[发明专利]能量回收式船舶液压推进方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶推进方法及装置，即基于液压传动原理，通过双向变量泵将船舶主机输出的机械能转变为液压油的压力能，分别驱动螺旋桨以及其它辅助装置。液压油的压力能经液压马达转换为螺旋桨的机械能，通过对双向变量泵以及船舶主机的控制，来调节螺旋桨的转速与转向，以适应船舶的各种运动工况。应用液压蓄能器将液压马达处于泵工况下所输出的能量回收起来，并在换向加速过程中释放该能量。通过管路切换实现两台船舶主机以多种方式进行工作。主要用于各类船舶、军舰、潜艇等水中航行物上。

背景技术

推动船舶运动的动力装置是由船上的能源系统与把旋转机械能转变为船舶运动能的水动力推进器以及联接能源系统和推进器的传动装置组成。能量由能源系统传递到船舶推进器，从传动机构上来分，目前主要有如下两种方法：机械推进(柴油机通过轴系带动螺旋桨直接推进)以及电力推进。随着船舶向大型化、高速化、肥胖化以及多工况化方向发展时，主机的功率越来越大，这对主机的设计与制造带来困难，同时机舱的有效空间不断被主机所占用，多主机并联工作模式随之出现。目前有采用机械并联模式以及电力并联模式来设计，机械推进方法虽然在传动效率上占有一定优势，但其机动性差，功率重量比小，机舱布置不合理；电力推进方法虽然机动性较高，但其功率重量比小，大功率交流调速问题到目前为止仍没有得到解决。

可见，现有的船舶推进方法在一定程度上制约了船舶的发展。因此，研制综合性能优良的船舶推进方法及装置就成了船舶推进领域一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是研制一种新型船舶推进方法，克服现有船舶推进方法的缺点。

解决方案：液压传动具有操纵控制方便，设备功率重量比大，体积小，惯性小，反应速度快，布置灵活，使用寿命长，故障率低，容易实现自动化、遥控、过载保护等优点。这些优点对于船舶推进装置来说，至关重要，因此采用液压传动来设计，即通过双向变量泵将船舶主机输出的机械能转变为液压油的压力能，分别驱动螺旋桨以及其它辅助装置。液压油的压力能经双向定量泵-马达转换为螺旋桨的机械能，通过对双向变量泵以及船舶主机的控制，来调节螺旋桨的转速与转向，以适应船舶的各种运动工况。应用液压蓄能器将双向定量泵-马达处于泵工况下所输出的能量回收起来，并在换向加速过程中释放该能量，起到加速以及节能的作用。通过管路切换实现两台船舶主机以多种方式进行工作，满足船舶的多种工作模式。

基于上述方法设计能量回收式船舶液压推进装置，该装置的特征在于主要包含两主驱动回路、两能量回收与释放回路、两系统补油回路、两过载保护回路、一并联阀块以及一吊舱式液压推进器，能量回收与释放回路用于回收主驱动回路减速过程中所产生的液压能，或在主驱动回路加速过程中向主驱动回路释放能量，起到节能以及辅助加速作用；系统补油回路向主驱动回路低压侧补油；过载保护回路限定主驱动回路高低压侧压力；并联阀块将两主驱动回路联系与一起，满足多种工况要求；吊舱式液压推进器将主驱动回路的液压能转换成船舶的驱动力，推动船舶运动。

两主驱动回路组成相同，其中一主驱动回路由一船舶主机、一双向变量泵、一双向定量泵-马达、一伺服阀以及一伺服油缸组成。其特征在于船舶主机带动双向变量泵，双向变量泵输出的液压油经管路直接驱动双向定量泵-马达，双向定量泵-马达的出口与双向变量泵的入口相连，构成闭式回路。通过伺服阀与伺服油缸对双向变量泵进行控制，实现对双向定量泵-马达的转速以及方向的调节。

两能量回收与释放回路组成相同，其中一能量回收与释放回路由一蓄能器与两个三位四通电磁换向阀组成。其特征在于主驱动回路平时运行时，通过两个三位四通电磁换向阀将蓄能器与主驱动回路隔离；当双向定量泵-马达工作于减速、泵工况下时，通过两个三位四通电磁换之一，使蓄能器与双向定量泵-马达的出口相连，双向定量泵-马达输出的液压能将被回收储存于蓄能器内；当双向定量泵-马达需要换向加速，工作于加速、马达工况下时，通过两个三位四通电磁换之一，使蓄能器与双向变量泵的入口相连并释放能量，起到节能以及加速换向的作用。

两补油回路组成相同，其中一补油回路由一补油泵、两单向阀、一溢流阀以及一蓄能器组成。其特征在于补油泵由船舶主机驱动，直接从油箱吸油，补油泵出口与两两单向阀入口相连，两单向阀出口分别与主驱动回路高低压侧相连，通过低压侧向主驱动回路补油，同时出口处安装一溢流阀用于限定补油回路压力，蓄能器亦安装于补油泵出口处，用于稳定补油侧压力，为伺服阀提供控制用油，同时该蓄能器在换向过程中起到补油以及缓冲作用。