船舶综合液压推进方法及装置制造方法及图纸

一种用于船舶及其它水中航行物的推进方法及装置。该方法基于液压传动原理，通过液压泵将多台主机（两台及以上）输出的机械能转变为液压油的压力能，经功率综合以及分配后，分别驱动螺旋桨、舵机（采用吊舱回转装置后可以取消）、侧推装置以及其它辅助装置，应用轴带发电机取代船舶辅机，通过对泵以及主机的控制，来调节螺旋桨的转速与转向，通过对油路的控制实现螺旋桨、舵机、侧推装置等其他辅助装置协调工作以及主推进系统的多种工作模式，同时通过轴带发电机回收螺旋桨以及船舶在制动等过程中产生的惯性能。该推进方法具有机舱布置灵活、设备功率重量比大、安全可靠性好、机动性高、工况配合特性好过载保护能力强以及可进行惯性能回收等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种船舶综合液压推进方法及装置，即基于液压传动原理，将多台(两台及以上)主 机输出的机械能转换成液压能，经功率综合以及分配后，分别驱动螺旋桨、舵机、侧推装置以及其它 辅助装置，应用轴带发电机取代辅机。主要用于各类船舶、军舰、潜艇等水中航行物上。
技术介绍
在现代船舶中，由于主机型式、船舶用途以及推进性能上的不同要求，推进装置所采用的传动方 式很多。在船舶柴油机动力装置中，传动方式一般分为直接传动、间接传动和特殊传动三大类，其中， 特殊传动通常是指电力传动、喷水推进传动以及磁流体传动。直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨的传动方式。在直接传动装置中，主机多采用大 型低速柴油机，整个装置的功率重量比较小，机舱布置时，主机、轴以及螺旋桨中心线要在同一直线 上，这对机舱的布置极为不利，机舱空间得不到有效利用，从而影响船舶的整体经济性；虽然直接推 进装置自身的可靠行较高，但由于直接传动装置惯性大，系统响应时间长，这使得船舶在起动、换向 以及制动过程中机动性变差，另外，螺旋桨的转速受主机最低稳定转速限制，不能实现微速航行，因 此整个船舶的航行可靠性降低；由于主机和螺旋桨是直接联接，主机工作直接受螺旋桨特性影响，当 船舶处于轻载或者重载工况下时，主机无法发出设计功率，因此装置的工况配合特性差。间接传动是主机通过减速齿轮箱经传动轴与螺旋桨相联接的一种传动方式。在间接传动装置中， 由于增加了中间传动设备，这使其传动效率降低；整个装置的重量和尺寸指标都很高，在机舱布置时， 虽然主机与轴跟螺旋桨中心线不在同直线上，但主机不能偏离中心线太远，与直接推进差不多，这对 机舱的布置是不利的，机舱空间得不到有效利用，船舶装载货物的总量以及体积都减少，从而影响船 舶的经济性；虽然与直接推进相比，其工况配合特性变好，但仍不能满足多工况船舶的要求。电力传动是由主机带动发电机发电，然后直接或经变流器给推进电动机供电，由推进电机带动推 进器旋转，使船舶运动。在电力传动装置中，由于在发电机和推进电机中的能量损失，使电力推进的 效率降低，从热力发动机到螺旋桨的传递效率比直接推进时的效率约低4% 8%;当螺旋桨负载突然增 大、堵转或者系统短路时，电力系统无法正常卸载，进而主推进系统将遭到破坏，因此系统过载保护 能力差，安全可靠性低；作为电力推进的关键技术一大功率交流调速尚未发展成熟；整个动力装置的 功率重量比虽然比直接推进要高，但仍然较低。喷水推进是依靠位于船尾的喷水机产生高压高速水流，经喷头喷射而出，使船舶获得强大的反冲 动力。在喷水推进装置中，当船速低于20kn时，喷水推进的效率比螺旋桨推进要低的多，因而经济 性差；由于增加了管道中水的重量(通常约占全船排水量的5%左右)，因此使得船舶的排水量明显增加； 在水草或杂物较多水域，进口易出现堵塞现象而影响舰船航速，同时价格较螺旋桨推进要高，更换推 进水泵的叶轮较为复杂。磁流体推进是把海水当作导电体，利用磁体在通道内建立磁场，通过电极向海水供电，当海水通 过电流时，载流海水就会在与它垂直的磁场中受到电磁力(洛伦兹力)的作用，海水受力时沿电磁力 方向运动，其反作用力即推力，推动船舶运动。在磁流体推进装置中，由于海水的电阻大，所以磁场 必须达到20万高斯的磁场强度，而现今使用的铁芯电磁铁仅能达到2万高斯的磁场强度；磁流体推 进系统的传动效率比直接推进系统低20%以上；磁场材料重量较重，同时体积庞大，因此整个动力装 置的功率重量比较小。现代船舶正向大型化、高速化以及多工况方向发展，上述推进方法虽然各有优点，但在面对现代 船舶发展方向时，都表现出一定的局限性，制约着船舶的发展，因此，研制综合性能更为优良的船舶 推进装置就成了船舶推进领域的一个重要课题。
技术实现思路
解决方案当船舶推进装置采用液压传动后，柴油机与螺旋桨之间没有刚性连接，因此，传动平 稳，振动小，噪声轻，磨损少；在不改变柴油机的转速与转向的情况下就可实现螺旋桨的调速和换向， 操纵灵活，因此机动性高；由于液压传动可以实现无级调速，因此螺旋桨与主机可得到较好的工况配 合特性；采用液压传动后，通过液压马达可使几台柴油机的功率供给一个螺旋桨，功率汇集非常容易， 适合大功率传动；整个动力装置的重量和尺寸指标都将有大大改善，同时由于柴油机与螺旋桨之间没 有轴系连接，主机可以根据需要安装于机舱任何位置，因此机舱布置非常灵活；通过溢流阀可以很好 地解决螺旋桨负载突增或者堵转时的系统保护问题，提高系统安全可靠性。可见，当船舶采用液压传动后具有诸多优点，尤其是在大功率化、多工况化、设备重量体积、机 舱布置以及过载保护等方面，有着其它推进方式所不能比拟的地方，因此本专利技术提出船舶综合液压推 进。船舶综合液压推进是通过液压泵将多台主机(两台及以上)输出的机械能转变为液压油的压力能， 经功率综合以及分配后，分别驱动螺旋桨、舵机(采用吊舱回转装置后可以取消)、侧推装置以及其 它辅助装置，应用轴带发电机取代辅机，通过对泵以及主机的控制，来调节螺旋桨的转速与转向，通 过对油路的控制实现螺旋桨、舵机、侧推装置等其他辅助装置协调工作以及主推进系统的多种工作模 式，同时通过轴带发电机回收螺旋桨以及船舶在制动与托拽过程中产生的惯性能。其原理如附图1所 示。根据上述船舶综合液压推进原理设计船舶综合液压推进装置，该装置主要由两相同子系统A与子 系统B、 一并联阀块、 一油液处理回路、 一吊舱式液压推进器以及一吊舱定位机构组成，其中子系统 包含主驱动回路、系统补油回路以及过载保护回路。主驱动回路将主机输出的机械能转换成液压能驱动液压马达；系统补油回路向主驱动回路低压侧 补油；过载保护回路限定主驱动回路高低压侧压力；并联阀块将两主驱动回路联系于一起，满足船舶 多工况要求；油液处理回路在系统运行过程中对液压油进行净化以及散热处理；吊舱式液压推进器将 主驱动回路的液压能转换成船舶的驱动力，推动船舶运动；吊舱定位机构用于改变螺旋桨的推力方向， 起到舵的作用。主驱动回路由主机1、双向变量泵15以及第一双向定量泵-马达25或第二双向定量泵-马达26 组成，其特征在于主机1带动双向变量泵15，输出的液压油经管路直接驱动第一双向定量泵-马达15 或第二双向定量泵一马达26，出口与双向变量泵15的入口相连，构成闭式回路，通过第二组合元件 II对双向变量泵15进行控制，实现对第一双向定量泵-马达25以及第二双向定量泵一马达的转速以 及转向的调节。补油回路由第二定量泵9、第一溢流阀IO、第一滤器ll、蓄能器12以及第一单向阀16与第二单 向阀17组成，即第一组合元件I与第三组合元件III，其特征在于第二定量泵9由主机1驱动，直接 从油箱吸油，输出的液压油分成两路， 一路送于第一溢流阀IO入口，通过该阀对补油压力进行限定， 另一路经第一滤器11过滤、蓄能器12稳压后分成两路， 一路为伺服阀13提供控制用油， 一路经第 一单向阀16或第二单向阀17向主驱动回路低压侧补油。过载保护回路由第二溢流阀19、第三溢流阀20、第四溢流阀22以及液动换向阀21组成。其特 征在于第四组合元件IV限制主驱动回路高压侧压力，第五组合元件V限定系统低压侧压力，因而起 到过载保护作用，有效防止了螺旋桨堵转等意外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶等水中航行物的船舶综合液压推进方法，其特征在于：该方法通过液压泵将多台主机（两台及以上）输出的机械能转变为液压油的压力能，经功率综合以及分配后，分别驱动螺旋桨、舵机（采用吊舱回转装置后可以取消）、侧推装置以及其它辅助装置，应用轴带发电机取代辅机，通过对泵以及主机的控制，来调节螺旋桨的转速与转向，通过对油路的控制实现螺旋桨、舵机、侧推装置及其他辅助装置协调工作以及主推进系统的多种工作模式，同时通过轴带发电机回收螺旋桨以及船舶在制动与托拽过程中产生的惯性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纪玉龙，孙玉清，陈海泉，
申请(专利权)人：纪玉龙，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]