專利名稱：用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)及裝備有此系統(tǒng)的船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于電力推進(jìn)大型船的電力推進(jìn)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種裝備有此類系統(tǒng)的船。
背景技術(shù)：
對(duì)于例如用于具有旅游船功能的客船，船主要求，船的尺寸日益增大以增加每次巡航的乘客數(shù)量，同時(shí)也為了給乘客提供盡可能多的可觀賞海景的艙室。
與此同時(shí)，要求客船具有不小于20節(jié)的巡航速度。
目前，“Panamax”型(具有允許客船通過(guò)巴拿馬運(yùn)河的尺寸)的客船或“Overpanamax”型(具有不能通過(guò)巴拿馬運(yùn)河的尺寸)的客船通常具有使用兩個(gè)軸系的電力推進(jìn)裝置，每個(gè)電機(jī)傳遞約20兆瓦特(MW)的功率。當(dāng)考慮船尺寸的增加或巡航速度的增加時(shí)，該每一軸系的推進(jìn)功率不足以滿足船主的要求。
此外，試圖增加每一軸系的推進(jìn)功率將引發(fā)與電機(jī)功率過(guò)剩有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。這種做法還將遇到與推進(jìn)器尺寸和用于使船的振動(dòng)受到控制的船體凈空(hull clearance)有關(guān)的問(wèn)題，從而抑制在低幅振動(dòng)的情況下獲得高推進(jìn)效率。
此外，增加推進(jìn)系統(tǒng)的尺寸違背了由港口或過(guò)境區(qū)(transit zone)的深度所決定的吃水深度和尺寸的限度。
船主還強(qiáng)烈要求推進(jìn)系統(tǒng)的余度，以便在推進(jìn)元件中的一個(gè)暫時(shí)停止工作時(shí)保證至少約例如20節(jié)的最小速度。
對(duì)于噸位較大的船，為了獲得足夠大的必需的推進(jìn)功率，已實(shí)施由多個(gè)可操縱的推進(jìn)吊艙組合而成的推進(jìn)裝置來(lái)推進(jìn)，而不是通過(guò)軸系來(lái)推進(jìn)。此處使用術(shù)語(yǔ)“吊艙(pod)”，意指位于船體外部并包含推進(jìn)電機(jī)的浸沒(méi)式推進(jìn)單元(immersed propulsion unit)。
吊艙是復(fù)雜的單元，但是人們對(duì)吊艙進(jìn)行了充分的改進(jìn)，使之能夠傳遞高達(dá)30MW的功率。當(dāng)使用可操縱的吊艙時(shí)，吊艙提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即具有可操縱的功能和推進(jìn)功能。此外，當(dāng)使用此類吊艙時(shí)，在由于損失了推進(jìn)元件中的一個(gè)而使操作性能降低的情況下，較多的推進(jìn)裝置的數(shù)量使得可以改善系統(tǒng)的余度。
很難使具有三個(gè)吊艙的構(gòu)造--即兩個(gè)側(cè)吊艙和船縱軸線上的一個(gè)中央吊艙--標(biāo)準(zhǔn)化。中央吊艙位于船的尾流中，因此設(shè)計(jì)非常復(fù)雜且要求具有大尺寸。
因此，為了增加總推進(jìn)功率，通常優(yōu)選具有四個(gè)吊艙的構(gòu)造以給系統(tǒng)提供所需的功率和余度。遺憾的是，這種構(gòu)造具有這樣的缺點(diǎn)，即受到針對(duì)大型船的可容許的尺寸和吃水深度的限制。因此，在船上增加的兩個(gè)朝前的吊艙存在遭受碰撞或損壞的巨大危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能緩和現(xiàn)有方案中存在的問(wèn)題的船推進(jìn)系統(tǒng)，即該船推進(jìn)系統(tǒng)具有使得可以保證至少最小巡航速度的余度，并使得可以用至少在關(guān)鍵區(qū)域盡可能標(biāo)準(zhǔn)化且緊湊的推進(jìn)裝置獲得推進(jìn)功率。
更具體地，本發(fā)明的目的是提出一種尤其用于推進(jìn)大型船的船推進(jìn)系統(tǒng)，該推進(jìn)系統(tǒng)包括兩個(gè)側(cè)吊艙和一中央軸系。
在專利申請(qǐng)EP 1 329 379及US 2005/0164574中已知一種船推進(jìn)系統(tǒng)，該船推進(jìn)系統(tǒng)由提供主要推進(jìn)力的中央軸系和兩個(gè)側(cè)吊艙組成。用于中央軸系的推進(jìn)功率由與推進(jìn)器關(guān)聯(lián)的柴油機(jī)提供，在該推進(jìn)器中葉片的螺旋角是可調(diào)的，以滿足機(jī)動(dòng)性限制。吊艙為電驅(qū)動(dòng)。
但是，電能和柴油機(jī)能量供應(yīng)的結(jié)合并不能獲得與通過(guò)全電力系統(tǒng)所得到的余度同樣好的余度。
一個(gè)發(fā)電機(jī)單元--作為組成船上電力供網(wǎng)的一套或多套發(fā)電機(jī)單元的一部分--發(fā)生故障不會(huì)損及用于使船能夠運(yùn)行的能量的連續(xù)供應(yīng)，這是因?yàn)槠渌l(fā)電機(jī)單元可接替存有故障的發(fā)電機(jī)單元。但是，柴油機(jī)能量供應(yīng)的故障將導(dǎo)致由該能量供應(yīng)驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)裝置至少暫時(shí)地停止工作。
此外，全電力能量供應(yīng)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在設(shè)計(jì)船的構(gòu)造時(shí)提供了更大的靈活性，這是因?yàn)榭梢詫㈦妱?dòng)機(jī)間隔較大距離和在不同高度放置。這對(duì)于體積大得多的柴油機(jī)則是不可能的。
文獻(xiàn)WO-A-03/066428也說(shuō)明了一種包括一中央軸系和兩個(gè)后部側(cè)吊艙的船推進(jìn)系統(tǒng)。
如該文獻(xiàn)中的圖1A至2B所示，所述中央軸系的推進(jìn)裝置由傳統(tǒng)的推進(jìn)器組成。
在該文獻(xiàn)的圖3A和3B中所示的實(shí)施例中，所述中央軸系的推進(jìn)裝置是“噴水裝置”，即一種安裝在船體內(nèi)部的裝置，該裝置主要包括吸水管道、通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)的泵、位于下游的擴(kuò)散器、加速噴嘴以及用于操縱并使射流反向的裝置。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于電力推進(jìn)船尤其是大型船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)側(cè)吊艙和一中央軸系。
這種構(gòu)造的第一主要優(yōu)點(diǎn)在于，可將標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)裝置用于吊艙，并使用易于用于獲得所需總功率的軸系。
所述兩個(gè)側(cè)吊艙可在已知的傳統(tǒng)構(gòu)造中找到，并且已被使用。
相反地，考慮到尺度及所要實(shí)現(xiàn)的性能，所述中央軸系可能會(huì)引起問(wèn)題。
所引起的第一類問(wèn)題涉及振動(dòng)，這是因?yàn)椋捎谖擦魇艽埞呛蟛考丛诖膊垦由熘笼埞堑难由觳康母蓴_而產(chǎn)生相當(dāng)大的振動(dòng)。
該問(wèn)題按傳統(tǒng)的辦法利用尾流調(diào)節(jié)球部(wake regulator bulbs)來(lái)解決，如同在具有一個(gè)軸系的船例如液化氣體船上所實(shí)施的那樣。在這種情況下，需要提供成本高且體積大的復(fù)雜金屬件。
所引起的第二類問(wèn)題涉及在體積緊湊的情況下所要實(shí)現(xiàn)的推進(jìn)功率，以便于將所述推進(jìn)功率合并到船的中央尾流中，以及盡可能標(biāo)準(zhǔn)化以使成本不會(huì)不合理地增加的解決方案。
如上所述，本發(fā)明因此提供一種用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)后部側(cè)吊艙和設(shè)計(jì)在船軸線上位于中央的軸系。
根據(jù)本發(fā)明，來(lái)自所述軸系的推進(jìn)力由螺桿泵傳遞。
有利地，所述螺桿泵包括推進(jìn)器、位于推進(jìn)器上游的一圈導(dǎo)流翼(flowdirector fin)和環(huán)繞由所述推進(jìn)器與所述一圈導(dǎo)流翼所組成的組件的管道。
通過(guò)這種方式，螺桿泵類型的推進(jìn)裝置使得可以在保持至少與傳統(tǒng)推進(jìn)器相當(dāng)?shù)淖钚」β实耐瑫r(shí)緩解推進(jìn)器尺寸的問(wèn)題，并可以通過(guò)在流體從螺桿泵中離開(kāi)時(shí)對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)來(lái)避免噪聲和振動(dòng)干擾，從而使得可以避免氣蝕(cativation)問(wèn)題。
導(dǎo)流翼的存在使得可以避免這樣的需求，即將調(diào)節(jié)球部放置就位以在推進(jìn)裝置進(jìn)口處引導(dǎo)尾流。也可以使用一種簡(jiǎn)易且廉價(jià)的結(jié)構(gòu)--例如圍繞用于經(jīng)由中央軸系推進(jìn)的軸的軸線的簡(jiǎn)易船尾軸管來(lái)代替這種球部。
應(yīng)該注意到，螺桿泵推進(jìn)原理實(shí)質(zhì)上已長(zhǎng)期地應(yīng)用于潛艇推進(jìn)系統(tǒng)，并且，將螺桿泵定位于潛艇的尾流中使得可以在降低噪聲干擾的同時(shí)，還可以得到比傳統(tǒng)推進(jìn)器更高的效率。螺桿泵(通過(guò)引導(dǎo)液體流)傳遞動(dòng)量推力，而傳統(tǒng)的推進(jìn)器傳遞壓力推力。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)側(cè)吊艙是具有如專利申請(qǐng)WO2005/110840中所說(shuō)明的螺桿泵類型的吊艙。因此，該推進(jìn)裝置的所有優(yōu)點(diǎn)，即其緊湊性、高功率以及對(duì)氣蝕現(xiàn)象的消除，都提供了一種非常適合于大型船的方案。這些優(yōu)點(diǎn)因而使得可以在船體的形狀方面具有較大的自由度，并且可以避免任何沖擊現(xiàn)象，這是因?yàn)榇脖唤](méi)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，兩個(gè)后部側(cè)吊艙是能夠在360°范圍內(nèi)操縱的吊艙。
本發(fā)明還提供了一種裝備有如上所述的電力推進(jìn)系統(tǒng)的船。
在一實(shí)施例中，螺桿泵的推進(jìn)器的船體凈空(hull clearance)為約500毫米(mm)。
有利地，將圍繞中央螺桿泵的管道尤其借助于臂連接到船體，以承擔(dān)力或者以便如果所述推進(jìn)裝置遠(yuǎn)離船龍骨則提供其它用于保持所述推進(jìn)裝置的機(jī)構(gòu)。


下面的說(shuō)明將有助于理解本發(fā)明。該說(shuō)明參考附圖僅以示例的方式給出。在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的推進(jìn)系統(tǒng)的仰視示意圖；圖2是本發(fā)明的中央軸系的縱向視圖；以及圖3是本發(fā)明的中央軸系的三維視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中，在船后端從下方觀察本發(fā)明的推進(jìn)系統(tǒng)1。該系統(tǒng)1安裝在船后端并位于船尾的船殼整流部(hull fairing)2下方，并且，該系統(tǒng)首先由兩個(gè)由螺桿泵類型的吊艙構(gòu)成的側(cè)推進(jìn)裝置3、其次由沿船的縱向中央軸線5布置有軸系4的中央推進(jìn)裝置組成。
中央軸系4由螺桿泵6組成，該螺桿泵由環(huán)繞推進(jìn)器8的管道7、導(dǎo)流翼9以及船尾軸管10組成。
中央軸系4位于船體龍骨11的后部，所述龍骨相對(duì)于船的尺寸很大，因此需要將所述龍骨局部示出。圖1、2和3示出所述管10的與接合龍骨11有關(guān)的功能。因此，離開(kāi)龍骨11尾端的流沿著船尾軸管10被再次引導(dǎo)，以進(jìn)入螺桿泵6中而不擾亂尾流。
圖1示出在船的中央軸線5任一側(cè)與所述中央軸等距離地布置的兩個(gè)側(cè)推進(jìn)裝置3，所述側(cè)推進(jìn)裝置位于朝向船后端的位置。如上所述，側(cè)推進(jìn)裝置由螺桿泵類型的推進(jìn)吊艙組成，即具有環(huán)繞推進(jìn)器13的管道12和導(dǎo)流翼14(見(jiàn)圖3)。兩個(gè)側(cè)推進(jìn)裝置3傳遞動(dòng)量推力。
圖2尤其清楚地示出中央推進(jìn)裝置4的環(huán)繞螺桿泵6的管道7經(jīng)由臂15與船體特別是船尾2相接的接合處。該臂15使得可以分配用于保持在該構(gòu)造中遠(yuǎn)離船龍骨11的中央推進(jìn)裝置4的保持力。
圖3是具有本發(fā)明的推進(jìn)系統(tǒng)的船的后端的三維視圖。圖3示出本發(fā)明的系統(tǒng)相對(duì)于該船后端的尺度具有緊湊性，以及可以利用傳遞船所需功率且不產(chǎn)生噪聲干擾的推進(jìn)裝置獲得相對(duì)較小的船體凈空。
本發(fā)明不局限于上面所提出的示例，而是涵蓋任何其它的落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的變型。
權(quán)利要求
1.一種用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)后部側(cè)吊艙(3)和設(shè)計(jì)在船軸線(5)上位于中央的軸系(4)，所述電力推進(jìn)系統(tǒng)的特征在于，來(lái)自所述軸系的推進(jìn)力由螺桿泵(6)傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述螺桿泵(6)包括推進(jìn)器(8)、置于所述推進(jìn)器(8)上游的一圈導(dǎo)流翼(9)以及環(huán)繞由所述推進(jìn)器和所述一圈導(dǎo)流翼組成的組件的管道(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)側(cè)吊艙(3)是螺桿泵類型的吊艙。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)后部側(cè)吊艙(3)是能夠在360°范圍內(nèi)操縱的吊艙。
5.一種裝備有根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電力推進(jìn)系統(tǒng)的船。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船，其特征在于，所述螺桿泵(6)的推進(jìn)器(8)的船體凈空是大約500mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的船，其特征在于，圍繞所述中央螺桿泵(6)的管道(7)通過(guò)承擔(dān)力的臂(15)連接到船體。
全文摘要
本發(fā)明尤其涉及一種用于電力推進(jìn)船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個(gè)側(cè)吊艙(3)和一中央軸系(4)。其特征在于，來(lái)自所述軸系(4)的推進(jìn)力由螺桿泵(6)傳遞。
文檔編號(hào)B63J99/00GK101092163SQ20071011254
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者C·戈丹 申請(qǐng)人:阿克亞茨股份有限公司