RU2521172C2 - Marine propulsive arrangement with power accumulator - Google Patents

Marine propulsive arrangement with power accumulator Download PDF

Info

Publication number
RU2521172C2
RU2521172C2 RU2012134337/11A RU2012134337A RU2521172C2 RU 2521172 C2 RU2521172 C2 RU 2521172C2 RU 2012134337/11 A RU2012134337/11 A RU 2012134337/11A RU 2012134337 A RU2012134337 A RU 2012134337A RU 2521172 C2 RU2521172 C2 RU 2521172C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
unipolar
variator
flywheel
generator
Prior art date
Application number
RU2012134337/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012134337A (en
Inventor
Владимир Ильич Штрамбранд
Андрей Владимирович Григорьев
Юрий Александрович Кулагин
Георгий Васильевич Тарица
Александр Николаевич Суслов
Борис Анатольевич Ечеистов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Росморпорт" (ФГУП "Росморпорт")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Росморпорт" (ФГУП "Росморпорт") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Росморпорт" (ФГУП "Росморпорт")
Priority to RU2012134337/11A priority Critical patent/RU2521172C2/en
Publication of RU2012134337A publication Critical patent/RU2012134337A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2521172C2 publication Critical patent/RU2521172C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to electrical drives designed to transfer power from primary thermal engine to propulsors. Proposed complex comprises thermal engine, first shaft, variator and second shaft whereat screw propeller is fitted. Said variator incorporates first unipolar generator and second unipolar generator, not engaged mechanically, and third unipolar machine fitted on hollow shaft rung in bearings or magnetic suspensions coaxially with first or second shaft. Power accumulation flywheel is fitted on the same shaft. RPM transducers are fitted on all shafts. Said transducers are connected with control system whereto excitation windings of unipolar machines are connected as well as thermal engine rpm control unit. Subject to control signals this machine runs in engine or generator mode while flywheel accumulates or outputs the accumulated power.
EFFECT: higher efficiency, decreased overall dimensions and weight, higher reliability.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, а конкретно - к устройствам электрического привода для передачи энергии от первичного теплового двигателя к движителям.The invention relates to the field of shipbuilding, and specifically to electric drive devices for transmitting energy from a primary heat engine to propulsion.

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.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.

К недостаткам этой установки относятся:The disadvantages of this installation include:

- значительная масса и габариты;- significant weight and dimensions;

- повышенные уровни электромагнитных помех и гармонических составляющих в токе, потребляемом из судовой сети при нелинейном широтно-импульсном преобразовании электроэнергии;- increased levels of electromagnetic interference and harmonic components in the current consumed from the ship network with non-linear pulse-width conversion of electricity;

- пониженная надежность и увеличенные потери, в связи с тем, что передача энергии от теплового двигателя к гребному винту осуществляется через тракт преобразования - электрогенератор, статический преобразователь частоты, рассчитанный на полную мощность установки, редуктор, разъединительные муфты и гребной электродвигатель;- reduced reliability and increased losses, due to the fact that energy is transferred from the heat engine to the propeller through the conversion path - an electric generator, a static frequency converter, designed for the full power of the installation, gearbox, disconnect couplings and the propeller motor;

- требуется дополнительный запас мощности в условиях ледового плавания для преодоления воздействий льда на гребной винт, что, в свою очередь, увеличивает массу и габариты установки, а также потери энергии.- an additional power reserve is required in ice swimming conditions to overcome the effects of ice on the propeller, which, in turn, increases the mass and dimensions of the installation, as well as energy loss.

Известны двигательно-движительные установки, в частности для колесных транспортных средств, в которых используются накопители энергии. Одна из таких установок представлена в описании к патенту на изобретение Устройство рекуперации энергии торможения машины [патент РФ №2438884 от опубл. 10.01.2012]. Установка содержит маховик, валы, тяговый двигатель, обратимые электрические машины, управляющее устройство, электрический аккумулятор и электрические цепи, соединяющие их, а также трансмиссию и дифференциал. Вал одной обратимой электрической машины соединен с солнечной шестерней дифференциала. Вал другой обратимой электрической машины соединен с водилом дифференциала и трансмиссией, которая соединена с валом тягового двигателя. Маховик соединен с коронным колесом дифференциала.Known propulsion systems, in particular for wheeled vehicles in which energy storage devices are used. One of these settings is presented in the description of the patent for the invention Device for recovering braking energy of a machine [RF patent No. 2438884 from publ. 01/10/2012]. The installation contains a flywheel, shafts, a traction motor, reversible electric machines, a control device, an electric battery and electric circuits connecting them, as well as a transmission and differential. The shaft of one reversible electric machine is connected to the sun gear of the differential. The shaft of another reversible electric machine is connected to the differential carrier and transmission, which is connected to the shaft of the traction motor. The flywheel is connected to the differential ring gear.

К недостаткам данного устройства относится сложность конструкции: передача энергии к рабочему органу, в данном случае - к колесам транспортного средства, осуществляется от теплового двигателя к маховику и от маховика через многозвенную планетарную зубчатую передачу и две обратимые электрические машины. Это снижает надежность, увеличивает потери энергии, массу, габариты, стоимость устройства и ограничено в применении в судостроении недостаточностью мощности возможной реализации.The disadvantages of this device include the complexity of the design: the transfer of energy to the working body, in this case, to the wheels of the vehicle, is carried out from the heat engine to the flywheel and from the flywheel through a multi-link planetary gear train and two reversible electric machines. This reduces reliability, increases energy losses, mass, dimensions, cost of the device and is limited in application in shipbuilding by the lack of power of a possible implementation.

Известна судовая движительно-двигательная установка типа «поворотная колонка» [патент РФ №2119875, опубл. 10.10.1998 г.], которая, несмотря на то, что не имеет накопителя энергии, принята за прототип, т.к. является судовой. 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], which, despite the fact that it does not have an energy storage, is adopted as a prototype, because is a ship. The installation comprises 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.

К недостаткам прототипа, как и вышеописанного аналога, относятся:The disadvantages of the prototype, as described above analogue include:

- повышенные масса и габариты;- increased weight and dimensions;

- повышенные уровни электромагнитных помех и гармонических составляющих в токе, потребляемом из судовой сети при нелинейном широтно-импульсном преобразовании электроэнергии;- increased levels of electromagnetic interference and harmonic components in the current consumed from the ship network with non-linear pulse-width conversion of electricity;

- пониженная надежность и увеличенные потери, в связи с тем, что передача энергии от теплового двигателя к гребному винту осуществляется через тракт преобразования - электрогенератор, статический преобразователь частоты, рассчитанный на полную мощность установки, и гребной электродвигатель;- reduced reliability and increased losses, due to the fact that energy is transferred from the heat engine to the propeller through the conversion path - an electric generator, a static frequency converter, designed for the full power of the installation, and a propeller motor;

- требуется дополнительный запас мощности в условиях ледового плавания для преодоления воздействий льда на гребной винт, что, в свою очередь, увеличивает массу и габариты установки, а также потери энергии.- an additional power reserve is required in ice swimming conditions to overcome the effects of ice on the propeller, which, in turn, increases the mass and dimensions of the installation, as well as energy loss.

Задача, решаемая изобретением, - расширение арсенала средств и создание новой, надежной судовой двигательно-движительной установки с улучшенными эксплуатационными характеристиками, особенно в маневровых режимах и ледовых условиях движения судна, за счет исключения применения нелинейных широтно-импульсных преобразователей энергии, замены электрогенератора и гребного электродвигателя на электродинамический вариатор с униполярными генератором, гребным электродвигателем, машиной привода маховика и маховиком в своем составе.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, especially in shunting conditions and ice conditions of the vessel, by eliminating the use of non-linear pulse-width energy converters, replacing the electric generator and the propeller motor to an electrodynamic variator with a unipolar generator, a rowing electric motor, a flywheel drive machine and a flywheel in its composition.

Достигаемый технический результат заключается:The technical result achieved is:

- в повышении эффективности за счет применения запасенной энергии;- to increase efficiency through the use of stored energy;

- в снижении массы и габаритов установки;- in reducing the weight and dimensions of the installation;

- в повышении надежности и снижении уровня электромагнитных помех, гармонических составляющих и потерь в судовой двигательно-движительной установке.- to increase reliability and reduce the level of electromagnetic interference, harmonic components and losses in a ship propulsion system.

Поставленные задачи решаются изменением функциональной схемы установки.The tasks are solved by changing the functional diagram of the installation.

Заявляемая судовая двигательно-движительная установка (ДДУ) содержит тепловой двигатель, снабженный блоком управления скоростью вращения и соединенный первым валом с вариатором, который вторым валом соединен с гребным винтом. Валы механически не связаны между собой. Вариатор содержит первую униполярную машину, механически соединенную с первым валом, вторую униполярную машину, механически соединенную со вторым валом, и содержит маховик и третью униполярную машину, закрепленные на третьем валу. Этот вал выполнен полым и может быть установлен коасиально первому или второму валу. Третий вал установлен на первом или втором валу на опоре вращения (подшипниках или магнитном подвесе). Все три униполярные машины электрически соединены между собой. На каждом валу установлен датчик скорости вращения, они соединены с системой управления установкой, к которой также подсоединены обмотки возбуждения униполярных машин и подсоединен блок управления скоростью вращения теплового двигателя.The inventive marine propulsion and propulsion system (DDU) comprises a heat engine equipped with a speed control unit and connected by a first shaft to a variator, which is connected to the propeller by a second shaft. The shafts are not mechanically interconnected. The variator comprises a first unipolar machine mechanically connected to the first shaft, a second unipolar machine mechanically connected to the second shaft, and comprises a flywheel and a third unipolar machine fixed to the third shaft. This shaft is hollow and can be installed coaxially with the first or second shaft. The third shaft is mounted on the first or second shaft on a rotation support (bearings or magnetic suspension). All three unipolar machines are electrically interconnected. A speed sensor is installed on each shaft, they are connected to the control system of the installation, to which the excitation windings of unipolar machines are also connected, and the control unit for the rotation speed of the heat engine is connected.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлено:The invention is illustrated by drawings, on which:

Фиг.1 - схема двигательно-движительной установки с маховиком, установленным на выходе вариатора, Фиг.2 - то же с маховиком на входе вариатора.Figure 1 - diagram of a propulsion system with a flywheel installed at the output of the variator, Figure 2 is the same with the flywheel at the input of the variator.

Заявляемая установка, представленная на Фиг.1, содержит тепловой двигатель 1 (например, турбина), который первым валом 2 механически соединен с вариатором 3, а конкретно с первой униполярной машиной, работающей в режиме генератора (далее - униполярный генератор 4), которая входит в состав вариатора 3. Таким образом, тепловой двигатель 1 и униполярный генератор 4 вариатора установлены на одном валу (первом валу 2). В состав вариатора также входит вторая униполярная машина, работающая в режиме двигателя (далее - униполярный двигатель 5), установленная на втором валу 6, на котором также установлен 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 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, которая своими другими входами соединена с датчиками скорости вращения 8 и 9, а также с блоком управления 13 скоростью вращения теплового двигателя 1. В этом варианте исполнения на втором валу 6 коаксиально, с помощью подшипников и/или электромагнитного подвеса 14, установлен полый вал 15. Таким образом, все валы не связаны между собой. На полом валу 15 установлена третья униполярная машина 16 (ее ротор) вариатора 3, установлен накопитель энергии - маховик 17, и третий датчик скорости вращения 18. Токовые выводы третьей униполярной машины 16 с помощью шин 19 также соединены с соответствующими токовыми выводами униполярных машин 4 и 5 вариатора 3. Обмотка возбуждения 20 третьей униполярной машины, выход датчика 18 скорости вращения соединены с системой управления 12 судовой двигательно-движительной установки. Система управления 12 по интерфейсу связана с системой управления 21 верхнего уровня.The inventive installation, shown in Fig. 1, comprises a heat engine 1 (for example, a turbine), which is mechanically connected by a first shaft 2 to a variator 3, and specifically, to a first unipolar machine operating in a generator mode (hereinafter referred to as a unipolar generator 4), which includes part of the variator 3. Thus, the heat engine 1 and the unipolar generator 4 of the variator are mounted on the same shaft (first shaft 2). The variator also includes a second unipolar machine operating in engine mode (hereinafter referred to as unipolar motor 5) mounted on a second shaft 6, on which a fixed pitch propeller 7 is also mounted. On the shafts 2 and 6, the first and second rotational speed sensors are installed - 8 and 9, respectively. The shafts 2 and 6 are not mechanically interconnected and can be located on the same geometric axis and in the same plane, as shown in figure 1, or at a given angle and also in the same or different planes. Unipolar machines 4 and 5 are electrically connected to each other by buses 10, and their field windings 11 are connected to a control system 12, which is connected with its other inputs to rotational speed sensors 8 and 9, and also to a control unit 13 of the rotation speed of the heat engine 1. In this an embodiment, a hollow shaft 15 is mounted on the second shaft 6 coaxially, using bearings and / or an electromagnetic suspension 14. Thus, all the shafts are not connected to each other. A third unipolar machine 16 (its rotor) of the variator 3 is installed on the hollow shaft 15, an energy storage device — a flywheel 17, and a third rotation speed sensor 18 is installed. The current leads of the third unipolar machine 16 are also connected via busbars 19 to the corresponding current leads of the unipolar machines 4 and 5 of the variator 3. The field winding 20 of the third unipolar machine, the output of the rotation speed sensor 18 is connected to the control system 12 of the ship propulsion system. The control system 12 on the interface is connected with the control system 21 of the upper level.

В отдельных случаях, как показано на Фиг.2, расположение третьей униполярной машины с маховиком и датчиком скорости вращения в вариаторе может быть изменено. В этом варианте исполнения в вариаторе 3 комплект машин остается неизменным - также униполярный генератор 4, расположенный на первом валу 2, униполярный двигатель 5, расположенный на втором валу 6, на котором установлен также гребной винт 7. Другие перечисленные элементы схемы также присутствуют. Но в этом варианте исполнения третья униполярная машина 16 с маховиком 17 и третьим датчиком скорости вращения 18 установлена на третьем полом валу 15, который коаксиально охватывает первый вал 2, и установлен на нем с помощью подшипников и/или электромагнитного подвеса 14. Связи элементов с системой управления 12 остаются, как в первом варианте исполнения.In some cases, as shown in Figure 2, the location of the third unipolar machine with a flywheel and a rotation speed sensor in the variator can be changed. In this embodiment, in the variator 3, the set of machines remains unchanged - also the unipolar generator 4 located on the first shaft 2, the unipolar motor 5 located on the second shaft 6, on which the propeller 7 is also installed. Other listed circuit elements are also present. But in this embodiment, the third unipolar machine 16 with the flywheel 17 and the third rotation speed sensor 18 is mounted on the third hollow shaft 15, which coaxially covers the first shaft 2, and mounted on it using bearings and / or electromagnetic suspension 14. Connections of elements with the system controls 12 remain, as in the first embodiment.

Предлагаемая судовая ДДУ с накопителем энергии (маховиком), представленная на Фиг.1, работает следующим образом.The proposed ship DDU with energy storage (flywheel), presented in figure 1, works as follows.

По сигналам системы управления 21 верхнего уровня, поступающим на систему управления 12, блок управления 13 задает скорость вращения теплового двигателя 1, которая контролируется с помощью датчика 8 скорости вращения системой управления 12.According to the signals of the control system 21 of the upper level, arriving at the control system 12, the control unit 13 sets the rotation speed of the heat engine 1, which is controlled by the sensor 8 of the rotation speed by the control system 12.

После разгона теплового двигателя 1 обмотки возбуждения 11 униполярных машин - генератора 4 и двигателя 5 - получают токи, заданные (по величине и направлению) системой управления 12. Униполярный генератор 4 генерирует ток, передаваемый на вход униполярного двигателя 5 по шинам 10. Униполярный двигатель 5 приводится во вращение с заданной системой управления 12 скоростью, контролируемой вторым датчиком 9. Изменение величины тока возбуждения униполярных машин 4 и 5 изменяет мощность на выходных зажимах униполярного генератора 4 и мощность на валу 6 униполярного двигателя 5. Изменение направления тока возбуждения униполярных машин изменяет направление их вращения. По заданию системы управления 21 верхнего уровня, для работы ДДУ на малых скоростях вращения гребного винта 7, по сигналу системы управления 12 в блок управления 13, скорость вращения теплового двигателя 1 может быть понижена. Снижение скорости вращения гребного винта 7 система управления 12 может обеспечить соответствующим уменьшением токов возбуждения униполярного генератора 4 и униполярного двигателя 5, а также перераспределением токов генератора 4 между двигателем 5 и третьей униполярной машиной 16 с маховиком 17 на полом валу 15.After the acceleration of the thermal motor 1 of the excitation winding 11 of the unipolar machines — the generator 4 and the motor 5 — the currents set (in magnitude and direction) by the control system 12 are received. The unipolar generator 4 generates a current transmitted to the input of the unipolar motor 5 via buses 10. The unipolar motor 5 is driven into rotation with a predetermined speed control system 12, controlled by the second sensor 9. Changing the magnitude of the excitation current of unipolar machines 4 and 5 changes the power at the output terminals of the unipolar generator 4 and the power on the shaft 6 unipolar motor 5. Changing the direction of the excitation current of unipolar machines changes the direction of their rotation. On the instructions of the control system 21 of the upper level, for the operation of the remote control at low speeds of rotation of the propeller 7, by the signal of the control system 12 to the control unit 13, the rotation speed of the heat engine 1 can be reduced. Reducing the rotational speed of the propeller 7, the control system 12 can provide a corresponding decrease in the excitation currents of the unipolar generator 4 and the unipolar engine 5, as well as the redistribution of the currents of the generator 4 between the engine 5 and the third unipolar machine 16 with the flywheel 17 on the hollow shaft 15.

В начале работы ДДУ заданный ток возбуждения третьей машины 16 обеспечивает равенство ЭДС на ее зажимах и напряжения на шинах 10. При этом полый вал 15 третьей машины 16 вместе с маховиком 17 вращаются на некоторой скорости при минимуме тока, потребляемого машиной 16. Снижение скорости вращения гребного винта 7 с накоплением энергии маховиком 17 осуществляется следующим образом. Система управления 12 уменьшением тока возбуждения третьей машины 16 переводит ее в двигательный режим, и она принимает на себя часть мощности с униполярного двигателя 5, скорость вращения которого уменьшается. Одновременно снижением тока возбуждения униполярный генератор 4 уменьшает выходную электрическую мощность, а третья машина 16 разгоняет маховик 17, который запасает механическую энергию под контролем системы управления 12. При снижении скорости вращения гребного винта 7 до заданной (системой управления 21 верхнего уровня) токи возбуждения униполярных машин 5 и 16 устанавливаются на уровне, обеспечивающем режим свободного вращения машины 16 без потребления энергии, а машина 5 работает в двигательном режиме, потребляя всю мощность от генератора 4. Если при внешнем воздействии скорость вращения гребного винта 17 уменьшается, противоэдс униполярного двигателя 5 также уменьшается и машина 16 переходит в генераторный режим с отдачей запасенной маховиком 17 энергии. При этом токи возбуждения генератора 4 и машины 16 могут изменяться для ограничения вращающего момента на гребном винте 7 по сигналу второго датчика 9 и для полного использования запасенной маховиком 17 энергии.At the beginning of the operation of the remote control, the specified excitation current of the third machine 16 ensures the equality of the EMF at its terminals and the voltage on the tires 10. In this case, the hollow shaft 15 of the third machine 16 together with the flywheel 17 rotate at a certain speed with a minimum of current consumed by the machine 16. Decrease in the speed of rotation of the prop screw 7 with energy storage by the flywheel 17 is as follows. The control system 12 for reducing the excitation current of the third machine 16 puts it into motor mode, and it takes on some of the power from the unipolar motor 5, the rotation speed of which decreases. At the same time, by decreasing the excitation current, the unipolar generator 4 reduces the output electric power, and the third machine 16 accelerates the flywheel 17, which stores mechanical energy under the control of the control system 12. When the rotational speed of the propeller 7 is reduced to the specified (control system 21 of the upper level) excitation currents of unipolar machines 5 and 16 are set at a level that provides free rotation of machine 16 without energy consumption, and machine 5 operates in motor mode, consuming all the power from the generator 4. If the external impact speed of rotation of the propeller 17 decreases emf unipolar motor 5 is also reduced and the machine 16 as a generator with the flywheel 17 returns the stored energy. In this case, the excitation currents of the generator 4 and the machine 16 can be changed to limit the torque on the propeller 7 according to the signal of the second sensor 9 and for the full use of the energy stored by the flywheel 17.

При поступлении команды на изменение направления вращения (реверс) гребного винта 7 система управления 12 управляет токами возбуждения униполярных машин вариатора 3 таким образом, чтобы униполярный генератор 4 находился в режиме минимальной нагрузки (холостого хода), вторая униполярная машина (униполярный двигатель 5) перешла в генераторный режим, а третья униполярная машина 16 перешла в двигательный режим с передачей энергии маховику 17. Генераторный режим второй униполярной машины при снижении скорости вращения гребного винта 7 поддерживается увеличением ее тока возбуждения. При достижении заданных предельных значений скорости вращения маховика 17 или тока возбуждения второй униполярной машины система управления 12 отключает возбуждение машин вариатора 3. Для теплового двигателя 1 задается режим работы на минимальной скорости, униполярный генератор 4 работает в режиме холостого хода, а маховик 17 и ротор машины 16 (полый вал 15) вращаются с запасенной механической энергией. Система управления 12 меняет полярность токов возбуждения машин вариатора 3 и управляет ими следующим образом. Машина 16, работая в генераторном режиме, обеспечивает увеличение скорости вращения гребного винта 7 машиной-двигателем 5 до предельного снижения скорости вращения маховика 17. После этого машина 16 переводится в режим холостого хода, а дальнейшее увеличение скорости и движение осуществляется за счет теплового двигателя 1 и униполярного генератора 4 и униполярного двигателя 5.Upon receipt of a command to change the direction of rotation (reverse) of the propeller 7, the control system 12 controls the excitation currents of the unipolar machines of the variator 3 so that the unipolar generator 4 is in the minimum load (idle) mode, the second unipolar machine (unipolar motor 5) goes into the generator mode, and the third unipolar machine 16 went into motor mode with the transfer of energy to the flywheel 17. The supporting mode of the second unipolar machine while lowering the speed of rotation of the propeller 7 supporting etsya increase its excitation current. When reaching the specified limit values of the rotation speed of the flywheel 17 or the excitation current of the second unipolar machine, the control system 12 turns off the excitation of the variator 3. For the heat engine 1, the minimum speed is set, the unipolar generator 4 is idling, and the flywheel 17 and the machine rotor 16 (hollow shaft 15) rotate with stored mechanical energy. The control system 12 changes the polarity of the excitation currents of the machines of the variator 3 and controls them as follows. Machine 16, operating in the generator mode, provides an increase in the speed of rotation of the propeller 7 by the motor-engine 5 to the maximum reduction in the speed of rotation of the flywheel 17. After this, the machine 16 is put into idle mode, and a further increase in speed and movement is carried out by the heat engine 1 and unipolar generator 4 and unipolar motor 5.

Во втором варианте исполнения ДДУ, представленном на Фиг.2, третья униполярная машина 16 с маховиком 17 имеет те же электрические связи с машинами 4 и 5 при отсутствии жестких механических связей между их валами, что и в ДДУ на Фиг.1, и работает аналогично изложенному выше.In the second embodiment of the DDU shown in FIG. 2, the third unipolar machine 16 with the flywheel 17 has the same electrical connections with the machines 4 and 5 in the absence of rigid mechanical connections between their shafts as in the DDU in FIG. 1, and works similarly set out above.

Таким образом, применение в судовой двигательно-движительной установке электродинамического вариатора на базе двух униполярных электрических машин и введение третьей униполярной машины с полым валом, коаксиально установленным на опорах вращения на первом или втором валу вариатора, а также наличие маховика - накопителем энергии на полом валу, позволяет:Thus, the use of an electrodynamic variator in a marine propulsion system based on two unipolar electric machines and the introduction of a third unipolar machine with a hollow shaft coaxially mounted on rotation bearings on the first or second shaft of the variator, as well as the presence of a flywheel as an energy storage device on the hollow shaft, allows you to:

- повысить эффективность использования энергии;- increase energy efficiency;

- исключить из ее традиционной структуры нелинейные широтно-импульсные преобразователи частоты, рассчитанные на полную мощность, что позволяет повысить надежность и снизить уровень электромагнитных помех, гармонических составляющих и потерь;- to exclude from its traditional structure non-linear pulse-width frequency converters designed for full power, which allows to increase reliability and reduce the level of electromagnetic interference, harmonic components and losses;

- снизить потери энергии при работе судна в ледовых условиях и в маневровых режимах;- reduce energy loss during the operation of the vessel in ice conditions and in shunting modes;

- снизить массу, габариты установки за счет замены электрогенератора и гребного электродвигателя на электродинамический вариатор с униполярными генератором и гребным электродвигателем и исключения преобразователя частоты, рассчитанного на полную мощность;- to reduce the weight and dimensions of the installation by replacing the generator and the propeller motor with an electrodynamic variator with a unipolar generator and the propeller motor and excluding the frequency converter designed for full power;

- обеспечить возможность установки оси выходного вала вариатора с гребным винтом под заданным углом по отношению к входному валу.- to provide the ability to set the axis of the output shaft of the variator with the propeller at a given angle with respect to the input shaft.

Claims (3)

1. Судовая двигательно-движительная установка, характеризующаяся тем, что содержит тепловой двигатель, снабженный блоком управления скоростью вращения и соединенный первым валом с вариатором, который вторым валом соединен с гребным винтом, валы механически не связаны между собой, при этом вариатор содержит первую униполярную машину, механически соединенную с первым валом, вторую униполярную машину, механически соединенную со вторым валом, и содержит маховик и третью униполярную машину, закрепленные на третьем валу, выполненном полым и установленном на опоре вращения коасиально первому или второму валу, все три униполярные машины электрически соединены между собой, установка также содержит систему управления, на каждом валу установлен датчик скорости вращения, датчики соединены с системой управления, к которой также подсоединены обмотки возбуждения униполярных машин и подсоединен блок управления скоростью вращения теплового двигателя.1. Marine propulsion system, characterized in that it contains a heat engine equipped with a speed control unit and connected by a first shaft to a variator, which is connected to the propeller by a second shaft, the shafts are not mechanically connected to each other, while the variator contains a first unipolar machine mechanically connected to the first shaft, the second unipolar machine mechanically connected to the second shaft, and contains a flywheel and a third unipolar machine, mounted on a third shaft made hollow and installed on the rotation support coaxially to the first or second shaft, all three unipolar machines are electrically connected to each other, the installation also contains a control system, a rotation speed sensor is installed on each shaft, the sensors are connected to a control system to which the excitation windings of unipolar machines are also connected and the unit is connected control the speed of rotation of the heat engine. 2. Судовая двигательно-движительная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве опоры вращения полого вала применены подшипники.2. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that bearings are used as a support for the rotation of the hollow shaft. 3. Судовая двигательно-движительная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве опоры вращения полого вала применен магнитный подвес. 3. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that a magnetic suspension is used as a support for the rotation of the hollow shaft.
RU2012134337/11A 2012-08-02 2012-08-02 Marine propulsive arrangement with power accumulator RU2521172C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134337/11A RU2521172C2 (en) 2012-08-02 2012-08-02 Marine propulsive arrangement with power accumulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134337/11A RU2521172C2 (en) 2012-08-02 2012-08-02 Marine propulsive arrangement with power accumulator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012134337A RU2012134337A (en) 2014-02-10
RU2521172C2 true RU2521172C2 (en) 2014-06-27

Family

ID=50032043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134337/11A RU2521172C2 (en) 2012-08-02 2012-08-02 Marine propulsive arrangement with power accumulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2521172C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119875C1 (en) * 1997-01-06 1998-10-10 Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота Shipboard propeller-engine plant, type swivel column
US6188139B1 (en) * 1999-01-20 2001-02-13 Electric Boat Corporation Integrated marine power distribution arrangement
JP2003134897A (en) * 2001-10-22 2003-05-09 Nishishiba Electric Co Ltd Parallel operating device for generator, and parallel operation method therefor
RU2441306C1 (en) * 2007-10-19 2012-01-27 Кейтерпиллар Моторен Гмбх Унд Ко. Кг Power device with double synchronisation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119875C1 (en) * 1997-01-06 1998-10-10 Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота Shipboard propeller-engine plant, type swivel column
US6188139B1 (en) * 1999-01-20 2001-02-13 Electric Boat Corporation Integrated marine power distribution arrangement
JP2003134897A (en) * 2001-10-22 2003-05-09 Nishishiba Electric Co Ltd Parallel operating device for generator, and parallel operation method therefor
RU2441306C1 (en) * 2007-10-19 2012-01-27 Кейтерпиллар Моторен Гмбх Унд Ко. Кг Power device with double synchronisation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012134337A (en) 2014-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9096295B2 (en) Hybrid power and propulsion system
WO2011021727A1 (en) Marine propulsion device
EP2658773B1 (en) Propulsion system
CA2825560C (en) Arrangement for steering a ship and for supplying power to its propulsion system
US20130293003A1 (en) Propulsion system
RU2519590C2 (en) Marine propulsive arrangement
RU2392180C1 (en) Electric propulsion system (versions)
CN210246317U (en) Electric ship propulsion system and electric ship
RU2521172C2 (en) Marine propulsive arrangement with power accumulator
RU126321U1 (en) SHIP MOTOR-MOTOR UNIT WITH ENERGY STORAGE
KR101130752B1 (en) Wig-Craft Hybrid Turbo Engine Propulsion System and Propulsion Method thereof
CN103883474B (en) Variable capacity small wind-driven generator and method thereof
JP6925596B2 (en) Ship propulsion device
CN213393445U (en) Gear box structure with constant rotating speed input and variable power output
RU2741136C1 (en) Control system and transfer of rotary moment to screw(s) in unmanned aerial vehicles (uav), starter-generator, starter-generator control board and shock absorber for this system
CN211494424U (en) Fuel engine driven ship with electric driving system
RU126316U1 (en) SHIP MOTOR AND ENGINE INSTALLATION
CN205273825U (en) It is propulsive because permanent -magnet machine's firewood electricity hybrid power system alone
RU2522733C1 (en) Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines
CN202320762U (en) Electric system for marine shaft generator
EP2527690A2 (en) Transmission shaft having centrifugal device and transmission method thereof
CN202957713U (en) Locked-rotor resisting motor
KR101889792B1 (en) In-wheel driving apparatus for electric vehicle
CN209506033U (en) Disk electric propeller
CN201153239Y (en) Magnetor type stepless speed changer assembly

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