一种单机单桨式气电混合船舶动力系统技术方案

技术编号:19184279 阅读:16 留言:0更新日期:2018-10-17 01:46
本发明专利技术的目的在于提供一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,包括气体机、蓄电池、齿轮箱,气体机的输出端通过永磁耦合器与齿轮箱的输入端相连,可逆电机的输出\输入端通过离合器与齿轮箱的输入\输出端相连,齿轮箱的输出端与螺旋桨相连,液化天然气罐与气体供给装置气连,气体供给装置连通气体机中,蓄电池、船舶负载、逆变器、整流器均与配电板相连,逆变器通过变频器与可逆电机相连,可逆电机与整流器电连。本发明专利技术所采用的多种能量形式的布置可以满足船舶在各种环境和工况下的需求,进一步提高了气体机、可逆电机的运行效率,有效降低了气体机的燃料消耗和排放,同时改善了船舶的动力响应,而且系统的适用范围广泛。

A single engine single paddle pneumatic electric hybrid marine power system

The object of the present invention is to provide a single-engine single-propeller pneumatic-electric hybrid ship power system, including a gas engine, a storage battery and a gear box. The output end of the gas engine is connected with the input end of the gear box through a permanent magnet coupler, the outputinput end of the reversible motor is connected with the inputoutput end of the gear box through a clutch, and the gear box is connected with the output end of the gear box. The output end is connected with the propeller, the liquefied natural gas tank is connected with the gas supply device, and the gas supply device is connected with the gas engine. The battery, the ship load, the inverter and the rectifier are connected with the distribution board. The inverter is connected with the reversible motor through the inverter and the rectifier. The arrangement of various energy forms adopted by the invention can meet the requirements of the ship in various environments and working conditions, further improve the operation efficiency of the gas engine and reversible motor, effectively reduce the fuel consumption and emission of the gas engine, and improve the dynamic response of the ship, and the system has a wide application range.

【技术实现步骤摘要】
一种单机单桨式气电混合船舶动力系统
本专利技术涉及的是一种动力系统,具体地说是船舶动力系统。
技术介绍
随着我国能源问题和环境问题日益严峻,以及国际油价的快速上涨,这就对船舶的经济性和排放性提出了更高的要求,也使船舶的节能减排技术成为大家关注和研究的热点之一。天然气作为发动机的燃料是未来船舶发动机发展的必然趋势,天然气有着绿色环保、经济实惠、安全可靠的优点。但受现阶段天然气发动机技术水平不高的限制,天然气发动机存在动力响应性差、功率不足等缺点。纯电动船舶电力推进系统是未来船舶技术研究的前沿,具有良好的经济性、操纵性、安全性、低噪声以及低污染等优点。然而,受发电方式、功率密度以及储能技术的影响,现阶段的纯电动船舶并不能达到高性能的速度、加速度和自控性,其续航能力也受其电池容量制约。船舶混合动力技术有助于解决能源问题与技术不成熟之间的矛盾,为船舶从传统的内燃机推进方式过渡到纯电力推进方式提供可行性方案。同时,混合动力船舶兼有内燃机推进船舶和纯电力推进船舶的优点:相比于内燃机推进船舶,可根据负荷大小选择工作模式,保证所有工况下的燃油经济性,冗余性好;相比于纯电力推进船舶,初期投入成本低,且续航能力强。因此,发展混合动力船舶具有非常重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供改善船舶动力性、经济性和排放性的一种单机单桨式气电混合船舶动力系统。本专利技术的目的是这样实现的:本专利技术一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,其特征是:包括气体机、蓄电池、齿轮箱,气体机的输出端通过永磁耦合器与齿轮箱的输入端相连,可逆电机的输出\输入端通过离合器与齿轮箱的输入\输出端相连,齿轮箱的输出端与螺旋桨相连,液化天然气罐与气体供给装置气连,气体供给装置连通气体机中,蓄电池、船舶负载、逆变器、整流器均与配电板相连,逆变器通过变频器与可逆电机相连,可逆电机与整流器电连。本专利技术还可以包括:1、气体机、蓄电池的工作模式包括机械推进模式;所述机械推进模式包括:气体机推进模式、气体机推进辅助充电模式;(1)气体机推进模式:气体机处于运行状态,永磁耦合器闭合,离合器断开,由气体机带动螺旋桨运转;(2)气体机推进辅助发电模式:气体机和可逆电机处于运行状态,可逆电机为发电机模式,永磁耦合器和离合器闭合,由气体机带动螺旋桨运转的同时带动可逆电机发电,经整流器汇入配电板。2、气体机、蓄电池的工作模式包括电力推进模式;所述电力推进模式包括:蓄电池推进模式、岸电充电模式;(1)蓄电池推进模式:可逆电机处于电动机运行状态,其所需电力由蓄电池提供,汇入配电板后再经逆变器、变频器输入,永磁耦合器断开,离合器闭合,由可逆电机带动螺旋桨运转;(2)岸电充电模式:当船舶在港口和岸边停靠时,外接电源为蓄电池10充电。3、气体机、蓄电池的工作模式包括混合推进模式;混合推进模式:气体机和可逆电机处于运行状态,可逆电机为电动机模式,其所需电力由蓄电池提供,汇入配电板后再经逆变器、变频器输入,永磁耦合器和离合器闭合,由气体机、可逆电机共同带动螺旋桨运转。4、所述气体机为天然气发动机或双燃料发动机,可逆电机为永磁电机,蓄电池为铅酸蓄电池或锂离子电池。本专利技术的优势在于:1.本专利技术提出了一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,设置有气体机、可逆电机,功率覆盖范围广,可以满足船舶在更多工况下的动力需求,并能使气体机和可逆电机更好的工作在高效率区,从而降低了气体机的燃料消耗,提高了船舶的经济性和排放性,同时改善了船舶航行时的动力响应,提升了船舶的加减速性能和倒船性能。2.气体机和齿轮箱采用永磁耦合器代替传统的离合器连接,实现了气体机的柔性并车,有效改善了气体机在并车时受到的冲击和震动,延长了气体机的使用寿命,虽然相比离合器,永磁耦合器的动力响应较慢,但用在混合动力系统中可以很好的避免该影响。3.多种动力源的布置方案提高了船舶的可靠性和适用性,通过永磁耦合器和离合器的闭合及断开以及可逆电机工作模式的切换,本专利技术所提供的混合动力系统可以实现多种工作模式,最大限度地提高船舶混合动力系统的效率,可根据实际动力需求和船舶航行环境,选择适合的工作模式。该方案不仅能够满足不同港口和海域的排放标准,还能有效缓解技术不成熟与愈加严格的排放标准之间的矛盾,提高了船舶的经济性和排放性。4.采用本系统提供的船舶混合动力系统,船舶可以不用安装发电用的柴油辅机,船舶负载的电力供给由蓄电池和可逆电机代替,故可有效节省船舱空间以及减少一定的初期投入。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述:结合图1,本专利技术一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,包括气体机1、永磁耦合器2、可逆电机3、离合器4、齿轮箱5、螺旋桨6、液化天然气罐7、气体供给装置8、气阀9、蓄电池10、充电插头11、船舶负载12、配电板13、逆变器14、变频器15、整流器16。其连接关系为:气体机1的输出端通过永磁耦合器2与齿轮箱5的一个输入端相连,可逆电机3的输出\输入端通过离合器4与齿轮箱5的另一个输入\输出端相连,齿轮箱5的输出端与螺旋桨6相连,液化天然气罐7与气体供给装置8气连,并通过气阀9将天然气输送至气体机1中,蓄电池10、船舶负载12、逆变器14、整流器16都通过开关与配电板13电连,逆变器14通过变频器15与可逆电机3电连,可逆电机3与整流器16电连,蓄电池10带有可外接充电的插头11。本实施例中,气体机1优选纯天然气发动机或双燃料发动机,可逆电机3优选具有高效率、高功率密度、寿命长等优点永磁电机,蓄电池10优选成本低、可靠性好的铅酸蓄电池或功率密度高、体积重量小的锂离子电池。本专利技术的工作模式主要包括机械推进模式,电力推进模式,混合推进模式。1.机械推进模式机械推进模式可分为:气体机推进模式、气体机推进辅助充电模式。1)气体机推进模式:在该种工作模式下,气体机1处于运行状态,永磁耦合器2闭合,离合器4断开,由气体机1带动螺旋桨6运转。2)气体机推进辅助发电模式:在该种工作模式下,气体机1和可逆电机3处于运行状态,可逆电机3为发电机模式,永磁耦合器2和离合器4闭合,由气体机1带动螺旋桨6运转的同时带动可逆电机3发电,经整流器16汇入配电板13。2.电力推进模式电力推进模式可分为:蓄电池推进模式、岸电充电模式。1)蓄电池推进模式:在该种工作模式下,可逆电机3处于电动机运行状态,其所需电力由蓄电池10提供,汇入配电板13后再经逆变器14、变频器15输入,永磁耦合器2断开,离合器4闭合,由可逆电机3带动螺旋桨6运转。2)岸电充电模式:当船舶在港口和岸边停靠时,可通过充电插头11外接电源为蓄电池10充电。3.混合推进模式在该种工作模式下,气体机1和可逆电机3处于运行状态,可逆电机3为电动机模式,其所需电力由蓄电池10提供,汇入配电板13后再经逆变器14、变频器15输入,永磁耦合器2和离合器4闭合,由气体机1、可逆电机3共同带动螺旋桨6运转。上述模式中:机械推进模式适用于当船舶离开港口或码头后,进入海域稳定航行时,以及对船舶排放和噪声要求不高的区域;电力推进模式适用于船舶进出港口或码头,船舶加减速、倒船、靠岸,以及对船舶排放和噪声有较高要求的区域;混合推进模式适用于船舶对推进功率或航速有一定需求时。采用本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,其特征是:包括气体机、蓄电池、齿轮箱,气体机的输出端通过永磁耦合器与齿轮箱的输入端相连,可逆电机的输出\输入端通过离合器与齿轮箱的输入\输出端相连,齿轮箱的输出端与螺旋桨相连,液化天然气罐与气体供给装置气连,气体供给装置连通气体机中,蓄电池、船舶负载、逆变器、整流器均与配电板相连,逆变器通过变频器与可逆电机相连,可逆电机与整流器电连。

【技术特征摘要】
1.一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,其特征是:包括气体机、蓄电池、齿轮箱,气体机的输出端通过永磁耦合器与齿轮箱的输入端相连,可逆电机的输出\输入端通过离合器与齿轮箱的输入\输出端相连,齿轮箱的输出端与螺旋桨相连,液化天然气罐与气体供给装置气连,气体供给装置连通气体机中,蓄电池、船舶负载、逆变器、整流器均与配电板相连,逆变器通过变频器与可逆电机相连,可逆电机与整流器电连。2.根据权利要求1所述的一种单机单桨式气电混合船舶动力系统,其特征是:气体机、蓄电池的工作模式包括机械推进模式;所述机械推进模式包括:气体机推进模式、气体机推进辅助充电模式;(1)气体机推进模式:气体机处于运行状态,永磁耦合器闭合,离合器断开,由气体机带动螺旋桨运转;(2)气体机推进辅助发电模式:气体机和可逆电机处于运行状态,可逆电机为发电机模式,永磁耦合器和离合器闭合,由气体机带动螺旋桨运转的同时带动可逆电机发电,经整流器汇入配电板。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:范立云卢耀文宋恩哲马修真杨立平
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1