船舶电力推进技术（第2版）课件 第9章船舶吊舱式电力推进

船舶电力推进技术

第九章船舶吊舱式电力推进

9.1船舶吊舱式电力推进的基本原理9.1.1吊舱推进器简介吊舱式推进器的设计概念源自破冰船，由芬兰KcaemcrMasa-Yard和ABB公司在1989率先提出，此后各国先后进行了比较深入的研究，逐步形成了这种将电机置于桨毂中间直接驱动螺旋桨的吊舱式推进系统的方案。（1）ABB公司的Azipod推进器（2）Mermaid推进器（3）SSP推进器（4）Dolphin推进器9.1.2吊舱电力推进系统传统的柴油机—发电机组电力推进系统一般包括柴油机、主发电机、高低压配电盘、变压器、变频器、电动机、螺旋桨、船用变压器、谐波滤波器、控制系统等，仍采用传统的推进装置，即电动机通过传动轴系与螺旋桨相连。吊舱电力推进则是将推进电机置于船外的吊舱中，发电机和电动机的能量通过电缆传输，省去了舵和轴系。全船采用统一电站提供能量，进行全船平衡，极大的提高了船舶设计的灵活性，减少了总装机功率。9.1.2吊舱电力推进系统9.1.3吊舱电力推进的关键技术（1）推进电机技术（2）变频调速技术（3）吊舱密封技术9.2船舶吊舱式电力推进的性能和特点轴式推进器与吊舱推进器结构形式对比吊舱推进器优点：（1）采用体积小、重量轻的中高速柴油发电机组有利于舱室布置。（2）根据不同负载的情况，燃料利用率得以提高。（3）重新设计的船尾结构具有很好的水动力特性。（4）推进电机本身噪声小；原动机恒速运行，结构噪声小。（5）吊舱单元可以360°转动，起到舵的作用，转向更为灵活。（6）集成化、微型化、数字化。（7）可以省去冷却系统或冷却空气管道和冷却风扇,从而节省空间。（8）提高了船舶的安全性，操作简便（9）对于双桨船而言，该系统与传统推进器相比，对动力的需求有所降低

从军事意义上来讲，吊舱电力推进还有以下特性：（1）对于双桨船而言，该系统与传统推进器相比，对动力的需求有所降低。（2）舰艇的整体性能取决于其攻击力和全船设备的兼容性。（3）舰艇的隐身性能也取决于其噪声大小。

作为吊舱电力推进系统动力核心的推进电机一般采用同步电动机（SSP推进器系统采用永磁式同步电动机），这是因为同步电动机有以下特点：（1）电机的转速和电源的基波频率之间保持着同步关系。（2）同步电动机较异步电动机对转矩的扰动具有较强的承受能力，能出现较快的响应。（3）从转速调节范围来看，同步电动机转子有励磁，即使在很低的频率下也能运行，调速范围比较宽。（4）从节能方面和成本上考虑，同步电动机也优于异步电动机。9.3吊舱式对转螺旋桨（CRP）系统的结构原理和特点在螺旋桨推进轴线上的两根同心轴上，一前一后布置有两个螺旋桨，前后螺旋桨分别安装在同一轴线上的内外两根轴上，后螺旋桨安装在内轴上，通过推力轴承和主机相连，类似于单螺旋桨系统的结构；前螺旋桨则是安装在外轴上，通过反转齿轮机构使其转动方向和后螺旋桨的转动方向相反，柴油主机的输出功率按比例分配给前后螺旋桨。结构原理如图：

在对转螺旋桨推进系统中，由于前后桨的转动方向相反，使得尾流的旋转损失减少，前螺旋桨产生大的未被有效利用的涡动能量在后一螺旋桨上得到了利用，转化为有效的推进力，故而效率较普通螺旋桨为高。优点有：负荷降低有利于避免空泡产生；对转螺旋桨的直径减小，有利于解决船吃水浅的推进问题；可改善船舶的横向稳定性和操纵性，使鱼雷在航行中避免产生航向偏离等。其工作原理如图：

ABB公司在推出吊舱电力推进的基础上，于2000年推出了吊舱式CRP系统，其结构原理如图所示。一般情况下，前螺旋桨由柴油主机驱动，也可以由电动机或汽轮机驱动；后面的吊舱式推进器，还起着舵的作用。我们称其为“主动舵”，而传统的舵则称为“被动舵”。

这种类型的CRP系统的特点有：（1）该系统是由两套完全独立、且经过实船检验，证明可靠性很高的推进系统组成，船舶运行的安全性和可靠性得到了保证。（2）船舶的推进功率可以在几乎不增加机舱空间的前提下，较大幅度的得以提高。（3）取消了舵机系统和尾侧推器，总体上简化了机械结构。（4）船舶的机动性和灵活性得以提高。（5）船舶的推进效率得以显著提高。试验表明其推进效率比双机双桨推进的效率要高8~15%，与双吊舱推进器船相比，效率也提高5%。9.4机桨一体化推进器（IMP）的结构原理和特点在吊舱式电力推进迅猛发展的带动下，90年代初，在国内外又出现了另外一种新型的电力推进装置——电机推进器一体化模块，又称电机推进器综合体(IntegratedMotorPropulsor)，简称IMP。该IMP主要由圆柱形外罩、螺旋桨和电机组成，如图9-14。圆柱形外罩有一个进水口和一个出水口；螺旋桨有一个螺旋桨毂，安装在外罩的主轴上，可旋转；电机用于驱动螺旋桨，它包括转子、定子和一个轴承。这种设计具有空间利用率高、直接冷却、功率大并且噪声低等突出优点。

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