一种新型船舶混合推进系统的制作方法

1.本发明属于船舶推进领域，具体涉及一种新型船舶混合推进系统。


背景技术：

2.船舶推进通常包括全机械推进、混合推进、全电力推进三种。
3.机械推进是一般由原动机经过齿轮箱直接带动螺旋桨实现船舶推进的一种方式。电力推进一般由原动机带动发电机发电，将供电电源经变频器给推进电机供电，实现推进电机变频变压调速的一种推进方式。与机械推进方式相比，电力推进方式主要具有布局灵活、有效利用空间多、操纵灵活、机动性能好、振动噪声低、维护工作量少、易于获得理想的拖动特性等优点，是船舶推进发展的主流趋势之一；但全电力推进方式存在整个系统体积大、重量高、初期投资大等缺点。
4.采用机械推进+电力推进的混合推进方式可在一定程度上克服两者的缺点、发挥两者的优点，但传统的柴电燃混合推进方式存在机械推进与电力推进方式耦合装置复杂、体积重量大、振动噪声高，机械与电推切换复杂、能量难以充分利用等缺点，难以满足高端用户使用需求。


技术实现要素：

5.为了克服传统柴电燃混合推进系统存在的机械推进与电力推进方式耦合装置复杂、体积重量大、振动噪声高，以及机械与电推切换复杂、能量难以充分利用等缺点，本发明提供一种新型船舶混合推进系统。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型船舶混合推进系统，包括推进器和连接推进器的推进用原动机，还包括连接在推进器和推进用原动机之间的磁耦合推进装置，所述的磁耦合推进装置分别通过耦合控制装置和变频调速装置连接保护与运行管理装置，所述的保护与运行管理装置分别连接发电机组和其它负载；高速工况下，系统设备全部工作时磁耦合推进装置由耦合控制装置和变频调速装置同时供电，磁耦合推进装置既从推进用原动机吸收机械能、又从变频调速装置吸收电能，带动推进器旋转，实现电力推进和机械推进的交替、联合运行；中速工况下，变频调速装置不工作时磁耦合推进装置由耦合控制装置供电，磁耦合推进装置仅从推进用原动机吸收机械能，带动推进器旋转，实现机械推进运行；低速工况下，推进用原动机不工作时磁耦合推进装置由变频调速装置供电，磁耦合推进装置仅从变频调速装置吸收电能，带动推进器旋转，实现电力推进；发电机组故障情况下，变频调速装置具有四象限运行功能，由推进用原动机带动磁耦合推进装置发出电能，给其它负载供电。
7.所述的一种新型船舶混合推进系统，其磁耦合推进装置由定子、内转子、外转子、控制绕组和功率绕组构成，外转子、内转子和定子从外到内依次布置，其中外转子连接到推进器，内转子连接到推进用原动机，控制绕组连接到耦合控制装置，功率绕组连接到变频调速装置。
8.所述的一种新型船舶混合推进系统，其功率绕组为m相绕组，m=3n，n=2，3，4，
…
，控制绕组为3相绕组。
9.本发明的技术效果是：本发明通过采用磁耦合推进装置、耦合控制装置和变频调速装置实现了机械推进与电力推进的磁耦合，有效降低系统的耦合复杂程度，减少系统设备的体积、重量，提升系统的减振降噪性能。
10.本发明通过采用磁耦合推进装置从外到内依次布置为外转子、内转子和定子的结构方式，进一步提升磁耦合推进装置的体积和重量密度；通过采用多相功率绕组，进一步提升磁耦合推进装置的振动噪声性能指标；通过采用四象限变频调速装置，在发电机组故障情况下，可由磁耦合推进装置一方面带动推进器旋转、另一方面发出电能，给其它负载供电，实现推进用原动机机械能量的回馈利用，提高全船供电可靠性，提升系统运行的经济性。
11.相对于传统机械齿轮箱耦合的船舶混合推进系统，本发明具有机械推进与电力推进耦合装置简洁、体积小、重量轻、振动噪声低，以及机械与电推切换简单、能量可回能利用、经济性好等优点，特别适用于对推进系统体积、重量、振动噪声和供电可靠性等性能指标有较高指标要求的船舶推进。
附图说明
12.图1为本发明系统的结构示意图；图2为本发明磁耦合推进装置的结构示意图。
13.图中标记说明：1—推进器，2—磁耦合推进装置，21—定子，22—外转子，23—内转子，24—控制绕组，25—功率绕组，3—推进用原动机，4—耦合控制装置，5—变频调速装置，6—保护与运行管理装置，7—发电机组，8—其它负载。
具体实施方式
14.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
15.参照图1所示，本发明公开的一种新型船舶混合推进系统（单轴系），包括一台推进器1、一台磁耦合推进装置2、一台推进用原动机3、一台耦合控制装置4、一台变频调速装置5、一台保护与运行管理装置6、一套发电机组7、一套其它负载8。磁耦合推进装置2从推进用原动机3吸收机械能、从变频调速装置5吸收电能，带动推进器1旋转，实现电力推进和机械推进的交替、联合运行，可有效降低系统的耦合复杂程度，减少系统设备的体积、重量，提升系统的减振降噪性能。
16.高速工况下，系统设备全部工作，磁耦合推进装置2由耦合控制装置4和变频调速装置5同时供电，磁耦合推进装置2既从推进用原动机3吸收机械能、又从变频调速装置5吸收电能，带动推进器1旋转，实现电力推进和机械推进的交替、联合运行。
17.中速工况下，变频调速装置5可不工作，磁耦合推进装置2由耦合控制装置4供电，磁耦合推进装置2仅从推进用原动机3吸收机械能，带动推进器1旋转，实现机械推进运行。
18.低速工况下，推进用原动机3不工作，磁耦合推进装置2由变频调速装置5供电，磁耦合推进装置2仅从变频调速装置5吸收电能，带动推进器1旋转，实现电力推进。
19.变频调速装置5具有四象限运行功能，可实现在发电机组7故障情况下，由推进用原动机3带动磁耦合推进装置2发出电能，给其它负载8供电。
20.参照图2所示，所述的磁耦合推进装置2由定子21、内转子23、外转子22、控制绕组24和功率绕组25构成，磁耦合推进装置2从外到内依次布置为外转子22、内转子23和定子21的结构方式，以进一步提升磁耦合推进装置2的体积和重量密度，其中外转子22连接到推进器1，内转子23连接到推进用原动机3，控制绕组24连接到耦合控制装置4，功率绕组25连接到变频调速装置5。
21.所述的功率绕组25为m相绕组，m=3n，n=2，3，4，
…
，控制绕组24为3相绕组，以进一步提升磁耦合推进装置2的振动噪声性能指标。
22.本专利申请系统在不同运行工况下的保护、运行管理由保护与运行管理装置6实现。
23.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围；凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种新型船舶混合推进系统，包括推进器（1）和连接推进器（1）的推进用原动机（3），其特征在于：还包括连接在推进器（1）和推进用原动机（3）之间的磁耦合推进装置（2），所述的磁耦合推进装置（2）分别通过耦合控制装置（4）和变频调速装置（5）连接保护与运行管理装置（6），所述的保护与运行管理装置（6）分别连接发电机组（7）和其它负载（8）；高速工况下，设备全部工作时磁耦合推进装置（2）由耦合控制装置（4）和变频调速装置（5）同时供电，磁耦合推进装置（2）从推进用原动机（3）吸收机械能同时从变频调速装置（5）吸收电能，带动推进器（1）旋转，实现电力推进和机械推进的交替、联合运行；中速工况下，变频调速装置（5）不工作时磁耦合推进装置（2）由耦合控制装置（4）供电，磁耦合推进装置（2）仅从推进用原动机（3）吸收机械能，带动推进器（1）旋转，实现机械推进运行；低速工况下，推进用原动机（3）不工作时磁耦合推进装置（2）由变频调速装置（5）供电，磁耦合推进装置（2）仅从变频调速装置（5）吸收电能，带动推进器（1）旋转，实现电力推进；发电机组（7）故障情况下，推进用原动机（3）带动磁耦合推进装置（2）发出电能，给其它负载（8）供电。2.根据权利要求1所述的一种新型船舶混合推进系统，其特征在于，所述的磁耦合推进装置（2）由定子（21）、内转子（23）、外转子（22）、控制绕组（24）和功率绕组（25）构成，外转子（22）、内转子（23）和定子（21）从外到内依次布置，其中外转子（22）连接到推进器（1），内转子（23）连接到推进用原动机（3），控制绕组（24）连接到耦合控制装置（4），功率绕组（25）连接到变频调速装置（5）。3.根据权利要求2所述的一种新型船舶混合推进系统，其特征在于，所述的功率绕组（25）为m相绕组，m=3n，n=2，3，4，
…
，控制绕组（24）为3相绕组。

技术总结
本发明公开了一种新型船舶混合推进系统，由推进器、磁耦合推进装置、推进用原动机、耦合控制装置、变频调速装置、保护与运行管理装置、发电机组和其它负载等组成，磁耦合推进装置从推进用原动机吸收机械能、从变频调速装置吸收电能，带动推进器旋转，实现电力推进和机械推进的交替、联合运行，相对于传统机械齿轮箱耦合的船舶混合推进系统，具有机械推进与电力推进耦合装置简洁、体积小、重量轻、振动噪声低，以及机械与电推切换简单、能量可回能利用、经济性好等优点，特别适用于对推进系统体积、重量、振动噪声和供电可靠性等性能指标有较高指标要求的船舶推进。标要求的船舶推进。标要求的船舶推进。


技术研发人员：朱军 陈嘉福 李明勇
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所）
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/3/16