CN112483303B - 一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统及方法，该系统包括：左螺旋桨、右螺旋桨、左吊舱式推进器、左回转机构、右吊舱式推进器、右回转机构、电动机变频器、发电机逆变器、船舶电网。本发明系统工作模式包括产生机械能的电动机模式和产生电力的发电机模式，当本发明系统处于电动机模式时，本发明中吊舱式推进器中的电动机‑发电机起到电动机作用，为船舶航行提供动力；当本发明系统处于发电机模式时，本发明中吊舱式推进器中的电动机‑发电机起到发电机作用，回收船舶在锚地停泊时通过锚链绕锚产生回转运动或摆动过程中所蕴含的机械能，并转化为电能，并入船舶电网，为船舶动力设施供电，实现了船舶节能减排。

Description

一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统及方法
技术领域
本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统及方法。
背景技术
随着船舶技术的不断发展，为了提高船舶航行稳定性和可操作性，船舶往往采用电力推进器的这种推进方式，基于电力技术的不断完善，让推进器有了更多的选择，涌现出一批具有“革命性”的推进器，如吊舱式推进器，所述吊舱式推进器主要由支架、吊舱和螺旋桨等部件组成，其中吊舱通过支架悬挂在船体下面，支架上端与船体连接处采用了回转机构；推进电动机置于吊舱内部，直接驱动舱体前端或者后端的螺旋桨，进而达到为船舶航行助推的目的，该推进器是技术最为成熟，功率范围最广，适应性最强的推进器。目前已被广泛应用于豪华邮轮、LNG运输船、科考船、破冰船、工程船和化学品船等对操作性要求较高的高端船舶中，吊舱式推进器提高了此类船舶的机动性。
船舶在营运期间，往往受海况、天气、港口泊位、货物或人员等因素影响与制约，船舶时常在锚地抛锚停泊，停泊时间短则一至两天，长则八至九天，遇到没有货源、船舶买卖交易、疫情和恶劣海况等极端情况甚至能达到数月，当船舶在锚地锚泊期间，往往受风浪条件影响，船体会通过锚链绕锚为中心产生回转运动或摆动。由于船体重量较大，所以船舶在回转运动或摆动过程中，船体中蕴含着丰富的机械能。
基于此，若是能设计出一种系统及方法将上述船体在回转运动或摆动过程中蕴含的机械能进行回收，那么这种系统及方法将会有更大的实际应用意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述提到的问题，提出一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统及方法，该系统可以回收船舶在锚地等待泊位期间受风浪影响发生摆动或移动过程中所蕴含的机械能，并将其转化为电能，并入船舶电网，为船舶动力设施供电，实现了船舶节能减排。
本发明的第一个目的是提出一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统。
该系统包括：左螺旋桨、右螺旋桨、左吊舱式推进器、左回转机构、右吊舱式推进器、右回转机构、电动机变频器、发电机逆变器、船舶电网。
所述左吊舱式推进器与右吊舱式推进器内部均设有发电机-电动机，其中左吊舱式推进器安装在尾部船底的左侧位置，并通过左回转机构与船体相连接；右吊舱式推进器安装在尾部船底的右侧位置，并通过右回转机构与船体相连接。
所述左螺旋桨通过转轴与左吊舱式推进器连接。
所述右螺旋桨通过转轴与右吊舱式推进器连接。
所述左吊舱式推进器中的电动机-发电机分别与电动机变频器和发电机逆变器连接，右吊舱式推进器中的电动机-发电机分别与电动机变频器和发电机逆变器连接。
所述电动机变频器和发电机逆变器分别与船舶电网连接。
本发明的第二个目的是提出一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电方法。
本发明系统共有两种工作模式，一种是产生机械能的电动机模式；另一种是产生电力的发电机模式。
所述电动机模式是在船舶航行过程中，电动机-发电机通过船舶电网提供的电力产生机械能，驱动螺旋桨工作。
所述发电机模式是船舶在锚地停泊期间，当船舶受风浪影响通过锚链绕锚产生回转运动或摆动时，此时，左螺旋桨通过左回转机构，控制左吊舱式推进器转动，将与左螺旋桨相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且左螺旋桨靠近船舶左舷；右螺旋桨通过右回转机构，控制右吊舱式推进器转动，将与右螺旋桨相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且右螺旋桨靠近船舶右舷，进而将船体在回转运动或摆动过程中所蕴含的机械能进行回收，并转化为电能，此时，电动机-发电机处于发电机模式。
本发明有益效果：
1.本发明系统吊舱式推进器中的电动机-发电机，既可以产生机械能，处于电动机模式，为船舶航行提供动力，又可以充当发电机作用，回收船舶在锚地停泊时通过锚链绕锚产生回转运动或摆动过程中所产生的机械能，并转化为电能，并入船舶电网，为船舶动力设施供电，实现了船舶节能减排。
2.本发明系统通过回转机构，将与螺旋桨相连桨轴的轴线转至与船舶中线面垂直位置，就能实现电动机模式和发电机模式的转换过程，操作简单，无需多余的安装成本。
3.设置有本发明系统的船舶在锚地停泊期间，可以通过回转机构，将与螺旋桨相连的桨轴轴线转至与船舶中线面垂直位置，通过螺旋桨增大了船体回转运动或摆动时的阻力，降低了船舶的摆动幅度。
附图说明
图1是本发明系统的示意图；
图2是本发明系统中回转机构的位置示意图；
图3是电动机-发电机的电力输入输出示意图；
图4是船舶在锚地停泊时绕锚回转方向示意图；
图5是本发明系统处于发电机模式时的螺旋桨位置示意图；
附图中：1.左螺旋桨；2.右螺旋桨；3.左吊舱式推进器；301.左回转机构；4.右吊舱式推进器；401.右回转机构；5.电动机变频器；6.发电机逆变器；7.船舶电网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统及方法，如图1所示，该系统包括：左螺旋桨1、右螺旋桨2、左吊舱式推进器3、右吊舱式推进器4、电动机变频器5、发电机逆变器6、船舶电网7。
所述左吊舱式推进器3与右吊舱式推进器4内部均设有发电机-电动机，其中左吊舱式推进器3安装在尾部船底的左侧位置，并通过左回转机构301与船体相连接；右吊舱式推进器4安装在尾部船底的右侧位置，并通过右回转机构401与船体相连接，所述左回转机构301与右回转机构401的安装位置示意图如图2所示。
所述电动机-发电机既能实现电动机功能又可以实现发电机功能。
所述左螺旋桨1通过转轴与左吊舱式推进器3连接。
所述右螺旋桨2通过转轴与右吊舱式推进器4连接。
所述左吊舱式推进器3中的电动机-发电机分别与电动机变频器5和发电机逆变器6连接，右吊舱式推进器4中的电动机-发电机分别与电动机变频器5和发电机逆变器6连接。
所述电动机变频器5和发电机逆变器6分别与船舶电网7连接。
如图3所示，电动机变频器5将船舶电网7传输的电力进行变频调速进而传输给电动机-发电机，从而带动左螺旋桨1和右螺旋桨2工作，为船舶航行提供动力；发电机逆变器6将电动机-发电机传输的电力进行逆变，满足船舶电网7要求，为船舶动力设施供电。
本发明系统共有两种工作模式，一种是产生机械能的电动机模式；另一种是产生电力的发电机模式。
所述电动机模式是在船舶航行过程中，电动机-发电机处于电动机模式，电动机-发电机通过船舶电网7提供的电力产生机械能，驱动螺旋桨工作。
所述发电机模式是船舶在锚地停泊期间，当船舶受风浪因素影响通过锚链绕锚顺时针或逆时针产生如图4所示的回转运动时，此时，左螺旋桨1通过左回转机构301，控制左吊舱式推进器3转动，将与左螺旋桨1相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且左螺旋桨1靠近船舶左舷；右螺旋桨2通过右回转机构401，控制右吊舱式推进器4转动，将与右螺旋桨2相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且右螺旋桨2靠近船舶右舷，如图5所示，进而将船体在回转运动或摆动过程中所蕴含的机械能进行回收，并转化为电能，并入船舶电网7，为船舶动力设施供电，此时，电动机-发电机处于发电机模式。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统，其特征在于：该系统包括左螺旋桨（1）、右螺旋桨（2）、左吊舱式推进器（3）、左回转机构（301）、右吊舱式推进器（4）、右回转机构（401）、电动机变频器（5）、发电机逆变器（6）和船舶电网（7），所述左吊舱式推进器（3）与右吊舱式推进器（4）内部均设有发电机-电动机，其中左吊舱式推进器（3）安装在尾部船底的左侧位置，并通过左回转机构（301）与船体相连接；右吊舱式推进器（4）安装在尾部船底的右侧位置，并通过右回转机构（401）与船体相连接；所述左螺旋桨（1）通过转轴与左吊舱式推进器（3）连接；所述右螺旋桨（2）通过转轴与右吊舱式推进器（4）连接，
所述电动机-发电机在船舶停泊期间，处于发电机模式，此时左吊舱式推进器（3）通过左回转机构（301）将与左螺旋桨（1）相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且左螺旋桨（1）靠近船舶左舷，所述右吊舱式推进器（4）通过右回转机构（401）将与右螺旋桨（2）相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且右螺旋桨（2）靠近船舶右舷，在此期间，电动机-发电机可以回收船体绕锚产生回转运动或摆动时所蕴含的机械能，进而转化为电能，与此同时，还能通过左螺旋桨（1）和右螺旋桨（2）增大了船体回转运动或摆动时的阻力，降低了船舶的摆动幅度，
当船舶航行时，电动机-发电机处于电动机模式，进而产生机械能。
2.根据权利要求1所述的一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电系统，其特征在于：所述左吊舱式推进器（3）中的电动机-发电机分别与电动机变频器（5）和发电机逆变器（6）连接，右吊舱式推进器（4）中的电动机-发电机分别与电动机变频器（5）和发电机逆变器（6）连接。
3.一种基于吊舱式电力推进船舶锚泊发电方法，使用权利要求1的系统，其特征在于：当船舶受风浪因素影响通过锚链绕锚顺时针或逆时针产生回转运动时，此时，左螺旋桨（1）通过左回转机构（301），控制左吊舱式推进器（3）转动，将与左螺旋桨（1）相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且左螺旋桨（1）靠近船舶左舷，右螺旋桨（2）通过右回转机构（401），控制右吊舱式推进器（4）转动，将与右螺旋桨（2）相连的桨轴所在轴线转至与船舶中线面垂直的位置，且右螺旋桨（2）靠近船舶右舷。
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