用于海洋船舶的推进系统的制作方法

本发明涉及一种海洋船舶，特别是涉及一种用于海洋船舶的推进系统。

背景技术：

诸如例如近海支援船舶的海洋船舶通常包括驱动一个或多个主推进器以便船舶推进的一个或多个燃烧发动机。一个或多个主推进器例如经由一个或多个驱动轴机械地联接到一个或多个发动机。一个或多个发动机以给定速度转动，造成一个或多个主推进器的相应转动。例如，船舶可包括驱动地联接到一对主推进器的一对柴油发动机。柴油发动机和主推进器通常以恒定速度操作。

为了将发动机的功率输出传递到主推进器，齿轮箱可布置在联接到发动机的推进轴和联接到相关推进器的推进器轴之间。齿轮箱被构造成将推进轴的速度改变成适用于转动推进器的推进器轴的速度的变速机构。

us9,919,780b2公开一种用于船舶的推进系统，其包括具有外部壳体结构的永磁马达。马达轴连接到包括推进器的推进器轴。推力轴承和推进器节距控制系统集成到永磁马达中。

本发明至少部分针对改进或克服现有系统的一个或多个方面。

技术实现要素：

在本发明的一个方面，一种用于海洋船舶的推进系统包括可控节距推进器、接到可控节距推进器的推进器轴和电动马达，电动马达包括经由至少第一联接件可驱动地连接到推进器轴的马达轴。推力轴承与电动马达分开设置，并包括支承部分和通过支承部分可转动支承的中空轴部分。中空轴部分经由第二联接件连接到马达轴。流体分配单元流体地连接到中空轴部分并被构造成经由中空轴部分、马达轴和推进器轴将液压流体流提供到可控节距推进器。

在本发明的另一方面，一种海洋船舶包括主发动机或主马达以及根据以上方面的推进系统。主发动机或主马达被构造成将电能供应到推进系统的电动马达以使其驱动。

在本发明的又一方面，一种用于海洋船舶的推进系统包括推进器、连接到推进器的推进器轴以及电动马达，电动马达包括经由至少第一联接件可驱动地连接到推进器轴的马达轴。推力轴承与电动马达分开设置，并包括支承部分和通过支承部分可转动支承的轴部分。轴部分经由第二联接件连接到马达轴。推进器可以是固定节距推进器。推力轴承可布置在电动马达的前部或后部。推进系统可不包括齿轮单元。因此，电动马达可在推力轴承布置在电动马达前部的情况下经由第一联接件直接联接到推进器轴，或者电动马达可在推力轴承布置在电动马达后部的情况下经由第二联接件、推力轴承和第一联接件直接联接到推进器轴。

本发明的其他特征和方面将从以下描述和附图中得以清楚。

附图说明

结合在本文中并构成说明书的一部分的附图描述本发明的示例性实施方式，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。附图中：

图1示出包括根据本发明的推进系统的海洋船舶的局部侧视截面图。

图2示出根据本发明的推力轴承的放大局部视图。

具体实施方式

下面是本发明的示例性实施方式的详细描述。本文描述和附图示出的示例性实施方式旨在教导本发明的原理，使得本领域普通技术人员在许多不同环境中并针对许多不同的应用来应用和使用本发明。因此，示例性实施方式不意图、且不应理解为限制专利保护的范围。相反，专利保护范围通过所附权利要求来限定。

本发明可以部分地基于以下认识：为了满足要求，例如，海洋船舶推进系统的静音操作和减少机械和能量转换损失，可能需要提供电动马达来驱动船舶的主推进器。特别地，已经认识到这可以不在电动马达和推进器的推进器轴之间提供减速齿轮箱系统的情况下实现。

此外，已经认识到，例如，将推力轴承和/或流体分配单元集成到推进系统的电动马达中限制了推进系统对轻型和小型船舶的应用，因为集成的推力轴承不能接收与重型和大型船舶相关的负载。此外，人们已经认识到，集成的系统是不必要地复杂的，并难以维修和维护。

因此，已经认识到有利的是分离推进系统的各个部件，特别是电动马达、液压单元和推力轴承。这允许在任何尺寸的船舶中使用该系统，例如，小型到中型到大型船舶，以及从轻型到重型和极端负载操作的应用。通过这种方式，推进系统更易于维修和维护，并且单个部件的更换也更容易。在一些情况下，可以在不中断船舶运行的情况下，在现场更换系统的部件。

此外，还认识到，本文公开的推进系统可以例如通过在附接到船舶船体的翼部中提供推进系统而改装到海洋船舶上。在一些应用中，可以提供多个推进系统和相应的翼部以获得期望的输出功率。

此外，已经认识到，在使用可控节距推进器时，推进系统是尤其有利的，因为可以在推进系统的各个轴内提供用于向可控节距推进器供应液压流体的液压管路，其适当地彼此联接以实现例如推进器的轮毂中的控制腔室和流体分配单元之间的流体连接，流体分配单元可布置在电动马达和推进器轴的前部。

在下文中，相对于图1和2描述用于海洋船舶的示例性推进系统。图1示出具有推进系统10的海洋船舶100的局部侧部截面图，并且图2示出推进系统的放大局部视图，说明了根据本发明的推力轴承。

如图1所示，海洋船舶100(可以是北极船舶，例如北极补给船舶或多用途近海船舶)包括船体14。此外，海洋船舶100包括一个或多个主发动机或马达20。每个主发动机20可以是配置为燃烧气体和/或液体燃料供应以产生机械输出的内部燃烧发动机。例如，每个主发动机20可以是柴油发动机、气体燃料发动机或配置为燃烧气体燃料和液体燃料(例如柴油)的双燃料发动机。替代地，每个主发动机20可以配置为由发电机供电的电动马达。每个主发动机20可以是配置为以不同速度操作的变速发动机，或者可以是配置为以恒定速度操作的恒速发动机。

交流发电机(未示出)可机械地连接至主发动机20。例如，交流发电机的输入端可机械地连接至发动机20的飞轮(未示出)。交流发电机可配置为接收来自相关发动机20的机械输出并将其转换为电能。交流发电机产生的电能可如下所述地提供给推进系统10的电动马达26，以及(可选地)与设置在船舶100船首的前隧道推力器相关联的电动马达(未示出)，推力器可以产生水射流，产生转向力，这有助于船舶100的操纵。同样，交流发电机产生的电能可以提供给与后隧道推力器相关的电动马达(未示出)。此外，交流发电机输出的电能可提供给船舶100的一个或多个其他电负载(未示出)。例如，电负载可以是船舶100上的加热系统、泵、导航和桥系统或其他辅助系统。

如图1所示，翼部12形成在船体14的后部中，并从船体14向下伸出。在一些实施方式中，翼部12可与船体14一体形成。在其他实施例中，翼部12可以是通过适当的紧固方式固定在船体14上的独立构件，例如，通过螺栓或焊接固定到船体14上。可以理解，如果需要，可以提供多个翼部12，例如两个、三个或四个翼部12。在这种情况下，每个翼部12容纳相应的推进系统10。同样地，还应理解，在其他实施例中，可以不存在翼部12，并且推进系统10可以设置在船体14中，或者在另一船体附件中，例如贡多拉等中。同样在这种情况下，如果需要，可以提供多个推进系统10。

将容易理解到，每个翼部12可以具有任何适当的形状，该形状提供形成在每个翼部12内的内部空间，该内部空间可以容纳推进系统10，同时为船舶100提供额外的浮力。因此，本发明不限于图1所示的翼部12的形状。

同样如图1所示，海洋船舶100的推进系统10还包括例如可控节距推进器的推进器24、连接到可控节距推进器24的推进器轴22、包括经由第一联接件32可驱动地连接到推进器轴22的马达轴28的电动马达26以及与电动马达26分开设置的推力轴承30，所述推力轴承30包括安装到布置在翼部12内的适当安装结构上的支承部分38和通过支承部分38可转动地支承的中空轴部分36。中空轴部分36经由第二联接件34联接到马达轴28。

另外，流体分配单元40流体联接到推力轴承30的中空轴部分36，并被构造成提供例如液压油的液压流体流，以便经由中空轴部分36、马达轴28和推进器轴22控制推进器24的叶片的节距。

如图1所示，在示例性推进系统10中，推进器轴22、马达轴28和中空轴部分36(即推力轴承30)以直列构型沿着轴向l顺序地布置。特别是，在图1所示的例子中，推进器轴22和中空轴部分36在马达轴28的相对端部上联接到马达轴28。这意味着，在示例性推进系统10中，电动马达26布置在推力轴承30和推进器轴28之间，并经由相应联接件32、34联接其上。另外，在该例子中，流体分配单元40在与经由联接件34连接到马达轴28的一侧相对的一侧上可拆卸地安装到推力轴承30。

如图2所示，流体分配单元40包括可拆卸地附接到推力轴承30的支承部分36的壳体部分54和连接到推力轴承30的中空轴部分36以便与其一起转动的可转动部分56。流体分配单元40被构造成将液压流体供应到设置在推进器24的推进器轮毂46(见图1)内的内部空间(控制腔室)，以致动相应的致动器，从而以公知的方式改变推进器24的叶片的节距角度。为此，推力轴承30包括作为联接到马达轴28的可转动构件的中空轴部分36，其还被构造成包括多个内部孔或导管(未示出)以便输送液压流体的中空轴。同样，推进器轴22还包括相应的多个液压导管(内部孔)，以便经由马达轴28将接收的液压流体供应到形成在推进器轮毂46内的内部空间。液压流体经由相应导管(未示出)通过流体分配单元40从一个或多个液压泵接收，并分配到推进器轮毂46。将理解到适当密封件可设置成在相应导管之间获得流体密封连接。相应流体供应以调节推进器24的叶片的节距角度的细节对于本领域普通技术人员是公知的，并因此不再详细说明。

形成船舶100的转向系统的一部分的舵48位于推进器24的后部，并用来以已知方式操纵船舶100。

推进系统100还包括安装在推进器24前部的保护罩50以及设置在保护罩50前部的后密封件44。推进器轴22的后部通过柄部管组件42径向支承，并且前密封件52布置在柄部管组件42的前端处。

推进系统10还包括轴接地装置18和被构造成破坏推进器轴22的破坏系统16(如果需要的话)。这些部件及其功能是已知的，因此本文将省略其详细说明。

如图1所示，电动马达26包括支承在翼部12内的相应安装结构上的马达壳体58。同样，推力轴承30也安装在翼部12内的相应安装结构上，并且径向地支承包括推进器轴22、马达轴28和中空轴保护36的轴系统，同时接收作用在所述轴系统上的轴向负载。由于推力轴承30与电动马达26分开设置，取决于应用，任何适当的推力轴承30可以与任何给定尺寸或构型一起使用，只要中空轴部分36设置成将液压流体供应到推进器24即可。将理解到，在一些实施方式中，可以使用传统推力轴承，并且例如通过在其中设置内部孔以形成中空轴部分36来相应地调整，或者安装中空轴部分36，从而提供相应的液压管路或导管。推力支承的构型是已知的，并且本领域普通技术人员将容易理解到如何根据需要来调整给定的推力支承，从而提供中空轴部分36。同样，本领域普通技术人员也容易理解到如何将例如流体分配单元附接到推力支承30的支承部分38，使其可转动部分56可以与中空轴部分36一起转动。

第一联接件32和第二联接件34中的至少一者可包括相应轴和/或设置用于所述轴的联接构件的凸缘与凸缘连接。例如，这种轴与轴联接可设置在马达轴28和中空轴部分34之间。当然，本领域普通技术人员将容易理解到可以对于每个第一联接件32和第二联接件34使用任何适当的联接。例如，第一联接件32和第二联接件34中的至少一者可包括连接相应轴的开口轴端部的套筒联接件。例如，这种套筒联接件可以用作推进器轴22和马达轴28之间的联接件32。相应联接是已知的，并因此在本文中不再详细描述。同样，将理解到第一联接件32和第二联接件34中的至少一者可包括设置在相应轴之间的柔性元件或缓冲元件，以便减小振动等。以相同的方式，可以设置使得第一联接件32和第二联接件34的至少一者断开连接的一个或多个断开连接装置。这有助于例如中空轴部分36与马达轴28断开连接，或者马达轴28与推进器轴22断开连接。以此方式，推进系统10的单独部件更容易在需要时维护或修复。

电动马达26是变速电动马达。在其他实施方式中，电动马达26可以是恒速电动马达。例如，电动马达26可以是永磁马达，包括与马达轴28集成的转子和例如布置在转子径向外部的定子。电动马达25的额定功率可以在100-40000kw之间，优选在2000-6000kw之间。当然，容易理解到任何类型的电动马达可以用作电动马达26，例如dc马达、ac马达、同步或非同步马达等。在一些实施方式中，多个电动马达可以上描述的方式以推力支承30和流体分配单元40的适当配置例如串行地可驱动地联接到推进器轴22。

在一些实施方式中，流体分配单元40可包括被构造成检测中空轴部分36以及推进器轴22的转动角度的转动传感器60。以此方式，流体分配单元40可以适当方式控制，从而将液压流体供应到推进器轮毂46内的相应腔室。另外，在一些实施方式中，一个或多个润滑供应通道可形成在相应轴内，从而将例如矿物油等润滑剂供应到推进器轮毂46。

虽然在以上描述的示例性推进系统10中，推力支承30布置在电动马达26前部并在相对侧连接到流体分配单元40，在其他实施方式中，推力支承30可设置在电动马达26的后部。例如，推力轴承30可设置成使其中空轴部分36分别经由第一联接件32和第二联接件34连接在推进器轴22和马达轴28之间。在这种情况下，流体分配单元40的壳体部分54可拆卸地附接到电动马达26的马达壳体58，并且其可转动部分56可连接到电动马达26的马达轴28。液压流体接着经由此顺序的马达轴28、中空轴部分36和推进器轴22供应到推进器24。其他构型基本上与以上描述相同。但是，应该注意到在此构型中，例如电动马达26的振动可以传递到流体分配单元40。如果这是不期望的，应该替代地使用之前描述的构型。

虽然海洋船舶100在上面描述为北极船舶，将容易理解到本文公开的发动机室配置可以用于任何其他类型的海洋船舶，例如(多用途)近海船舶、研究船舶、邮轮、渡轮、军用船舶、货船、渔业船舶等。

另外，虽然推进器24在说明描述为可变节距推进器，在其他实施方式中，推进器24可以是固定节距推进器。将理解到流体分配单元40在这种情况下将被省略，并且相应的轴将不是中空轴。其他构型可以与以上描述的实施方式相同。

工业实用性

用于本文公开的海洋船舶的推进系统适用于通常的海洋船舶，以改善其推进系统的维修和维护，特别是在推进系统包括直接联接到推进器轴的电动马达而没有齿轮单元的情况下。

具有推进系统10的海洋船舶100的示例性操作将在下面参考图1和2描述。

主发动机20可燃烧诸如液体燃料和/或气体燃料的燃料以便提供输出功率。通过主发动机20提供的输出功率被转换成电能，并供应到电动马达26以使其转动。马达轴28的转动经由联接件32传递到推进器轴22，并且推进器轴22的转动使推进器24转动。通过推进器24提供的推力可以通过改变电动马达26的转动速度来控制。另外，通过推进器24提供的推力也可以通过以适当方式改变可控节距推进器24的节距角度来控制。为此，流体分配单元40可经由中空轴部分36、马达轴28和推进器轴22(更特别是经由设置其中的相应液压导管或通道)将液压流体供应到设置在推进器46内的相应控制腔室。以此方式，期望的推力可以通过推进器24的叶片的节距角度的适当控制来设置。

通过轴22、28和36接收的轴向负载通过推力支承30接收。因此，流体分配单元40例如与推进器24和电动马达26产生的振动隔离。

在推进系统10的一个或多个部件将要维护或修复的情况下，相应部件可以通过例如断开联接件32和/或34的连接来与其他部件分离。这有助于流体分配单元40、设置在相应轴内的液压管线等的便利维护和修复。

虽然本文描述了本发明的优选实施方式，可以结合各种改进和调整，而不偏离以下权利要求的范围。当提及诸如参数、量、时间持续时间等的可测量值时，如本文中所使用的诸如“大致”、“大约”、“约”或“基本上”之类的术语意味着包括规定值的±10％或更少、优选为±5％或更少、更优选±1％或更少且更优选±0.1％或更少的变化，只要这种变化适合于实施本发明即可。应当理解，修饰语“大致”所指的值本身也被具体地、优选地公开。具有端点的数值范围的提及包括所有数字和包含在各自范围内的分数，以及所提及的端点。