[发明专利]船舶综合液压推进方法及装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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-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。

发明内容