RU2519590C2 - Marine propulsive arrangement - Google Patents
Marine propulsive arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519590C2 RU2519590C2 RU2012134340/11A RU2012134340A RU2519590C2 RU 2519590 C2 RU2519590 C2 RU 2519590C2 RU 2012134340/11 A RU2012134340/11 A RU 2012134340/11A RU 2012134340 A RU2012134340 A RU 2012134340A RU 2519590 C2 RU2519590 C2 RU 2519590C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- unipolar
- variator
- shafts
- control system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения, а конкретно - к двигательно-движительным агрегатам судовых систем электродвижения.The invention relates to the field of shipbuilding, and specifically to propulsion systems of ship electric propulsion systems.
Известна гребная электрическая установка [патент РФ №2392180, опубл. 20.06.2010], состоящая из гребного электродвигателя, присоединенного к гребному винту через редуктор и разъединительные муфты. Гребной электродвигатель подключен к источнику электроэнергии, через статический преобразователь частоты. В структуре также имеется задатчик частоты вращения гребного винта, который соединен с системой управления, выходы последней подключены к входам управления преобразователя частоты и разъединительных муфт. К недостаткам этой установки относятся значительная масса, габариты и повышенные уровни электромагнитных помех и гармонических составляющих в токе, потребляемом из судовой сети электрическими элементами трансмиссии. Кроме того, передача энергии от теплового двигателя к гребному электродвигателю и гребному винту производится через тракт преобразования, рассчитанный на полную мощность, в том числе - электрогенератор, статический преобразователь частоты, редуктор и разъединительные муфты, что снижает надежность и увеличивает потери.Known rowing electrical installation [RF patent No. 2392180, publ. 06/20/2010], consisting of a propeller motor connected to the propeller through a gearbox and disconnect couplings. A rowing electric motor is connected to a source of electricity through a static frequency converter. The structure also has a propeller speed controller, which is connected to the control system, the outputs of the latter are connected to the control inputs of the frequency converter and disconnect couplings. The disadvantages of this installation include the significant weight, dimensions and increased levels of electromagnetic interference and harmonic components in the current consumed from the ship’s network by the electric transmission elements. In addition, energy is transferred from the heat engine to the propeller motor and the propeller through a conversion path designed for full power, including an electric generator, a static frequency converter, gearbox, and disconnect couplings, which reduces reliability and increases losses.
Известна судовая движительно-двигательная установка типа «поворотная колонка» [патент РФ №2119875, опубл. 10.10.1998 г.], принятая за прототип. Установка содержит заключенный в обтекаемый кожух гребной биротативный электродвигатель и два гребных винта, вращающихся в противоположных направлениях, а именно, контрпропеллер, установленный на валу ротора биротативного двигателя, и гребной винт, установленный на полом валу вращающегося статора, коаксиальном валу ротора.Known ship propulsion system of the type "rotary column" [RF patent No. 2119875, publ. 10.10.1998,], adopted as a prototype. The installation contains a rotational rotational motor enclosed in a streamlined casing and two propellers rotating in opposite directions, namely, a counter-propeller mounted on the rotor shaft of the biotational engine, and a propeller mounted on the hollow shaft of the rotating stator, the coaxial rotor shaft.
Кожух установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Для специалиста очевидно, хотя об этом в описании прямо не сказано, что гребной электродвигатель установки подключен к статическому преобразователю частоты, который, в свою очередь, подключен к энергосистеме и к электрогенератору, приводимому во вращение тепловым двигателем.The casing is mounted to rotate in a horizontal plane. It is obvious to a specialist, although this is not explicitly stated in the description that the propulsion motor of the installation is connected to a static frequency converter, which, in turn, is connected to the power system and to the electric generator driven by the rotation of the heat engine.
В данной гребной установке передача механической энергии от теплового двигателя к гребным винтам осуществляется через тракт преобразования, рассчитанный на полную мощность, (в том числе - электрогенератор, статический преобразователь частоты). Это снижает надежность, увеличивает массу, габариты, уровни электромагнитных помех и гармонических составляющих при преобразовании электроэнергии.In this propulsion system, the transfer of mechanical energy from a heat engine to the propellers is carried out through a conversion path designed for full power (including an electric generator, a static frequency converter). This reduces reliability, increases the mass, dimensions, levels of electromagnetic interference and harmonic components in the conversion of electricity.
Задача, решаемая изобретением - расширение арсенала средств и создание новой, надежной судовой двигательно-движительной установки с улучшенными эксплуатационными характеристиками, за счет исключения применения нелинейных широтно-импульсных преобразователей энергии.The problem solved by the invention is the expansion of the arsenal of means and the creation of a new, reliable ship propulsion and propulsion system with improved performance, by eliminating the use of non-linear pulse-width energy converters.
Достигаемый технический результат заключается:The technical result achieved is:
- в повышении надежности и снижении потерь судовой двигательно-движительной установки;- to increase reliability and reduce losses of the ship propulsion system;
- в снижении массы, габаритов;- in reducing weight, dimensions;
- в снижении уровня электромагнитных помех и гармонических составляющих при преобразовании энергии;- in reducing the level of electromagnetic interference and harmonic components during energy conversion;
- в возможности установки оси выходного вала вариатора с гребным винтом под произвольным углом и в произвольно ориентированной плоскости по отношению к входному валу.- the ability to set the axis of the output shaft of the variator with the propeller at an arbitrary angle and in an arbitrarily oriented plane with respect to the input shaft.
Поставленные задачи решаются изменением конструкции установки.The tasks are solved by changing the design of the installation.
Судовая двигательно-движительная установка содержит тепловой двигатель, снабженный блоком управления скоростью вращения и соединенный первым валом с электродинамическим вариатором, который вторым валом соединен с гребным винтом. Валы механически не связаны между собой и на них установлены, соответственно, первый и второй датчики скорости вращения. Установка также содержит систему управления, при этом вариатор содержит униполярный генератор, установленный на первом валу и электрически соединенный с униполярным двигателем, установленным на втором валу. При этом система управления соединена с блоком управления скоростью вращения теплового двигателя, с датчиками скорости вращения и с обмотками возбуждения униполярного двигателя и униполярного генератора.The marine propulsion system comprises a heat engine equipped with a speed control unit and connected by a first shaft to an electrodynamic variator, which is connected to a propeller by a second shaft. The shafts are not mechanically interconnected and the first and second rotational speed sensors are installed on them, respectively. The installation also contains a control system, while the variator contains a unipolar generator mounted on the first shaft and electrically connected to a unipolar motor mounted on the second shaft. The control system is connected to the control unit of the rotation speed of the heat engine, to the rotation speed sensors and to the excitation windings of the unipolar engine and the unipolar generator.
Возможна реализация, при которой первый и второй валы расположены под углом друг к другу, а также в разных плоскостях.An implementation is possible in which the first and second shafts are located at an angle to each other, as well as in different planes.
В установке может быть применен тепловой двигатель вертикального исполнения, размещенный вместе с системой управления в корпусе судна, а вариатор размещен в поворотной гондоле.The installation can be applied to a vertical thermal engine, placed together with the control system in the ship's hull, and the variator is placed in a rotary nacelle.
Судовая двигательно-движительная установка может дополнительно иметь второй гребной винт, соединенный третьим валом с вариатором, который при этом содержит дополнительный униполярный двигатель, электрически соединенный с униполярным генератором, все валы механически не связаны между собой. При этом на третьем валу установлен третий датчик скорости вращения, соединенный с системой управления, которая также соединена с обмоткой возбуждения дополнительного униполярного двигателя.The ship propulsion system may additionally have a second propeller connected to the variator by a third shaft, which further comprises an additional unipolar engine electrically connected to the unipolar generator, all the shafts are not mechanically interconnected. At the same time, a third speed sensor is mounted on the third shaft, connected to the control system, which is also connected to the excitation winding of the additional unipolar motor.
По меньшей мере, два вала могут быть расположены в разных плоскостях.At least two shafts may be located in different planes.
Изобретение иллюстрируется Фигурами, на которых представлено - Фиг.1 - принципиальная схема установки, Фиг.2 - размещение части оборудования установки по схеме, представленной на Фиг.1 в гондоле «поворотной колонки» и при применении теплового двигателя вертикального исполнения. Фиг.3 - аналогично Фиг.2, но с двумя двигателями и гребными винтами.The invention is illustrated by the Figures, which are shown - Figure 1 is a schematic diagram of the installation, Figure 2 - placement of part of the equipment of the installation according to the scheme shown in figure 1 in the nacelle of the "swivel column" and when using a vertical engine. Figure 3 is similar to Figure 2, but with two engines and propellers.
Заявляемая установка содержит тепловой двигатель 1 (например, турбина), который первым валом 2 механически соединен с вариатором 3, а конкретно, с униполярным генератором 4, входящим в состав вариатора. Таким образом, тепловой двигатель 1 и униполярный генератор вариатора установлены на одном первом валу 2. В состав вариатора также входит униполярный двигатель 5, установленный на втором валу 6, на котором также остановлен гребной винт 7 фиксированного шага. На валах 2 и 6 установлены первый и второй датчики скорости вращения - 8 и 9, соответственно. Валы 2 и 6 механически не связаны между собой и могут находиться по одной геометрической оси и в одной плоскости, как показано на Фиг.1, или под заданным углом (Фиг.2, при применении вертикальной турбины) и тоже - в одной или разных плоскостях. Униполярные машины 4 и 5 электрически соединены между собой шинами 10, а их обмотки возбуждения 11 соединены с системой управления 12 (расположенной в корпусе судна и на Фиг.2 и 3 не показана), которая своими другими входами соединена с датчиками скорости вращения 8, 9, а также с блоком управления 13 скоростью вращения теплового двигателя 1. Как показано на Фиг.2, вариатор 3 (со своими униполярными машинами 4 и 5 и датчиками 8 и 9) может быть размещен в гондоле 14 поворотной колонки.The inventive installation comprises a heat engine 1 (for example, a turbine), which is mechanically connected by a first shaft 2 to a
В отдельных случаях в вариаторе могут содержаться два униполярных двигателя (Фиг.3), а соответственно, два гребных винта. Дополнительный униполярный двигатель 15 соединен третьим валом 16 со вторым гребным винтом 17. На третьем валу 16 также установлен датчик скорости вращения (третий датчик скорости вращения). Дополнительный униполярный двигатель 15 соединен с униполярным генератором 4, а его обмотка возбуждения, как и третий датчик вращения (на Фигуре не показан), установленный на третьем валу 16, соединена с системой управления 12.In some cases, the variator may contain two unipolar motors (Figure 3), and accordingly, two propellers. An additional
В конструкции, имеющей три вала (первый: тепловой двигатель - униполярный генератор, второй: униполярный генератор - гребной винт; третий: дополнительный униполярный генератор - второй гребной винт), все валы механически не связаны между собой. Они могут располагаться в одной плоскости, как показано на Фиг.3: валы второй и третий - на одной оси, перпендикулярной оси первого вала. Возможно расположение всех валов под заданным углом друг к другу. Возможны реализации, когда, например, первый вал лежит в другой плоскости, чем второй и третий, или первый и второй валы в одной плоскости, а третий - в другой, или все три в разных плоскостях. «Развязка» системы по валам позволяет реализовать любую требуемую комбинацию по углам ориентации валов, а также по плоскостям расположения валов (гребных винтов).In a design having three shafts (first: a heat engine - a unipolar generator, second: a unipolar generator - a propeller; third: an additional unipolar generator - a second propeller), all the shafts are not mechanically interconnected. They can be located in one plane, as shown in Figure 3: the shafts of the second and third - on the same axis perpendicular to the axis of the first shaft. It is possible to arrange all shafts at a given angle to each other. Implementations are possible when, for example, the first shaft lies in a different plane than the second and third, or the first and second shafts in one plane, and the third in the other, or all three in different planes. The "decoupling" of the system along the shafts allows you to realize any desired combination in the orientation angles of the shafts, as well as in the planes of the shafts (propellers).
На Фиг.2 и 3 представлены конструкции с движителем типа «поворотная колонка» в ее составе. В гондоле 14 располагается вариатор 3 с одним или двумя униполярными двигателями. При этом тепловой двигатель и система управления могут быть размещены в корпусе судна.Figure 2 and 3 presents the design with the propulsion type "rotary column" in its composition. In the
Предлагаемая судовая двигательно-движительная установка с одним гребным винтом работает следующим образом.The proposed marine propulsion system with one propeller operates as follows.
По сигналам извне (система управления верхнего уровня), поступающим на систему управления 12, через блок управления 13 скоростью вращения теплового двигателя задается скорость вращения теплового двигателя 1, которая контролируется с помощью первого датчика скорости вращения 8.The signals from the outside (upper-level control system) received by the control system 12, through the control unit 13 of the rotation speed of the heat engine, sets the rotation speed of the
После разгона теплового двигателя 1, на обмотки возбуждения 11 униполярного генератора 4 и униполярного двигателя 5 подается ток возбуждения, величина и полярность которого задается системой управления 12. Униполярный генератор 4 генерирует ток, передаваемый по шинам 11 на вход униполярного двигателя 5, который приводится во вращение со скоростью, заданной системой управления 12, которая контролируется датчиком 8. Двигатель 5 приводит во вращение гребной винт 7. Изменение величины тока возбуждения униполярных машин изменяет величину мощности на выходных зажимах генератора 4 и на втором валу 6. Изменение направления тока возбуждения униполярных машин изменяет направление их вращения. При работе установки на малых скоростях вращения гребного винта 7, по сигналу системы управления 12 в блок управления 13, скорость вращения теплового двигателя 1 может быть понижена.After the acceleration of the
Работа установки со вторым гребным винтом 17 происходит аналогично. Его приводит во вращение дополнительный униполярный двигатель 16, а скорость вращения фиксируется третьим датчиком скорости вращения.The operation of the installation with the second propeller 17 is similar. It is driven into rotation by an additional
Таким образом, применение в изобретении электродинамического вариатора на базе униполярных электрических машин для передачи энергии с вала теплового двигателя на гребной винт (гребные винты) позволяет исключить применение широтно-импульсных нелинейных преобразователей частоты, рассчитываемых на полную мощность, что позволяет повысить надежность и снизить потери судовой двигательно-движительной установки, снизить массу, габариты, снизить уровень электромагнитных помех и гармонических составляющих в энергосистеме судна при преобразовании энергии. Кроме того, это позволяет обеспечить возможность установки оси вала вариатора с гребным винтом под произвольным углом по отношению к входному валу и в произвольной плоскости, а также применять в конструкциях с двумя гребными винтами, в том числе, с различной пространственной ориентацией.Thus, the use in the invention of an electrodynamic variator based on unipolar electric machines for transferring energy from the shaft of a heat engine to a propeller (propellers) eliminates the use of pulse-width non-linear frequency converters designed for full power, which improves reliability and reduces ship losses propulsion system, reduce weight, dimensions, reduce the level of electromagnetic interference and harmonic components in the ship’s power system during conversion energy IAOD. In addition, this makes it possible to set the axis of the variator shaft with the propeller at an arbitrary angle with respect to the input shaft and in an arbitrary plane, and also can be used in constructions with two propellers, including those with different spatial orientations.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134340/11A RU2519590C2 (en) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | Marine propulsive arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134340/11A RU2519590C2 (en) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | Marine propulsive arrangement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012134340A RU2012134340A (en) | 2014-02-10 |
RU2519590C2 true RU2519590C2 (en) | 2014-06-20 |
Family
ID=50032044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012134340/11A RU2519590C2 (en) | 2012-08-02 | 2012-08-02 | Marine propulsive arrangement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2519590C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557291C1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Submarine propulsive arrangement |
RU2592641C1 (en) * | 2015-06-30 | 2016-07-27 | Андрей Александрович Ачитаев | Electromechanical system |
RU180240U1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | SHIP MARINE INSTALLATION |
RU2670364C1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-10-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Propulsion-steering column |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US411555A (en) * | 1889-09-24 | Cyrus | ||
US4661714A (en) * | 1985-06-17 | 1987-04-28 | Satterthwaite J Glenn | Electric marine propulsion system |
RU2392180C1 (en) * | 2009-01-11 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Electric propulsion system (versions) |
RU2436708C1 (en) * | 2010-09-20 | 2011-12-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Ship electric power generator unit |
-
2012
- 2012-08-02 RU RU2012134340/11A patent/RU2519590C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US411555A (en) * | 1889-09-24 | Cyrus | ||
US4661714A (en) * | 1985-06-17 | 1987-04-28 | Satterthwaite J Glenn | Electric marine propulsion system |
RU2392180C1 (en) * | 2009-01-11 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени академика А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Electric propulsion system (versions) |
RU2436708C1 (en) * | 2010-09-20 | 2011-12-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Ship electric power generator unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557291C1 (en) * | 2014-08-12 | 2015-07-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Submarine propulsive arrangement |
RU2592641C1 (en) * | 2015-06-30 | 2016-07-27 | Андрей Александрович Ачитаев | Electromechanical system |
RU180240U1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | SHIP MARINE INSTALLATION |
RU2670364C1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-10-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Propulsion-steering column |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012134340A (en) | 2014-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10988223B2 (en) | Electrical underwater jet motor with multiple stator for sea vehicles | |
US10637326B2 (en) | Variable gear ratio electrical machine | |
CA2825560C (en) | Arrangement for steering a ship and for supplying power to its propulsion system | |
RU2553530C2 (en) | Propulsion system | |
JP5631494B2 (en) | Variable pitch propeller or repeller | |
EP2658773B1 (en) | Propulsion system | |
RU2519590C2 (en) | Marine propulsive arrangement | |
CN102556315A (en) | Pod propeller device with paired paddles for ship | |
CN104229113B (en) | Pod propulsion marine vessel power directly drives propulsion plant, propulsion system and propulsion method | |
RU126316U1 (en) | SHIP MOTOR AND ENGINE INSTALLATION | |
US20070046131A1 (en) | Boat drive | |
RU2522733C1 (en) | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines | |
JP6298967B2 (en) | Frequency converter for electric propulsion ship and electric propulsion ship | |
RU2521172C2 (en) | Marine propulsive arrangement with power accumulator | |
JP2007215295A (en) | Wind power generating apparatus | |
RU2368057C1 (en) | Method of generating electrical energy using electromechanically actuated contra-rotating generator and device to this end | |
RU126321U1 (en) | SHIP MOTOR-MOTOR UNIT WITH ENERGY STORAGE | |
CN209506033U (en) | Disk electric propeller | |
KR20170014716A (en) | Propulsion apparatus for ship, and ship having the same | |
CN111661293A (en) | Combined type contra-rotating propeller electric propulsion system | |
RU2533869C1 (en) | Ship electric power generator | |
AU2012213481A1 (en) | Arrangement for steering a ship and for supplying power to its propulsion system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150803 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170118 |