CN207045649U - 一种客滚船的混合动力推进系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种客滚船的混合动力推进系统，客滚船设置有螺旋桨、艏侧推及至少一台柴油发电机；柴油发电机通过配电板输送电能到螺旋桨、艏侧推及客滚船的负载端；该客滚船的混合动力推进系统包括：主机、齿轮箱及轴带电机；主机通过齿轮箱与客滚船的主推进轴系连接；主推进轴系与螺旋桨连接；轴带电机通过齿轮箱与主机连接；轴带电机与配电板连接。该客滚船的混合动力推进系统经济性好，安全性和可靠性高，能提升动力系统冗余度，具有节能环保性。

Description

一种客滚船的混合动力推进系统

技术领域

本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种客滚船的混合动力推进系统。

背景技术

客滚船是一种即可载货又可同时载运旅客的特殊船舶，多用于内河轮渡及中近程海域运输。目前，我国运营中和在建的客滚船，多采用传统的柴油机带轴系推进方式。这种船舶动力装置是以柴油机为推进动力，它主要由低速柴油机、轴系和螺旋桨组成。这种推进方式具有系统简单、功率范围广、单位功率的设备重量较轻等优点，为大多数客滚船所采用。但是因其推进方式固定单一，无法保证客滚船多种运营工况下的经济性。当推进主机发生故障时，无法保证客滚船正常运营，系统安全性和冗余度不高。随着船舶行业对环境要求和航运安全性要求的日益提高，常规推进方式的缺点也日益显著，已经成为限制我国客滚船发展的瓶颈。

现有技术中客滚船常规动力推进方式经济性差、可靠性和冗余度不高。

实用新型内容

本申请提供的一种客滚船的混合动力推进系统，解决了或部分解决了现有技术中客滚船常规动力推进方式经济性差、可靠性和冗余度不高的技术问题，实现了经济性好，安全性和可靠性高，提升动力系统冗余度，具有节能环保性的技术效果。

本申请提供了一种客滚船的混合动力推进系统，所述客滚船设置有螺旋桨、艏侧推及至少一台柴油发电机；所述柴油发电机通过配电板输送电能到所述螺旋桨、所述艏侧推及所述客滚船的负载端；所述客滚船的混合动力推进系统包括：

主机，通过齿轮箱与所述客滚船的主推进轴系连接；所述主推进轴系与所述螺旋桨连接；

轴带电机，通过所述齿轮箱与所述主机及所述主推进轴系连接；所述轴带电机与所述配电板连接。

作为优选，所述主机及所述轴带电机设置在所述客滚船的机舱内；

所述柴油发电机设置在所述客滚船的机舱内。

作为优选，所述配电板能将所述柴油发电机和/或所述轴带电机输入的电能以设定比例输出到所述艏侧推及所述负载端。

作为优选，所述轴带电机为带PTO(Power take out轴带电机运行在发电机状态下输出功率工况)/PTI(Power take in轴带电机运行在电动机状态输入功率工况)模式的轴带电机。

作为优选，所述轴带电机处于PTO模式时，所述轴带电机接收所述主机产生的动能并将其转换为电能，所述轴带电机通过所述配电板将所述电能输送到所述艏侧推及所述负载端。

作为优选，所述轴带电机处于PTI模式时，所述轴带电机接收电能，所述轴带电机将所述电能转化为动能并通过所述齿轮箱将所述动能传递到所述主推进轴系及所述螺旋桨。

作为优选，所述轴带电机能接收所述柴油发电机输入的电能。

作为优选，所述客滚船的左右两侧各设置一所述螺旋桨；

所述客滚船设置有两个所述主机、两个所述齿轮箱及两个所述轴带电机；

所述主机通过对应所述齿轮箱与对应的所述轴带电机连接；

两个所述轴带电机都与所述配电板连接。

作为优选，所述客滚船设置有两个机舱；

所述主机与对应的所述齿轮箱、对应的所述轴带电机设置在对应的所述机舱内。

作为优选，所述客滚船设置有三台所述柴油发电机，其中两台所述柴油发电机设置在其中一个所述机舱内，另一台所述柴油发电机设置在另一个所述机舱内。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了在原有常规推进方式的基础上增设轴带电机及齿轮箱，主机通过齿轮箱与客滚船的主推进轴系连接；轴带电机通过齿轮箱与主机连接，使常规推进方式和电力推进方式相结合，形成混合动力推进方式。电力推进方式的加入，提高了系统冗余度和航行安全；混合推进方式的采用，使客滚船在正常航行时，仅开启主机，并使主机维持在经济运行点(通常为85％主机最大功率)，避免使用柴油发电机，提升了船舶经济性大幅，改善了船舶在低负荷工况下的经济性，同时，在不用的运行工况，可合理选择主机和/或柴油发电机的开启，使其都工作在最佳经济运行点，燃油燃烧质量好、减少了废弃排放，节能环保。这样，有效解决了现有技术中客滚船常规动力推进方式经济性差、可靠性和冗余度不高的技术问题，实现了经济性好，安全性和可靠性高，提升动力系统冗余度，具有节能环保性的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的客滚船的混合动力推进系统的结构示意图。

(图示中各标号代表的部件依次为：1主机，2齿轮箱，3轴带电机， 4主推进轴系，5螺旋桨，6配电板，7柴油发电机，8艏侧推，9负载端) 。

具体实施方式

本申请实施例提供的一种客滚船的混合动力推进系统，解决了或部分解决了现有技术中客滚船常规动力推进方式经济性差、可靠性和冗余度不高的技术问题，通过在原有常规推进方式的基础上增设轴带电机及齿轮箱，轴带电机通过齿轮箱与主机连接，使常规推进方式和电力推进方式相结合，形成混合动力推进方式；实现了经济性好，安全性和可靠性高，提升动力系统冗余度，具有节能环保性的技术效果。

参见附图1，本申请提供了一种客滚船的混合动力推进系统，客滚船设置有螺旋桨5、艏侧推8及至少一台柴油发电机7；柴油发电机7通过配电板6输送电能到螺旋桨5、艏侧推8及客滚船的负载端9；客滚船的混合动力推进系统包括：主机1、齿轮箱2及轴带电机3；主机1通过齿轮箱2与客滚船的主推进轴系4连接；主推进轴系4与螺旋桨5连接；轴带电机3 通过齿轮箱2与主机1及主推进轴系4连接；轴带电机3与配电板6连接，能提供电能给艏侧推8及全船其他的负载端9。

其中，该混合动力推进系统使常规推进方式和电力推进方式相结合，形成混合动力推进方式。电力推进方式的加入，提高了系统冗余度和航行安全；混合推进方式的采用，使客滚船在正常航行时，仅开启主机1，并使主机1维持在经济运行点(通常为85％主机最大功率)，避免使用柴油发电机7，提升了船舶经济性大幅，改善了船舶在低负荷工况下的经济学，同时，在不用的运行工况，可合理选择主机1和/或柴油发电机7的开启，使其都工作在最佳经济运行点，燃油燃烧质量好、减少了废弃排放，节能环保。

进一步的，主机1及轴带电机3设置在客滚船的机舱内；柴油发电机 7设置在客滚船的机舱内。配电板6能将柴油发电机7和/或轴带电机3输入的电能以设定比例输出到艏侧推8及全船其他的负载端9。

进一步的，轴带电机3为带PTO(Power take out轴带电机运行在发电机状态下输出功率工况)/PTI(Power take in轴带电机运行在电动机状态输入功率工况)模式的轴带电机3。轴带电机3处于PTO模式时，轴带电机3接收主机1产生的动能并将其转换为电能，轴带电机3通过配电板6 将电能输送到艏侧推8及负载端9。轴带电机3处于PTI模式时，轴带电机3接收电能，轴带电机3能接收其他轴带电机3或柴油发电机7输入的电能，轴带电机3将电能转化为动能并通过齿轮箱2将动能传递到主推进轴系4及螺旋桨5。

进一步的，客滚船的左右两侧各设置一螺旋桨5；客滚船设置有两个主机1、两个齿轮箱2及两个轴带电机3；主机1通过对应齿轮箱2与对应的轴带电机3连接；两个轴带电机3都与配电板6连接。客滚船设置有两个机舱；主机1与对应的齿轮箱2、对应的轴带电机3设置在对应的机舱内。客滚船设置有三台柴油发电机7，其中两台柴油发电机7设置在其中一个机舱内，另一台柴油发电机7设置在另一个机舱内。

下面通过具体实施例来详细介绍本申请提供的客滚船的混合动力推进系统的结构特征和工作原理：

该客滚船的主推进系统采用双机双桨柴电混合推进方式。设主机1两台，分布在两个机舱内，每舷机舱配备1台齿轮箱2和带PTI/PTO模式的轴带电机3。主推进轴系4分为左右各一组，对应2套可调距的螺旋桨5 分左右布置。设配电板6一座，另外配备3台柴油发电机7。船舶的艏部设艏侧推8一套，主要用于辅助客滚船进出港。配电板6向船舶的负载端 9和艏侧推8分配供电。

在客滚船正常航行工况下，两台主机1同时工作，驱动两套螺旋桨5 及轴带电机3。轴带电机3此时工作在PTO模式，通过配电板6为船舶的负载端9供电，提供全船电力。三台柴油发电机7作为备用机组，不工作。两台主机1功率维持在经济运行点，实现最低燃油消耗率，最大限度降低了排放污染。

当环境条件较好，为缩短航行时间或执行紧急任务时，客滚船需用最大航速航行。此时两台主机1和三台柴油发电机7同时工作。轴带电机3 工作在PTI模式下，与机舱每侧的主机1并联运行，通过合理的功率分配共同驱动主推进轴系4和螺旋桨5，为船舶提供推进动力。混合动力推进方式的采用，提高了船舶最大可用推进功率，提升了客滚船航速。

当客滚船在进出港作业时，需要艏侧推8和螺旋桨5同时工作。此时两台主机1同时工作，轴带电机3工作在PTO模式，其中一台轴带电机3 向艏侧推8供电，另一台轴带电机3向负载端9供电，三台柴油发电机7 备用。与常规推进方式相比，减少了柴油发电机7的运行，降低了燃油消耗，提升了客滚船经济性。

当客滚船一台主机1发生故障时，假设左侧的主机1故障时，右侧的主机1通过齿轮箱2驱动右舷的螺旋桨5及右舷的轴带电机3(PTO模式) 运行。该轴带电机3与柴油发电机7并联运行，向左舷的轴带电机3(PTI 模式)和负载端9供电。另一台柴油发电机7备用。混合动力推进系统使客滚船在单主机1故障时，可正常运行，实现单机故障不停航，提高了推进系统的冗余度和可靠性。

当客滚船两台主机1都发生故障时，三台柴油发电机7并联运行，作为电源通过配电板6为负载端9提供电力，两台轴带电机3工作在PTI模式，驱动主推进轴系4和螺旋桨5，为船舶提供推进动力。推进系统此时为电力推进模式，向船舶提供动力，保证客滚船可安全航行，返回港口进行维修，提高了船舶的安全性。

当客滚船一侧的机舱全部功能丧失时，相应的设备停用。根据规范要求，推进系统的配备应能保证客滚船安全返港。假设左侧的机舱功能丧失，此时另一机舱的主机1工作，驱动对应侧的螺旋桨5及轴带电机3(PTO 模式)运行。该轴带电机3与同机舱内的一台或两台柴油发电机7并联运行，向全船供电。保证船舶可安全返港，满足客滚船航行安全要求。

该客滚船以柴油机推进为主，电力推进为辅，兼具两种推进形式的优点，主要技术优势有：

1、经济性好。根据船舶运行工况的不同，选择推进系统模式，实现船舶动力能源的最经济、高效的综合利用。在正常航行模式，仅需开启两台主机1且主机运行于高效率区，无需开启柴油发电机7，减少了辅机的运行，实现最大的经济性。

2、安全性和可靠性高。主机单独推进模式时，可满足船舶正常航行和进出港的需要。增加的PTO/PTI轴带电机3，提升了系统的可靠性。当单台主机1故障时，可采用一机双桨的模式；当两台主机1故障时，可采用电力推进模式。提升了动力系统的冗余度，可最大程度上保证客滚船安全运行。

3、节能环保。大幅改善船舶在低负荷工况时的经济性，使得在不同运行工况，主机1、柴油发电机7可在较佳的工作区工作，燃油燃烧质量好、减少了废弃排放，节能环保。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了在原有常规推进方式的基础上增设轴带电机3及齿轮箱2，主机1通过齿轮箱2与客滚船的主推进轴系4连接；轴带电机3通过齿轮箱2与主机1连接，使常规推进方式和电力推进方式相结合，形成混合动力推进方式。电力推进方式的加入，提高了系统冗余度和航行安全；混合推进方式的采用，使客滚船在正常航行时，仅开启主机1，并使主机1维持在经济运行点(通常为85％主机最大功率)，避免使用柴油发电机7，提升了船舶经济性大幅，改善了船舶在低负荷工况下的经济性，同时，在不用的运行工况，可合理选择主机1和/或柴油发电机7的开启，使其都工作在最佳经济运行点，燃油燃烧质量好、减少了废弃排放，节能环保；这样，有效解决了现有技术中客滚船常规动力推进方式经济性差、可靠性和冗余度不高的技术问题，实现了经济性好，安全性和可靠性高，提升动力系统冗余度，具有节能环保性的技术效果。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种客滚船的混合动力推进系统，所述客滚船设置有螺旋桨、艏侧推及至少一台柴油发电机；所述柴油发电机通过配电板输送电能到所述螺旋桨、所述艏侧推及所述客滚船的负载端；其特征在于，所述客滚船的混合动力推进系统包括：

主机，通过齿轮箱与所述客滚船的主推进轴系连接；所述主推进轴系与所述螺旋桨连接；

轴带电机，通过所述齿轮箱与所述主机及所述主推进轴系连接；所述轴带电机与所述配电板连接。

2.如权利要求1所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述主机及所述轴带电机设置在所述客滚船的机舱内；

所述柴油发电机设置在所述客滚船的机舱内。

3.如权利要求1所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述配电板能将所述柴油发电机和/或所述轴带电机输入的电能以设定比例输出到所述艏侧推及所述负载端。

4.如权利要求1所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述轴带电机为带PTO/PTI模式的轴带电机，其中，所述PTO为Power take out轴带电机运行在发电机状态下输出功率工况，所述PTI为Power take in轴带电机运行在电动机状态输入功率工况。

5.如权利要求4所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述轴带电机处于PTO模式时，所述轴带电机接收所述主机产生的动能并将其转换为电能，所述轴带电机通过所述配电板将所述电能输送到所述艏侧推及所述负载端。

6.如权利要求4所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述轴带电机处于PTI模式时，所述轴带电机接收电能，所述轴带电机将所述电能转化为动能并通过所述齿轮箱将所述动能传递到所述主推进轴系及所述螺旋桨。

7.如权利要求6所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述轴带电机能接收所述柴油发电机输入的电能。

8.如权利要求1所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述客滚船的左右两侧各设置一所述螺旋桨；

所述客滚船设置有两个所述主机、两个所述齿轮箱及两个所述轴带电机；

所述主机通过对应所述齿轮箱与对应的所述轴带电机连接；

两个所述轴带电机都与所述配电板连接。

9.如权利要求8所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述客滚船设置有两个机舱；

所述主机与对应的所述齿轮箱、对应的所述轴带电机设置在对应的所述机舱内。

10.如权利要求9所述的客滚船的混合动力推进系统，其特征在于，

所述客滚船设置有三台所述柴油发电机，其中两台所述柴油发电机设置在其中一个所述机舱内，另一台所述柴油发电机设置在另一个所述机舱内。