CN212423428U - 用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，包括固定至船舶尾部的船尾连接架，其特征在于还包括分开设置的电驱动装置和电池浮仓，前者包括动力舱和设于其下部的至少一个电动螺旋桨，动力舱通过可拆式连接机构同船尾连接架刚性连接，动力舱内设有连接驱动电动螺旋桨运转的驱动器；而电池浮仓同船尾连接架和动力舱中的至少一个柔性连接，电池浮仓内的电池同电动螺旋桨及其驱动器通过密封防水导线连接；还包括设于船舶上同电动螺旋桨的驱动器通过有线或无线方式通信控制的控制器。本实用新型用以解决燃油机动船舶的污染问题和内置电池的电动船舶的续航问题，且与船舶连接可靠性好。

Description

用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置

技术领域

本实用新型涉及用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置。

背景技术

随着社会的高速发展，燃油(柴油或汽油)机动车船数量极速增加，在改善人们的生活同时，也带来了空气的严重污染。近几年，国家为减少空气污染采取了各种措施，特别大力推动了对新能源汽车的扶持政策。因此，在短短几年内，从电池、电机、控制系统、整车技术都在快速发展，电动车比例也在迅速增加。相对汽车而言，船舶的单位马力排污量远比汽车更为严重。根据江苏省环境检测中心2014年12月公布的《江苏省船舶大气污染物研究报告》，对我国水运情况及船舶污染做了非常详细的调查。与世界船舶相比，我国船舶发动机缺陷明显，低端柴油机大量应用，因此与国际水平存在很大差距。在船用柴油机大气污染方面，我国的排放远远高于欧美发达国家的水平。随着我国经济的进一步发展，船舶污染也会越来越严重，因此如何控制和减少船舶的尾气排放，已迫在眉睫。

当然出于对污染的控制，目前能想到的比较好的方法即采用内置电池的电动船(电池和电驱动设备直接安装于船体的船舶)来替代燃油机动船，但考虑到商用船舶单次行驶时间较长的连续续航问题以及电池成本昂贵的问题，如果采用内置电池则无法适用于商用船舶的应用环境，其缺陷主要表现在以下几个方面：

1)商用长距离运输往往要24小时运行，但这类电动船单次充电续航里程通常较短；即便个别船舶采用超大容量的电池，依旧无法满足长途航行需求，且超大容量电池反而带来更换不便、价格昂贵以及充电耗时长的问题，无法保证船舶的使用周期和效率；

2)考虑船舶本身卸货修整的时间，其实际航行时间不足1/3，所以电动船的电池充电次数少，利用率极低，甚至几十年都达不到电池循环寿命，船东无法收回电池投入成本；

3)对于这类电动船的充电，大电流充电桩距离远，充电线缆重，损耗大；

4)这类电动船的船体大，充电时间长，以现有码头和港口的泊位数量，无法提供足够的可充电泊位(500吨船为例，1km河岸只能设立不足20个充电泊位)；

5)新船首次投资成本太高，内河航运的低成本结构无法承受；

6)单船电量大，安全要求等级远高于汽车，且大规格电池由于直接安装在船体上，一旦发生危险后果不堪设想。

此外，如果对于现行各类船体均进行电动改造或者直接采用电动船替代现行船只，显然是非常不现实的事情，因船舶规格不一，无法实现批量生产、改造和认证，处理难度大，而且会造成大量的现行船舶的船体的废弃，大量的资源被浪费。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其作为独立的装置为现行船舶提供航行动力，以解决目前燃油机动船的污染问题和内置电池的电动船舶的续航问题，并且这种外挂电动推进装置与船舶的连接可靠性好。

本实用新型的技术方案是：一种用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，包括固定至船舶尾部的船尾连接架，其特征在于还包括分开设置的电驱动装置和电池浮仓，其中电驱动装置包括动力舱和设于动力舱下部的至少一个电动螺旋桨，动力舱通过可拆式连接机构同船尾连接架刚性连接，动力舱内设有连接驱动电动螺旋桨运转的驱动器；而电池浮仓同船尾连接架和动力舱中的至少一个柔性连接，电池浮仓内的电池同电动螺旋桨及其驱动器通过密封防水导线连接；还包括设于船舶上同电动螺旋桨的驱动器通过有线或无线方式通信控制的控制器。控制器用于控制电动螺旋桨的正反转及转速。

当设置两个以上的电动螺旋桨时，它们在动力舱上可以是纵向或横向并排布置，或者高低，前后错位布置，本实用新型对此没有限制。

进一步的，本实用新型中的动力舱被设计包括浮于水面上的浮筒和设于浮筒上的浮筒连接架，所述电动螺旋桨固定在浮筒下部，而浮筒连接架通过可拆式连接机构同船尾连接架刚性连接，浮筒内设有连接驱动电动螺旋桨运转的所述驱动器；而电池浮仓同船尾连接架和浮筒连接架中的至少一个柔性连接。

亦或者，作为并列方案，本实用新型中的所述动力舱被设计包括悬于水面上方，或者沉入水面下方的支撑架和设于支撑架上的用于安置电动螺旋桨的所述驱动器的舱体，所述电动螺旋桨固定在舱体下部，而支撑架通过可拆式连接机构同船尾连接架刚性连接，电池浮仓同船尾连接架和支撑架中的至少一个柔性连接。

进一步的，本实用新型中所述电池浮仓通过若干柔性连接件与船尾连接架和动力舱中的至少一个柔性连接，这些柔性连接件中至少包括关于电池浮仓左右对称分布的两个柔性连接件，柔性连接件选自钢索、链条、弹簧及弹簧钢杆中的一种。在与船舶连接安装的过程中，电池浮仓可以最后安装，其只是由船舶拖行，相对于直接连接至船舶上，大大减轻了船舶的负担。并且柔性连接的方式也消除了两者刚性连接时，连接部位在风浪颠簸中承受巨大剪切力的问题。

需要指出，当本实用新型中所述船舶为现行的带有转向舵的船舶时，例如现行的引擎动力推进船，包括现有的燃油(柴油和汽油)机动船和内置电池的电动船，或者风力推进船(帆船)等；在这种前提下，所述电动螺旋桨可以采用常规的角度固定式电动螺旋桨，船舶的行驶方向由其自身的转向舵来控制。这种设计方案使得船舶上的控制器仅用于控制电动螺旋桨的前进和后退。

当然，需要指出，本实用新型中提到的船舶除了上面提到的现行引擎动力推进船和风力推进船外，也可以是人力推进船(如划桨船)；或者无动力船，例如驳船，或者其它专门制造用于载货运人的无自航能力的船舶，这类船舶上通常都没有转向舵；为此比较优选的设计方案中，我们将电动螺旋桨采用现有的全回转式电动螺旋桨，通过控制器可以进一步控制这类全回转式电动螺旋桨的转向角度，从而控制外挂电动推进装置本身和由其驱动的船舶的行驶方向。应该说全回转式电动螺旋桨的设计也给予了外挂电动推进装置本身足够的航行自由性，方便其与船舶的对接，尤其便利于船舶在航行时(非靠岸状态)的对接。

或者电动螺旋桨采用角度固定式电动螺旋桨，而我们在动力舱上进一步安装电动转向舵。即采用角度固定式电动螺旋桨和电动转向舵的组合，并且电动螺旋桨同电动转向舵一同并列的设于动力舱下方，或者也可以将电动螺旋桨固定至电动转向舵上，再由电动转向舵装于动力舱下方；该电动转向舵的驱动器也设于动力舱内，并由船舶上的控制器通过有线或无线方式通信控制，且电池浮仓内的电池同电动转向舵及其驱动器也通过密封防水导线连接。角度固定式电动螺旋桨和电动转向舵的组合也可以实现船舶的转向功能。

当然需要说明，即便采用了全回转式电动螺旋桨或者角度固定式电动螺旋桨和电动转向舵的组合，在实际航行时，对于现行具备航行转向能力的船舶而言，如前面提到的带有转向舵的引擎动力推进船和风力推进船而言，其航行方向依旧可由其自身的转向舵来控制。

当然，无论是角度固定式电动螺旋桨，还是全回转式电动螺旋桨，还是电动转向舵，其本身均为目前较为成熟的技术，包括其驱动器和与控制器的连接控制技术均为业内公知技术。

通常情况下，本实用新型是被布置于充电码头，在船体靠岸的情况下进行对接安装，当然也可以采用换电船拖行至船舶的航行位置进行安装操作。

对于前述设计的本实用新型中所述电池浮仓包括位于动力舱后方的本体及成型于本体上并位于动力舱两侧的两个延伸部，两个延伸部和本体共同围成容纳动力舱的凹槽，而该凹槽内壁与动力舱之间留有间隙。延伸部的设计一方面可以扩展电池浮仓内部的电池仓容积，另一方面，也增加了电池浮仓表面的站立空间，以便工人站在上面更接近船尾连接架执行可拆式连接机构的安装作业，完成动力舱与船尾连接架的连接，以及电池浮仓与船尾连接架或者动力舱的连接作业。

进一步的，本实用新型中所述可拆式连接机构包含连接船尾连接架和所述动力舱的两个以上的连接单元机构，且至少有两个连接单元机构在船舶宽度方向上等高或错位分布，用于减少电驱动装置在水平方向内相对船舶的维度自由，提高其与船舶的连接稳定性和可靠性。

每个连接单元机构选自弹簧扣环机构、卡扣机构、套杆机构、手动机械锁扣机构、电动机械锁扣机构、电磁锁扣机构中的一种，均包括设于船尾连接架上的母端连接机构和设于所述动力舱上与母端连接机构配合的公端连接机构。

可拆式连接机构的设计目的是方便船尾连接架和动力舱之间的快速对接和可靠固定。公端连接机构和母端连接机构的设计形式及它们的配合结构多种多样，均为目前行业内常见的快速连接机构，上面的例举并非穷举。

以现有的弹簧扣环机构为例，其由弹簧扣环本体和与之配合的连接环或连接杆构成，我们将弹簧扣环本体作为公端连接机构固定或一体设计在动力舱上，而将连接环或者连接杆作为母端连接机构固定在船尾连接架上。这样只需推进弹簧扣环本体，使其卡住连接环或者连接杆内就能完成连接。

再或者，所述连接单元机构为手动机械锁扣机构，其一种结构形式如下：母端连接机构为设于船尾连接架上的纵向或者横向布置的连接杆，而公端连接机构包括固定至所述动力舱上的锁扣座、V形摆臂、双节锁臂和驱动杆，锁扣座上间隔设有第一铰接座和第二铰接座，V形摆臂的弯折点处铰接在第一铰接座上，双节锁臂包括第一节臂和第二节臂，V形摆臂的一端成型用于扣在连接杆上的锁勾，而V形摆臂的另一端通过铰接轴铰接至第一节臂一端，第一节臂另一端通过铰接轴铰接至第二节臂一端，第二节臂另一端则通过铰接轴铰接至第二铰接座上；驱动杆垂直连接至第一节臂和第二节臂相铰接的铰接轴上，还包括铰接设于锁扣座上的锁止压杆，该锁止压杆上设有挡部，当锁勾扣住连接杆时，锁止压杆通过其上的挡部卡住驱动杆以限制其绕与其连接的铰接轴活动带动锁勾松脱连接杆；

实际操作时，非连接状态下，锁止压杆打开，驱动杆拉起，第一节臂和第二节臂拱起，第一节臂拉动V形摆臂绕与第一铰接座的铰接点转动，锁勾与连接杆脱开。

当要进行连接时，待动力舱靠近船舶尾部，人工将驱动杆前推，通过双节锁臂中的第一节臂推动V形摆臂绕与第一铰接座的铰接点转动，使锁勾扣住连接杆，最终第一节臂与V形摆臂的铰接点、第一节臂与第二节臂的铰接点以及第二节臂与第二铰接座的铰接点位于一直线上，即双节锁臂处于撑直状态顶紧V形摆臂，再将锁止压杆压下通过挡部卡住驱动杆，完成锁紧，要解锁则只要如前面所述的打开锁止压杆再拉起驱动杆即可。

当然，出于便利的考虑，所述连接单元机构也倾向于采用电动连接机构，例如一种电动机械锁扣机构，其母端连接机构为设于船尾连接架上的纵向或者横向布置的连接杆，而公端连接机构包括摆块、固定至所述动力舱上的锁扣座和伸缩电机，摆块中间铰接设于锁扣座上，其一端成型用于扣在连接杆上的锁勾，而另一端与伸缩电机的输出杆铰接，由伸缩电机驱动绕与锁扣座的铰接点摆动，带动锁勾扣住连接杆或者与连接杆脱开；

或者，所述连接单元机构为另一种电动机械锁扣机构，其母端连接机构为设于船尾连接架上的纵向布置的连接杆，而公端连接机构包括锁扣座、连动杆、伸缩电机和纵向设于连动杆上的多个同步夹紧机构，锁扣座设于动力舱上，每个同步夹紧机构均包括分别铰接至锁扣座上且对称布置的两个夹手和中间通过前述连动杆铰接的双节拉臂，两个夹手的一端成型有相向扣合的半圆扣，而两个夹手的另一端分别与双节拉臂的两端铰接，而伸缩电机的输出杆同连动杆铰接；伸缩电机通过带动连动杆活动，从而驱动各同步夹紧机构的两个夹手上的半圆扣相对开合，抱死连接杆或者与连接杆脱开。

更进一步的，本实用新型中所述动力舱上还设有若干辅助U形卡扣，同船尾连接架上的连接杆过盈卡设配合。辅助U形卡扣用于动力舱和船尾连接架的辅助对位，卡设对位好后，进行可拆式连接机构的连接安装。

进一步的，本实用新型中所述电池浮仓内设有与电池相连的BMS模块，该BMS模块与船舶上的控制器通过有线或无线方式通信连接。同已知技术一样，BMS模块用于采集电池信息，包含剩余电量的监测，电池安全状态的监控，并用于向控制器输出低电量告警信息。

本实用新型中所述控制器与电动螺旋桨的驱动器的有线连接方式是指将两者的通信线路通过带有电接插件的电缆的形式直接相连，而无线连接方式是指通过红外通信、无线电通信，或者借助已有的wifi、4G、5G等网络通信方式进行远程连接控制。

需要指出，本实用新型在电驱动装置实际安装时，为确保其下方的电动螺旋桨始终位于水面(船舶吃水线)下方，应同时考虑船舶空载和满载时的吃水深度，以给予船尾连接架足够的纵向设计长度，从而避免船舶空载时未及时拆除的电动螺旋桨被整体抬出水面。

本实用新型的优点是：

1)本实用新型是一种独立的外挂装置，其可用作任意现行船舶的航行动力装置，尤其当燃油机动船应用本实用新型后可以关闭本身的燃油驱动装置，实现零排放无噪音工作，很好的解决目前船舶的污染问题以及噪音问题。而现行的内置电池的电动船舶应用本实用新型后可以有效解决续航问题，因为本实用新型具备可快速更换的特性，可以持续为船体提供航行驱动力，并减少为船只购入和更换昂贵的内置电池的成本投入。

2)本实用新型在自身结构设计上的一个特点是将电驱动装置和电池浮仓分开设计，通过预先在船舶尾部焊接船尾连接架，将承载电动螺旋桨的动力舱通过机构刚性连接至船尾连接架上，而电池浮仓则柔性连接至船舶和动力舱中的至少一个上，由船舶来拖行，该设计大大减轻了船舶承受的负担。

以目前常见的1000吨船舶为例，本实用新型在实际应用时其电驱动装置部分的设计重量可能只要2吨，但电池浮仓的重量往往要20吨重，如果将电池浮仓与电驱动装置设计为一个整体连接至船舶尾部，那么对于连接处的受力是个非常大的考验。且尤其当船舶在风浪里颠簸时，由于杠杆原理，船舶与外挂电动推进装置的连接部位要承受非常大的各向应力，这些力往往要达到数百吨，即便再稳靠的连接结构也是无法长期承受的，导致连接稳定性大大降低。严重时甚至导致连接部位损坏，使得外挂电动推进装置与船舶断开。

而将电驱动装置和电池浮仓分开设计后，船舶尾部连接部位承受的力大大减小，加上动力舱优选采用浮筒设计后的浮力，进一步减轻了船舶负担，提高了连接部位的连接稳定性，同时也使得与船舶的连接操作更加省力。

3)本实用新型在与船舶连接安装的过程中，电池浮仓可以最后安装，其只是由船舶拖行，相对于直接连接至船舶上，大大减轻了船舶的负担。并且其与船舶或动力舱的柔性连接方式也消除了刚性连接的缺陷，即避免连接部位在风浪颠簸中承受巨大剪切力的问题。

4)本实用新型中的电池浮仓进一步设计了位于动力舱两侧的两个延伸部，延伸部的设计一方面可以扩展电池浮仓内部的电池仓容积，另一方面，也增加了电池浮仓表面的站立空间，以便工人站在上面更接近船尾连接架执行可拆式连接机构的安装作业，完成动力舱与船尾连接架的连接，以及电池浮仓与船尾连接架或者动力舱的连接作业。

5)本实用新型可广泛应用在内陆的江河湖泊、水库等任何水域内的现行船舶上，应用范围广，尤其当本实用新型应用至无动力船的船体上后，可以逐步减少现行燃油机动船的使用，很好的解决目前船舶的污染问题以及噪音问题。

6)本实用新型可被推广应用在内陆的江河湖泊、水库等任何水域，应用范围广，并且在相同动力(驱动功率)、使用条件(往返次数和往返航程)前提下，传统燃油机动船，相比采用本实用新型外挂电动推进装置的船舶，其每年运营成本都将大大节约。下面以现行的1000吨柴油机动船为例，其本身采用单台300kw的柴油发动机，而本方案的外挂电动推进装置如设置单个200kw的电机作为动力(电动螺旋桨)，且配备1组电池为每个电机供能，每组电池525度电，价值42万元，那么两者能耗成本比较见下表：

由上表可知，单位里程的电费为油费的约28.78％，节省近72％。每组电池525度电，可使用电量为420度电，为本方案外挂电动推进装置的每个电动螺旋桨配备1组电池，总价值42万元。按照电池寿命6000次计算，每次折旧70元，每一年折旧费用为4.9万元。一年以350天运营计算，采用本方案的外挂电动推进装置后船舶每年可节省约41万元。

7)本实用新型实际使用时，只要在现行船舶的船体上做极小的改动，预先焊接船尾连接架，并相应设置可拆式连接机构的母端连接机构，以及增加一个控制器即可，改造成本低，易于实施和推广。

8)本实用新型使用时完全不改变现行船舶的动力、操作机构，在不使用本实用新型的外挂电动推进装置时，其仍可自由航行，并且仍由原驾驶员驾驶，无需专业人员操作。

9)本实用新型同现行船舶的船体之间的对接装拆极为方便，几乎可在不停船的情况下几分钟完成更换，进而大大提升续航能力。

10)本实用新型相对于船舶是独立的外挂装置，万一本实用新型的电池浮仓内的电池发生意外着火甚至爆炸，可以将其脱开，而不会危及船舶本身，相比于直接将电池安装至船舶上的现行内置电池的电动船，具有更高的使用安全性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的实施例1的结构主视图(省略船尾连接架和控制器)；

图2为图1的结构俯视图；

图3为图1的立体结构示意图；

图4为实施例1在现行船舶上的使用状态主视图；

图5为实施例1中的可拆式连接机构的立体展示图；

图6为实施例1的可拆式连接机构的单个连接单元机构的连接状态变化示意图(闭合状态至脱开状态)；

图7为为本实用新型的实施例2的结构主视图(省略船尾连接架和控制器)；

图8为图7的结构俯视图；

图9为图7的立体结构示意图；

图10为实施例2在现行船舶上的使用状态主视图；

图11为实施例2中的可拆式连接机构的立体展示图；

图12为实施例2的可拆式连接机构的单个连接单元机构的连接状态变化示意图(闭合状态至脱开状态)；

图13为本实用新型的实施例3的结构主视图(省略船尾连接架和控制器)；

图14为图13的结构俯视图；

图15为图13的立体结构图；

图16为实施例3在现行船舶上的使用状态主视图；

图17为实施例3的可拆式连接机构的单个连接单元机构的连接状态变化示意图(闭合状态至脱开状态)；

图18为本实用新型的实施例4的结构主视图(省略船尾连接架和控制器)；

图19为图18的结构俯视图；

图20为实施例4在现行船舶上的使用状态主视图。

其中：1、船舶；2、船尾连接架；2a、连接杆；3、电池浮仓；3a、本体；3b、延伸部；4、浮筒；5、电动螺旋桨；6、浮筒连接架；7、密封防水导线；8、柔性连接件；9、锁扣座；9a、第一铰接座；9b、第二铰接座；10、V形摆臂；11、驱动杆；12、第一节臂；13、第二节臂；14、锁勾；15、摆块；16、伸缩电机；17、辅助U形卡扣；18、锁止压杆；A、凹槽；19、支撑架；20、舱体；21、电动转向舵；22、夹手；23、双节拉臂；24、连动杆。

具体实施方式

实施例1：结合图1～图6所示，为本实用新型提供的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置的一种具体实施方式，其用于推动的船舶1为目前常见的柴油货船，下面我们对其进行详细说明：

这种用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置整体由预先焊接至船舶1尾部的船尾连接架2、分开设置的电驱动装置和电池浮仓3、连接船尾连接架2和电驱动装置的可拆式连接机构以及设于船舶1上用来控制电驱动装置的控制器(图中省略)共同组成。

结合图1～3所示，本实施例中所述电驱动装置由浮于水面上的浮筒4、固定在浮筒4下部的一个电动螺旋桨5以及一体成型于浮筒4上部前方的浮筒连接架6共同构成。浮筒连接架6通过可拆式连接机构同船尾连接架2刚性连接。浮筒4内设有连接驱动电动螺旋桨5运转的驱动器，船舶1上同电动螺旋桨5的驱动器通过无线方式通信控制的控制器。浮筒4和浮筒连接架6共同构成了本实施例中的动力舱。

电池浮仓3内的电池同电动螺旋桨5及其驱动器通过密封防水导线7连接。所述电池浮仓3内设有与电池相连的BMS模块，该BMS模块同样与船舶1上的控制器通过无线方式通信连接。

本实施例中所述电池浮仓3通过两根柔性连接件8与浮筒连接架6柔性连接，两根柔性连接件8关于电池浮仓3左右对称分布，柔性连接件8为弹簧，其两端分别与电池浮仓3和浮筒连接架6铰接。

依旧结合图1～图3所示，本实施例中所述电池浮仓3由位于浮筒4后方的本体3a及成型于本体3a上并位于浮筒4两侧的两个延伸部3b共同构成，两个延伸部3b和本体3a共同围成容纳浮筒4的凹槽A，而该凹槽A内壁与浮筒4之间留有间隙。延伸部3b的设计一方面可以扩展电池浮仓3内部的电池仓容积，另一方面，也增加了电池浮仓3表面的站立空间，以便工人站在上面更接近船尾连接架2执行可拆式连接机构的安装作业，完成浮筒连接架6与船尾连接架2的连接，以及电池浮仓3与浮筒连接架6的连接作业。

本实施例中的所述电动螺旋桨5采用现行的全回转式电动螺旋桨，船舶1上的控制器用于控制这种全回转式电动螺旋桨的正反转、转速和转向角度。

再结合图4～图6所示，本实施例中的可拆式连接机构由连接船尾连接架2和浮筒连接架6的两个左右对称设置的连接单元机构构成，这两个连接单元机构在船舶1宽度方向上等高。本实施例中的每个连接单元机构均为手动机械锁扣机构，由设于船尾连接架2上的母端连接机构和设于浮筒连接架6上与母端连接机构配合的公端连接机构构成。

其母端连接机构为设于船尾连接架2上的纵向布置的连接杆2a，而公端连接机构，结合图6所示，由固定至浮筒连接架6上的锁扣座9、V形摆臂10、双节锁臂、驱动杆11及铰接在锁扣座9上的锁止压杆18共同构成，锁扣座9上间隔设有第一铰接座9a和第二铰接座9b，V形摆臂10的弯折点处铰接在第一铰接座9a上，双节锁臂包括第一节臂12和第二节臂13，V形摆臂10的一端成型用于扣在连接杆2a上的锁勾14，而V形摆臂10的另一端通过铰接轴铰接至第一节臂12一端，第一节臂12另一端通过铰接轴铰接至第二节臂一端，第二节臂另一端则通过铰接轴铰接至第二铰接座上；驱动杆11垂直连接至第一节臂12和第二节臂13相铰接的铰接轴上。所述锁止压杆18上设有挡部，当锁勾14扣住连接杆2a时，锁止压杆18通过其上的挡部卡住驱动杆11以限制其绕与其连接的铰接轴活动带动锁勾14松脱连接杆2a。

实际操作时，结合图6所示，非连接状态下，锁止压杆18打开，驱动杆11拉起，第一节臂12和第二节臂13拱起，第一节臂12拉动V形摆臂10绕与第一铰接9a座的铰接点转动，锁勾14与连接杆2a脱开。

当要进行连接时，待浮筒4靠近船舶1尾部，人工将驱动杆11前推，通过双节锁臂中的第一节臂12推动V形摆臂10绕与第一铰接座9a的铰接点转动，使锁勾14扣住连接杆2a，最终第一节臂12与V形摆臂10的铰接点、第一节臂12与第二节臂13的铰接点以及第二节臂13与第二铰接座9b的铰接点位于一直线上，即双节锁臂处于撑直状态顶紧V形摆臂10，再将锁止压杆18压下通过挡部卡住驱动杆11，完成锁紧，要解锁则只要如前面所述的打开锁止压杆18再拉起驱动杆11即可。

并且结合图5所示，本实施例中在所述浮筒连接架6上对应每个连接单元机构都设有位于母端连接机构上方和下方的两个辅助U形卡扣17，用于同船尾连接架2上的连接杆2a过盈卡设配合。辅助U形卡扣17用于浮筒连接架6和船尾连接架2的辅助对位，卡设对位好后，进行可拆式连接机构的连接安装。

本实施例所推行的船舶为现行的1000吨柴油货船，其本身采用单台300kw的柴油发动机，而本方案的外挂电动推进装置如设置单个200kw的电机作为动力(电动螺旋桨)，且配备1组电池为每个电机供能，每组电池525度电，价值42万元，那么两者能耗成本比较见下表：

由上表可知，单位里程的电费为油费的约28.78％，节省近72％。每组电池525度电，可使用电量为420度电，为本方案外挂电动推进装置的每个电动螺旋桨配备1组电池，总价值42万元。按照电池寿命6000次计算，每次折旧70元，每一年折旧费用为4.9万元。一年以350天运营计算，采用本方案的外挂电动推进装置后船舶每年可节省约41万元。

实施例2：结合图7～图12所示为本实用新型提供的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置的另一种具体实施方式，其用于推动的船舶1依旧为实施例1中所示的常规柴油货船，下面我们对其进行详细说明：

同实施例1相同，这种用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置整体由预先焊接至船舶1尾部的船尾连接架2、分开设置的电驱动装置和电池浮仓3、连接船尾连接架2和电驱动装置的可拆式连接机构以及设于船舶1上用来控制电驱动装置的控制器(图中省略)共同组成。

结合图7～9所示，本实施例中所述电驱动装置由浮于水面上的浮筒4、固定在浮筒4下部的一个电动螺旋桨5以及一体成型于浮筒4上部前方的浮筒连接架6共同构成。浮筒连接架6通过可拆式连接机构同船尾连接架2刚性连接。浮筒4内设有连接驱动电动螺旋桨5运转的驱动器，船舶1上同电动螺旋桨5的驱动器通过无线方式通信控制的控制器。浮筒4和浮筒连接架6共同构成了本实施例中的动力舱。

电池浮仓3内的电池同电动螺旋桨5及其驱动器通过密封防水导线7连接。所述电池浮仓3内设有与电池相连的BMS模块，该BMS模块同样与船舶1上的控制器通过无线方式通信连接。

本实施例中所述电池浮仓3通过两根柔性连接件8与浮筒连接架6柔性连接，两根柔性连接件8关于电池浮仓3左右对称分布，柔性连接件8为弹簧，其两端分别与电池浮仓3和浮筒连接架6铰接。

与实施例1设计不同的是，本实施例中所述电池浮仓3上没有位于浮筒4两侧的两个延伸部3b。再结合图10～图12所示，本实施例中的可拆式连接机构由连接船尾连接架2和浮筒连接架6的两个左右对称设置的连接单元机构构成，这两个连接单元机构在船舶1宽度方向上等高。出于操作便利的设计考虑，本实施例中的每个连接单元机构均为电动机械锁扣机构，由设于船尾连接架2上的母端连接机构和设于浮筒连接架6上与母端连接机构配合的公端连接机构构成。其母端连接机构为设于船尾连接架2上的纵向布置的连接杆2a，而公端连接机构由摆块15、固定至浮筒连接架6上的锁扣座9和伸缩电机16，摆块15中间铰接设于锁扣座9上，其一端成型用于扣在连接杆2a上的锁勾14，而另一端与伸缩电机16的输出杆铰接，由伸缩电机16驱动绕与锁扣座9的铰接点摆动，带动锁勾14扣住连接杆2a或者与连接杆2a脱开。

此外，本实施例中在所述浮筒连接架6上同样对应每个连接单元机构都设有位于母端连接机构上方和下方的两个辅助U形卡扣17，用于同船尾连接架2上的连接杆2a过盈卡设配合。

实施例3：结合图13～图17所示，为本实用新型的第三种实施例，其整体由预先焊接至船舶1尾部的船尾连接架2、分开设置的电驱动装置和电池浮仓3、连接船尾连接架2和电驱动装置的可拆式连接机构以及设于船舶1上用来控制电驱动装置的控制器(图中省略)共同组成。

本实施例中所述电驱动装置由浮于水面上的浮筒4、固定在浮筒4下部的一个电动螺旋桨5和设置在浮筒4下方的一个电动转向舵21以及一体成型于浮筒4上部前方的浮筒连接架6共同构成。浮筒4内安置有电动螺旋桨5的驱动器和电动转向舵21的驱动器。所述电动螺旋桨5为现行的角度固定式电动螺旋桨，而浮筒连接架6通过可拆式连接机构同船尾连接架2刚性连接。船舶1上的控制器同电动螺旋桨5的驱动器和电动转向舵21的驱动器均通过无线方式通信控制。由于采用角度固定式电动螺旋桨和电动转向舵21的组合，其同样可以实现外挂电动推进装置本身和船舶1的转向。浮筒4和浮筒连接架6共同构成了本实施例中的动力舱。

电池浮仓3内的电池同电动螺旋桨5和电动转向舵21及其驱动器均通过密封防水导线7连接。所述电池浮仓3内设有与电池相连的BMS模块，该BMS模块同样与船舶1上的控制器通过无线方式通信连接。

如同实施例1和2一样，所述电池浮仓3通过两根柔性连接件8与浮筒连接架6柔性连接，两根柔性连接件8关于电池浮仓3左右对称分布，柔性连接件8为弹簧，其两端分别与电池浮仓3和浮筒连接架6铰接，具体见图14所示。

本实施例中所述电池浮仓3同样由位于浮筒4后方的本体3a及成型于本体3a上并位于浮筒4两侧的两个延伸部3b共同构成，如图14所示，两个延伸部3b和本体3a共同围成容纳浮筒4的凹槽A，而该凹槽A内壁与浮筒4之间留有间隙。延伸部3b的设计一方面可以扩展电池浮仓3内部的电池仓容积，另一方面，也增加了电池浮仓3表面的站立空间，以便工人站在上面更接近船尾连接架2执行可拆式连接机构的安装作业，完成浮筒连接架6与船尾连接架2的连接，以及电池浮仓3与浮筒连接架6的连接作业。

可拆式连接机构由连接船尾连接架2和浮筒连接架6的左右对称设置的两个连接单元机构构成，这两个连接单元机构在船舶1宽度方向上等高。同样出于操作便利的设计考虑，每个连接单元机构均为一种电动机械锁扣机构，具体由设于船尾连接架2上的母端连接机构和设于浮筒连接架6上与母端连接机构配合的公端连接机构构成。如图15和图16所示，其母端连接机构为设于船尾连接架2上的纵向布置的连接杆2a，而公端连接机构包括锁扣座9、连动杆24、伸缩电机16和纵向设于连动杆24上的两个同步夹紧机构，锁扣座9设于浮筒连接架6上，每个同步夹紧机构均包括分别铰接至锁扣座9上且对称布置的两个夹手22和中间通过前述连动杆24铰接的双节拉臂23，两个夹手22的一端成型有相向扣合的半圆扣，而两个夹手22的另一端分别与双节拉臂23的两端铰接，而伸缩电机16的输出杆同连动杆24铰接；伸缩电机16通过带动连动杆24活动，从而驱动各同步夹紧机构的两个夹手22上的半圆扣相对开合，抱死连接杆2a或者与连接杆2a脱开，如图17所示。

实施例4：结合图18～20所示，为本实用新型的第四种实施例，其整体由预先焊接至船舶1尾部的船尾连接架2、分开设置的电驱动装置和电池浮仓3、连接船尾连接架2和电驱动装置的可拆式连接机构以及设于船舶1上用来控制电驱动装置的控制器(图中省略)共同组成。

本实施例中所述电驱动装置由动力舱和设置在动力舱下部的电动转向舵21和固定在电动转向舵21下部的电动螺旋桨5共同构成。其中的动力舱与实施例1～3中有所不同，其由悬于水面上方的支撑架19和设于支撑架19上的舱体20共同构成。舱体20内安置有电动螺旋桨5的驱动器和电动转向舵21的驱动器。所述电动螺旋桨5为常规的角度固定式电动螺旋桨，其直接固定至电动转向舵21上。而支撑架19通过可拆式连接机构同船尾连接架2刚性连接。船舶1上的控制器同电动螺旋桨5的驱动器和电动转向舵21的驱动器均通过无线方式通信控制。

电池浮仓3内的电池同电动螺旋桨5和电动转向舵21及其驱动器均通过密封防水导线7连接。所述电池浮仓3内同样设有与电池相连的BMS模块，该BMS模块同样与船舶1上的控制器通过无线方式通信连接。

所述电池浮仓3通过两根柔性连接件8与支撑架19柔性连接，两根柔性连接件8关于电池浮仓3左右对称分布，柔性连接件8为弹簧，其两端分别与电池浮仓3和支撑架19铰接，具体见图19所示。

本实施例中所述电池浮仓3由位于舱体20后方的本体3a及成型于本体3a上并位于舱体20两侧的两个延伸部3b共同构成，如图19所示，舱体20的体积相比实施例1～3的浮筒4要小的多。

可拆式连接机构由连接船尾连接架2和支撑架19的左右对称设置的两个连接单元机构构成，这两个连接单元机构在船舶1宽度方向上等高。同样出于操作便利的设计考虑，每个连接单元机构均为一种电动机械锁扣机构，这种电动机械锁扣机构的结构形式和工作方式同实施例3中公开的一样，具体可以参见实施例3的描述及图17，本实施例中不再详述。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，包括固定至船舶(1)尾部的船尾连接架(2)，其特征在于还包括分开设置的电驱动装置和电池浮仓(3)，其中电驱动装置包括动力舱和设于动力舱下部的至少一个电动螺旋桨(5)，动力舱通过可拆式连接机构同船尾连接架(2)刚性连接，动力舱内设有连接驱动电动螺旋桨(5)运转的驱动器；而电池浮仓(3)同船尾连接架(2)和动力舱中的至少一个柔性连接，电池浮仓(3)内的电池同电动螺旋桨(5)及其驱动器通过密封防水导线(7)连接；还包括设于船舶(1)上同电动螺旋桨(5)的驱动器通过有线或无线方式通信控制的控制器。

2.根据权利要求1所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述动力舱包括浮于水面上的浮筒(4)和设于浮筒(4)上的浮筒连接架(6)，所述电动螺旋桨固定在浮筒(4)下部，而浮筒连接架(6)通过可拆式连接机构同船尾连接架(2)刚性连接，浮筒(4)内设有连接驱动电动螺旋桨(5)运转的所述驱动器；而电池浮仓(3)同船尾连接架(2)和浮筒连接架(6)中的至少一个柔性连接。

3.根据权利要求1所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述动力舱包括悬于水面上方，或者沉入水面下方的支撑架(19)和设于支撑架(19)上的用于安置电动螺旋桨的所述驱动器的舱体(20)，所述电动螺旋桨固定在舱体(20)下部，而支撑架(19)通过可拆式连接机构同船尾连接架(2)刚性连接，电池浮仓(3)同船尾连接架(2)和支撑架(19)中的至少一个柔性连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述电池浮仓(3)通过若干柔性连接件(8)与船尾连接架(2)和动力舱中的至少一个柔性连接，这些柔性连接件(8)中至少包括关于电池浮仓(3)左右对称分布的两个柔性连接件(8)，柔性连接件(8)选自钢索、链条、弹簧及弹簧钢杆中的一种。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述船舶(1)为现行的引擎动力推进船，或者人力推进船，或者风力推进船，或者所述船舶(1)为无动力船；所述电动螺旋桨(5)为全回转式电动螺旋桨；或者电动螺旋桨(5)为角度固定式电动螺旋桨，且还包括电动转向舵(21)，电动螺旋桨(5)同电动转向舵(21)一同设于动力舱下方，或者电动螺旋桨(5)固定至电动转向舵(21)上，再由电动转向舵(21)装于动力舱下方；电动转向舵(21)的驱动器设于动力舱内，并由船舶(1)上的控制器通过有线或无线方式通信控制，同时电池浮仓(3)内的电池同电动转向舵(21)及其驱动器也通过密封防水导线(7)连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述电池浮仓(3)包括位于动力舱后方的本体(3a)及成型于本体(3a)上并位于动力舱两侧的两个延伸部(3b)，两个延伸部(3b)和本体(3a)共同围成容纳动力舱的凹槽(A)，而该凹槽(A)内壁与动力舱之间留有间隙。

7.根据权利要求1或2或3所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于可拆式连接机构包含连接船尾连接架(2)和所述动力舱的两个以上的连接单元机构，且至少有两个连接单元机构在船舶(1)宽度方向上等高或错位分布；每个连接单元机构选自弹簧扣环机构、卡扣机构、套杆机构、手动机械锁扣机构、电动机械锁扣机构、电磁锁扣机构中的一种，均包括设于船尾连接架(2)上的母端连接机构和设于所述动力舱上与母端连接机构配合的公端连接机构。

8.根据权利要求7所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述连接单元机构为手动机械锁扣机构，其母端连接机构为设于船尾连接架(2)上的纵向或者横向布置的连接杆(2a)，而公端连接机构包括固定至所述动力舱上的锁扣座(9)、V形摆臂(10)、双节锁臂和驱动杆(11)，锁扣座(9)上间隔设有第一铰接座(9a)和第二铰接座(9b)，V形摆臂(10)的弯折点处铰接在第一铰接座(9a)上，双节锁臂包括第一节臂(12)和第二节臂(13)，V形摆臂(10)的一端成型用于扣在连接杆(2a)上的锁勾(14)，而V形摆臂(10)的另一端通过铰接轴铰接至第一节臂(12)一端，第一节臂(12)另一端通过铰接轴铰接至第二节臂一端，第二节臂另一端则通过铰接轴铰接至第二铰接座上；驱动杆(11)垂直连接至第一节臂(12)和第二节臂(13)相铰接的铰接轴上，还包括铰接设于锁扣座(9)上的锁止压杆(18)，该锁止压杆(18)上设有挡部，当锁勾(14)扣住连接杆(2a)时，锁止压杆(18)通过其上的挡部卡住驱动杆(11)以限制其绕与其连接的铰接轴活动带动锁勾(14)松脱连接杆(2a)；

或者所述连接单元机构为电动机械锁扣机构，其母端连接机构为设于船尾连接架(2)上的纵向或者横向布置的连接杆(2a)，而公端连接机构包括摆块(15)、固定至所述动力舱上的锁扣座(9)和伸缩电机(16)，摆块(15)中间铰接设于锁扣座(9)上，其一端成型用于扣在连接杆(2a)上的锁勾(14)，而另一端与伸缩电机(16)的输出杆铰接，由伸缩电机(16)驱动绕与锁扣座(9)的铰接点摆动，带动锁勾(14)扣住连接杆(2a)或者与连接杆(2a)脱开；

或者，所述连接单元机构为另一种电动机械锁扣机构，其母端连接机构为设于船尾连接架(2)上的纵向布置的连接杆(2a)，而公端连接机构包括锁扣座(9)、连动杆(24)、伸缩电机(16)和纵向设于连动杆(24)上的多个同步夹紧机构，锁扣座(9)设于动力舱上，每个同步夹紧机构均包括分别铰接至锁扣座(9)上且对称布置的两个夹手(22)和中间通过前述连动杆(24)铰接的双节拉臂(23)，两个夹手(22)的一端成型有相向扣合的半圆扣，而两个夹手(22)的另一端分别与双节拉臂(23)的两端铰接，而伸缩电机(16)的输出杆同连动杆(24)铰接；伸缩电机(16)通过带动连动杆(24)活动，从而驱动各同步夹紧机构的两个夹手(22)上的半圆扣相对开合，抱死连接杆(2a)或者与连接杆(2a)脱开。

9.根据权利要求8所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述动力舱上还设有若干辅助U形卡扣(17)，同船尾连接架(2)上的连接杆(2a)过盈卡设配合。

10.根据权利要求1所述的用于船舶的电池分体型外挂电动推进装置，其特征在于所述电池浮仓(3)内设有与电池相连的BMS模块，该BMS模块与船舶(1)上的控制器通过有线或无线方式通信连接。

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