PL248354B1 - Hybrydowy, zintegrowany moduł napędowy z przekładnią hydrostatyczną do napędu jednostek pływających - Google Patents

Abstract

Silnik główny hydrauliczny (2) napędzający wał główny, wyposażony jest w sprzęgło sterowane lub samoczynne i pompę hydrauliczną. Silnik elektryczny (1) włączony jest w zespół napędowy za pośrednictwem sprzęgła sterowanego lub samoczynnego (4) i przekładni redukcyjnej (3) sprzężonej z silnikiem głównym hydraulicznym (2). Układy hydrauliczny i elektryczny zamocowane są na ramie (5), a po jej przeciwległej stronie znajduje się moduł łożyska poprzeczno-wzdłużnego (6) ze sprzęgłem głównym (7). Wszystkie elementy modułu połączone są przewodami elastycznymi.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy układ napędowy z przekładnią hydrostatyczną do napędu jednostek pływających.

Napędy hybrydowe to napędy spalinowo-elektryczne, w których występują dwa źródła energii: silnik spalinowy Diesla i silnik elektryczny, wykorzystywane naraz lub każde z osobna w zależności od rozwiązania technicznego napędu. Klasycznym napędem spalinowo-elektrycznym jest napęd szeregowy określany mianem napędu Diesel-elektrycznego. Śruba napędzana jest bezpośrednio za pomocą silnika elektrycznego, zasilanego prądem z prądnicy, napędzanej za pomocą silnika spalinowego Diesla, gdzie silnik Diesla z prądnicą tworzą agregat prądotwórczy. Przemiennik napięcia przetwarza energię elektryczną dla uzyskania odpowiednich parametrów prądu zasilającego silnik elektryczny. Przeniesienie mocy z silnika spalinowego do śruby napędowej odbywa się za pomocą przekładni elektrycznej, która składa się z prądnicy i silnika elektrycznego. Moc przekazywana śrubie napędowej pochodzi wyłącznie z silnika elektrycznego. Silnik elektryczny może być także zasilany z akumulatorów przez ograniczony przedział czasowy.

Istnieją także bardziej skomplikowane napędy hybrydowe określane mianem równoległych, w których funkcjonują dwa źródła bezpośredniego napędu śruby. Energia mechaniczna silnika spalinowego przekazywana jest częściowo poprzez napęd prądnicy do ładowania akumulatorów.

Napędy hybrydowe wciąż są rzadko wykorzystywane, pomimo wielu zalet. Zastosowanie takich napędów pozwala na zwiększenie zdolności manewrowych jednostek, co jest szczególnie przydatne przy wpływaniu lub wypływaniu z portu, ogranicza zużycie paliwa i emisję spalin do atmosfery, zmniejsza poziom hałasu.

Z europejskiego patentu EP2154063 (B) znany jest hybrydowy układ napędu pomocniczego dla jachtu żaglowego, składający się z silnika spalinowego, silnika elektrycznego napędzanego przez silnik spalinowy i działającego głównie jako generator, układu energoelektroniczny, sprzężonego z silnikiem elektrycznym, pełniącego rolę magazynu energii elektrycznej oraz drugiego silnika elektrycznego, sprzężonego ze śrubą napędową statku. Śruba okrętowa jest skonstruowana jako składane śmigło. Drugi silnik elektryczny znajduje się w podstawie śruby.

Z patentu amerykańskiego US8062081 (B2) znany jest hybrydowy system napędu i zarządzania energią do stosowania w statkach morskich o zmiennym zapotrzebowaniu na energię. Układ napędowy składa się z co najmniej dwóch źródeł napędu, w tym co najmniej jeden główny silnik napędowy i co najmniej jeden zespół silnik-generator przeznaczony jest do napędzania wspólnego wału wyjściowego, a system zarządzania energią dynamicznie przesuwa działanie każdego z dwóch źródeł w celu zaspokojenia zapotrzebowania na energię. Główny silnik napędowy i zespół silnik-generator mogą napędzać wspólny wał wyjściowy zarówno niezależnie, jak i jednocześnie. Zespół (-y) silnik-generator może pracować jako silnik napędzający wał wyjściowy lub jako generator dostarczający energię do systemu dystrybucji energii.

Istota wynalazku polega na tym, że moduł hybrydowy składa się z silnika głównego hydraulicznego napędzającego wał główny, wyposażonego w sprzęgło sterowane lub samoczynne i pompę hydrauliczną oraz silnika elektrycznego włączonego w zespół napędowy za pośrednictwem sprzęgła sterowanego lub samoczynnego i przekładni redukcyjnej sprzężonej z silnikiem głównym hydraulicznym. Układy hydrauliczny i elektryczny zamocowane są na ramie, przy czym po jej przeciwległej stronie znajduje się moduł łożyska poprzeczno-wzdłużnego ze sprzęgłem głównym. Ponadto wszystkie elementy modułu połączone są przewodami elastycznymi, a w trybie pracy silnika hydraulicznego silnik elektryczny stanowi prądnicę, ładującą akumulatory.

Zaletą rozwiązania jest zwiększenie zdolności manewrowych jednostki i znaczne obniżenie emisji spalin do środowiska. W przypadku, gdy potrzebna jest wysoka moc napędu, na przykład podczas żeglugi jednostki na otwartym akwenie, może być ona napędzana jednocześnie przez oba silniki. Moduł elektryczny można zainstalować na istniejących jednostkach z przekładnią hydrostatyczną, dzięki czemu łatwo dokonać zmiany układu konwencjonalnego na hybrydowy. Zastosowanie elastycznych przewodów łączących poszczególne części układu pozwala na łatwe ich rozmieszczenie wewnątrz kadłuba. Zwarta budowa oraz relatywnie niska masa umożliwiają łatwy montaż i demontaż oraz prowadzenie prac serwisowych poza kadłubem statku.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunkach, gdzie Fig. 1 stanowi schemat modułu, Fig. 2 - schemat ideowy modułu.

Śruba napędowa jednostki pływającej połączona jest wałem napędowym 8 z silnikiem głównym hydraulicznym 2 wyposażonym w sprzęgło sterowane lub samoczynne 9 i pompę hydrauliczną 10. Silnik elektryczny 1 włączony jest w zespół napędowy za pośrednictwem sprzęgła sterowanego lub samoczynnego 4 i przekładni redukcyjnej 3 sprzężonej z silnikiem głównym hydraulicznym 1. Układy hydrauliczny i elektryczny zamocowane są na ramie 5, przy czym po jej przeciwległej stronie znajduje się moduł łożyska poprzeczno-wzdłużnego 6 ze sprzęgłem głównym 7. Wszystkie elementy modułu połączone są przewodami elastycznymi.

Podczas pracy silnika głównego hydraulicznego 2, gdy włączone jest sprzęgło sterowane lub samoczynne 4, silnik elektryczny 1 pracuje w trybie prądnicowym i może ładować akumulatory.

Opisany układ hybrydowy może pracować w trybie elektrycznym. Wówczas silnik elektryczny 1 poprzez załączone sprzęgło 4 napędza wał główny 8 jednostki. Aby zminimalizować straty energetyczne w układzie napędowym silnik hydrauliczny 2 może być odłączony od wału głównego 8 sprzęgłem sterowanym bądź samoczynnym 9. W przypadku, gdy potrzebna jest wysoka moc napędu pracować może jednocześnie silnik hydrauliczny 1 i silnik elektryczny 2.

Claims (1)

1. Hybrydowy, zintegrowany moduł napędowy z przekładnią hydrostatyczną do napędu jednostek pływających składający się z silnika spalinowego i silnika elektrycznego, znamienny tym, że silnik główny hydrauliczny (2) napędzający wał główny (8), wyposażony jest w sprzęgło sterowane lub samoczynne (9) i pompę hydrauliczną (10), a silnik elektryczny (1) włączony jest w zespół napędowy za pośrednictwem sprzęgła sterowanego lub samoczynnego (4) i przekładni redukcyjnej (3) sprzężonej z silnikiem głównym hydraulicznym (2), przy czym układy hydrauliczny i elektryczny zamocowane są na ramie (5), a po jej przeciwległej stronie znajduje się moduł łożyska poprzeczno-wzdłużnego (6) ze sprzęgłem głównym (7), ponadto wszystkie elementy modułu połączone są przewodami elastycznymi, a w trybie pracy silnika hydraulicznego (2) silnik elektryczny (1) stanowi prądnicę.