[发明专利]一种能够完成多种工况的多用途船用轴系

说明书

本发明公开了一种能够完成多种工况的多用途船用轴系，包括但不限于：主发动机的主输出轴、螺旋桨轴和其它需要驱动的设备的输入轴，该轴系包括主轴、浮动轴和螺旋桨轴，所述主轴中后端活动内外啮合有浮动轴，所述主轴带动浮动轴同步旋转运动，所述浮动轴通过气动驱动机构在主轴尾端做前后位移运动，且到达发电、推进、发电推进、检修四个行驶功能的位置。本发明涉及船用轴系技术领域，具体涉及一种能够独立完成多种工况多用途船用轴系，也可应用于舰艇等其它相关领域。通过四位置船用离合器，能够独立或同时完成推进、驱动发电机或其它需要驱动的设备、不驱动负荷空载的主发动机检修功能。

技术领域

本发明涉及船用轴系技术领域，具体涉及一种能够独立完成多种工况多用途船用轴系，也可应用于舰艇等其它相关领域。

背景技术

有很多需要较大功率电站的海洋工程船如：挖泥船、动力定位船，具有自航功能的FSRU(海上漂浮液化天然气再气化装置)，为了节约建造成本和能源，充分利用设备，大多数会采用在主推进发动机的输出轴上安装有轴带发电机、液压泵等附加设备。在实际应用中，与发动机主轴相连的附加设备和螺旋桨可能会单独或者同时使用。但现有船舶主推进发动机附加的轴带设备布置，均不能单达到单独推进螺旋桨，或者单独使用轴带发电机，在需要单独使用其中一个设备时，需要让另一个设备空转运行，比如：在需要单独使用推进螺旋桨，需要使轴带发电机空转；如果单独使用发电机则必须使螺旋桨通过调节可变螺距系统，使桨叶角置于0度，因此，现行方案不仅有一定能量的损失，还要配置昂贵的可变螺距螺旋桨系统。现有很多专业船舶的主发动机输出轴上需要附带其它设备，比如动力定位船需要附带轴带发电机，有些海洋工程船舶作业用电功率非常大，很多作业船船定位时需要使用电动侧推螺旋桨，功率高达1WM以上，再加上作业时其它用电设备较多，所配的轴带发电机功率需要超过2MW；带自航功能的FSRU兼具自航和LNG气化功能，3组250MMSCF/D的FSRU作业时需要电功率接近20MW。电力负荷相当大，因此FSRU和海洋工船舶可以采用主发动机的主轴上附带大功率发电机发电，以满足它们作业时兆瓦级大负荷用电，在航行时，希望能够把轴带发电机切开。或视情况同时带螺旋桨和轴带发电机，轴带发电功率大、成本低、效率高，是一项相对船舶独立设置发电机更节能、更节约成本的技术，并且轴带发电机附带在船舶的尾轴上，运动件很少，具有节约备件和管理成本、减轻管理人员工作量的优点。但是在现有技术中，螺旋桨与轴带发电机在使用时，不能完全分开单独使用，在使用其中一个设备时，往往需要另外一个设备在一起空转，也会造成一定的能源浪费。以下以现行海工船舶主推进发动机附加轴带发电机技术，说明一下主推进发动机附带轴带设备，说明现行主要有以下三种布置方案及其优缺点：一、轴带发电机部分和螺旋桨连在一起，不能单独运行其中一部分，轴带发电机的转子和定子直接安装在主推进轴上，结构简单、造价低廉，管理方便，但是只限于定速航行使用。这种配置方案中，虽然配置了轴带发电机，但船舶所配备的常规发电机数量不能减少，轴带发电机的使用，能够在长距离时航行节约油料，减少常规发电机的使用时间，减少常规发电机的备件和管理工作量。船舶航行时如果不使用轴带发电机，轴带发电机必须空转，无形中增加了一定的能量损耗；二、是另一种轴带发电机的布置方式，也是只允许定速航行时使用，航行时如果不使用轴带发电机，可以将电机脱开，减少能量消耗，其它优缺点与一相似；三、适用于可变螺距螺旋桨的一种布置方案，这种方案中，单独使用发电机，使用时，要调整螺旋桨的螺距处于0度位，使螺旋桨空转，不使用轴带发电机时，螺旋桨转动，轴带发电机可以脱开，但由于可变螺距螺旋桨造价相对较高，单独使用轴带发电机时，需要使螺旋桨螺距为0度进行空转，会产生一定的能量损失，还需要昂贵的可变螺距螺旋桨变距系统在工作，这种方式推进和轴发系统造价较前两种方式稍高，但是与前两种方式不同，可以减少大功率的常规发电机投入，这种方案比较适合需要电功率较大的动力定位海工作业船。

三种现行主流的轴带发电机布置方案中，第一、二种的布置方案，船舶处于不航行或者机动航行时，轴带发电机无法使用，第三种方案需要配备可变螺距螺旋桨，在非航行时，需要调整调距桨的螺距为0度角，才能使用轴带发电机，由于变螺距系统和螺旋桨空转和变螺距装置的运行，也有一定的能量损失，其次，配置可变螺距螺旋桨的费用相对较高。

发明内容