电机和传动轴连接，公共筏架连接有固定座，固定座连接有支架，两个中间轴承固定于支架上。

在一些可选的实施方案中，自动同步离合器包括同轴布置的动力输入轴和动力输出轴，动力输出轴连接有同步套，动力输入轴上套设有可沿其移动的滑移套，滑移套的两端外壁分别设有驱动齿和棘轮，同步套的两端内壁分别设有用于与驱动齿啮合的输出齿环和与棘轮配合的棘齿；当动力输入轴的转速大于动力输出轴的转速时，使滑移套沿动力输入轴移动将驱动齿和输出齿环啮合；当动力输入轴的转速小于动力输出轴的转速时，使滑移套沿动力输入轴移动将驱动齿和输出齿环脱离啮合。

在一些可选的实施方案中，公共筏架包括井字形的框架及多个两端分别与框架连接的加强筋。

在一些可选的实施方案中，隔振器包括底座及橡胶块，底座由金属件构成骨架，橡胶块安装在底座上作为弹性承重元件，隔振器安装在公共筏架下端面。

其中，第一推进电机采用高转速大功率推进电机，在船舶高速航行工况下以最佳效率点运行；第二推进电机采用低转速小功率推进电机，套设于传动轴上，在船舶低速航行工况下以最佳效率点运行。自动同步离合器控制第一推进电机和传动轴的结合与脱开，从而实现第一推进电机和第二推进电机的切换。公共筏架与刚性安装在其上的第一推进电机、第二推进电机一同构成整体模块，通过隔振器进行整体隔振。

本申请的有益效果是：本申请提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统能够满足船舶的高低速航行工况最佳运行效率点所需功率需求，并能够提高低速工况运行效率和降低振动噪声水平，推进系统轴向长度较短。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统中自动同步离合器的第一工作状态时的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统中自动同步离合器的第二工作状态时的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统中公共筏架的结构示意图。

图中：100、公共筏架；101、纵向槽钢；102、横向槽钢；103、框架；104、加强筋；110、第一推进电机；120、自动同步离合器；121、输入轴；122、输出轴；123、同步套；124、滑移套；125、驱动齿；126、棘轮；127、输出齿环；128、棘齿；129、螺旋花键；130、传动轴；140、第二推进电机；141、转子；142、定子；150、联轴节；160、弹性联轴器；170、中间轴承；180、固定座；181、支架；190、隔振器；191、橡胶块；192、底座。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的整体隔振的船舶单轴双机推进系统的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，本申请实施例提供了一种整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其包括公共筏架100、传动轴130、联轴节150及固定于公共筏架100上的第一推进电机110和第二推进电机140。

其中，如图4所示，公共筏架100包括两根纵向布置的纵向槽钢101和两根横向布置的横向槽钢102焊接在一体组成的井字形的框架103，框架103内侧连接有九根加强筋104，加强筋104的两端分别与两根纵向槽钢101焊接；公共筏架100的底部还连接有22个隔振器190，每根纵向槽钢101的下端面连接11个隔振器，每个隔振器190均包括底座192及安装在底座192上的橡胶块191，隔振器190顶部与公共筏架100连接，隔振器190的安装位置分别与横向槽钢102和加强筋104对应。

公共筏架100上固定连接有固定座180，固定座180连接有支架181，支架181的两端分别固定设有两个同轴布置的中间轴承170，第一推进电机110的输出轴通过连接法兰与一个中间轴承170连接，传动轴130的一端通过连接法兰与另一个中间轴承170连接，自动同步离合器120位于两个中间轴承170之间且两端分别与两个中间轴承170连接；如图2和图3所示，自动同步离合器120包括同轴布置的动力输入轴121和动力输出轴122，动力输入轴121和动力输出轴122分别与两个中间轴承170连接，动力输出轴122连接有同步套123，动力输入轴121上套设有可沿其移动的滑移套124，动力输入轴121表面开设有沿其轴向延伸的螺旋形的花键槽，滑移套124的内壁设置有与花键槽滑动连接的螺旋花键129，滑移套124的两端外壁分别设有驱动齿125和棘轮126，同步套123的两端内壁分别设有用于与驱动齿125啮合的输出齿环127和与棘轮126配合的棘齿128；当动力输入轴121的转速大于动力输出轴122的转速时，棘轮126限制棘齿128的转动，使滑移套124沿动力输入轴121移动将驱动齿125和输出齿环127啮合；当动力输入轴121的转速小于动力输出轴122的转速时，使滑移套124沿动力输入轴121移动将驱动齿125和输出齿环127脱离啮合。

第二推进电机140包括可旋转的套设于传动轴130上的转子141及套设于转子141上的定子142，定子142与公共筏架100刚性连接，联轴节150分别与传动轴130和转子141同轴连接，传动轴130远离自动同步离合器120的一端连接有弹性联轴器160，弹性联轴器160分别与传动轴130和联轴节150同轴连接，弹性联轴器160用于将动力进一步的传递至船舶的螺旋桨处。

本申请实施例提供的整体隔振的船舶单轴双机推进系统能够根据不同航速的需求采用第一推进电机110和第二推进电机140分别将动力输出至弹性联轴器160，以满足分级配置的设计思路，在需要以高航速航行时利用第一推进电机110驱动传动轴130将动力输出至螺旋桨处，在需要以低航速航行时利用第二推进电机140驱动传动轴130将动力输出至螺旋桨处，从而保证在满足船舶高速工况航行需求的同时，在低速工况下有效地提高运行效率并减小能源损耗及振动噪声。

该整体隔振的船舶单轴双机推进系的工作原理是：

当船舶需要高速行驶时，启动第一推进电机110，第一推进电机110的输出轴将动力通过中间轴承170输送至自动同步离合器120的动力输入轴121，使动力输入轴121旋转且转速大于动力输出轴122的转速，此时，滑移套124外壁设置的棘轮126限制同步套123内壁的棘齿128的位置，从而通过螺旋花键129驱动滑移套124沿动力输入轴121轴向移动，使驱动齿125和输出齿环127啮合如图3所示，将动力输入轴121的动力通过滑移套124、同步套123传递至动力输出轴122处，并进一步驱动传动轴130及与传动轴130连接的联轴节150和弹性联轴器160旋转，最终利用弹性联轴器160驱动船舶的螺旋桨旋转实现高功率动力输出和高速航行。

当船舶需要低速行驶时，关闭第一推进电机110，开启第二推进电机140，此时第一推进电机110的输出轴停止输出动力，使动力输入轴121的转速小于动力输出轴122的转速，此时，通过旋转的同步套123和螺旋花键129驱动滑移套124沿其轴向反向移动至使驱动齿125和输出齿环127脱离啮合如图2所示，此时动力输入轴121和动力输出轴122之间停止动力传递，同时，第二推进电机140的转子141旋转带动联轴节150转动，并进而驱动传动轴130和弹性联轴器160旋转，从而驱动船舶的螺旋桨旋转实现低功率动力输出和低速航行。

其中，通过公共筏架100刚性连接第一推进电机110和第二推进电机140，能够实现第一推进电机110和第二推进电机140的整体动平衡，能够省去在第一推进电机110和第二推进电机140之间加装过渡弹性联轴器的必要性，并能够缩短推进系统的轴向长度；同时公共筏架100通过隔振器190固定于船舶基座上，从而利用公共筏架100、第一推进电机110和第二推进电机140的质量效应，有效的降低推进系统传递至船舶上的振动，优化整体隔振效果。

通过设置与公共筏架100连接的固定座180及与固定座180连接的支架181，利用支架181支撑两个中间轴承170，能够有效的提高动力传递经过两个中间轴承170时的稳定性，降低振动；在传动轴130远离自动同步离合器120的一端，连接有用于传递动力的弹性联轴器160，能够缓冲传动轴130运行过程中产生的振动，并补偿第一推进电机110、第二推进电机140与输出末端的螺旋桨的对中问题。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其特征在于，其包括：

公共筏架，所述公共筏架连接有多个隔振器；

第一推进电机，所述第一推进电机固定于所述公共筏架上；

自动同步离合器，所述自动同步离合器具有动力输出轴及与所述第一推进电机连接的动力输入轴；在所述动力输入轴转速大于或小于所述动力输出轴转速时，所述自动同步离合器用于选择性将所述第一推进电机输出的动力输送或停止输送至所述动力输出轴；

传动轴，所述传动轴与所述自动同步离合器的所述动力输出轴连接；

第二推进电机，所述第二推进电机包括可旋转的套设于所述传动轴上的转子及套设于所述转子上的定子，所述定子与所述公共筏架刚性连接；

联轴节，所述联轴节分别与所述传动轴和所述转子同轴连接。

2.根据权利要求1所述的整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其特征在于，所述传动轴远离所述自动同步离合器的一端还连接有弹性联轴器。

3.根据权利要求1所述的整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其特征在于，所述自动同步离合器分别通过中间轴承与所述第一推进电机和所述传动轴连接，所述公共筏架连接有固定座，所述固定座连接有支架，两个所述中间轴承固定于所述支架上。

4.根据权利要求1所述的整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其特征在于，所述自动同步离合器包括同轴布置的所述动力输入轴和所述动力输出轴，所述动力输出轴连接有同步套，所述动力输入轴上套设有可沿其移动的滑移套，所述滑移套的两端外壁分别设有驱动齿和棘轮，所述同步套的两端内壁分别设有用于与所述驱动齿啮合的输出齿环和与所述棘轮配合的棘齿；当所述动力输入轴的转速大于所述动力输出轴的转速时，使所述滑移套沿所述动力输入轴移动将所述驱动齿和所述输出齿环啮合；当所述动力输入轴的转速小于所述动力输出轴的转速时，使所述滑移套沿所述动力输入轴移动将所述驱动齿和所述输出齿环脱离啮合。

5.根据权利要求1所述的整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其特征在于，所述公共筏架包括井字形的框架及多个两端分别与所述框架连接的加强筋。

6.根据权利要求1所述的整体隔振的船舶单轴双机推进系统，其特征在于，所述隔振器包括底座及橡胶块，所述底座由金属件构成骨架，所述橡胶块安装在所述底座上作为弹性承重元件，所述隔振器安装在所述公共筏架下端面。