CN114929939B - 阴极保护系统中的螺旋桨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有船用推进系统的海洋船舶(100)的阴极保护系统中的螺旋桨装置，该阴极保护系统包括具有正极端子(111；211)的直流电源(110；210)。该推进系统包括：至少一个传动系壳体(101；201)，该至少一个传动系壳体至少部分浸没在水中；扭矩传递驱动轴(106；232、233)，该扭矩传递驱动轴延伸出所述传动系壳体(101；201)；以及至少一个螺旋桨(102、103；202、203)，该至少一个螺旋桨安装在所述驱动轴(106；232、233)上。根据本发明，该至少一个螺旋桨(102、103；202、203)与其驱动轴(106；232、233)电绝缘。每个电绝缘的螺旋桨(102、103；202、203)电连接到滑环连接器(313a、313b)，该滑环连接器(313a、313b)与正极端子(111；211)电连接。本发明还涉及设有这种螺旋桨装置的船舶。

Description

阴极保护系统中的螺旋桨装置

技术领域

本发明涉及阴极保护系统中的螺旋桨装置，该阴极保护系统用于保护海洋建筑物(例如，海洋水面船舶或海上构造物)的金属部分。该系统包括根据本发明的螺旋桨和可选的参比电极，其中，所述金属部分、螺旋桨装置和参比电极适于至少部分浸没在淡水或盐水形式的电解质中，海洋建筑物至少部分浸没在该电解质中。本发明还涉及一种具有这种螺旋桨装置的海洋船舶。

背景技术

海洋污垢是许多海洋应用中的一个众所周知的问题。诸如藻类、贻贝和藤壶等的海洋生物在海洋船舶的船体和推进单元的外表面上的积聚将导致性能降低，这是由于船体与流经船体的水之间的阻力增加。这进而将导致燃料消耗增加。由于在水中高速移动的螺旋桨叶片上的海洋生物导致的阻力效应的增加，使螺旋桨保持清洁是特别令人感兴趣的。在严重情况下，船体阻力和螺旋桨阻力可能导致机动性的损失，这可能成为安全问题。此外，对于用于船用推进单元的大多数金属部分来说，海水是腐蚀性环境，这些金属部分需要阴极保护以免被腐蚀。

提供针对腐蚀和海洋生物防护的有效方式是使用一种被称为外加电流阴极保护(ICCP)的方法。ICCP系统通常用在货船、油轮和大型游艇上。KR101066104B1公开了ICCP系统的一般原理，其中，金属元件和阳极被附接到船舶并浸没在水中。金属元件连接到DC电源的负极端子并且阳极连接到正极端子，以通过包括阳极、金属元件和电解质的电路来提供电去钝化电流(electric de-passivation current)。以这种方式，阳极为金属部分提供了腐蚀防护。

标准ICCP系统的问题在于它们可能相当庞大。对于较大船舶来说，这不是问题，因为由外部安装的ICCP单元引起的阻力增加相对于较大船体的阻力来说是很小的。然而，对于相对小的船舶来说，增加的阻力和/或船尾板上或附近的有限可用空间的问题可能成为问题。对于用作游艇的船舶来说，外部安装的ICCP单元也可能造成美观问题。

另一问题在于，装备有例如船尾驱动器或舷外发动机的许多类型的相对较小的船舶在可以装配ICCP单元的船尾板或船体上可用的物理空间可能非常有限。这种类型的船舶通常设有效率较低的被动牺牲阳极保护。

又一问题在于，螺旋桨的阴极保护或将螺旋桨用作阳极或阴极是复杂的，因为螺旋桨需要电连接到电源。

本发明提供了一种改进的、旨在解决上述问题的螺旋桨装置。

发明内容

本发明的目的是提供阴极保护系统中的螺旋桨装置，该螺旋桨装置解决了上述问题。

该目的通过根据所附权利要求书的螺旋桨装置和设有这种螺旋桨装置的船舶来实现。

在下文中，描述了根据本发明的阴极保护系统被应用于船用推进系统中，该船用推进系统为安装到船舶上的船尾板的船尾驱动器的形式。然而，本发明的装置也适用于例如方位或吊舱驱动器和舷外驱动器。根据本发明的阴极保护系统包括使用直流电(DC)操作的外加电流阴极保护(ICCP)装置。在下文中，用于将DC电力供应到该装置的电源不必是电池，而是，该电源可以是任何合适的电源，例如燃料电池或设有AC/DC整流器的交流(AC)电源。

在本文中，术语“滑环连接器”涉及一种用于将电流传递到旋转设备中或者将电流从一个旋转设备传递到另一个旋转设备中的设备。通常，滑环连接器包括由静止或旋转的石墨或金属触点(例如，电刷)组成的滑环或导体环，它摩擦旋转金属环的对向表面(facingsurface)。当金属环转动时，电流通过静止的电刷传导到金属环而形成连接。该电刷和金属环安装到一对环形部件上，该一对环形部件被布置成能够相对于彼此旋转。所述环形部件具有彼此面对的径向或周向表面，相互配合的接触器位于这些径向或周向表面上。如果需要不止一个电路，则可以沿着旋转轴线提供额外的环/电刷组件。根据一个示例，电刷或所述环中的任一者是静止的，而另一个部件旋转。替代地，电刷或所述环与所述另一部件都旋转。包括所述电刷、导体环和任何电连接器在内的电气部件由高导电材料制成。这些材料是基于诸如电流密度、电压降、转速、温度、电阻变化和特性阻抗等要求而选择的。电力通常通过碳-石墨基复合电刷传输，并且这些电刷可具有诸如铜或银等的其它金属以提高电流密度。

下文提及由字母IP后跟两位数字和一个可选字母组成的IP代码(国际防护等级)。第一个数字表示外壳提供的防止接近危险部分(例如，电导体、移动部分)和固体异物侵入的防护水平。第二个数字表示外壳防止水的有害侵入的防护水平。IP代码或等级对机械壳体和电气外壳针对入侵、灰尘、意外接触和水提供的保护程度进行分类和评级。在国际标准IEC 60529中定义了这些IP代码。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于具有船用推进系统的海洋船舶的阴极保护系统中的螺旋桨装置。该船用推进系统包括：至少一个传动系壳体，该至少一个传动系壳体至少部分浸没在水中；扭矩传递驱动轴，该扭矩传递驱动轴延伸出每个传动系壳体；以及至少一个螺旋桨，该至少一个螺旋桨安装在驱动轴上。根据本发明，该至少一个螺旋桨与其驱动轴电绝缘，并且每个电绝缘的螺旋桨连接到直流电源的正极端子。该船舶可以包括一个或多个传动系壳体，该一个或多个传动系壳体包括具有螺旋桨的单个驱动轴，或者具有同轴驱动轴的对转螺旋桨(counter-rotating propellers)。阴极保护系统可以使用构成推进系统的至少一个螺旋桨或优选所有的螺旋桨。该至少一个螺旋桨与其驱动轴电绝缘。每个电绝缘的螺旋桨电连接到滑环连接器，该滑环连接器与正极端子电连接。

在操作中，螺旋桨装置提供阴极保护，其中，每个要保护以防止腐蚀的金属部件都连接到直流电源的负极端子。类似地，至少一个主动阳极连接到直流电源的正极端子。阴极保护系统可以设有控制单元，该控制单元被布置成调节来自直流电源的电压和电流输出。阴极保护系统是使用至少一个主动阳极的外加电流阴极保护(ICCP)装置。主动阳极可以是安装在船体上的阳极或形成阳极的至少一个螺旋桨。至少一个要保护的金属部件形成阴极，并且可以是所述至少一个传动系壳体、至少一个配平片、海水入口、游泳平台和/或船体的至少一部分。如果使用安装在船体上的阳极，则所述至少一个螺旋桨形成阴极。应注意，这是适用于海洋生物防护和腐蚀防护的金属部件的非排他性列表。对于螺旋桨阳极来说，ICCP装置为至少一个这种阳极提供了海洋生物防护。在下文中，术语“阳极”或“主动阳极”将用于表示连接到电源的主动阳极。其它类型的阳极将被具体称为“被动阳极”或“牺牲阳极”；被动阳极未连接到DC电源。

根据一个示例，每个螺旋桨毂具有滑环连接器，该滑环连接器在动力流方向上附接到螺旋桨毂的上游。在此上下文中，“动力流方向”被定义为在船舶的正常前进操作期间、扭矩从驱动单元(例如，ICE或电动机)通过传动系传动装置传递到螺旋桨驱动轴的方向。附接到相应螺旋桨毂的每个滑环连接器被布置成从其相关联的螺旋桨毂中的内表面轴向或径向延伸，以用于附接到传动系壳体或附接到在动力流方向上位于上游的邻近的螺旋桨毂。该滑环连接器优选具有环形或圆柱形形状，并且围绕驱动轴的外周布置并与驱动轴的外周径向间隔开。该驱动轴与滑环连接器之间不得有电接触。

根据又一示例，滑环连接器包括一对环形部件，该一对环形部件被组装成一个单元并且被布置成能够相对于彼此旋转。环形部件可以具有彼此面对的径向或周向表面，这些径向或周向表面具有用于传递电力的相互配合的接触器。所述相互配合的接触器可以包括电刷和金属环，电流通过该电刷和金属环在滑环连接器的移动零部件之间传导。这些环形部件中的一个或两个被布置成可旋转的。例如，滑环连接器可以安装在第一螺旋桨毂与传动系壳体之间。在这种情况下，一个环形部件附接到第一螺旋桨并且布置成可旋转的，而另一个环形部件固定安装在传动系壳体上而不旋转。替代地，又一滑环连接器安装在第一螺旋桨毂与对转(counter-rotating)的第二螺旋桨毂之间。在这种情况下，分别附接到第一螺旋桨和第二螺旋桨的两个环形部件被布置成可旋转的。然而，在螺旋桨旋转和螺旋桨停止时，电力的传递都是可能的。以这种方式，在船舶移动时和船舶停泊或停靠时，都能够提供阴极保护。

通过使用滑环连接器将电力供应到螺旋桨，消除了对旋转部件内部的物理布线的需要。布线的消除避免了螺旋桨以相对高速旋转时的振动和/或不平衡的问题。

根据一个示例，滑环连接器的零部件暴露于周围的海洋环境。在本示例中，每个滑环连接器的任何金属零部件都由惰性金属材料(例如钛)制成。这防止了任何这样的零部件在浸没在海水中并且连接到DC电流源的正极侧或负极侧时被氧化和溶解。类似地，螺旋桨装置中的至少一个螺旋桨由惰性金属材料(例如钛)制成。

根据又一示例，滑环连接器的零部件形成组装单元，该组装单元相对于周围的海洋环境被密封。在本示例中，在含盐的腐蚀性海洋环境中操作的密封且连续浸没的滑环连接器要求防护等级至少为IP68。

根据又一示例，该至少一个螺旋桨通过安装在该至少一个螺旋桨与其相应的驱动轴之间的扭矩传递电绝缘部件而与其驱动轴电绝缘。该电绝缘部件安装在由驱动轴的外表面和螺旋桨毂的内表面形成的间隙中。该扭矩传递电绝缘部件可以由弹性材料(例如天然橡胶或合成橡胶)制成。该至少一个螺旋桨由惰性材料(例如钛、铌或类似的合适金属或金属合金)制成。

根据又一示例，电介质屏蔽件可以设置在该至少一个螺旋桨与安装有螺旋桨的驱动轴之间。电介质屏蔽件用作可以被所施加的电场极化的电绝缘体。当电介质材料被置于电场中时，电荷不会像它们在电导体中那样流过该材料，而只是从它们的平均平衡位置稍微偏移，从而导致电介质极化。由于电介质极化，正电荷在电场的方向上移位，而负电荷在相反方向上转移。这产生了内部电场，该内部电场降低了电介质自身内的整体电场。在这种布置中，电介质屏蔽件用于保护驱动轴的在螺旋桨毂附近的表面免受氢脆和局部过度保护的影响，所述氢脆和局部过度保护是由邻近于该至少一个螺旋桨的区域中的不可接受的高电势引起的，特别是在螺旋桨用作阳极时。局部过度保护可能导致驱动轴的邻近表面变得过于负极化，其中提供了电介质屏蔽件以防止这些表面上的高电流密度。

电介质屏蔽件可以包括电介质材料层，该电介质材料层沿着驱动轴在至少螺旋桨毂的整个轴向延伸部上延伸。电介质材料是一种物质，它是电的不良导体，但却是静电场的有效支持材料。适用于这种电介质屏蔽件的材料的非排他性列表包括具有合适介电特性的聚合物或聚合物-陶瓷材料。

根据又一示例，所述阴极保护系统包括参比电极，该参比电极至少部分浸没在水中，并且连接到控制单元，以便提供接地基准值。该接地基准值用于确定阴极保护系统的有效性。响应于此确定，控制单元可以调节或微调来自直流电源的电压和电流输出。

根据本发明的第二方面，本发明涉及一种由包括上述螺旋桨装置的阴极保护系统保护的海洋船舶。可以使用船载DC电源来操作该阴极保护系统，或者替代地，使用从岸上设施供应的DC电力或经转换的AC电力来操作该阴极保护系统，以便节省船载电源。

根据第一示例，根据本发明的装置能够至少部分地解决由外部安装的ICCP单元引起的阻力增加的问题。通过使用现有部件(在这种情况下是螺旋桨)作为ICCP系统的主动阳极，避免了由外部安装的主动阳极造成的阻力增加。使用螺旋桨作为阳极还避免了由安装在船体或船尾板上的额外部件造成的任何美学问题。本发明还解决了具有船尾驱动器或舷外驱动器的船舶的船尾板或船体上可用的物理空间有限的问题，这是因为阳极可以被该至少一个螺旋桨代替。本发明还解决了在旋转部件内不需要物理布线的情况下将电力供应到螺旋桨的问题。通过消除沿着驱动轴或穿过驱动轴延伸的布线，避免了螺旋桨以高速旋转时的振动和/或不平衡的问题。该装置为螺旋桨提供了针对由海洋生物导致的结垢的防护，同时为连接到该装置的金属部件提供了腐蚀防护。

根据第二示例，根据本发明的装置可以至少部分地解决对由ICCP系统防腐蚀的螺旋桨进行电连接的问题。在本示例中，螺旋桨形成要连接到电源的负极端子的阴极。以与上述相同的方式，本发明解决了在旋转部件内不需要物理布线的情况下将电力供应到一个或多个螺旋桨的问题。通过消除沿着驱动轴或穿过驱动轴延伸的布线，避免了螺旋桨以高速旋转时的振动和/或不平衡的问题。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参照附图，以下是作为示例引述的本发明的实施例的更详细描述。在这些图中：

图1示出了示意性地图示的船舶，该船舶包括根据本发明的海洋阴极保护系统/腐蚀防护系统；

图2A至图2B示出了海洋船舶的后部部分的示意性截面图；

图3示出了双螺旋桨装置的示意性截面图；并且

图4A至图4B示出了图3中的滑环连接器的截面图。

具体实施方式

图1示出了示意性图示的海洋船舶100，该海洋船舶100包括根据本发明的阴极保护系统。该船舶包括具有船尾板104的船体，船用推进系统附接到该船尾板。本示例中的推进系统包括：单个传动系壳体101，该传动系壳体101至少部分浸没在水中；扭矩传递驱动轴106(未示出)，该扭矩传递驱动轴106延伸出传动系壳体101；以及一对对转螺旋桨102、103，这一对对转螺旋桨102、103安装在驱动轴106上。在当前示例中，两个螺旋桨102、103都与它们的驱动轴106电绝缘。驱动轴的布置在图2A和图2B中示出，并且将在下文进一步详细描述。每个要保护以防止结垢的电绝缘螺旋桨102、103连接到直流(DC)电源110(例如，电池)的正极端子111，以便形成阳极。进一步，每个要保护以防止腐蚀的金属部件101、104、105连接到直流电源110的负极端子112，以便形成阴极。控制单元113连接到直流电源110，并将电流分配到形成电路的所有零部件。控制单元113被布置成调节来自直流电源110的电压和电流输出。为了辅助电压和电流输出的调节，参比电极124远离所述阳极安装在船体上，并经由电线123连接到控制单元113。参比电极124测量其自身与所述金属部件之间的电压差，该电压差与阳极所受到的保护量直接相关。控制单元113将由参比电极124产生的电压差与预设的内部电压进行比较。接着，所述输出被自动调整，以维持电极电压等于该预设电压。替代地，该控制单元可以控制电流以将电压调节到期望的电势。

对来自直流电源的电压和电流输出的调节可以受到控制以在电压输出变化的同时将电流输出自动化。替代地，来自直流电源的电压和电流输出可以受到控制以在电流输出变化的同时将电压输出自动化。这允许在改变的状况(例如，水电阻率或水流速度的变化)下维持防护水平。在牺牲阳极系统中，海水电阻率的增大可能导致阳极输出的减小和所提供的保护量的减少，而从停滞状况的改变导致用于维持所需防护水平的电流需求的增大。利用ICCP系统，防护既不会在标准海水的范围内减少，也不会由于当前需求的适度变化而改变。ICCP系统的优点在于，它们可以对水/船体界面处的电势进行持续监测，并且可以调整与此相关的、对阳极的输出。包括参比电极的ICCP系统比防护水平未知且不可控的牺牲阳极系统更有效和可靠。

该阴极保护系统是使用螺旋桨102、103作为阳极115的外加电流阴极保护(ICCP)装置。在图1中，要保护以防止腐蚀的金属部件是传动系壳体101、配平片105(示出了一个)和船体的金属部分(在这种情况下是船尾板104)。应当注意，这是适用于海洋生物防护和腐蚀防护的金属部件的非排他性列表。为了实现这一点，电池110的正极端子111和负极端子112连接到控制单元113。控制单元113被布置成经由第一电线114将正极端子111连接到螺旋桨102、103。控制单元113进一步被布置成经由第二电线116将负极端子112连接到传动系壳体101上的电连接器117。负极端子112还经由第三电线118连接到配平片105上的电连接器119，并且经由第四电线120连接到船尾板104上的电连接器121。

图2A示出了穿过船尾板204和传动系壳体201截取的、图1的海洋船舶100的后部部分的截面图。单个传动系壳体201部分地浸没在水中，并且包括延伸出该传动系壳体201的扭矩传递驱动轴232、233。一对对转螺旋桨202、203安装在它们相应的驱动轴233、232上。在本示例中，驱动轴232、233由内燃机ICE经由传动装置231驱动。用于驱动所述对转螺旋桨的传动装置在本领域中是众所周知的，这里将不再详细描述。在本发明的范围内，用于驱动所述螺旋桨的替代驱动单元是可能的。两个螺旋桨202、203都与它们相应的驱动轴232、233电绝缘(见图3)。如图2A中示意性地示出的，每个电绝缘的螺旋桨202、203经由电线214在示意性示出的点215处连接到直流电源210的正极端子211。将在下文中更详细地描述螺旋桨的电连接。此外，每个要保护以防止结垢的金属部件201、204、205都连接到直流电源210的负极端子212。控制单元213被布置成调节来自直流电源210的电压和电流输出。如上所述，电池210的正极端子211和负极端子212连接到控制单元213。控制单元213被布置成经由第一电线214将正极端子211连接到螺旋桨202、203。控制单元213进一步被布置成经由第二电线216将负极端子212连接到传动系壳体201上的电连接器217。负极端子212还经由第三电线218连接到配平片205(示出了一个)上的电连接器219，并且经由第四电线220连接到船尾板204上的电连接器221。参比电极224远离螺旋桨202、203安装在船体上而形成阳极，并经由电线223连接到控制单元213。上文已经描述了使用控制单元213来调节来自直流电源的电压和电流输出。

图2B示出了穿过船尾板204和传动系壳体201截取的、图1的海洋船舶100的后部部分的替代截面图。与图2A中一样，单个传动系壳体201部分地浸没在水中，并且包括延伸出该传动系壳体201的扭矩传递驱动轴232、233。一对对转螺旋桨202、203安装在它们各自的驱动轴233、232上。在本示例中，驱动轴232、233由内燃机ICE经由传动装置231驱动。用于驱动对转螺旋桨的传动装置在本领域中是众所周知的，这里将不再详细描述。在本发明的范围内，用于驱动所述螺旋桨的替代驱动单元是可能的。两个螺旋桨202、203都与其各自的驱动轴232、233电绝缘(见图3)。

如图2B示意性地示出的，每个电绝缘的螺旋桨202、203都经由电线214在示意性示出的点215处连接到直流电源210的负极端子211。这与图2A中的示例的不同之处在于使用了安装在船体上的主动阳极226，而螺旋桨202、203形成了要保护的阴极。将在下文中更详细地进行描述螺旋桨和其它金属部件的电连接。如果每个金属部件201至205连接到直流电源210的负极端子212，则每个金属部件201至205形成要保护以防止腐蚀的阴极。控制单元213被布置成调节来自直流电源210的电压和电流输出，以便为每个部件提供期望的电势。例如，控制单元213被布置成将提供给螺旋桨的电压朝着相对于其它金属部件不同的电势来控制，因为螺旋桨可以由比大多数其它金属部分更贵重的合金制成，因此需要较低电负性保护电势，这可以显著降低所需的阴极保护电流。根据一个示例，供应给螺旋桨的电压可以是-500mV，而供应到传动系壳体的电压可以是-950mV。如上所述，电池210的正极端子211和负极端子212连接到控制单元213。控制单元213被布置成经由第一电线214将负极端子211连接到螺旋桨202、203。控制单元213进一步被布置成经由第二电线216将负极端子212连接到传动系壳体201上的电连接器217。负极端子212还经由第三电线218连接到配平片205(示出了一个)上的电连接器219，并且经由第四电线220连接到船尾板204上的电连接器221。负极端子212还经由第五电线225连接到安装在船体上的主动阳极226。最终，参比电极224远离螺旋桨202、203安装在船体上而形成阳极，并经由单独的电线223连接到控制单元213。上文已描述了使用控制单元213来调节来自直流电源的电压和电流输出。

图3示出了适用于本发明的对转螺旋桨装置的示意性截面图。图3示出了一对螺旋桨302a、302b，这一对螺旋桨302a、302b通过安装在相应螺旋桨302a、302b与其驱动轴301a、301b之间的扭矩传递电绝缘部件306a、306b而与它们各自的驱动轴301a、301b电绝缘。所述电绝缘部件安装在由相应驱动轴301a、301b的外表面与对应的螺旋桨毂303a、303b的内表面形成的间隙中。扭矩传递电绝缘部件306a、306b可以由弹性材料(例如天然橡胶或合成橡胶)制成。电介质屏蔽件307a、307b被设置在每个螺旋桨毂303a、303b与安装有相应螺旋桨的驱动轴301a、301b之间。所述电介质屏蔽件用作可以被所施加的电场极化的电绝缘体。当电介质材料被置于电场中时，电荷不会像它们在电导体中那样流过该材料，而只是从它们的平均平衡位置稍微偏移，从而导致电介质极化。由于电介质极化，正电荷在电场的方向上移位，而负电荷在相反方向上转移。这产生了内部电场，该内部电场降低了电介质自身内的整体电场。在这种布置中，电介质屏蔽件307a、307b用于保护驱动轴301a、301b的在螺旋桨毂303a、303b附近的表面免受氢脆的影响，所述氢脆是由邻近于在阴极保护系统中经受足够高的电场的每个螺旋桨302a、302b的区域中的不可接受的高电势引起的。所述电介质屏蔽件可以包括电介质材料层，该电介质材料层沿着驱动轴在至少螺旋桨毂303a、303b的整个轴向延伸部上延伸。电介质材料是一种物质，它是电的不良导体，但却是静电场的有效支持材料。适用于这种电介质屏蔽件的材料的非排他性列表包括具有合适介电特性的聚合物或聚合物-陶瓷材料。所述电介质屏蔽件优选被布置成分别在相应螺旋桨毂303a、303b的前方和后方延伸预定长度，以便确保与所述轴接触的点处的保护电势不会变得过于负电性。所述电介质屏蔽件的纵向延伸将根据诸如阳极/阴极面积、螺旋桨毂设计和实际应用中使用的保护电流等因素而变化。

在图3所示的示例中，传动系是常规双螺旋桨传动系，它包括驱动位于传动系壳体305内的传动装置(见图2A至图2B)的驱动轴。双螺旋桨传动系允许安装到外侧第一驱动轴301a上的第一螺旋桨302a和安装到内侧第二驱动轴301b上的第二螺旋桨302b在相反方向上旋转。该图还示出了固定到内侧第二驱动轴301b的端部上的圆柱形间隔件部分304，该间隔件部分304允许螺旋桨毂303a、303b位于距旋转轴线X相同的径向距离处。这种类型的对转螺旋桨装置在本领域中是众所周知的，因此将不再更详细描述。

螺旋桨302a、302b经由滑环连接器313a、313b连接到直流电源的正极端子(见图2A至图2B)。第一滑环连接器313a安装在固定到传动系壳体305的管状支撑件307与第一螺旋桨毂303a之间。管状支撑件307延伸出传动系壳体305，并且为围绕第二驱动轴301a的轴承和密封装置提供支撑。第一滑环连接器313a将电流从连接到电源的正极端子(见图2A至图2B)的电线314传递到第一螺旋桨302a的第一螺旋桨毂303a。第一滑环连接器313a由组装单元构成，该组装单元包括能够相对于彼此旋转的两个环形部件。第一滑环连接器313a包括由静止或旋转的石墨或金属触点(例如，电刷)组成的滑环或导体环，该滑环或导体环摩擦旋转或静止的金属环的对向表面。在本示例中，安装到传动系壳体305上的部件是静止的，而安装到第一螺旋桨毂303a上的部件是可旋转的。当一个部件转动时，电流通过静止电刷传导到金属环而形成连接。该电刷和金属环安装到一对环形部件上，该一对环形部件被布置成能够相对于彼此旋转，如图4A和图4B所示。根据一个示例，所述环形部件可以具有彼此面对的径向表面，相互配合的接触器位于这些径向表面上。根据又一示例，所述环形部件可以具有彼此面对的周向表面，相互配合的接触器位于这些周向表面上。第二滑环连接器313b安装在第一螺旋桨毂303a与第二螺旋桨毂303b之间。第二滑环连接器313b将电流从第一螺旋桨毂303a传递到第二螺旋桨302b的第二螺旋桨毂303b。类似于上述第一滑环连接器313a，第二滑环连接器313b由组装单元构成，该组装单元包括能够相对于彼此旋转的两个环形部件。在本示例中，安装到第一螺旋桨毂303a上的部件和安装到第二螺旋桨毂303b上的部件能够在相反方向上旋转。包括所述电刷、导体环和任何电连接器在内的电气部件由高导电材料制成。这些材料是基于诸如电流密度、电压降、转速、温度、电阻变化和特性阻抗等要求而选择的。电力通常通过碳-石墨基复合电刷传输，并且这些电刷可具有诸如铜或银等的其它金属以提高电流密度。

控制单元(见图1到图2B)被布置成监测并调节来自直流电源的电压和电流输出，以便维持阴极保护系统的期望的电压电势。该控制单元被布置成补偿由第一滑环连接器和第二滑环连接器引起的任何电压降。

通过使用滑环连接器313a、313b将电力供应到一个或多个螺旋桨，消除了对旋转部件内的物理布线的需要。通过消除沿着驱动轴或在驱动轴中延伸的布线，避免了螺旋桨以相对高速旋转时的振动和/或不平衡的问题。虽然图3示出了双螺旋桨装置的实施例，但认为该图也示出了单螺旋桨装置的对应布局，单螺旋桨装置将仅包括在传动系壳体与第一螺旋桨之间的第一滑环连接器。

图4A和图4B示出了图3中的滑环连接器的截面图。图4A示出了安装在固定到传动系壳体的管状支撑件307(见图3)与第一螺旋桨毂303a之间的第一滑环连接器313a。第一滑环连接器313a将电流从连接到电源正极端子的电线314传递到第一螺旋桨302a的第一螺旋桨毂303a。第一滑环连接器313a由组装单元构成，该组装单元包括两个环形部件，这两个环形部件同心地布置并且具有彼此面对的周向表面，相互配合的接触器位于这些周向表面上。安装在管状支撑件307上的内侧环形部件必须与所述管状支撑件307电绝缘，例如通过合适的涂层或通过由绝缘材料(例如，天然橡胶或合成橡胶)制成的中间部件(未示出)。

图4B示出了安装在第一螺旋桨毂303a与第二螺旋桨毂303b之间的第二滑环连接器313b。第二滑环连接器313b将电流从第一螺旋桨毂303a传递到第二螺旋桨302b的第二螺旋桨毂303b。第二滑环连接器313b由组装单元构成，该组装单元包括两个环形部件，这两个环形部件具有彼此面对的径向表面，相互配合的接触器位于这些径向表面上。在本示例中，所述环形部件可以由惰性金属材料(例如钛、铌或类似的合适金属或金属合金)制成。

应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (14)

1.用于具有船用推进系统的海洋船舶的阴极保护系统中的螺旋桨装置，所述阴极保护系统包括直流电源；所述推进系统包括：

-至少一个传动系壳体，所述至少一个传动系壳体至少部分浸没在水中；

-扭矩传递驱动轴，所述扭矩传递驱动轴延伸出所述传动系壳体；

-至少一个螺旋桨，所述至少一个螺旋桨安装在所述驱动轴上；

特征在于

-所述至少一个螺旋桨与其驱动轴电绝缘；

-每个电绝缘的螺旋桨电连接到滑环连接器；

所述滑环连接器与所述直流电源的端子电连接，

其中，所述滑环连接器由组装单元构成，所述组装单元包括两个环形部件，所述两个环形部件具有彼此面对的周向表面或径向表面，相互配合的接触器位于所述周向表面或径向表面上。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨装置，其特征在于，每个螺旋桨毂具有滑环连接器，所述滑环连接器在动力流方向上附接到所述毂的上游。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述滑环连接器是环形的，并且围绕所述驱动轴布置并与所述驱动轴间隔开。

4.根据权利要求2所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述滑环连接器在所述螺旋桨毂的一端处安装到所述螺旋桨毂的内表面上。

5.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述滑环连接器安装在第一螺旋桨毂与所述传动系壳体之间。

6.根据权利要求5所述的螺旋桨装置，其特征在于，又一滑环连接器安装在第一螺旋桨毂与第二螺旋桨毂之间。

7.根据权利要求1所述的螺旋桨装置，其特征在于，每个滑环连接器由惰性金属材料制成。

8.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述至少一个螺旋桨由惰性金属材料制成。

9.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，在所述至少一个螺旋桨与所述驱动轴之间安装有扭矩传递电绝缘部件。

10.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，在所述至少一个螺旋桨与所述驱动轴之间设置有电介质屏蔽件。

11.根据权利要求10所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述电介质屏蔽件包括电介质材料层，所述电介质材料层沿着所述驱动轴在至少所述螺旋桨毂的整个轴向延伸部上延伸。

12.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述滑环连接器与所述直流电源的正极端子电连接，使得所述至少一个螺旋桨形成阳极。

13.根据权利要求1或2所述的螺旋桨装置，其特征在于，所述滑环连接器与所述直流电源的负极端子电连接，使得所述至少一个螺旋桨形成阴极。

14.海洋船舶，其特征在于，所述海洋船舶由根据权利要求1所述的螺旋桨装置保护。