專利名稱：變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及船舶側(cè)向推進(jìn)裝置的推進(jìn)器及其控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用定螺距螺 旋槳的側(cè)向推進(jìn)裝置。
背景技術(shù)：
船舶側(cè)向推進(jìn)裝置的應(yīng)用己日趨普遍，由于其對(duì)提高船舶的操縱性能有較大作用，所以 在船舶上配置首側(cè)推乃至尾側(cè)推己很常見，甚至裝有2 4套。其功率范圍在100kw 2000kw 之間，幾乎所有側(cè)向推進(jìn)裝置全由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
目前，絕大多數(shù)側(cè)向推進(jìn)裝置采用可調(diào)螺距螺旋槳的側(cè)向推進(jìn)器，由交流電動(dòng)機(jī)恒速驅(qū) 動(dòng)。這種裝置需配置一套復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)及電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)設(shè)備。液壓系統(tǒng)起到改變螺 旋槳螺距的功能，以獲得可變的螺旋槳推力，來滿足對(duì)船舶轉(zhuǎn)彎或橫向移動(dòng)的不同要求的機(jī) 動(dòng)性能。電動(dòng)機(jī)需要降壓起動(dòng)則是由于側(cè)向推進(jìn)裝置的功率一般較大，據(jù)多種船型許多船舶 的配置規(guī)律來看，其功率一般在船舶電站總功率的1/3 1/2之間。如采用直接起動(dòng)的方法， 將會(huì)引起電網(wǎng)電壓的嚴(yán)重跌落，甚至引發(fā)電站跳閘崩潰的嚴(yán)重事故，所以絕大多數(shù)需采用降 壓起動(dòng)方法，增設(shè)較大的降壓起動(dòng)設(shè)備。
從性能來說，變螺距調(diào)節(jié)是一種轉(zhuǎn)矩控制型式，小轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于低轉(zhuǎn)速，過載能力小，負(fù) 載變大是轉(zhuǎn)速變低，不能充分利用功率。變螺距螺旋槳效率比相同性能的定螺距螺旋槳要低， 所以配套的電動(dòng)機(jī)功率可能會(huì)增加。特別在小轉(zhuǎn)矩甚至零轉(zhuǎn)矩工作時(shí)，螺旋槳仍在高速轉(zhuǎn)動(dòng)， 其機(jī)械的附加損耗可能達(dá)到20%之多。
從結(jié)構(gòu)來說，變螺距螺旋槳十分復(fù)雜，機(jī)械部件多，制造、裝配、維護(hù)工作量大，成本 高。附屬的液壓控制系統(tǒng)也是一個(gè)十分復(fù)雜的裝置，具有一個(gè)體積龐大的液壓動(dòng)力站，其功 率約為螺旋槳的5%左右，既要耗能又易發(fā)生故障。
在交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)用日漸成熟之際，特別在對(duì)其應(yīng)用在船舶側(cè)向推進(jìn)裝置上進(jìn) 行了充分的論證后，獲得了在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能上全面超過上述固定轉(zhuǎn)速調(diào)距槳側(cè)向推進(jìn)裝置的 結(jié)論，并成功的在十幾艘各種類型的船舶上已得到應(yīng)用。
變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置與定速調(diào)距槳側(cè)向推進(jìn)裝置的性能比較如表1所列 表l變速定距槳側(cè)推與定速調(diào)距槳側(cè)推的比較比較項(xiàng)目變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置定速調(diào)距槳側(cè)向推進(jìn)裝置
推進(jìn)器定距槳調(diào)距槳
電動(dòng)機(jī)交流變頻異步電動(dòng)機(jī)交流普通異步電動(dòng)機(jī)
控制裝置變頻器軟起動(dòng)器+液壓裝置
調(diào)節(jié)方式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速螺旋槳螺距角
調(diào)節(jié)性能可逆、無級(jí)、低速大轉(zhuǎn)矩可逆、無級(jí)、低速小轉(zhuǎn)矩
加速快、反轉(zhuǎn)快、制動(dòng)快加速慢、反轉(zhuǎn)慢、制動(dòng)慢
效率高速高(>2%)低
低速基本同高速低很多，有約20%的附加損耗
電網(wǎng) 影響起動(dòng)電流0.1In l.lln2In 3In
允許的功率比值90o/o 100%40%~50%
波形有固定諧波起動(dòng)時(shí)有諧波
電壓等級(jí)低壓、中壓低壓、中壓
總重量尺寸輕、小(變頻柜)重、大(軟起動(dòng)柜+液壓控制柜+ 液壓動(dòng)力站)
總價(jià)格(<500kw)低高
環(huán)保無影響有油污
維護(hù)基本免維修油泵、閥、管路、油缸維修量大

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，以克服現(xiàn)有固定轉(zhuǎn)速調(diào)距槳側(cè)向推進(jìn) 裝置的缺點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
一種變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，包括定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器、聯(lián)軸節(jié)、交流變頻異步 電動(dòng)機(jī)、變頻控制柜，所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器通過聯(lián)軸節(jié)與所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)相連接， 所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)與所述變頻控制柜相連接，及所述交流變頻控制柜相連接的配電板、 低位報(bào)警開關(guān)、控制面板。
進(jìn)一步地，還包括與所述控制面板相連接的兩塊兩翼控制面板。
進(jìn)一步地，所述控制面板上設(shè)有重載問詢按鈕，所述交流變頻控制柜連接至船舶電站的功率管理系統(tǒng)中。
進(jìn)一步地，還包括與所述交流變頻控制柜相連接的側(cè)向推進(jìn)器艙風(fēng)機(jī)。
進(jìn)一步地，所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器上設(shè)有一高位油箱，該油箱上設(shè)有一個(gè)與所述交流變
頻控制柜相連接的低位報(bào)警開關(guān)。
進(jìn)一步地，所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋設(shè)有與所述交流變頻控制柜相連接的繞組溫度
傳感器，所述溫度傳感器與變頻控制柜相連接。
進(jìn)一步地，還包括與所述交流變頻控制柜相連接的防冷凝空間加熱器。 本實(shí)用新型提供的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、節(jié)能、安全
可靠、成本低的可廣泛應(yīng)用于各類船舶的側(cè)向推進(jìn)裝置，它應(yīng)用了最新的電氣傳動(dòng)技術(shù)及簡(jiǎn)
單可靠的推進(jìn)器機(jī)械，起到揚(yáng)長(zhǎng)避短的作用，適用于提高各種類型船舶的操縱性能。


圖1為本實(shí)用新型變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示， 一種變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，包括定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器l、聯(lián)軸節(jié) 10、交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2，所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器1通過聯(lián)軸節(jié)10與所述交流變頻異步電
動(dòng)機(jī)2相連接，與所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2相連接的變頻控制柜3，與所述交流變頻控制柜 3相連接的配電板6、低位報(bào)警開關(guān)9、控制面板4，所述配電板6用于向所述變頻控制3柜 提供動(dòng)力電源。
其中，所述定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器1的主體結(jié)構(gòu)基本類似于現(xiàn)有的調(diào)距槳側(cè)向推進(jìn)器， 其中的螺旋槳本體由可變螺距型式改為固定螺距型式。因此，螺旋槳的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了，為了改 變槳葉螺距角的一套液壓油缸部件不需要了。螺旋槳的軸也改為實(shí)心軸，不需鉆深孔供應(yīng)驅(qū) 動(dòng)油缸的液壓油了。為此，原有的包括螺距角的反饋裝置在內(nèi)的整套液壓控制系統(tǒng)的所有部 件全部被取消了，定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器基本上沒有任何附屬設(shè)備。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單了，成本 自然低廉， 一般可降低20 25%。
其中，所述交流變頻控制柜3采用現(xiàn)有的交流變頻技術(shù)，它是一個(gè)以變頻器為主體的集 成裝置，包括進(jìn)線斷路器、進(jìn)線電抗器、控制變壓器、進(jìn)線接觸器、控制續(xù)電器、控制開關(guān) 及按鈕、指示燈、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、電動(dòng)機(jī)電流表、端子排及可編程邏輯控制器(PLC)等元 器件，由于采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，因此省略對(duì)其各部件的連接及其功能的詳細(xì)描述。為使本實(shí)用新型中連接關(guān)系的描述更簡(jiǎn)潔，其它部件與該交流變頻控制柜3中的部件的連接方式，如 與PLC的連接方式，均直接寫成與所述該交流變頻控制柜3相連接。
本實(shí)施例中，所述交流變頻控制柜3實(shí)現(xiàn)以下控制功能接受動(dòng)力電源及控制信號(hào)、發(fā) 出重載問詢信號(hào)、提供側(cè)推艙內(nèi)風(fēng)機(jī)起動(dòng)聯(lián)鎖、重力油箱潤(rùn)滑油液位檢測(cè)、進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)、 故障診斷、輸出變頻電壓給電動(dòng)機(jī)調(diào)速及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流測(cè)量信號(hào)，在電動(dòng)機(jī)停車時(shí)供 電給防冷凝空間加熱器驅(qū)潮。
其中，所述交流變頻電動(dòng)機(jī)2可采用現(xiàn)有技術(shù)，它是一種適合于變頻器供電的異步電動(dòng) 機(jī)，在繞組絕緣能力上具有能承受變頻電壓中的尖峰過電壓脈沖以及諧波電流的附加發(fā)熱。 該交流變頻電動(dòng)機(jī)2的冷卻可以采用自通風(fēng)方式、強(qiáng)制通風(fēng)方式或水冷卻方式，視是否連續(xù) 運(yùn)行還是短時(shí)運(yùn)行以及安裝環(huán)境的不同要求而決定。交流變頻電動(dòng)機(jī)2的安裝形式一般為立 式，通過聯(lián)軸節(jié)10與所述定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器1的輸入軸連接來驅(qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)。
其中，所述控制面板4可做成嵌入式的，上面可設(shè)有調(diào)速控制器、轉(zhuǎn)速表、電流表、故 障/復(fù)位帶燈按鈕、運(yùn)行指示燈、電源故障指示燈、電機(jī)熱過載指示燈、潤(rùn)滑油箱液位低指示 燈、控制開按鈕、控制關(guān)按鈕、緊急停車帶燈按鈕、試燈按鈕、重載問詢按鈕、允許起動(dòng)指 示燈、調(diào)光器、蜂鳴器、消音按鈕及操作位置切換帶燈按鈕等。進(jìn)一步地，還包括與所述控 制面板4相連接的兩塊兩翼控制面板5。所述控制面板4通過電纜連接變頻控制柜，其具有以 下操縱功能發(fā)出重載問詢信號(hào)、接受允許起動(dòng)信號(hào)、發(fā)出正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速參據(jù)信號(hào)、接受電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速及電流的測(cè)量信號(hào)、具有獨(dú)立的緊急停車手動(dòng)信號(hào)輸出、接受必要的報(bào)警信號(hào)以及 必要時(shí)對(duì)配置兩翼控制面板5的操作位置選擇的切換。
本實(shí)施例中提供的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其工作原理如下
所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器1通過聯(lián)軸節(jié)10由交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。交流變頻異 步電動(dòng)機(jī)2接受交流變頻控制柜3的控制，由交流變頻控制柜3輸出的可變頻率的電壓使交 流變頻異步電動(dòng)機(jī)2獲得可變的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)定螺距側(cè)向推進(jìn)器1的螺旋槳旋轉(zhuǎn)。交流 變頻異步電動(dòng)機(jī)2的負(fù)荷大小由該轉(zhuǎn)速時(shí)螺旋槳的負(fù)載程度所決定，最大轉(zhuǎn)速時(shí)的負(fù)荷(電 流)應(yīng)不超過交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2的額定負(fù)荷(電流)。交流變頻控制柜3輸出的可變頻率 電壓受駕駛室的遙控面板4上的速度控制器的輸出控制電壓決定，操作者可手動(dòng)改變速度控 制器的手柄的操縱角度，以改變其輸出控制電壓的大小。通過遙控面板4上的操縱切換帶燈 按鈕可轉(zhuǎn)換至左翼或右翼的兩翼遙控面板5上進(jìn)行操縱。
進(jìn)一步地，為了完善大功率的交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2起動(dòng)運(yùn)行對(duì)船舶電站沖擊保護(hù)，所 述控制面板4上設(shè)有重載問詢按鈕，所述交流變頻控制柜3連接至船舶電站的功率管理系統(tǒng)7中。按下該重載問詢按鈕，通過交流變頻控制柜3向船舶電站的功率管理系統(tǒng)7發(fā)出側(cè)向推 進(jìn)起動(dòng)的申請(qǐng)信號(hào)。功率管理系統(tǒng)接到申請(qǐng)信號(hào)后，先起動(dòng)并投入新的發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以滿足 大功率的交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2運(yùn)行后對(duì)船舶電站的功率供應(yīng)要求，并隨后回復(fù)給所述交流 變頻控制柜3，所述交流變頻控制柜3反饋一個(gè)允許起動(dòng)的信號(hào)至所述控制面板4，所述控制 面板4上的允許起動(dòng)提示燈亮起。操作者看到后，就可以操縱駕駛室操縱單元的速度控制器， 作定螺距側(cè)向推進(jìn)器1的起動(dòng)和調(diào)速操縱。
進(jìn)一步地，還包括與所述交流變頻控制柜3相連接的側(cè)向推進(jìn)器艙風(fēng)機(jī)8。所述控制面板 4開始工作接通控制開按鈕后，通過交流變頻控制柜3同時(shí)發(fā)出一個(gè)起動(dòng)信號(hào)至所述側(cè)向推進(jìn) 器艙風(fēng)機(jī)8，以啟動(dòng)所述側(cè)向推進(jìn)器艙風(fēng)機(jī)8，從而改善側(cè)向推進(jìn)器1運(yùn)行時(shí)艙內(nèi)的通風(fēng)條件， 及時(shí)排出電動(dòng)機(jī)工作后所產(chǎn)生的散熱，并保護(hù)艙內(nèi)的機(jī)械設(shè)備。
進(jìn)一步地，所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器1上設(shè)有一高位油箱，該高位油箱內(nèi)有潤(rùn)滑油，為定 螺距側(cè)向推進(jìn)器1內(nèi)的齒輪傳動(dòng)和軸承運(yùn)轉(zhuǎn)提供潤(rùn)滑。該油箱上設(shè)有一個(gè)與所述交流變頻控 制柜3相連接的低位報(bào)警開關(guān)9，用于通過所述交流變頻控制柜3向控制面板4發(fā)出潤(rùn)滑油用 光的報(bào)警信號(hào)，以提醒機(jī)務(wù)工向高位油箱內(nèi)補(bǔ)充潤(rùn)滑油。
進(jìn)一步地，所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2內(nèi)埋設(shè)有與所述交流變頻控制柜3相連接的繞組 溫度傳感器，所述溫度傳感器與變頻控制柜3相連接。用于檢測(cè)交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2的發(fā) 熱狀態(tài)，當(dāng)交流變頻異步電動(dòng)機(jī)2過熱時(shí)，通過所述交流變頻控制柜3在控制面板上發(fā)出交 流變頻異步電動(dòng)機(jī)2熱過載的報(bào)警信號(hào)。
進(jìn)一步地，還包括與所述交流變頻控制柜3相連接的防冷凝空間加熱器。在電動(dòng)機(jī)停車 時(shí)，所述交流變頻控制柜3控制供電給防冷凝空間加熱器驅(qū)潮。
權(quán)利要求1、一種變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于包括定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器、聯(lián)軸節(jié)、交流變頻異步電動(dòng)機(jī)、變頻控制柜，所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器通過聯(lián)軸節(jié)與所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)相連接，所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)與所述變頻控制柜相連接，及所述交流變頻控制柜相連接的配電板、低位報(bào)警開關(guān)、控制面板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于還包括與所述控制面 板相連接的兩塊兩翼控制面板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于所述控制面板上設(shè)有 重載問詢按鈕，所述交流變頻控制柜連接至船舶電站的功率管理系統(tǒng)中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于還包括與所述交流變 頻控制柜相連接的側(cè)向推進(jìn)器艙風(fēng)機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于所述定螺距側(cè)向推進(jìn) 器上設(shè)有一高位油箱，該油箱上設(shè)有一個(gè)與所述交流變頻控制柜相連接的低位報(bào)警開關(guān)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于所述交流變頻異步電 動(dòng)機(jī)內(nèi)埋設(shè)有與所述交流變頻控制柜相連接的繞組溫度傳感器，所述溫度傳感器與變頻控制 柜相連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，其特征在于 還包括與所述交流變頻控制柜相連接的防冷凝空間加熱器。
專利摘要一種變速定距槳側(cè)向推進(jìn)裝置，包括定螺距螺旋槳側(cè)向推進(jìn)器、聯(lián)軸節(jié)、交流變頻異步電動(dòng)機(jī)、變頻控制柜，所述定螺距側(cè)向推進(jìn)器通過聯(lián)軸節(jié)與所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)相連接，所述交流變頻異步電動(dòng)機(jī)與所述變頻控制柜相連接，及所述交流變頻控制柜相連接的配電板、低位報(bào)警開關(guān)、控制面板。進(jìn)一步地，還包括與所述控制面板相連接的兩塊兩翼控制面板。進(jìn)一步地，所述控制面板上設(shè)有重載問詢按鈕，所述交流變頻控制柜連接至船舶電站的功率管理系統(tǒng)中。本實(shí)用新型具有性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、節(jié)能、安全可靠、成本低的可廣泛應(yīng)用于各類船舶的側(cè)向推進(jìn)裝置，適用于提高各種類型船舶的操縱性能。
文檔編號(hào)B63H3/12GK201371936SQ200920068768
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者張曉東 申請(qǐng)人:上海漢格自動(dòng)化工程科技有限公司