一种主机恒转速船舶油电混合推进系统技术方案

一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，属于船舶推进领域，系统由主机、单向离合器、推进发电机、齿轮箱、无级变速装置、螺旋桨、传动轴、公共母排、推进发电转换器、电池转换器、电池组、风电转换器、风力发电机、光伏转换器、光伏太阳能、岸电转换器、岸电箱、日用负载转换器和日用负载组成。本实用新型专利技术既可实现纯电力推进，也可混动推进，主机运行通过推进发电机和无级变速装置的共同作用始终恒速工作在最高效率点，配置的岸电、风电和光伏为系统提供辅助能源，风电、光伏、岸电、主机可分别或同时为电池组充电,通过以上措施达到提高主机燃油效率，充分利用岸电、风电、光电等清洁能源的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种主机恒转速船舶油电混合推进系统


[0001]本技术属于船舶
，涉及一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，具体的说是涉及一种具有主机恒转速恒功率最高效率运行功能的船舶混合动力推进系统。

技术介绍

[0002]船舶推进系统一般由主机通过机械传动驱动螺旋桨，机桨匹配是按额定转速下的额定功率进行的，若船舶出现轻载或重载工况，螺旋桨的推进特性曲线发生移动，因推进主机输出转速受螺旋桨转速约束，使得推进主机不能在额定转速、额定功率下或最佳效率区运行，造成推进主机单位功率油耗增加，运行工况恶化；当船舶低速航行时，因螺旋桨推进特性曲线比推进主机外特性曲线要陡，推进主机在低于额定转速的某个转速运行时，因其转速受螺旋桨转速限制，不但不能实现在最高效率转速时的最高效率，也不能发出在此转速下的最佳效率的功率，导致主机单位功率油耗增大，造成浪费。
[0003]而船舶实际运行工况不可能与船舶设计机桨匹配工况完全相同，特别是内河运行船舶，绝大多数运行工况都与设计工况存在偏差，船舶的实际运行航速往往大大低于设计航速，主机的实际单位功率油耗率可达最小油耗率的两倍甚至更高。
[0004]由主发电机组提供电能电机驱动螺旋桨的船舶推进系统，其使用能源由化学能转为电能，再由电能转为机械能进行了两次能源转换，比由主机通过机械传动驱动螺旋桨的从化学能直接到机械能的一次性能源转换效率要低。因由主发电机组提供电能电机驱动螺旋桨的船舶推进系统转换效率低，且造价高昂，因此在注重成本和效率的货运船舶上运用很少。而由纯电池作为电力源的船舶推进系统，虽然其环保且电能价格比化学能源价格相对低，但其电池能量密度小导致船舶续航能力差，电池成本高昂，目前在船舶上运用尤其是在货运船舶上运用的难度很大。而风电、光伏清洁能源在船舶上可以生产少量电能，因其产生电能数量有限，因此在推进功率大、航程长的船舶上不能作为主能量源。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是针对目前由主发电机组提供电能电机驱动螺旋桨的船舶推进系统转换效率低且造价高昂，由纯电池作为电力源的船舶推进系统，电池能量密度小导致船舶续航能力差等不足，提出一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，通过无级变速装置改变传动比使轴系输出的转速和扭矩与螺旋桨需要的转速和扭矩与形成完全匹配，通过推进发电机和电池组“削峰填谷”，可使主机在最高效率下恒转速恒功率运行，从而降低主机单位功率油耗；通过电池组、风力发电机和光伏太阳能，形成对全系统能源提供的补充，从而进一步降低船舶的燃料消耗。
[0006]本技术的技术方案：一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，包括主机和螺旋桨；其特征在于：所述推进系统由离合器、推进发电机、齿轮箱、无级变速装置、传动轴、公共母排、电池组、风力发电机、光伏太阳能、岸电箱和日用负载组成；所述主机、离合器、推进发电机、齿轮箱、无级变速装置、螺旋桨通过所述传动轴依次传动连接，所述推进发电机通
过推进发电转换器与所述公共母排电力电路连接，所述岸电箱通过岸电转换器与所述公共母排电力电路连接，所述风力发电机通过风电转换器与所述公共母排电力电路连接，所述电池组通过电池转换器与所述公共母排电力电路连接，所述光伏太阳能通过光伏转换器与所述公共母排电力电路连接，所述日用负载通过负载转换器与所述公共母排电力电路连接。
[0007]所述主机为内燃发动机，离合器为单向离合器。
[0008]所述推进发电机为双轴伸电机，既可以由主机驱动作为发电机发电，也可以通过公共母排从电池组获取电能作为电动机驱动螺旋桨。
[0009]所述齿轮箱内设有离合结构和减速传动机构或离合结构和加速传动机构。
[0010]所述无级变速装置由外壳、双行星传动机构和输出轴传动机构构成，双行星传动机构由输入轴、输入中心轮、输入行星轮、行星轮轴、输出行星轮、输出中心轮、输出轴和行星架构成；输入轴与输入中心轮的中心连接固定，输入中心轮与输入行星轮形成外啮合传动连接，输出中心轮与输出行星轮形成外啮合传动连接，输出轴与输出中心轮连接固定，输入行星轮通过行星轮轴与输出行星轮同轴连接固定；输出轴传动机构由行星架啮合轮、中间传动齿轮一、中间传动齿轮轴一、中间传动齿轮二、中间传动齿轮三、中间传动齿轮轴二、输出轴啮合中心轮、输出轴和行星架构成；行星架啮合轮同轴固定在行星架上，行星架啮合轮与中间传动齿轮一形成外啮合传动连接，中间传动齿轮一通过传动齿轮轴一与中间传动齿轮二同轴连接固定，中间传动齿轮二与中间传动齿轮三形成外啮合传动连接，中间传动齿轮轴二连接固定在中间传动齿轮三的中心，输出轴啮合中心轮与中间传动齿轮三形成外啮合传动连接；双行星传动机构和输出轴传动机构共用行星轮轴、行星架和输出轴；输入轴、输出轴和行星架回转中心同轴设置，行星架的中心固定设有行星架轴承，输出轴穿过行星架轴承后，一端与输出中心轮连接固定，另一端与输出轴啮合中心轮连接固定，行星架的周向上固定设有行星轮轴承，行星轮轴与行星轮轴承的内圈连接固定，输入轴、输出轴、中间传动齿轮轴一、中间传动齿轮轴二与设置在外壳上的轴承形成转动连接，输入行星轮、输出行星轮在自转运动的同时，并与行星架构成整体后绕行星架的中心进行公转。当输出轴传动机构总传动比i
B
大于等于1时，双行星传动机构总传动比i
A
与输出轴传动机构(B)总传动比i
B
的关系是i
A
=1/(1+i
B
)，当输出轴传动机构(B)总传动比i
B
小于1时，双行星传动机构(A)总传动比i
A
与输出轴传动机构(B)总传动比i
B
的关系是i
A
=1/(1+1/i
B
)。
[0011]本技术的有益效果为：本技术提出的一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，整个推进系统由主机、离合器、推进发电机、齿轮箱、无级变速装置、螺旋桨、传动轴、公共母排、岸电箱、电池组、风力发电机、光伏太阳能和日用负载组成，本技术同时设置主机和推进发电机，主机和推进发电机相加的总功率满足最高航速功率要求，从而降低主机配置功率，减少了配置成本；在低速航行时由推进发电机纯电力驱动，效率高；通过推进发电机和电池组对主机输出能量“削峰填谷”，通过无级变速装置改变传动比，主机运行除了船舶超加速或倒车都在最高效率下恒转速恒功率运行，从而大大降低主机单位功率油耗；通过设置岸电系统、风力发电机和光伏太阳能作为全系统能源辅助补充，利用清洁能源进一步降低了船舶燃油消耗；电池组代替了发电机组，节省了船舶发电机的配置成本。
附图说明
[0012]图1 为本技术推进系统整体结构示意图。
[0013]图2 为本技术中无级变速装置结构示意图。
[0014]图中：主机1、单向离合器2、推进发电机3、齿轮箱4、无级变速装置5、螺旋桨6、传动轴7、公共母排8、推进发电转换器9、电池转换器10、电池组11、风电转换器12、风力发电机13、光伏转换器14、光伏太阳能15、岸电转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，包括主机(1)和螺旋桨(6)；其特征在于：所述推进系统还由离合器(2)、推进发电机(3)、齿轮箱(4)、无级变速装置(5)、传动轴(7)、公共母排(8)、电池组(11)、风力发电机(13)、光伏太阳能(15)、岸电箱(17)和日用负载(19)组成；所述主机(1)、离合器(2)、推进发电机(3)、齿轮箱(4)、无级变速装置(5)、螺旋桨(6)通过所述传动轴(7)依次传动连接，所述推进发电机(3)通过推进发电转换器(9)与所述公共母排(8)电力电路连接，所述岸电箱(17)通过岸电转换器(16)与所述公共母排(8)电力电路连接，所述风力发电机(13)通过风电转换器(12)与所述公共母排(8)电力电路连接，所述电池组(11)通过电池转换器(10)与所述公共母排(8)电力电路连接，所述光伏太阳能(15)通过光伏转换器(14)与所述公共母排(8)电力电路连接，所述日用负载(19)通过负载转换器(18)与所述公共母排(8)电力电路连接。2.根据权利要求1所述的一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，其特征在于：所述主机(1)为内燃发动机，离合器(2)为单向离合器。3.根据权利要求1所述的一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，其特征在于：所述推进发电机(3)为双轴伸电机，由主机(1)驱动作为发电机发电，或通过公共母排(8)从电池组(11)获取电能作为电动机驱动螺旋桨(6)。4.根据权利要求1所述的一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，其特征在于：所述齿轮箱(4)内设有离合结构和减速传动机构或离合结构和加速传动机构。5.根据权利要求1所述的一种主机恒转速船舶油电混合推进系统，其特征在于：所述无级变速装置(5)由外壳(37)、双行星传动机构(A)和输出轴传动机构(B)构成，双行星传动机构(A)由输入轴(20)、输入中心轮(21)、输入行星轮(22)、行星轮轴(23)、输出行星轮(24)、输出中心轮(25)、输出轴(33)和行星架(36)构成；输入轴(20)与输入中心轮(21)的中心连接固定，输入中...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永岗，董俊，华娟，周力，
申请(专利权)人：扬州永诚钢结构有限公司，
类型：新型
国别省市：