直線式推進船舶的製作方法

2023-05-02 01:54:11

專利名稱：直線式推進船舶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改進的船舶，特別是一種適用於電動船的直線式推進船舶。
背景技術：
傳統船舶都採用螺旋槳推進。由於螺旋槳以旋轉推水方式轉變為推進船舶前後運動的直線運動的動力，而不可避免地造成能量損失較大，同時因為螺旋槳轉速較高(100-500轉/分鐘)，致使螺旋槳旋轉推出的水流速度較大而浪費的能量較大，且由於離心力的作用，更多的水流沿著螺旋槳徑向被甩出，因此總體上能量轉換效率低，皆緣於推進器與水的作用面積小、作用時間短的原因。此外，螺旋槳的最高效率出現在船舶最高航速時，是按照船舶最高速度時的輸出功率、螺旋槳轉速來進行螺旋槳與船舶的配套設計的，即使是如此，效率也僅僅可達50%，而在大量採用低於最高航速運行的時間內，效率更低，為此，才採用了變螺旋槳槳距的技術，以提高效率。同時，船舶為了安全，一般都配備兩套推進系統，即設置雙機系統。雙機系統的螺旋槳在船舶尾部按照船舶縱向縱向垂直中剖面對稱布置，當船舶進行單機運行時，其推進作用力的方向並不與船舶縱向重心中軸線重合，因此也導致效率低。由此，雙機螺旋槳系統面臨兩難安全與節能提高效率難以兼顧。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種直線式推進船舶，可以極大地提升推進部分的能量利用效率，有效提升電動船舶的續航能力。為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是一種直線式推進船舶，包括船體，船體上設有至少一組直線槳葉驅動裝置；所述的直線槳葉驅動裝置中，至少兩個傳動輪之間通過直線槳葉帶連接，所述的直線槳葉帶上設有多個槳葉。所述的直線槳葉帶採用柔性材質。所述的槳葉位於直線槳葉帶的外面或/和內面。所述的傳動輪上設有供位於直線槳葉帶內面的槳葉通過的開口。所述的直線槳葉驅動裝置中直線槳葉帶的上部位於水平面之上。所述的直線槳葉驅動裝置與升降裝置連接，以供調節直線槳葉帶僅下部槳葉位於水平面之下，或者提升槳葉位於水平面之上，以供檢修和選擇性使用直線槳葉帶。所述的船體為雙體船型，一組或多組直線槳葉驅動裝置安裝在船體中部的縱向水道中，傳動輪按照船舶縱向垂直中剖面一前一後地安裝在船體的雙體中。所述的直線槳葉驅動裝置中，兩個傳動輪分別與兩個電動機直接連接，兩個電動機與一個變頻控制器連接。所述的電動機為無刷雙饋電動機或繞線式交流異步電動機，每組直線槳葉驅動裝置中的兩個電動機副繞組共同接到一個變頻控制器上。[0015]所述的多組直線槳葉驅動裝置獨立運行或同時運行；每一組直線槳葉驅動裝置的兩臺電動機以單臺獨立或兩臺同步的方式運行。本實用新型提供的一種直線式推進船舶，具有以下的有益效果I、將傳統螺旋槳旋轉推水方式轉變為一種直線槳葉式推進方式，且降低推水速度，降低紊流幹擾，擴大推進器與水接觸的面積，可提高推進性能和能量轉換效率，並且可保持在各種轉速航速條件下的能量效率不變，在總體上可大幅度節能，提高電動船舶的續航能力。2、相當於將傳統雙機螺旋槳系統合併為一個在船舶縱向中剖面方向上分段的多個直線槳葉驅動裝置，可讓推進系統的中軸線與船舶縱向重心高度位置上的中軸線重合，可在推進作用力的方向上進一步提高效率，同時還可以簡化船舶設施，例如取消一個舵葉系統，由此可在船舶附件阻力方面有所減小，也有利於降低能耗。而採用單體船時，採用懸臂的方式將直線槳葉驅動裝置安裝在船體兩側，甚至可以取消舵葉系統。 3、兼顧安全與節能提高效率的雙重目標。在節能的同時，可大幅度提高推進系統和船舶的安全可靠性。因為對每一個直線槳葉驅動裝置都配備了兩臺電動機，即保持了兩套電力系統，且由於沒有制動器的緣故而允許兩臺電動機單獨運行，所以即使是對於每一個直線槳葉驅動裝置而言，其安全可靠性都與雙螺旋槳系統相同。同時，因為船舶可以配備多組直線槳葉驅動裝置，其數量大於或等於2，所以也會進一步增加推進電動機數量、並且還增加了推進機械動力傳動系統，即相當於提高安全可靠性達200%至百分之數百倍。4、運行模式優化。可根據需要，啟用單一電動機、雙機和不同數量的直線槳葉驅動裝置，因此，可改變傳統的大馬拉小車的模式，不僅可在運行模式方面節能，而且具有多種可供選擇的運行模式，有利於優化運行性能。同時，由於電動機都採用變頻調速器控制，具有無級調速的性能，所以更加容易與以上模式配套，形成更加細緻的功能，有利於提高精確控制程度。且由於每一個直線槳葉驅動裝置都可以升降、讓槳葉下尖端離開水面，從而可以完全不影響其它推進器的工作。同時因為採用n個推進器，所以每一個推進器傳遞功率為整體需用功率的1/n，如此，可採用柔性材料，既輕巧節能，還便於加工。優化的方案中，直線槳葉驅動裝置的推進電動機採用雙電動機並聯的電軸控制，可保證兩個傳動輪在任何情況下都能夠實現同步運行，並且對於同步程度進行自行調節修正。由於沒有齒輪箱和制動器系統，所以可對每一個直線槳葉式推進器實現單機或者雙機控制。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型作進一步說明圖I為本實用新型主視結構示意圖。圖2為圖I的A-A剖視示意圖。圖3為圖2的B-B剖視示意圖。圖4為本實用新型中直線槳葉驅動裝置與升降裝置連接的結構示意圖。圖5為圖3的C-C剖視圖。圖6為本實用新型中直線槳葉驅動裝置的系統連接框圖。圖7為本實用新型中同一組直線槳葉驅動裝置的兩臺電動機連接原理示意圖。[0030]圖中船體I，直線槳葉帶2，傳動輪3，電動機4，變頻控制器5，電源6，操縱臺7，升降電動機8，固定導軌9，升降絲槓10，升降座11，槳葉12。
具體實施方式
如圖I中，一種直線式推進船舶，包括船體1，船體I上設有至少一組直線槳葉驅動
裝置；如圖3、圖4中，所述的直線槳葉驅動裝置中，至少兩個傳動輪3之間通過直線槳葉帶2連接，所述的直線槳葉帶2上設有多個槳葉12。如圖6中，所述的傳動輪3分別與電動機4直接連接，電動機4與變頻控制器5連接，變頻控制器5與操縱臺7連接，操縱臺7與電源6連接。所述的電動機4為無刷雙饋電動機或繞線式交流異步電動機。如圖7中，所述的多組直線槳葉驅動裝置中每個電動機4採用並聯的方式互相連接。利用操縱臺7的操作手柄發出指令，就可操縱電動機實現電力推進和船舶運動。可採用單一電動機、雙機和不同數量的直線槳葉驅動裝置進行推進。當採用單一電動機時、由操縱臺短接電動機系統中的變頻控制器5，反之採用雙機運行時，取消短接控制即可，系統可自動實現同步運行。採用不同數量的直線槳葉驅動裝置時，可將沒有使用的直線槳葉驅動裝置升起，讓槳葉下尖端離開水面。從而以多種模式實現整體船舶的操縱控制。所述的直線槳葉帶2採用柔性材質。優先採用橡膠與石墨纖維和丙綸強力絲的複合材料，也可以採用橡膠與鋼絲的複合材料。直線槳葉帶2與傳動輪3接觸的部位設有齒，用於以嚙合的方式傳動，避免打滑。如圖3中，所述的槳葉12位於直線槳葉帶2的外面和/或內面。採用的外面和內面都布置槳葉的方式可以有效縮小傳動輪3的直徑，從而有利於減小整個直線槳葉驅動裝置的體積。通常傳動輪3採用鋁合金材質以減少重量。在優化的方案如圖5中，所述的傳動輪3上設有供位於直線槳葉帶2內面的槳葉12通過的開口。即在傳動輪3的外表面也設有與直線槳葉帶2相配合的齒，在該方案中，傳動輪3採用兩側傳動，而中部開口供位於直線槳葉帶2內面的槳葉12通過。如圖2中所示，所述的船體I為雙體船型，一組或多組直線槳葉驅動裝置安裝在船體I中部的縱向水道中，每組的直線槳葉驅動裝置中，一前一後固定布置有兩個傳動輪3，在兩個傳動輪3上，布置有可以隨著傳動輪3轉動的直線槳葉主動帶2，傳動輪3按照船舶縱向垂直中剖面一前一後地安裝在船體I的雙體中，即傳動輪3的布置方式是以兩者的中軸線水平面按照船舶縱向垂直中剖面一前一後地安裝在船體I的雙體中間水道的上，且兩個傳動輪3的中軸線水平面可以在高度上進行升降調節，工作位置時傳動輪3的軸線位於船舶吃水線以上的部位而此時直線槳葉帶2下部的槳葉是位於吃水線以下的，而非工作位置時傳動輪3位於一個可以讓槳葉下尖端離開水面的位置。 根據船舶的大小不同，可設置一個或者兩個以上的直線槳葉驅動裝置，多個直線槳葉驅動裝置分布在船體I中間水道中的船舶縱向中剖面上，依次前後排列。圖中未示出的，本實用新型也可以用於單體船，在單體船船體的兩側，採用懸臂的方式安裝直線槳葉驅動裝置，由此結構甚至可以省去舵葉系統。[0042]如圖3中，所述的直線槳葉驅動裝置中直線槳葉帶2的上部位於水平面之上。由此結構直線槳葉帶2的上部回程位於空氣中，從而產生阻力差，由實現推進的整個船體前進的目的。由於船體I的吃水深度不同，因此將直線槳葉驅動裝置安裝在與船體滑動配合的的浮箱上是有益的，從而避免直線槳葉驅動裝置受到船體I吃水深度的影響。進一步的優化方案如圖4中，所述的直線槳葉驅動裝置與升降裝置連接，以使直線槳葉帶2僅下部槳葉12位於水平面之下。本例中的升降裝置採用螺杆升降的方式，升降電動機8安裝在固定導軌9上，升降電動機8的軸與升降絲槓10連接，升降絲槓10與升降座11螺紋連接，升降座11與傳動輪3固定連接。替換的方案中，也可以採用液壓系統作為升降裝置。採用了升降裝置後， 可以將直線槳葉驅動裝置提升，使下方的槳葉12離開水面，從而使不參與運行的直線槳葉帶退出、以減少阻力，進一步節約電能。
權利要求1.一種直線式推進船舶，包括船體(1)，其特徵在於船體(I)上設有至少一組直線槳葉驅動裝置；所述的直線槳葉驅動裝置中，至少兩個傳動輪(3)之間通過直線槳葉帶(2)連接，所述的直線槳葉帶(2)上設有多個槳葉(12)。
2.根據權利要求I所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的直線槳葉帶(2)採用柔性材質。
3.根據權利要求I所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的槳葉(12)位於直線槳葉帶(2)的外面或/和內面。
4.根據權利要求3所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的傳動輪(3)上設有供位於直線槳葉帶(2)內面的槳葉(12)通過的開口。
5.根據權利要求I所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的直線槳葉驅動裝置中直線槳葉帶(2)的上部位於水平面之上。
6.根據權利要求I或5所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的直線槳葉驅動裝置與升降裝置連接，以 供調節直線槳葉帶(2)僅下部槳葉(12)位於水平面之下，或者提升槳葉(12)位於水平面之上，以供檢修和選擇性使用直線槳葉帶(2)。
7.根據權利要求I所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的船體(I)為雙體船型，一組或多組直線槳葉驅動裝置安裝在船體(I)中部的縱向水道中，傳動輪(3)按照船舶縱向垂直中剖面一前一後地安裝在船體(I)的雙體中間。
8.根據權利要求I或7所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的直線槳葉驅動裝置中，兩個傳動輪(3)分別與兩個電動機(4)直接連接，兩個電動機(4)與一個變頻控制器(5)連接。
9.根據權利要求8所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的電動機(4)為無刷雙饋電動機或繞線式交流異步電動機，每組直線槳葉驅動裝置中的兩個電動機(4)的副繞組共同接到一個變頻控制器(5)上。
10.根據權利要求1、2或4所述的一種直線式推進船舶，其特徵在於所述的多組直線槳葉驅動裝置獨立運行或同時運行；每一組直線槳葉驅動裝置的兩臺電動機以單臺獨立或兩臺同步的方式運行。
專利摘要一種直線式推進船舶，包括船體，船體上設有至少一組直線槳葉驅動裝置；所述的直線槳葉驅動裝置中，至少兩個傳動輪之間通過直線槳葉帶連接，所述的直線槳葉帶上設有多個槳葉。本實用新型提供的一種直線式推進船舶，將傳統螺旋槳旋轉推水方式轉變為一種直線槳葉式推進方式，且降低推水速度，降低紊流幹擾，擴大推進器與水接觸的面積，可提高推進性能和能量轉換效率，並且可保持在各種轉速航速條件下的能量效率不變，在總體上可大幅度節能，對於電動船舶可大幅度提高續航力。
文檔編號B63H1/06GK202368777SQ20112052209
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者龐志森, 龐明, 王文忠, 黎澤洲 申請人:宜昌發中船務有限公司, 龐志森, 龐明, 張大中, 王文忠