一种船舶动力装置及船舶的制作方法

本发明涉及运输设施技术领域，尤其涉及一种船舶动力装置及船舶。

背景技术：

传统单轴推进的内河运输船舶动力系统通常包括两部分：如图1所示，设于船艉部的主推装置2’和设于船艏部水线下方的直道式侧推装置1’。主推装置2’作为主推进方式，主要通过柴油机21’驱动螺旋桨24’实现船舶航行、以及通过转舵装置25’的舵机驱动舵叶以控制航行方向。直道式侧推装置1’一般包括成对安装的螺旋桨12’和螺旋桨12’的驱动机构11’，螺旋桨12’置于船艏水线下的船体4’上开设的直通式隧道中与水连通，驱动机构11’位于船艏舱内；直道式侧推装置1’的驱动方式通常有两种，一种为柴油机经过减速传动机构驱动螺旋桨运行，另一种为电动机经过减速传动机构驱动螺旋桨运行。单轴推进船只的转弯和靠泊工作需要在柴油机驱动螺旋桨、舵机转动舵叶以摆动船尾和直道式侧推装置摆动船头的共同作用下实现。

上述传统的单轴推进的内河运输船舶动力系统存在以下缺陷：

1、直道式侧推装置1’的螺旋桨12’位于隧道内与水连通，需要处于水位线下才能发挥作用，因此在运输船轻载状态下，由于船艏吃水较浅，无法使用直道式侧推装置摆动船头。

2、直道式侧推装置1’的螺旋桨12’位于隧道内与水连通，因此在船艏部设计时需要开通一直通式隧道，造成船体结构复杂，设计要求高。

3、直道式侧推装置1’的驱动力配置方面来说，存在以下问题：如果采用柴油机驱动，除了柴油机外还需安装排气管路系统、通风系统和外循环水冷却管路系统等，存在结构庞大、占据船艏舱内较大的舱容空间的问题；而且重量较重，制约了船艏设计时的灵活性；另外工作时振动和噪声大，还存在排气污染情况，影响了船艏部工作环境；如果采用电动机驱动方式，虽然可以有效减少占用船艏舱的舱容空间的问题，以及解决柴油机工作所存在的振动大、噪声大、排气污染等问题，但需要在船用电站装机容量上单独考虑，会导致船用电站增大，不利于节能运行。

4、主推装置2’的结构设备多，动力从柴油机21’输出经联轴器、减速箱22’、传动轴系23’后，再传递到螺旋桨24’，安装位置限定，系统设备占用较长的船体结构及较大的船体空间，有效装货容积率比较低，同时导致船体建造成本高。

5、由于采用主机推进方式，船只转弯或靠泊码头时，船尾的摆动受限于舵叶的摆动角度限制(一般为±35°)，使得船舶操纵性不高，此时柴油机的有效功率的效率非常低，导致装机功率比正常航行的推进需求功率要大很多，同时此种工作状态下，柴油机工况差、消耗高、排放差，总体经济性能差。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种位于船艏的侧推装置占用空间小、性能可靠、可以降低船体设计难度的船舶动力装置；

本发明的另一个目的在于提出一种位于船艉的主推装置结构简单紧凑、操作灵活、更节能的船舶动力装置；

本发明的再一个目的在于提出一种船体结构简单、操作灵活、成本低的船舶。

为达上述目的，一方面，本发明提出如下技术方案：

一种船舶动力装置，包括侧推装置，侧推装置包括设置于船艏底部的第一电机系统、螺旋桨和两条沿船体横向设置的推水通道，两条推水通道位于螺旋桨两侧且位于螺旋桨的桨叶上方，两条推水通道之间设置有水流换向机构，第一电机系统用于驱动螺旋桨转动，水流换向机构用于使得其中一条与船艏摆动方向相反的推水通道处于导通状态同时使得另一条与船艏摆动方向相同的推水通道处于封堵状态，由螺旋桨的桨叶吸入的水通过与船艏摆动方向相反的推水通道排出。

进一步地，所述推水通道上设置有导流装置。

进一步地，所述船舶动力装置还包括设置于所述船艉底部的主推装置，所述主推装置包括第二电机系统和至少一台全回转推进装置，所述全回转推进装置为全回转舵桨推进器或全回转吊舱推进器，每台所述全回转推进装置由一所述第二电机系统驱动。

进一步地，所述船舶动力装置还包括发电机组，所述发电机组用于为所述第一电机系统和/或所述第二电机系统供电。

进一步地，所述发电机组的发动机为柴油发动机或燃气发动机。

进一步地，所述第一电机系统包括依次电连接的第一滤波器、第一变频器和第一电机，所述第一电机用于驱动所述螺旋桨转动。

进一步地，所述第一电机为永磁同步电机。

进一步地，所述第二电机系统包括依次电连接的第二滤波器、第二变频器和第二电机，述第二电机用于驱动所述全回转推进装置。

进一步地，所述第二电机为永磁同步电机。

另一方面，本发明提出如下技术方案：

一种船舶，所述船舶的船体上设置有如上述任一项所述的船舶动力装置。

本发明的有益效果如下：

本发明的船舶动力装置的侧推装置，通过第一电机系统驱动螺旋桨转动来为船艏摆动提供动力，采用底部吸水式侧推装置设计，实现底部吸水，不受河道浅吃水及船舶轻载工况的影响，对船舶运输业务拓展的灵活性提供了保障；结构更简单，不需要船艏部开通直通式的隧道结构、可以简化船体结构，降低船体的设计难度；且占用空间小、不受安装位置的限定，在机舱内可以实现灵活的布置，减少机舱占据的船体空间及结构，有效装货容积率得到提高，从而降低船体建造成本；同时噪声小、更环保。

本发明提供的船舶由于采用了上述船舶动力装置，其结构更简单紧凑、操作灵活、节能环保。

附图说明

图1是现有船舶动力装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例提供的船舶动力装置应用于船舶的结构示意图；

图3是本发明优选实施例提供的侧推装置应用于船舶的结构示意图；

图4是本发明优选实施例提供的船舶动力装置的结构示意图。

图中：

1’、侧推装置；2’、主推装置；4’、船体；11’、驱动机构；12’、螺旋桨；21’、柴油机；22’、减速箱；23’、传动轴系；24’、螺旋桨；25’、转舵装置；

1、侧推装置；2、主推装置；3、发电机组；4、船体；11、第一电机系统；12、螺旋桨；13、推水通道；14、水流换向机构；15、导流装置；21、第二电机系统；22、全回转推进装置；111、第一滤波器；112、第一变频器；113、第一电机；211、第二滤波器；212、第二变频器；213、第二电机。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例：

本优选实施例提供了一种船舶动力装置，其主要用作内河运输船舶的动力装置。如图2至图4所示，本实施例提供的船舶动力装置包括侧推装置1，侧推装置1包括设置于船艏底部的第一电机系统11、螺旋桨12和两条沿船体4横向设置的推水通道13，两条推水通道13位于螺旋桨12两侧且位于螺旋桨12的桨叶上方，两条推水通道13之间设置有水流换向机构14，第一电机系统11用于驱动螺旋桨12转动，水流换向机构14用于使得其中一条与船艏摆动方向相反的推水通道13处于导通状态同时使得另一条与船艏摆动方向相同的推水通道13处于封堵状态，由螺旋桨12的桨叶吸入的水通过其中一条与船艏摆动方向相反的推水通道13排出。

本实施例中，第一电机系统11驱动螺旋桨12转动，螺旋桨12从船只底部吸水，并将其吸收的水通过其中一条与船艏摆动方向相反的推水通道13排出，例如，当船艏需要摆向左时，水流换向机构14导通位于右侧的推水通道13同时封堵位于左侧的推水通道13，螺旋桨12从船只底部提起的水从位于右侧的推水通道13排出，对船艏产生向左推动力；当船艏需要摆向右时，水流换向机构14导通位于左侧的推水通道13同时封堵位于右侧的推水通道13，螺旋桨12从船只底部提起的水从位于左侧的推水通道13排出，对船艏产生向右推动力。

本实施例提供的侧推装置1，通过第一电机系统11驱动螺旋桨12转动来为船艏摆动提供动力，采用底部吸水式侧推装置1设计，实现底部吸水，不受河道浅吃水及船舶轻载工况的影响，对船舶运输业务拓展的灵活性提供了保障；结构更简单，不需要船艏部开通直通式的隧道结构、可以简化船体4的结构，降低船体4的设计难度；且占用空间小、不受安装位置的限定，在机舱内可以实现灵活的布置，减少机舱占据的船体4空间及结构，有效装货容积率得到提高，从而降低船体4建造成本；同时噪声小、更环保。

水流换向机构14没有具体限制，可以根据船艏摆动方向的需要导通其中一条推水通道13、封堵另一条推水通道13即可。例如，水流换向机构14包括一挡板和驱动挡板的动力组件，动力组件根据控制装置的指令驱动挡板运动至其中一条推水通道13的进口处以封堵此进水通道。例如，水流换向机构14还可以包括两条推水通道13的进口处分别设置的阀，其中一个阀在控制装置的指令下处于打开状态，另一个阀在控制装置的指令下处于关闭状态。

在上述结构的基础上，推水通道13上设置有导流装置15，以便于引导水流流向。

在上述结构的基础上，船舶动力装置还包括设置于船艉底部的主推装置2，主推装置2包括第二电机系统21和至少一台全回转推进装置22，全回转推进装置22为全回转舵桨推进器或全回转吊舱推进器，每台全回转推进装置22由一第二电机系统21驱动。

这种结构的主推装置2，推进角度无死角限制，可全功率360°正反方向旋转操作，确保推力能够满足任何的方向要求全额输出，操控的灵活性高；且主推装置2的结构更简单、占用空间小，安装位置不受限定，在机舱内可以实现灵活的布置，可以提升装货容积率、降低船舶成本；同时，避免了采用柴油机作为动力机构造成的噪声大、污染大等问题。

在上述结构的基础上，船舶动力装置还包括发电机组3，发电机组3用于为第一电机系统11和/或第二电机系统21供电。发电机组3的发动机优选但不局限为柴油发动机或燃气发动机。

第一电机系统11的结构没有具体限制，可以驱动螺旋桨12旋转即可。但优选地，第一电机系统11包括依次电连接的第一滤波器111、第一变频器112和第一电机113，第一电机113用于驱动螺旋桨12转动。第一电机113优选但不局限为永磁同步电机。

第二电机系统21的结构没有具体限制，可以驱动全回转推进装置22即可。但优选地，第二电机系统21包括依次电连接的第二滤波器211、第二变频器212和第二电机213，第二电机213用于驱动全回转推进装置22。第二电机213优选但不局限为永磁同步电机。

发电机组3分别通过机组控制柜、负载柜与第一滤波器111、第二滤波器211连接，负载柜用于分配流经各电器元件的电流。该发电机组3优选为整个船舶的电站，除主推装置2和侧推装置1外，还可同时为船舶上的其他用电设备供电。

本实施例中，无论船艉部或船艏部的推进设备均采用电力驱动方式，配套高效率、高功率因素的永磁同步电动机作为驱动电机，完全避免了采用柴油机作为驱动机构带来的占用空间大、船体4设计困难、布置困难、噪声大、污染大等问题。统一采用多台的柴油或燃气发电机组作为能源供应，由高度自动化、智能化的配电系统管理能源供给，大为有效地降低了整船的装机容量，有利于节能降耗，提高船舶航行的经济性。

本实施例还提供一种船舶，所述船舶的船体4上设置有上述船舶动力装置。

本实施例提供的船舶由于采用了上述船舶动力装置，其结构更简单紧凑、操作灵活、节能环保。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。