CN110626484A - 一种船尾水流能量回收与辅助推进装置 - Google Patents

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CN110626484A CN201911064720.3A CN201911064720A CN110626484A CN 110626484 A CN110626484 A CN 110626484A CN 201911064720 A CN201911064720 A CN 201911064720A CN 110626484 A CN110626484 A CN 110626484A
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CN201911064720.3A
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郭翔宇
刘希洋
孙文愈
王艳霞
冯君
苏甲
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702th Research Institute of CSIC
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702th Research Institute of CSIC
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates

Abstract

本发明涉及一种船尾水流能量回收与辅助推进装置，包括叶轮，所述叶轮通过尾支座安装在艉封板上，叶轮的轮轴传动连接有平行于艉封板、竖直设置的船尾传动轴，船尾传动轴依次通过水平传动轴系、竖直传动轴系与船舶内部的中间轴传动连接，所述中间轴一端与发动机连接，另一端与螺旋桨连接。本发明利用船尾后方扰流能量对螺旋桨进行辅助推进，提升传动轴系的效率，达到节约发动机能耗的目的。

Description

一种船尾水流能量回收与辅助推进装置
技术领域
本发明涉及船舶航行节能技术领域，尤其是一种船舶船尾水流能量回收辅助推进装置。
背景技术
船舶驱动电机通过轴系将功率传递给螺旋桨，会产生特定的功率损失，不利于达到驱动电机实现节能减排的环保要求；而现有技术中，采用的节能装置有的是通过调节船尾流场，以增加螺旋桨效率，有的是利用风能等清洁能源辅助推进。这些技术的缺点是不能改善螺旋桨传动轴系的传递效率。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的船舶船尾水流能量回收辅助推进装置，利用船尾后方扰流能量对螺旋桨进行辅助推进，提升传动轴系的效率，达到节约发动机能耗的目的。
本发明所采用的技术方案如下：
一种船尾水流能量回收与辅助推进装置，包括叶轮，所述叶轮通过尾支座安装在艉封板上，叶轮的轮轴传动连接有平行于艉封板、竖直设置的船尾传动轴，船尾传动轴依次通过水平传动轴系、竖直传动轴系与船舶内部的中间轴传动连接，所述中间轴一端与发动机连接，另一端与螺旋桨连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
水平传动轴系包括通过上支座水平安装在甲板上方的水平传动轴，竖直传动轴系包括通过内支座竖直安装于船舱处、与船尾传动轴平行设置的垂向传动轴，垂向传动轴上安装有变速箱，变速箱通过皮带传动装置与中间轴连接。
叶轮通过叶轮轴承安装在尾支座中，叶轮的轮轴上安装伞形齿轮一，所述船尾传动轴的一端安装有与伞形齿轮一啮合传动的伞形齿轮二，另一端安装伞形齿轮三；水平传动轴的一端安装与所述伞形齿轮三啮合传动的伞形齿轮四，另一端安装伞形齿轮五；垂向传动轴的一端安装与所述伞形齿轮五啮合传动的伞形齿轮六，另一端传动连接所述变速箱。
皮带传动装置的结构为：包括皮带轮，其中心转轴与变速箱传动连接，皮带轮与中间轴之间通过传动皮带连接。
所述传动皮带的线速度，与中间轴和传动皮带接触处的线速度保持一致。
水平传动轴、垂向传动轴分别通过滚珠轴承安装在上支座、内支座中。
船尾传动轴、水平传动轴以及垂向传动轴采用碳纤维材料。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，通过船尾后方设置的叶轮收集尾流的能量，将尾流流动动能通过水平传动轴系和竖直传动轴系转化传动带的摩擦力，给中间轴施加附加扭矩，弥补了一部份机械传动造成的效率损失，提高了轴系传动效率，从而降低了驱动电机的能量损失，实现了效率损失较小的情况下将船尾水流能量转化为船舶推进的辅助动力，达到节能环保的目的。
本发明采用碳纤维材料制作传动轴，这样传动机构较采用金属制作时更为灵敏，避免因为自身质量较大造成效率的损失，进一步达到提高效率节约能耗的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明叶轮的安装结构示意图。
图3为本发明传动带的安装结构示意图。
图4为本发明水平传动轴与上支座的安装结构示意图。
图5为本发明伞形齿轮三与伞形齿轮四啮合传动的结构示意图。
其中：1、叶轮；2、船尾传动轴；3、水平传动轴；4、上支座；5、垂向传动轴；6、变速箱；7、中间轴；8、传动皮带；9、伞形齿轮三；10、伞形齿轮四；11、滚珠轴承；12、伞形齿轮五；13、伞形齿轮六；14、内支座；15、皮带轮；17、伞形齿轮一；18、伞形齿轮二；19、尾支座；20、叶轮轴承；22、螺旋桨；24、发动机。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的船尾水流能量回收与辅助推进装置，包括叶轮1，叶轮1通过尾支座19安装在艉封板上，叶轮1的轮轴传动连接有平行于艉封板、竖直设置的船尾传动轴2，船尾传动轴2依次通过水平传动轴系、竖直传动轴系与船舶内部的中间轴7传动连接，中间轴7一端与发动机24连接，另一端与螺旋桨22连接。
水平传动轴系包括通过上支座4水平安装在甲板上方的水平传动轴3，竖直传动轴系包括通过内支座14竖直安装于船舱处、与船尾传动轴2平行设置的垂向传动轴5，垂向传动轴5上安装有变速箱6，变速箱6通过皮带传动装置与中间轴7连接。
如图1、图2和图5所示，叶轮1通过叶轮轴承20安装在尾支座19中，叶轮1的轮轴上安装伞形齿轮一17，船尾传动轴2的一端安装有与伞形齿轮一17啮合传动的伞形齿轮二18，另一端安装伞形齿轮三9；水平传动轴3的一端安装与伞形齿轮三9啮合传动的伞形齿轮四10，另一端安装伞形齿轮五12；垂向传动轴5的一端安装与伞形齿轮五12啮合传动的伞形齿轮六13，另一端传动连接变速箱6。其中，伞形齿轮五12与伞形齿轮六13的啮合连接结构，和伞形齿轮三9与伞形齿轮四10的啮合连接结构相同，均如图5所示。
如图3所示，皮带传动装置的结构为：包括皮带轮15，其中心转轴与变速箱6传动连接，皮带轮15与中间轴7之间通过传动皮带8连接。
传动皮带8的线速度，与中间轴7和传动皮带8接触处的线速度保持一致。
如图1和图4所示，水平传动轴3、垂向传动轴5分别通过滚珠轴承11安装在上支座4、内支座14中。
船尾传动轴2、水平传动轴3以及垂向传动轴5采用碳纤维材料。
本发明在实施过程中，叶轮1位于水面上，利用船舶尾部水面上的尾流带动叶轮1旋转，通过伞形齿轮一17、船尾传动轴2、水平传动轴3、变速箱6将能量传递给传动皮带8，传动皮带8通过摩擦力对中间轴7施加扭矩，增加螺旋桨实际的收到功率，弥补发动机的功率损失，达到节能的效果。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.一种船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：包括叶轮(1)，所述叶轮(1)通过尾支座(19)安装在艉封板上，叶轮(1)的轮轴传动连接有平行于艉封板、竖直设置的船尾传动轴(2)，船尾传动轴(2)依次通过水平传动轴系、竖直传动轴系与船舶内部的中间轴(7)传动连接，所述中间轴(7)一端与发动机(24)连接，另一端与螺旋桨(22)连接。
2.如权利要求1所述的船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：水平传动轴系包括通过上支座(4)水平安装在甲板上方的水平传动轴(3)，竖直传动轴系包括通过内支座(14)竖直安装于船舱处、与船尾传动轴(2)平行设置的垂向传动轴(5)，垂向传动轴(5)上安装有变速箱(6)，变速箱(6)通过皮带传动装置与中间轴(7)连接。
3.如权利要求2所述的船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：叶轮(1)通过叶轮轴承(20)安装在尾支座(19)中，叶轮(1)的轮轴上安装伞形齿轮一(17)，所述船尾传动轴(2)的一端安装有与伞形齿轮一(17)啮合传动的伞形齿轮二(18)，另一端安装伞形齿轮三(9)；水平传动轴(3)的一端安装与所述伞形齿轮三(9)啮合传动的伞形齿轮四(10)，另一端安装伞形齿轮五(12)；垂向传动轴(5)的一端安装与所述伞形齿轮五(12)啮合传动的伞形齿轮六(13)，另一端传动连接所述变速箱(6)。
4.如权利要求2所述的船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：皮带传动装置的结构为：包括皮带轮(15)，其中心转轴与变速箱(6)传动连接，皮带轮(15)与中间轴(7)之间通过传动皮带(8)连接。
5.如权利要求4所述的船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：所述传动皮带(8)的线速度，与中间轴(7)和传动皮带(8)接触处的线速度保持一致。
6.如权利要求2所述的船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：水平传动轴(3)、垂向传动轴(5)分别通过滚珠轴承(11)安装在上支座(4)、内支座(14)中。
7.如权利要求2-6之一所述的船尾水流能量回收与辅助推进装置，其特征在于：船尾传动轴(2)、水平传动轴(3)以及垂向传动轴(5)采用碳纤维材料。
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Citations (6)

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