專利名稱：一種軸系式船舶電力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及船舶運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今海洋污染也已成為當(dāng)今世界威脅人類生存的十大環(huán)境問題之一。國際海事組織對(duì)船舶排放方面制定了越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)節(jié)能、環(huán)保的交通運(yùn)輸工具已關(guān)系到國家的可持續(xù)發(fā)展問題。目前，為了充分體現(xiàn)了 “綠色航運(yùn)”以及“緑色船舶”的環(huán)保節(jié)能理念，發(fā)達(dá)國家的新造船舶約有30%已采用電カ推進(jìn)系統(tǒng)。我國在這個(gè)領(lǐng)域的研究剛剛起歩，我們需要加快對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)，加入這ー領(lǐng)域的國際競爭，在市場上搶占我們自己的份額。 以電動(dòng)機(jī)為推進(jìn)動(dòng)カ裝置的電カ推進(jìn)船舶，由于發(fā)電機(jī)組運(yùn)行エ況平穩(wěn)，與柴油機(jī)推進(jìn)船舶相比，不會(huì)出現(xiàn)推進(jìn)主柴油機(jī)燃燒不充分冒黑煙現(xiàn)象，廢氣排放值低，艙底水生成量少，是目前獲得航運(yùn)界認(rèn)可的可以替代柴油機(jī)推進(jìn)的新型緑色船舶。要解決船舶電カ推進(jìn)系統(tǒng)中關(guān)鍵的技術(shù)問題，對(duì)船舶電カ推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)是相當(dāng)重要而且必要的。而軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置可以為電力推進(jìn)系統(tǒng)研究、教學(xué)和培訓(xùn)的提供一個(gè)半實(shí)物在環(huán)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置是采用電動(dòng)機(jī)械帶動(dòng)螺旋槳來推動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置以某ー船舶的電カ推進(jìn)裝置為母型，展示整個(gè)船舶電カ推進(jìn)裝置的系統(tǒng)架構(gòu)、艉部剖面船體和系統(tǒng)控制操作，主要應(yīng)用于軸系式船舶電カ推進(jìn)裝置的研究、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)和操作培訓(xùn)?，F(xiàn)有的軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置在操作的方便性及運(yùn)行的可靠性方面還有改進(jìn)的余地。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，以方便進(jìn)行軸系式船舶電カ推進(jìn)裝置的研究、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)和操作培訓(xùn)，并提高實(shí)驗(yàn)裝置的安全性。本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括有艉部剖面船體，艉部剖面船體中設(shè)有軸系推進(jìn)，艉部剖面船體外部設(shè)有機(jī)旁控制臺(tái)和駕駛室控制臺(tái)相連，駕駛室控制臺(tái)通過該機(jī)旁控制臺(tái)與軸系推進(jìn)相連；軸系推進(jìn)包括有推進(jìn)電機(jī)，推進(jìn)電機(jī)的動(dòng)カ輸出端通過齒輪箱與軸相連，軸伸出艉部剖面船體后與螺旋槳連接，推進(jìn)電機(jī)的電源輸入端通過變頻器與電站相連；機(jī)旁控制臺(tái)通過過程現(xiàn)場總線連接于軸系推進(jìn)中的變頻器，駕駛室控制臺(tái)通過現(xiàn)場總線與機(jī)芳控制臺(tái)相連；機(jī)旁控制臺(tái)及駕駛室控制臺(tái)中設(shè)有電源模塊、空氣開關(guān)、可編程邏輯控制器、隔離繼電器組和接線端子排；機(jī)旁控制臺(tái)的面板上設(shè)有分別顯示轉(zhuǎn)速與功率的儀表、指示燈、功能操作按鈕以及手動(dòng)車鐘；駕駛室控制臺(tái)的面板上設(shè)有分別顯示轉(zhuǎn)速、功率、航速和電站余量的儀表，以及狀態(tài)指示燈和功能操作按鈕，該面板上還設(shè)有指令車鐘。該裝置由艉部剖面船體、軸系推進(jìn)、駕駛室控制臺(tái)、機(jī)旁控制臺(tái)組成，其中由艉部剖面船體展示軸系式電カ推進(jìn)部件結(jié)構(gòu)，軸系推進(jìn)由螺旋槳、軸、齒輪箱、推進(jìn)電動(dòng)機(jī)、變頻器和電站組成。控制系統(tǒng)通過可編程邏輯控制器來實(shí)現(xiàn)，推進(jìn)電機(jī)采用交流異步變頻電動(dòng)機(jī)。駕駛室控制臺(tái)、機(jī)旁控制臺(tái)以及軸系推進(jìn)之間通過Profibus總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信?？刂莆恢媚J(rèn)在駕駛室控制臺(tái)上，在一定條 件下可以切換到機(jī)旁控制臺(tái)操作。此外，系統(tǒng)還配備緊急停止和聲光報(bào)警等功能，能夠有效地保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在干，這種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置是不僅能夠讓相關(guān)專業(yè)人員在半實(shí)物的環(huán)境下了解推進(jìn)系統(tǒng)的各種功能，如推進(jìn)功率自適應(yīng)控制、故障模擬及響應(yīng)、電站運(yùn)行功率模擬等，做進(jìn)ー步的研究，來提高節(jié)能減排的效果；同時(shí)，通過該裝置還能培訓(xùn)船員，為船員或?qū)W生提供了ー個(gè)非常直觀、實(shí)際的操縱和訓(xùn)練平臺(tái)。

圖I是本實(shí)用新型提出的軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是駕駛室控制臺(tái)與機(jī)旁控制臺(tái)內(nèi)部架構(gòu)框圖；圖3是駕駛室控制臺(tái)面板示意圖；圖4是機(jī)旁控制臺(tái)面板示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡述本實(shí)用新型。如圖I所示，本實(shí)用新型提出的一種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置包括有艉部剖面船體，艉部剖面船體中設(shè)有軸系推進(jìn)，艉部剖面船體外部設(shè)有機(jī)旁控制臺(tái)和駕駛室控制臺(tái)相連，駕駛室控制臺(tái)通過該機(jī)旁控制臺(tái)與軸系推進(jìn)相連；軸系推進(jìn)包括有推進(jìn)電機(jī)，推進(jìn)電機(jī)的動(dòng)カ輸出端通過齒輪箱與軸相連，軸伸出艉部剖面船體后與螺旋槳連接，推進(jìn)電機(jī)的電源輸入端通過變頻器與電站相連；機(jī)旁控制臺(tái)通過現(xiàn)場總線連接于軸系推進(jìn)中的變頻器，駕駛室控制臺(tái)通過過程現(xiàn)場總線與機(jī)旁控制臺(tái)相連；機(jī)旁控制臺(tái)及駕駛室控制臺(tái)中設(shè)有電源模塊、空氣開關(guān)、可編程邏輯控制器、隔離繼電器組和接線端子排；機(jī)旁控制臺(tái)的面板上設(shè)有分別顯示轉(zhuǎn)速與功率的儀表、指示燈、功能操作按鈕以及手動(dòng)車鐘；駕駛室控制臺(tái)的面板上設(shè)有分別顯示轉(zhuǎn)速、功率、航速和電站余量的儀表，以及狀態(tài)指示燈和功能操作按鈕，該面板上還設(shè)有指令車鐘。圖I為系統(tǒng)總體架構(gòu)圖，該實(shí)驗(yàn)裝置由艉部剖面船體、軸系推進(jìn)、駕駛室控制臺(tái)、機(jī)旁控制臺(tái)等四部分組成，軸系推進(jìn)包括螺旋槳、軸、齒輪箱、推進(jìn)電動(dòng)機(jī)、變頻器和電站組成，電站用仿真來實(shí)現(xiàn)。軸系推進(jìn)均安裝在艉部剖面船體內(nèi)。駕駛室控制臺(tái)、機(jī)旁控制臺(tái)以及變頻器均通過Profibus總線來實(shí)現(xiàn)通信。裝置初始狀態(tài)為駕駛室控制，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，駕駛臺(tái)可以控制裝置的起停、運(yùn)行、調(diào)速等操作，同時(shí)監(jiān)測裝置各個(gè)部件的各類報(bào)警，在駕駛臺(tái)上可以模擬各類軸系式電カ推進(jìn)的故障；通過切換開關(guān)可以轉(zhuǎn)到機(jī)旁臺(tái)控制，在機(jī)旁臺(tái)也可以完成控制裝置的起停、運(yùn)行、調(diào)速等操作，同時(shí)監(jiān)測裝置各個(gè)部件的各類報(bào)警，但不能模擬故障。裝置有兩部分交流電源，380V和220V，其中380V電源作為電機(jī)的工作電源；220V電源作為裝置的控制電源。 圖2為駕駛室控制臺(tái)與機(jī)旁控制臺(tái)內(nèi)部架構(gòu)框圖，內(nèi)部硬件主要有220V轉(zhuǎn)24V穩(wěn)壓電源模塊、ー個(gè)220V空氣開關(guān)、一套可編程邏輯控制器、一組隔離繼電器組以及ー個(gè)接線端子排。圖3為駕駛室控制臺(tái)面板示意圖，其中包括四個(gè)儀表，分別為顯示轉(zhuǎn)速、功率、航速和電站余量；兩個(gè)狀態(tài)指示燈及功能操作按鈕 區(qū)域，用于完成裝置的操作與信號(hào)監(jiān)測。兩個(gè)故障設(shè)定區(qū)域用于模擬軸系式船舶電カ推進(jìn)系統(tǒng)的各類故障，如推進(jìn)變頻器故障、齒輪箱油壓故障、冷卻水泵故障、電機(jī)繞組故障、變頻器風(fēng)機(jī)故障和電網(wǎng)絕緣故障。指令車鐘是利用手柄來連續(xù)調(diào)整裝置的推進(jìn)轉(zhuǎn)速。圖4為機(jī)旁控制臺(tái)面板示意圖，其中包括兩個(gè)儀表，分別為顯示轉(zhuǎn)速、功率；兩個(gè)狀態(tài)指示燈及功能操作按鈕區(qū)域，用于完成裝置的操作與信號(hào)監(jiān)測。手動(dòng)車鐘是通過多路選擇開關(guān)來單步調(diào)整裝置的推進(jìn)轉(zhuǎn)速。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括有艉部剖面船體，艉部剖面船體中設(shè)有軸系推進(jìn)，艉部剖面船體外部設(shè)有機(jī)旁控制臺(tái)和駕駛室控制臺(tái)相連，駕駛室控制臺(tái)通過該機(jī)旁控制臺(tái)與軸系推進(jìn)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，軸系推進(jìn)包括有推進(jìn)電機(jī)，推進(jìn) 電機(jī)的動(dòng)カ輸出端通過齒輪箱與軸相連，軸伸出艉部剖面船體后與螺旋槳連接，推進(jìn)電機(jī)的電源輸入端通過變頻器與電站相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，機(jī)旁控制臺(tái)通過現(xiàn)場總線連接于軸系推進(jìn)中的變頻器，駕駛室控制臺(tái)通過過程現(xiàn)場總線與機(jī)旁控制臺(tái)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，機(jī)旁控制臺(tái)及駕駛室控制臺(tái)中設(shè)有電源模塊、空氣開關(guān)、可編程邏輯控制器、隔離繼電器組和接線端子排。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，機(jī)旁控制臺(tái)的面板上設(shè)有分別顯示轉(zhuǎn)速與功率的儀表、指示燈、功能操作按鈕以及手動(dòng)車鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸系式船舶電カ推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，駕駛室控制臺(tái)的面板上設(shè)有分別顯示轉(zhuǎn)速、功率、航速和電站余量的儀表，以及狀態(tài)指示燈和功能操作按鈕，該面板上還設(shè)有指令車鐘。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種軸系式船舶電力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括有艉部剖面船體，艉部剖面船體中設(shè)有軸系推進(jìn)，艉部剖面船體外部設(shè)有機(jī)旁控制臺(tái)和駕駛室控制臺(tái)相連，駕駛室控制臺(tái)通過該機(jī)旁控制臺(tái)與軸系推進(jìn)相連；軸系推進(jìn)包括有推進(jìn)電機(jī)，推進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力輸出端通過齒輪箱與軸相連，軸伸出艉部剖面船體后與螺旋槳連接，推進(jìn)電機(jī)的電源輸入端通過變頻器與電站相連；機(jī)旁控制臺(tái)通過現(xiàn)場總線連接于軸系推進(jìn)中的變頻器，駕駛室控制臺(tái)通過過程現(xiàn)場總線與機(jī)旁控制臺(tái)相連；這種軸系式船舶電力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置是不僅能夠讓相關(guān)專業(yè)人員在半實(shí)物的環(huán)境下了解推進(jìn)系統(tǒng)的各種功能，還能培訓(xùn)船員，為船員或?qū)W生提供了一個(gè)非常直觀、實(shí)際的操縱和訓(xùn)練平臺(tái)。
文檔編號(hào)G09B9/06GK202662180SQ20122030376
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者高迪駒, 劉昭, 沈愛弟 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)