一种电池动力集装箱船主推进系统

技术领域

本发明涉及船舶动力系统领域，具体涉及一种电池动力集装箱船主推进系统。

背景技术

传统的商用船舶主推进系统一般由内燃机消耗燃油化石能源输出动能，通过轴系将能量传递到螺旋桨，带动螺旋桨旋转产生船舶前进动力。在内燃机消耗燃油过程中产生的尾气包含硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等气体，对生态环境产生负面影响。近年来法律法规对船舶尾气排放要求逐步提升，陆续出台法规控制硫氧化物、氮氧化物的排放指标，控制二氧化碳排放的法规也正在讨论中。

以电能作为动力来源的纯电力船舶作为对策方案，目前的纯电力船舶尚未达到大型江海直达船舶的要求，需要对大型的纯电力船舶进行系统设计。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种双推进轴系、移动箱式电源更换方便的电池动力集装箱船主推进系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电池动力集装箱船主推进系统，包括移动箱式电源、开关网络柜、备用发电机组、直流配电板、双推进轴系、江水/海水冷却系统、艉部空调机组、艏部空调机组，所述双推进轴系为左、右舷配置完全对称的轴系，每个轴系包括推进电机、高弹性联轴器、齿轮箱、液压联轴器、轴系接地装置、艉轴艉管装置、螺旋桨，所述齿轮箱位于推进电机后，通过高弹性联轴器与推进电机相连，所述艉轴艉管装置包括整体式艉管、艉管前轴承、艉管后轴承，所述整体式艉管的前端通过液压联轴器与齿轮箱相连，液压联轴器配置有手动插销式轴系制动器，所述整体式艉管配有轴系接地装置，所述整体式艉管的末端连接螺旋桨，所述整体式艉管固定于船体结构并被冷却水舱包裹，所述江水/海水冷却系统包括江水/海水泵和取排水管路，江水/海水冷却系统对艉部空调机组、艏部空调机组、推进电机、齿轮箱、直流配电板、备用发电机组进行冷却。系统设计有全电推进模式和备用模式，在全电推进模式下由移动箱式电源为推进电机供电，在备用模式下通过备用发电机组为推进电机供电；通过齿轮箱把推进电机的转速变为螺旋桨所需的转速，同时承受螺旋桨产生的正、倒车推力及扭矩，螺旋桨转向通过电机转向调整；由于直流配电板因内部电气元件设计原因，无法直接采用海水冷却，需要采用冷水柜作为热交换器，直流配电板自带内循环淡水+乙二醇冷却系统，通过冷水柜将内循环的热量通过海水带走，达到为直流配电板降温冷却的目的。

优选的，所述推进电机额定输出功率为900kw，额定输出转速为1000rpm，齿轮箱额定输入转速为1000rpm，额定输出转速为146rpm。推进电机功率与转速成线性关系，达到额定功率900kW后，转速增加，电机功率保持不变，影响推进电机、齿轮箱和螺旋桨匹配性的主要因素为齿轮箱减速比和螺旋桨特性曲线，根据螺旋桨转速范围和齿轮箱需求，确定齿轮箱减速比为6.85，推进电机在额定转速1000rpm以内的功率和转矩均大于螺旋桨作用到推进电机上的功率和转矩。

优选的，所述整体式艉管通过浇筑环氧树脂的方式将艉管固定于船体结构铸钢件，环氧树脂厚度为25mm。相较于在艉管焊接安装后镗孔的做法，整体式艉管浇筑环氧树脂环氧安装，节省了安装周期，节约经济，避免狭小空间作业，方便施工。

优选的，所述螺旋桨与螺旋桨轴通过锥面进行无键连接，锥面的锥度为1︰15，锥面的长度为1200mm，设计抗拉强度为690MPa的锻钢件液压螺母对螺旋桨进行压配和固定，螺旋桨后方采用光顺的导流帽。

优选的，所述艉管被冷却水舱包裹，艉管长度为5m，艉管内径为260-280mm，艉管前轴承内孔中心线较外沿中心线高0.325mm，艉管后轴承设计0.45mm/m斜度。艉管前轴承内孔中心线较外沿中心线高0.325mm，使艉轴安装后轴的中心线与艉管中心线保持一致，艉管后轴承设计0.45mm/m斜度，使轴线在艉管内保持最合理的姿态和斜度，让轴系上各轴承负荷分布合理；当轴系运转时，轴与轴承间的润滑油形成油膜，这时轴系与船体间均为绝缘体，两者之间可能产生电势差，形成电化学腐蚀效应，加速船体结构的腐蚀。设计轴系接地装置，通过石墨碳刷与旋转的轴保持充分接触，将轴系与船体联通，使电势差保持在50mV以内,大大减小电化学腐蚀的影响。

优选的，所述艉轴与减速齿轮箱之间通过铰配螺栓连接，螺栓与孔之间使用过盈配合。传递径向扭矩，设计过盈量为0.015mm。装配时通过冷却介质(如液氮、干冰等)将螺栓降至低温，由于热胀冷缩，冷却后的螺栓直径小于孔径。迅速将螺栓装入螺栓孔后，随着螺栓恢复常温，螺栓直径逐渐增大，最终与孔形成过盈配合。

优选的，所述推进电机、减速齿轮箱均采用刚性安装的方式固定与船体基座。推进电机、减速齿轮箱均采用刚性安装的方式固定与船体基座，同时推进电机与减速齿轮箱之间通过高弹性联轴器连接，实现良好的轴向、径向及角向位移补偿，推进电机与减速齿轮箱安装对中要求为径向0.5mm，轴向0.6mm，角向0.5mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：在泊码头时更换箱式电源，可快速补充系统电力；船舶运营时设备舱内没有柴油机运行，舱内振动小、噪音低，船员工作生活环境舒适；由推进电机输出扭矩，推进系统的纵振、扭振、横振幅度小，推进系统运行安全。

附图说明

图1是本发明中轴系的结构示意图。

其中，1-推进电机，2-高弹性联轴器，3-齿轮箱，4-液压联轴器，5-手动插销式轴系制动器，6-轴系接地装置，7-艉轴艉管装置，8-螺旋桨，9-冷却水舱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示的电池动力集装箱船主推进系统，包括移动箱式电源、开关网络柜、备用发电机组、直流配电板、双推进轴系、江水/海水冷却系统、艉部空调机组、艏部空调机组，双推进轴系为左、右舷配置完全对称的轴系，每个轴系包括推进电机1、推高弹性联轴器2、齿轮箱3、液压联轴器4、轴系接地装置6、艉轴艉管装置7、螺旋桨8，齿轮箱3位于推进电机1后，通过推高弹性联轴器2与推进电机1相连，艉轴艉管装置7包括整体式艉管、艉管前轴承、艉管后轴承，整体式艉管的前端通过液压联轴器4与齿轮箱3相连，液压联轴器4配置有手动插销式轴系制动器5，整体式艉管配有轴系接地装置6，整体式艉管的末端连接螺旋桨8，整体式艉管固定于船体结构并被冷却水舱9包裹，江水/海水冷却系统包括江水/海水泵和取排水管路，江水/海水冷却系统对艉部空调机组、艏部空调机组、推进电机1、齿轮箱3、直流配电板、备用发电机组进行冷却。

更进一步的，推进电机1额定输出功率为900kw，额定输出转速为1000rpm，齿轮箱3额定输入转速为1000rpm，额定输出转速为146rpm。

更进一步的，整体式艉管通过浇筑环氧树脂的方式将艉管固定于船体结构铸钢件，环氧树脂厚度为25mm。

更进一步的，螺旋桨8与螺旋桨8轴通过锥面进行无键连接，锥面的锥度为1︰15，锥面的长度为1200mm，设计抗拉强度为690MPa的锻钢件液压螺母对螺旋桨8进行压配和固定，螺旋桨8后方采用光顺的导流帽。

更进一步的，艉管被冷却水舱9包裹，艉管长度为5m；艉管内径为260mm，艉管前轴承内孔中心线较外沿中心线高0.325mm，艉管后轴承设计0.45mm/m斜度。

更进一步的，艉轴与减速齿轮箱3之间通过铰配螺栓连接，螺栓与孔之间使用过盈配合。

更进一步的，推进电机1、减速齿轮箱3均采用刚性安装的方式固定与船体基座。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。