专利名称：以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自航甲板驳船，尤其是一种以岸电为支撑的风电式混合动力 自航甲板驳船，属于工程船舶技术领域。
背景技术：
全球经济持续发展，世界物资运输需要的船舶数量日益增多，船舶排放的废气对 环境的污染日趋严重。环保型动力装置在保证燃料经济性的同时，也注重环境的影响。风 力推进可以抵抗世界石油危机的影响，也符合环境要求的潮流。风能的产生是不连续的，仅 仅依赖它作为船舶动力而不设置任何储能设备，船舶无法正常航行。利用储能设备可以把 风能储存起来，在风能无法产生作用时，为船舶提供动力，使船舶可以在无风的夜间继续航 行。已有技术中，申请号为200720071072. 0的“风能船”实用新型专利，是在船体上带 有风向传感器的转向装置上设置多个风车，风车通过传动轴和变速箱连接到发电机上，发 电机的输出轴再通过变速箱连接到螺旋桨上。该专利以风力作为船舶的唯一动力来源，在 长时间无风或微弱风的情况下，将完全失去动力来源和生活用电来源，致使船舶在水面随 波逐流，人员难以生存，导致各种事故和危险。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种以岸电为支撑的风电式混合动力 自航甲板驳船。该驳船在离岸前已经对足够容量的蓄电池组充分充电，具备长时间对驳船 工程作业、生活使用和动力推进系统提供电源的能力。同时，只要在有风作用的工况，风力 发电机都会持续发电对船载蓄电池组进行长时间充电。此外，驳船采用混合动力的推进方 式。以风力发电机和柴油机组成双机并车装置驱动推进器，即使在完全没有风力和蓄电池 电压消耗到较低水平的工况，仍然可以完全依靠船舶柴油机驱动船舶，并对工程作业和生 活系统提供电力。本实用新型所提供的系统也适用于其它类型的工程船、油船、客船、货船等船型。 这样，船舶能不消耗或少消耗燃油、燃气等常规能源，长期航行和作业，为节能和环保两种 目标做出贡献。本实用新型所采用的技术方案如下。本实用新型包括船体、风力发电机、整流控制器、蓄电池组、逆变器、变压器、电动 机、双输入单输出齿轮箱、柴油机、推进器、发电机、工程/生活用电系统、单输入双输出齿 轮箱。其中，船体为自航式甲板驳船，尺寸80. 5X17X4. 90米，满载吃水3. 55米，空载吃 水2. 00米，总吨1790吨，净吨1100吨，载重量2700吨，主机功率816千瓦，航速8节，舱口 尺寸60X14米。在驳船甲板舱口外的两侧近船舷甲板上，分别均勻安装10台风力发电机， 共20台。风力发电机采用无锡乃尔技术中心生产的NE-2000型三相交流永磁同步发电机，额定功率2000瓦，最大功率2380瓦，额定转速400转/分，主机净重70公斤，风轮直径3. 2 米，塔架为拉索式且高度为6米，叶片采用增强玻璃钢，该机型具备自动调整迎风角度的功 能，相邻两风力发电机的塔架中心间距为6米。风力发电机的电流输出端并联，与整流控制器电联接，整流控制器的输出端联接 到蓄电池组，蓄电池组的输出端联通到逆变器，逆变器的输出端联通到变压器，变压器的输 出端联接到电动机。电动机的转轴与双输入单输出齿轮箱的一根输入轴机械连接，双输入 单输出齿轮箱的输出轴与推进器轴连接，双输入单输出齿轮箱的另一根输入轴与单输入双 输出齿轮箱的一根输出轴机械连接。单输入双输出齿轮箱的另一根输出轴与发电机的输入 端连接，柴油机的转轴与单输入双输出齿轮箱的输入轴机械连接，发电机的输出端与工程/ 生活用电系统电联接。单输入双输出齿轮箱和双输入单输出齿轮箱均采用船用齿轮箱，具备正倒、离合、 减速和承受推力的功能。蓄电池组共16组，每一组由7X70 = 490个6DW150蓄电池紧密排列组成方阵， 共7840个蓄电池；每一组蓄电池方阵作为一层，在艏舱和艉舱安置的8层式蓄电池架上分 别放8层；蓄电池组总重量为470吨，占船舶载重量的17.4%。每个蓄电池的标称电压为 12V，额定容量为150安培小时，外形尺寸为0.5X0. 18X0. 288米，重量小于60公斤。每组 蓄电池方阵尺寸为3. 5X12.6米，每组蓄电池都能输出880千瓦的功率。在完全没有其他 能源供给的工况下，仅依赖蓄电池组的电力储存，足以供给甲板驳船的推进动力、工程操作 用电和生活用电16小时以上。当驳船停靠在无电力供应的场合，蓄电池组可以供给驳船操 作所需电力的供应。在驳船起航前，应采用码头岸线供电设施提供的电力，对蓄电池组分组充足电能。 同时，岸电也可以在起航前为驳船的操作和生活提供电力。当驳船起航离岸后，驳船主要依 靠蓄电池组提供的电力驱动推进器和供给生活用电。同时，20台风力发电机一齐工作，产生 三相交流电，经整流控制器后改变为直流电，向蓄电池组充电，蓄电池组输出的电流经逆变 器转变为交流电，再经过变压器调整电压到电动机需要的电压，向电动机供电，使电动机驱 动推进器。当蓄电池组的输出电平低于一定限度时，为了保证蓄电池组的寿命和安全，应关 闭蓄电池组的输出端，启动柴油机使之驱动推进器。同时，驱动发电机发出电力，供给工程 和生活使用。本实用新型的有益效果本实用新型在离岸前已经对足够容量的蓄电池组充分充 电，具备长时间对驳船工程作业、生活使用和动力推进系统提供电源的能力。同时，只要在 有风作用的工况，风力发电机都会持续发电对船载蓄电池组进行长时间充电。此外，驳船 采用混合动力的推进方式。以风力发电机和柴油机组成双机并车装置驱动推进器，即使在 完全没有风力和蓄电池电压消耗到较低水平的工况，仍然可以完全依靠船舶柴油机驱动船 舶，并对工程作业和生活系统提供电力。该驳船在长期航行和作业时，能不消耗或少消耗燃 油、燃气等常规能源，为节能和环保两种目标做出贡献。
图1是本实用新型自航甲板驳船的中纵剖面示意图。
4驳船的俯视示意图。图3是本实用新型自航甲板驳船动力系统的原理示意图。图中1.船体，2.风力发电机，3.整流控制器，4.蓄电池组，5.逆变器，6.变压器， 7.电动机，8.双输入单输出齿轮箱，9.柴油机，10.推进器，11.发电机，12.工程/生活用 电系统，13.单输入双输出齿轮箱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。如图1、图2、图3所示，本实用新型包括船体1、20台风力发电机2、整流控制器 3、蓄电池组4、逆变器5、变压器6、电动机7、双输入单输出齿轮箱8、柴油机9、推进器10、发 电机11、工程/生活用电系统12、单输入双输出齿轮箱13。20台风力发电机2分别均勻安装在驳船甲板舱口外的两侧近甲板船舷上。风力发 电机2采用无锡乃尔技术中心生产的NE-2000型三相交流永磁同步发电机，额定功率2000 瓦，最大功率2380瓦，额定转速400转/分，主机净重70公斤，风轮直径3. 2米，塔架为拉 索式且高度为6米，叶片采用增强玻璃钢，该机型具备自动调整迎风角度的功能，相邻两风 力发电机2的塔架中心间距为6米。风力发电机2的输出端并联后，与整流控制器3的输入端电联接，整流控制器3的 输出端与蓄电池组4的输入端电联接，蓄电池组4的输出端与逆变器5的输入端联通，逆变 器5的输出端通过变压器6与电动机7的输入端联通。电动机7的转轴与双输入单输出齿 轮箱8的一根输入轴机械连接，双输入单输出齿轮箱8的输出轴与推进器10轴连接，双输 入单输出齿轮箱8的另一根输入轴与单输入双输出齿轮箱13的一根输出轴机械连接。单 输入双输出齿轮箱13的另一根输出轴与发电机11的输入端连接，柴油机9的转轴与单输 入双输出齿轮箱13的输入轴机械连接，发电机11的输出端与工程/生活用电系统12电联 接。单输入双输出齿轮箱13和双输入单输出齿轮箱8均采用船用齿轮箱，具备正倒、 离合、减速和承受推力的功能。蓄电池组4共16组，每一组由7X70 = 490个6DW150蓄电池紧密排列组成方阵， 共7840个蓄电池；每一组蓄电池方阵作为一层，在艏舱和艉舱安置的8层式蓄电池架上分 别放8层；蓄电池组4总重量为470吨，占船舶载重量的17. 4%。每个蓄电池的标称电压 为12V，额定容量为150安培小时，外形尺寸为0. 5X0. 18X0. 288米，重量小于60公斤。每 组蓄电池方阵尺寸为3. 5X12.6米，每组蓄电池都能输出880千瓦的功率。在完全没有其 他能源供给的工况下，仅依赖蓄电池组4的电力储存，足以供给甲板驳船的推进动力、工程 操作用电和生活用电16小时以上。在驳船起航前，应采用码头岸线供电设施提供的电力，对蓄电池组4分组充足电 能。同时，岸电也可以在起航前为驳船的操作和生活提供电力。当驳船起航离岸后，驳船主 要依靠蓄电池组4提供的电力驱动推进器10和供给生活用电。同时，20台风力发电机2 — 齐工作，产生三相交流电，经整流控制器3后改变为直流电，向蓄电池组4充电，蓄电池组4 输出的电流经逆变器5转变为交流电，再经过变压器6调整电压到电动机7需要的电压，向 电动机7供电，使电动机7驱动推进器10。[0026] 当蓄电池组4的输出电平低于一定限度时，为了保证蓄电池组4的寿命和安全，应 关闭蓄电池组4的输出端，启动柴油机9使之驱动推进器10。同时，驱动发电机11发出电 力，供给工程和生活使用。
权利要求1.一种以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船，包括船体(1)、20台风力发 电机O)、整流控制器(3)、蓄电池组0)、逆变器(5)、变压器(6)、电动机(7)、双输入单输 出齿轮箱(8)、柴油机(9)、推进器(10)、发电机(11)、工程/生活用电系统(12)、单输入双 输出齿轮箱(13)；其特征在于20台风力发电机(2)分别均勻安装在驳船甲板舱口外的两 侧近甲板船舷上；风力发电机⑵的输出端并联后，与整流控制器⑶的输入端电联接，整 流控制器⑶的输出端与蓄电池组⑷的输入端电联接，蓄电池组⑷的输出端与逆变器 (5)的输入端联通，逆变器(5)的输出端通过变压器(6)与电动机(7)的输入端联通；电动 机(7)的转轴与双输入单输出齿轮箱(8)的一根输入轴机械连接，双输入单输出齿轮箱(8) 的输出轴与推进器(10)轴连接，双输入单输出齿轮箱(8)的另一根输入轴与单输入双输出 齿轮箱(1 的一根输出轴机械连接；单输入双输出齿轮箱(1 的另一根输出轴与发电机 (11)的输入端连接，柴油机(9)的转轴与单输入双输出齿轮箱(1 的输入轴机械连接，发 电机(11)的输出端与工程/生活用电系统(12)电联接。
2.根据权利要求1所述的以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船，其特征是 所述的船体(1)为自航式甲板驳船，尺寸80. 5X17X4. 90米，满载吃水3. 55米，空载吃水 2. 00米，总吨1790吨，净吨1100吨，载重量2700吨，主机功率816千瓦，舱口尺寸60X14 米。
3.根据权利要求1所述的以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船，其特征是所 述的风力发电机( 采用无锡乃尔技术中心生产的NE-2000型三相交流永磁同步发电机， 额定功率2000瓦，最大功率2380瓦，额定转速400转/分，主机净重70公斤，风轮直径3. 2 米，塔架为拉索式且高度为6米，叶片采用增强玻璃钢，相邻两风力发电机O)的塔架中心 间距为6米。
4.根据权利要求1所述的以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船，其特征是所 述的单输入双输出齿轮箱(1 和双输入单输出齿轮箱(8)均采用船用齿轮箱。
5.根据权利要求1所述的以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船，其特征是所 述的蓄电池组(4)共16组，每一组由7X70 = 490个6DW150蓄电池紧密排列组成方阵；每 一组蓄电池方阵作为一层，在艏舱和艉舱安置的8层式蓄电池架上分别放8层；蓄电池组 (4)总重量为470吨，每个蓄电池的标称电压为12V，额定容量为150安培小时，外形尺寸为 0.5X0. 18X0. 288米，重量小于60公斤；每组蓄电池方阵尺寸为3. 5X12. 6米。
专利摘要以岸电为支撑的风电式混合动力自航甲板驳船，属于工程船舶技术领域。本实用新型包括船体、风力发电机、整流控制器、蓄电池组、逆变器、变压器、电动机、双输入单输出齿轮箱、柴油机、推进器、发电机、工程/生活用电系统、单输入双输出齿轮箱。本实用新型在离岸前已对足够容量的蓄电池充分充电，具备长时间对驳船工程作业、生活使用和动力推进系统提供电源的能力。同时，只要在有风作用的工况，风力发电机都会持续发电对蓄电池充电。此外，驳船采用混合动力的推进方式。以风力发电机和柴油机组成双机并车装置驱动推进器，即使在完全没有风力和蓄电池电压消耗到较低水平的工况，仍然可以完全依靠柴油机驱动船舶，并对工程作业和生活系统供电。
文档编号B63H23/02GK201923300SQ20102069432
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者孙启, 张桂臣, 杨海, 杨龙霞, 马捷 申请人:上海交通大学