一种功率分流式气电混合船舶动力系统技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种功率分流式气电混合船舶动力系统，包括气体机、发电机、电动机、齿轮箱、螺旋桨、天然气存储供给装置。第一气体机输出端通过离合器与第一齿轮箱输入端相连，通过齿轮箱进行功率分配，第二气体机、第三气体机分别通过离合器与第二第三齿轮箱输入端相连，发电机通过离合器与第一齿轮箱输出端相连，第一电动机和第二电动机分别与第一齿轮箱和第二齿轮箱相连，螺旋桨直接与电动机输出端相连，电力源为蓄电池、发电机和燃料电池。本发明专利技术可以满足船舶在各种环境和工况下的需求，可以使气体机、电动机始终维持在高效率区，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，并扩大了船舶的适航区域。

A Power Divergent Pneumatic-Electric Hybrid Ship Power System

The object of the present invention is to provide a power split pneumatic-electric hybrid ship power system, including a gas engine, a generator, a motor, a gear box, a propeller and a natural gas storage and supply device. The output end of the first gas machine is connected with the input end of the first gear box through the clutch, and the power distribution is carried out through the gear box. The second gas machine and the third gas machine are connected with the input end of the second and third gear box respectively through the clutch, the generator is connected with the output end of the first gear box through the clutch, and the first motor and the second motor are connected with the first gear box and the second gear box respectively. The propeller is directly connected with the output terminal of the motor. The power source is battery, generator and fuel cell. The invention can satisfy the requirements of ships in various environments and working conditions, keep gas engines and motors in high efficiency area, reduce fuel consumption and emission of gas engines, improve the dynamic response of ships, and expand the seaworthiness area of ships.

【技术实现步骤摘要】
一种功率分流式气电混合船舶动力系统
本专利技术涉及的是一种船舶动力系统，具体地说是船舶混合动力系统。
技术介绍
随着国际油价快速上涨，以及越来越严格的排放法规的实施，这就对船舶的经济性和排放性提出了更高的要求，节能减排已经成为国民经济发展中的重要任务。船舶是高能耗的运输工具，其节能减排技术成为大家关注和研究的热点之一。作为未来的环境战略，我们以减少能源消耗和减少CO2、SOx、NOx及PM排放为目标。有许多方法可以减少船舶的污染和排放，其中最好的方法是利用替代能源。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。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。船舶的混合动力技术，解决能源问题与技术不成熟之间矛盾，实现了燃料的高效利用，为船舶从传统的机械式推进过渡到纯电力推进提供了可行性方案，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的动力性、经济性和排放性的一种功率分流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：本专利技术一种功率分流式气电混合船舶动力系统，其特征是：包括第一-第三气体机、第一-第三齿轮箱、第一电动机、第二电动机、发电机、LNG储液罐，第一齿轮箱包括第一-第三齿轮，第二齿轮分别与第一齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮箱包括第四-第六齿轮箱，第五齿轮分别与第四齿轮和第六齿轮啮合，第三齿轮箱包括第七-第九齿轮箱，第八齿轮分别于第七齿轮和第九齿轮啮合，第二气体机通过第一离合器连接第四齿轮，第一电动机通过第二离合器连接第四齿轮，第一齿轮通过第三离合器连接第六齿轮，第一气体机通过第四离合器连接第二齿轮，发电机通过第五离合器连接第二齿轮，第三齿轮通过第六离合器连接第七齿轮，第三气体机通过第七离合器连接第九齿轮，第二电动机通过第八离合器连接第九齿轮，第一螺旋桨连接第一电动机，第二螺旋桨连接第二电动机，LNG储液罐通过气化换热器分别连接第一气体机、第二气体机、第三气体机和燃料电池，蓄电池和发电机分别通过各自的变电装置与船舶电网相连，岸电装置、船舶负载连接船舶电网。本专利技术还可以包括：1、采用机械推进模式，所述机械推进模式包括气体机推进模式、气体机辅助发电推进模式；气体机推进模式：第五离合器断开，其他离合器全部闭合，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机共同驱动；或者，第一离合器、第二离合器、第七离合器、第八离合器闭合，其他离合器断开，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨分别由第二气体机、第三气体机驱动；或者，第二离合器、第三离合器、第四离合器、第六离合器、第八离合器闭合，其他离合器断开，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机驱动；气体机辅助发电推进模式：离合器全部闭合，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机发出的一部分功率共同驱动，另一部分功率用来带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网；或者，第四离合器断开，其它离合器闭合，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨分别由第二气体机、第三气体机发出的一部分功率驱动，另一部分功率用来带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网；或者，第一离合器、第七离合器断开，其它离合器闭合，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机发出的一部分功率驱动，另一部分功率用来带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网；或者，第三离合器、第六离合器断开，其他离合器闭合，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第二气体机、第三气体机驱动，发电机由第一气体机单独带动，所发电能汇入船舶电网。2、采用电力推进模式，所述电力推进模式包括蓄电池推进模式、燃料电池推进模式、岸电充电模式；蓄电池推进模式：第二离合器、第八离合器断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一电动机、第二电动机驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由蓄电池通过船舶电网提供；燃料电池推进模式：第二离合器、第八离合器断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一电动机、第二电动机驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由燃料电池通过船舶电网提供；岸电充电模式：船舶在港口和岸边停靠时，通过岸电充电装置外接电源为蓄电池充电。3、采用混合推进模式，所述混合推进模式包括气体机+电动机推进模式、气体机+电动机辅助发电推进模式；气体机+电动机推进模式：第五离合器断开，其它离合器全部闭合，第一电动机、第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第一电动机、第二电动机共同驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第五离合器断开，气体离合器全部闭合，第一电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第一电动机共同驱动，第一电动机所需电能由船舶电网提供，或，第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第二电动机共同驱动，第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第一离合器、第二离合器、第七离合器、第八离合器闭合，其它离合器断开，第一电动机、第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第二气体机、第三气体机和第一电动机、第二电动机共同驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第一离合器、第二离合器、第七离合器、第八离合器闭合，其它离合器断开，第一电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第一电动机共同驱动第一电动机所需电能由船舶电网提供，或，第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第二电动机共同驱动第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第二离合器、第三离合器、第四离合器、第六离合器、第八离合器接通，其它离合器断开，第一电动机、第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机和第一电动机、第二电动机共同驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第二离合器、第三离合器、第四离合器、第六离合器、第八离合器接通，其它离合器断开，第一电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机和第一电动机共同驱动，第一电动机所需电能由船舶电网提供，或，第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机和第二电动机共同驱动，第二电动机所需电能由船舶电网提供；气体机+电动机辅助发电推进模式：所有离合器闭合，第一电动机、第二电动机电源接通，第一气体机所发出的一部分功率带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网，另一部分功率和第二气体机、第三气体机、第一电动机、第二电动机共同驱动第一螺旋桨、第二螺旋桨，第一电动机、第二电动机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率分流式气电混合船舶动力系统，其特征是：包括第一‑第三气体机、第一‑第三齿轮箱、第一电动机、第二电动机、发电机、LNG储液罐，第一齿轮箱包括第一‑第三齿轮，第二齿轮分别与第一齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮箱包括第四‑第六齿轮箱，第五齿轮分别与第四齿轮和第六齿轮啮合，第三齿轮箱包括第七‑第九齿轮箱，第八齿轮分别于第七齿轮和第九齿轮啮合，第二气体机通过第一离合器连接第四齿轮，第一电动机通过第二离合器连接第四齿轮，第一齿轮通过第三离合器连接第六齿轮，第一气体机通过第四离合器连接第二齿轮，发电机通过第五离合器连接第二齿轮，第三齿轮通过第六离合器连接第七齿轮，第三气体机通过第七离合器连接第九齿轮，第二电动机通过第八离合器连接第九齿轮，第一螺旋桨连接第一电动机，第二螺旋桨连接第二电动机，LNG储液罐通过气化换热器分别连接第一气体机、第二气体机、第三气体机和燃料电池，蓄电池和发电机分别通过各自的变电装置与船舶电网相连，岸电装置、船舶负载连接船舶电网。

【技术特征摘要】
1.一种功率分流式气电混合船舶动力系统，其特征是：包括第一-第三气体机、第一-第三齿轮箱、第一电动机、第二电动机、发电机、LNG储液罐，第一齿轮箱包括第一-第三齿轮，第二齿轮分别与第一齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮箱包括第四-第六齿轮箱，第五齿轮分别与第四齿轮和第六齿轮啮合，第三齿轮箱包括第七-第九齿轮箱，第八齿轮分别于第七齿轮和第九齿轮啮合，第二气体机通过第一离合器连接第四齿轮，第一电动机通过第二离合器连接第四齿轮，第一齿轮通过第三离合器连接第六齿轮，第一气体机通过第四离合器连接第二齿轮，发电机通过第五离合器连接第二齿轮，第三齿轮通过第六离合器连接第七齿轮，第三气体机通过第七离合器连接第九齿轮，第二电动机通过第八离合器连接第九齿轮，第一螺旋桨连接第一电动机，第二螺旋桨连接第二电动机，LNG储液罐通过气化换热器分别连接第一气体机、第二气体机、第三气体机和燃料电池，蓄电池和发电机分别通过各自的变电装置与船舶电网相连，岸电装置、船舶负载连接船舶电网。2.根据权利要求1所述的一种功率分流式气电混合船舶动力系统，其特征是：采用机械推进模式，所述机械推进模式包括气体机推进模式、气体机辅助发电推进模式；气体机推进模式：第五离合器断开，其他离合器全部闭合，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机共同驱动；或者，第一离合器、第二离合器、第七离合器、第八离合器闭合，其他离合器断开，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨分别由第二气体机、第三气体机驱动；或者，第二离合器、第三离合器、第四离合器、第六离合器、第八离合器闭合，其他离合器断开，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机驱动；气体机辅助发电推进模式：离合器全部闭合，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机发出的一部分功率共同驱动，另一部分功率用来带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网；或者，第四离合器断开，其它离合器闭合，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨分别由第二气体机、第三气体机发出的一部分功率驱动，另一部分功率用来带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网；或者，第一离合器、第七离合器断开，其它离合器闭合，第一电动机、第二电动机电源断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机发出的一部分功率驱动，另一部分功率用来带动发电机发电，所发电能汇入船舶电网；或者，第三离合器、第六离合器断开，其他离合器闭合，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第二气体机、第三气体机驱动，发电机由第一气体机单独带动，所发电能汇入船舶电网。3.根据权利要求1或2所述的一种功率分流式气电混合船舶动力系统，其特征是：采用电力推进模式，所述电力推进模式包括蓄电池推进模式、燃料电池推进模式、岸电充电模式；蓄电池推进模式：第二离合器、第八离合器断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一电动机、第二电动机驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由蓄电池通过船舶电网提供；燃料电池推进模式：第二离合器、第八离合器断开，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一电动机、第二电动机驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由燃料电池通过船舶电网提供；岸电充电模式：船舶在港口和岸边停靠时，通过岸电充电装置外接电源为蓄电池充电。4.根据权利要求1或2所述的一种功率分流式气电混合船舶动力系统，其特征是：采用混合推进模式，所述混合推进模式包括气体机+电动机推进模式、气体机+电动机辅助发电推进模式；气体机+电动机推进模式：第五离合器断开，其它离合器全部闭合，第一电动机、第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第一电动机、第二电动机共同驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第五离合器断开，气体离合器全部闭合，第一电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第一电动机共同驱动，第一电动机所需电能由船舶电网提供，或，第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第二电动机共同驱动，第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第一离合器、第二离合器、第七离合器、第八离合器闭合，其它离合器断开，第一电动机、第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第二气体机、第三气体机和第一电动机、第二电动机共同驱动，第一电动机、第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第一离合器、第二离合器、第七离合器、第八离合器闭合，其它离合器断开，第一电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第一电动机共同驱动第一电动机所需电能由船舶电网提供，或，第二电动机电源接通，第一螺旋桨、第二螺旋桨由第一气体机、第二气体机、第三气体机和第二电动机共同驱动第二电动机所需电能由船舶电网提供；或者，第二离合器、第三离...

【专利技术属性】
技术研发人员：范立云，肖朝辉，万雷，陈澳雪，鲁仲阳，鲁宏伟，卢耀文，
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