专利名称：直线式推进船舶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的船舶，特别是一种适用于电动船的直线式推进船舶。
背景技术：
传统船舶都采用螺旋桨推进。由于螺旋桨以旋转推水方式转变为推进船舶前后运动的直线运动的动力，而不可避免地造成能量损失较大，同时因为螺旋桨转速较高 (100-500转/分钟)，致使螺旋桨旋转推出的水流速度较大而浪费的能量较大，且由于离心力的作用，更多的水流沿着螺旋桨径向被甩出，因此总体上能量转换效率低，皆缘于推进器与水的作用面积小、作用时间短的原因。此外，螺旋桨的最高效率出现在船舶最高航速时， 是按照船舶最高速度时的输出功率、螺旋桨转速来进行螺旋桨与船舶的配套设计的，即使是如此，效率也仅仅可达50%，而在大量采用低于最高航速运行的时间内，效率更低，为此， 才采用了变螺旋桨桨距的技术，以提高效率。
同时，船舶为了安全，一般都配备两套推进系统，即设置双机系统。双机系统的螺旋桨在船舶尾部按照船舶纵向纵向垂直中剖面对称布置，当船舶进行单机运行时，其推进作用力的方向并不与船舶纵向重心中轴线重合，因此也导致效率低。由此，双机螺旋桨系统面临两难安全与节能提高效率难以兼顾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种直线式推进船舶，可以极大地提升推进部分的能量利用效率，有效提升电动船舶的续航能力。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种直线式推进船舶，包括船体，船体上设有至少一组直线桨叶驱动装置；
所述的直线桨叶驱动装置中，至少两个传动轮之间通过直线桨叶带连接，所述的直线桨叶带上设有多个桨叶。所述的直线桨叶带采用柔性材质。所述的桨叶位于直线桨叶带的外面或/和内面。所述的传动轮上设有供位于直线桨叶带内面的桨叶通过的开口。所述的直线桨叶驱动装置中直线桨叶带的上部位于水平面之上。所述的直线桨叶驱动装置与升降装置连接，以供调节直线桨叶带仅下部桨叶位于水平面之下，或者提升桨叶位于水平面之上，以供检修和选择性使用直线桨叶带。所述的船体为双体船型，一组或多组直线桨叶驱动装置安装在船体中部的纵向水道中，传动轮按照船舶纵向垂直中剖面一前一后地安装在船体的双体中。所述的直线桨叶驱动装置中，两个传动轮分别与两个电动机直接连接，两个电动机与一个变频控制器连接。所述的电动机为无刷双馈电动机或绕线式交流异步电动机，每组直线桨叶驱动装置中的两个电动机副绕组共同接到一个变频控制器上。
所述的多组直线桨叶驱动装置独立运行或同时运行；每一组直线桨叶驱动装置的两台电动机以单台独立或两台同步的方式运行。本发明提供的一种直线式推进船舶，具有以下的有益效果
1、将传统螺旋桨旋转推水方式转变为一种直线桨叶式推进方式，且降低推水速度，降低紊流干扰，扩大推进器与水接触的面积，可提高推进性能和能量转换效率，并且可保持 在各种转速航速条件下的能量效率不变，在总体上可大幅度节能，提高电动船舶的续航能力。2、相当于将传统双机螺旋桨系统合并为一个在船舶纵向中剖面方向上分段的多个直线桨叶驱动装置，可让推进系统的中轴线与船舶纵向重心高度位置上的中轴线重合， 可在推进作用力的方向上进一步提高效率，同时还可以简化船舶设施，例如取消一个舵叶系统，由此可在船舶附件阻力方面有所减小，也有利于降低能耗。而采用单体船时，采用悬臂的方式将直线桨叶驱动装置安装在船体两侧，甚至可以取消舵叶系统。3、兼顾安全与节能提高效率的双重目标。在节能的同时，可大幅度提高推进系统和船舶的安全可靠性。因为对每一个直线桨叶驱动装置都配备了两台电动机，即保持了两套电力系统，且由于没有制动器的缘故而允许两台电动机单独运行，所以即使是对于每一个直线桨叶驱动装置而言，其安全可靠性都与双螺旋桨系统相同。同时，因为船舶可以配备多组直线桨叶驱动装置，其数量大于或等于2，所以也会进一步增加推进电动机数量、并且还增加了推进机械动力传动系统，即相当于提高安全可靠性达200%至百分之数百倍。4、运行模式优化。可根据需要，启用单一电动机、双机和不同数量的直线桨叶驱动装置，因此，可改变传统的大马拉小车的模式，不仅可在运行模式方面节能，而且具有多种可供选择的运行模式，有利于优化运行性能。同时，由于电动机都采用变频调速器控制，具有无级调速的性能，所以更加容易与以上模式配套，形成更加细致的功能，有利于提高精确控制程度。且由于每一个直线桨叶驱动装置都可以升降、让桨叶下尖端离开水面，从而可以完全不影响其它推进器的工作。同时因为采用η个推进器，所以每一个推进器传递功率为整体需用功率的1/η，如此，可采用柔性材料，既轻巧节能，还便于加工。优化的方案中，直线桨叶驱动装置的推进电动机采用双电动机并联的电轴控制， 可保证两个传动轮在任何情况下都能够实现同步运行，并且对于同步程度进行自行调节修正。由于没有齿轮箱和制动器系统，所以可对每一个直线桨叶式推进器实现单机或者双机控制。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明 图1为本发明主视结构示意图。 图2为图1的A-A剖视示意图。图3为图2的B-B剖视示意图。图4为本发明中直线桨叶驱动装置与升降装置连接的结构示意图。图5为图3的C-C剖视图。图6为本发明中直线桨叶驱动装置的系统连接框图。图7为本发明中同一组直线桨叶驱动装置的两台电动机连接原理示意图。图中船体1，直线桨叶带2，传动轮3，电动机4，变频控制器5，电源6，操纵台7，升降电动机8，固定导轨9，升降丝杠10，升降座11，桨叶12。
具体实施例方式如图1中，一种直线式推进船舶，包括船体1，船体1上设有至少一组直线桨叶驱动
装置；
如图3、图4中，所述的直线桨叶驱动装置中，至少两个传动轮3之间通过直线桨叶带2 连接，所述的直线桨叶带2上设有多个桨叶12。
如图6中，所述的传动轮3分别与电动机4直接连接，电动机4与变频控制器5连接，变频控制器5与操纵台7连接，操纵台7与电源6连接。所述的电动机4为无刷双馈电动机或绕线式交流异步电动机。如图7中，所述的多组直线桨叶驱动装置中每个电动机4采用并联的方式互相连接。利用操纵台7的操作手柄发出指令，就可操纵电动机实现电力推进和船舶运动。 可采用单一电动机、双机和不同数量的直线桨叶驱动装置进行推进。当采用单一电动机时、 由操纵台短接电动机系统中的变频控制器5，反之采用双机运行时，取消短接控制即可，系统可自动实现同步运行。采用不同数量的直线桨叶驱动装置时，可将没有使用的直线桨叶驱动装置升起，让桨叶下尖端离开水面。从而以多种模式实现整体船舶的操纵控制。所述的直线桨叶带2采用柔性材质。优先采用橡胶与石墨纤维和丙纶强力丝的复合材料，直线桨叶带2与传动轮3接触的部位设有齿，用于以啮合的方式传动，避免打滑。如图3中，所述的桨叶12位于直线桨叶带2的外面和/或内面。采用的外面和内面都布置桨叶的方式可以有效缩小传动轮3的直径，从而有利于减小整个直线桨叶驱动装置的体积。通常传动轮3采用铝合金材质以减少重量。在优化的方案如图5中，所述的传动轮3上设有供位于直线桨叶带2内面的桨叶12通过的开口。即在传动轮3的外表面也设有与直线桨叶带2相配合的齿，在该方案中，传动轮3采用两侧传动，而中部开口供位于直线桨叶带2内面的桨叶12通过。如图2中所示，所述的船体1为双体船型，一组或多组直线桨叶驱动装置安装在船体1中部的纵向水道中，每组的直线桨叶驱动装置中，一前一后固定布置有两个传动轮3， 在两个传动轮3上，布置有可以随着传动轮3转动的直线桨叶主动带2，传动轮3按照船舶纵向垂直中剖面一前一后地安装在船体1的双体中，即传动轮3的布置方式是以两者的中轴线水平面按照船舶纵向垂直中剖面一前一后地安装在船体1的双体中间水道的上，且两个传动轮3的中轴线水平面可以在高度上进行升降调节，工作位置时传动轮3的轴线位于船舶吃水线以上的部位而此时直线桨叶带2下部的桨叶是位于吃水线以下的，而非工作位置时传动轮3位于一个可以让桨叶下尖端离开水面的位置。根据船舶的大小不同，可设置一个或者两个以上的直线桨叶驱动装置，多个直线桨叶驱动装置分布在船体1中间水道中的船舶纵向中剖面上，依次前后排列。图中未示出的，本发明也可以用于单体船，在单体船船体的两侧，采用悬臂的方式安装直线桨叶驱动装置，由此结构甚至可以省去舵叶系统。如图3中，所述的直线桨叶驱动装置中直线桨叶带2的上部位于水平面之上。由此结构直线桨叶带2的上部回程位于空气中，从而产生阻力差，由实现推进的整个船体前进的目的。由于船体1的吃水深度不同，因此将直线桨叶驱动装置安装在与船体滑动配合的的浮箱上是有益的，从而避免直线桨叶驱动装置受到船体1吃水深度的影响。
进一步的优化方案如图4中，所述的直线桨叶驱动装置与升降装置连接，以使直线桨叶带2仅下部桨叶12位于水平面之下。本例中的升降装置采用螺杆升降的方式，升降电动机8安装在固定导轨9上，升降电动机8的轴与升降丝杠10连接，升降丝杠10与升降座11螺纹连接，升降座11与传动轮3固定连接。替换的方案中，也可 以采用液压系统作为升降装置。采用了升降装置后，可以将直线桨叶驱动装置提升，使下方的桨叶12离开水面， 从而使不参与运行的直线桨叶带退出、以减少阻力，进一步节约电能。
权利要求
1.一种直线式推进船舶，包括船体(1)，其特征在于船体(1)上设有至少一组直线桨叶驱动装置；所述的直线桨叶驱动装置中，至少两个传动轮(3)之间通过直线桨叶带(2)连接，所述的直线桨叶带(2)上设有多个桨叶(12)。
2.根据权利要求1所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的直线桨叶带(2)采用柔性材质。
3.根据权利要求1所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的桨叶(12)位于直线桨叶带(2)的外面或/和内面。
4.根据权利要求3所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的传动轮(3)上设有供位于直线桨叶带(2)内面的桨叶(12)通过的开口。
5.根据权利要求1所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的直线桨叶驱动装置中直线桨叶带(2)的上部位于水平面之上。
6.根据权利要求1或5所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的直线桨叶驱动装置与升降装置连接，以供调节直线桨叶带(2)仅下部桨叶(12)位于水平面之下，或者提升桨叶(12)位于水平面之上，以供检修和选择性使用直线桨叶带(2)。
7.根据权利要求1所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的船体(1)为双体船型，一组或多组直线桨叶驱动装置安装在船体(1)中部的纵向水道中，传动轮(3)按照船舶纵向垂直中剖面一前一后地安装在船体(1)的双体中间。
8.根据权利要求1或7所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的直线桨叶驱动装置中，两个传动轮(3)分别与两个电动机(4)直接连接，两个电动机(4)与一个变频控制器(5)连接。
9.根据权利要求8所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的电动机(4)为无刷双馈电动机或绕线式交流异步电动机，每组直线桨叶驱动装置中的两个电动机(4)的副绕组共同接到一个变频控制器(5)上。
10.根据权利要求1、2或4所述的一种直线式推进船舶，其特征在于所述的多组直线桨叶驱动装置独立运行或同时运行；每一组直线桨叶驱动装置的两台电动机以单台独立或两台同步的方式运行。
全文摘要
一种直线式推进船舶，包括船体，船体上设有至少一组直线桨叶驱动装置；所述的直线桨叶驱动装置中，至少两个传动轮之间通过直线桨叶带连接，所述的直线桨叶带上设有多个桨叶。本发明提供的一种直线式推进船舶，将传统螺旋桨旋转推水方式转变为一种直线桨叶式推进方式，且降低推水速度，降低紊流干扰，扩大推进器与水接触的面积，可提高推进性能和能量转换效率，并且可保持在各种转速航速条件下的能量效率不变，在总体上可大幅度节能，对于电动船舶可大幅度提高续航力。
文档编号B63H21/17GK102431633SQ20111041722
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者庞志森, 庞明, 王文忠, 黎泽洲 申请人:宜昌发中船务有限公司, 庞志森, 庞明, 张大中, 王文忠