RU2498926C1 - High tonnage ship electric plant - Google Patents
High tonnage ship electric plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498926C1 RU2498926C1 RU2012113758/11A RU2012113758A RU2498926C1 RU 2498926 C1 RU2498926 C1 RU 2498926C1 RU 2012113758/11 A RU2012113758/11 A RU 2012113758/11A RU 2012113758 A RU2012113758 A RU 2012113758A RU 2498926 C1 RU2498926 C1 RU 2498926C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- output
- switching element
- propeller
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Предложение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов большой мощности как гражданского так и военно-морского флота, для которых необходимо обеспечить широкий диапазон регулирования частоты вращения гребного винта на малых скоростях движения судна.The proposal relates to shipbuilding, in particular to the power plants of high-power vessels of both civilian and navy, for which it is necessary to provide a wide range of speed control of the propeller at low speeds.
Известна конструкция электрической пропульсивной системы для судов (МПК B63H 23/24, B63H 21/17, патент CN 101857082 (A), номер заявки CN 20101162739 20100401, 13.10.2010, MASANORIITO; HIROSHI SATO, Electric propultion system for ships), содержащая тепловой двигатель, синхронный генератор, к обмотке которого подсоединен электрический преобразователь, работающий на гребной электродвигатель, с которым механически соединен гребной винт. Недостатком известной электрической передачи является то, что все элементы данной последовательной структуры, во-первых, должны быть выполнены на полную мощность энергетической установки, а во-вторых, каждый из этих элементов имеет свой КПД, в результате чего общий КПД всей системы будет определяться как произведение КПД отдельных элементов рассматриваемой структуры. Также следует отметить низкую экономичность такой энергетической установки на полном ходу судна.A known construction of an electric propulsion system for ships (IPC B63H 23/24, B63H 21/17, patent CN 101857082 (A), application number CN 20101162739 20100401, 10/13/2010, MASANORIITO; HIROSHI SATO, Electric propultion system for ships) containing thermal an engine, a synchronous generator, to the winding of which an electric converter running on a propeller motor is connected, to which a propeller is mechanically connected. A disadvantage of the known electric transmission is that all elements of a given serial structure, firstly, must be performed at the full power of the power plant, and secondly, each of these elements has its own efficiency, as a result of which the overall efficiency of the entire system will be determined as the product of the efficiency of the individual elements of the structure under consideration. It should also be noted the low efficiency of such a power plant at full speed.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство энергетической установки кораблей (МПК B63H 23/12, патент RU 2186708 C1, заявка: 2000133016/28, 28.12.2000, Бройдо М.Д., Колтун Л.З., Лейденский A.M., Шляхтенко А.В., Корабельная энергетическая установка), содержащая тепловой первичный двигатель, электрический генератор, две разобщительные муфты, редуктор, гребной электродвигатель и электрический преобразователь. Технический результат такой конструкции обеспечивает повышение экономичности энергетической установки.The closest in technical essence to the claimed device is the device selected for the prototype of the power plant of ships (IPC B63H 23/12, patent RU 2186708 C1, application: 2000133016/28, 12.28.2000, Broydo M.D., Koltun L.Z. , Leiden AM, Shlyakhtenko A.V., Ship power plant) containing a thermal prime mover, an electric generator, two disconnect couplings, a gearbox, a propeller motor and an electric converter. The technical result of this design provides increased efficiency of the power plant.
Недостатком известного устройства является сложная кинематическая схема энергетической установки, содержащая две разобщительные муфты, а также недостаточно высокий коэффициент использования электрического генератора и гребного электродвигателя, которые не участвуют в процессе преобразования энергии на полном ходу судна. К недостаткам известной энергетической установки также можно отнести отсутствие процесса выработки электроэнергии для потребителей собственных нужд, то есть необходимо создание еще одной энергетической системы для питания вспомогательного оборудования судна.A disadvantage of the known device is the complex kinematic diagram of the power plant, containing two disconnect couplings, as well as an insufficiently high coefficient of utilization of the electric generator and the propeller motor, which are not involved in the process of energy conversion at full speed of the vessel. The disadvantages of the known power plant can also be attributed to the lack of an electric power generation process for consumers of their own needs, that is, it is necessary to create another energy system to power the auxiliary equipment of the vessel.
Предлагаемая электроэнергетическая система помимо выполнения требований эксплуатационного характера позволяет:The proposed electric power system, in addition to meeting operational requirements, allows you to:
- обеспечивать потребители собственных нужд электроэнергией от главного теплового двигателя в режимах полного хода судна, используя гребную электрическую машину в качестве валогенератора;- to provide consumers with their own needs with electricity from the main heat engine in full speed modes of the vessel, using a rowing electric machine as a shaft generator;
- обеспечивать регулировку частоты вращения гребного винта от вспомогательного теплового двигателя либо от статического источника постоянного тока, при сохранении питания потребителей собственных нужд;- provide adjustment of the rotational speed of the propeller from the auxiliary heat engine or from a static source of direct current, while maintaining the power of consumers of their own needs;
- обеспечивать большой диапазон регулирования частоты вращения гребного винта на малых частотах вращения без использования главного теплового двигателя;- provide a large range of regulation of the rotational speed of the propeller at low speeds without the use of the main heat engine;
- улучшить массогабаритные характеристики, а также повысить надежность и живучесть энергетической установки;- improve weight and size characteristics, as well as increase the reliability and survivability of the power plant;
- улучшить виброшумовые характеристики электроэнергетической установки для режима работы при питании от статического источника тока и, как следствие, осуществить снижение шума, излучаемого в воду при движении судна;- to improve the vibration and noise characteristics of the electric power plant for the operation mode when powered by a static current source and, as a result, to reduce the noise emitted into the water when the vessel is moving;
- повысить экономичность энергоустановки и коэффициент загрузки первичных тепловых двигателей, тем самым повысив их ресурс эксплуатации.- increase the efficiency of the power plant and the load factor of primary heat engines, thereby increasing their service life.
Описанные преимущества достигаются тем, что для различных режимов работы энергетической установки используются различные варианты соединения элементов структуры таким образом, чтобы помимо выполнения требований технологического процесса между источником энергии и исполнительным агрегатом было минимальное число элементов, а используемый источник энергии загружался под номинальное значение и не работал вхолостую.The described advantages are achieved in that for various operating conditions of a power plant, various options for connecting structural elements are used in such a way that, in addition to meeting the requirements of the technological process, there are a minimum number of elements between the energy source and the actuating unit, and the used energy source is loaded at a nominal value and does not work idle .
Электроэнергетическая установка судов большой мощности, структурная схема которой представлена на фиг.1, состоит из главного первичного теплового двигателя 1, редуктора 2, разобщительной муфты 3, гребной электрической машины 4, гребного винта 5, дизель-генератора 6, статического источника постоянного тока 7, главного распределительного щита 8, двух обратимых электрических преобразователей 9, 10, четырех коммутационных элементов 11, 12, 13, 14 и потребителей собственных нужд 15. Гребная электрическая машина 4 подсоединена к гребному винту 5 и через разобщительную муфту 3 к выходному валу редуктора 2. Обмотки машины 4 подключены к первому входу-выходу первого обратимого электрического преобразователя 9. Дизель-генератор 6 через первый коммутационный элемент 11 подключен к шинам главного распределительного щита 8, с которым связаны потребители собственных нужд 15. Через второй коммутационный элемент 12 к шинам главного распределительного щита 8 подключен второй вход-выход первого обратимого электрического преобразователя 9. Выход статического источника постоянного тока 7 подключен к первому входу-выходу второго обратимого электрического преобразователя 10 и через третий коммутационный элемент 13 - ко второму входу-выходу первого обратимого электрического преобразователя 9. Второй вход-выход второго обратимого электрического преобразователя 10 через четвертый коммутационный элемент 14 подключен к шинам главного распределительного щита 8. Входной вал редуктора 2 подсоединен к главному первичному двигателю 1.The power plant of high-power vessels, the structural diagram of which is shown in Fig. 1, consists of the main
Статический источник постоянного тока 7, структурная схема которого представлена на фиг.2, содержит аккумуляторную батарею 16, энергоустановку на топливных элементах 17, два коммутационных элемента 18, 19 и распределительный щит постоянного тока 20. Выход статического источника постоянного тока 7 подключен к шинам распределительного щита постоянного тока 20, к которому также подключены через пятый коммутационный элемент 18 аккумуляторная батарея 16 и через шестой коммутационный элемент 19 энергоустановка на топливных элементах 17.A
Предлагаемая электроэнергетическая установка работает следующим образом. Предлагаемая структура обеспечивает три режима работы электроэнергетической установки, отличающихся способом передачи энергии от источников 1, 6, 7 к движителю - винту 5:The proposed electric installation works as follows. The proposed structure provides three modes of operation of the electric power installation, differing in the way of transferring energy from
- режим полного хода;- full speed mode;
- экономичный режим работы;- economical mode of operation;
- малошумный режим работы.- low noise operation.
Режим полного хода характеризуется снабжением потребителей судна от главного теплового двигателя, выступающего в роли источника энергии. При этом энергия от главного теплового двигателя 1 через редуктор 2, разобщительную муфту 3 передается на движитель, в роли которого выступает винт 5, а гребная электрическая машина 4, получая механическую энергию, работает в роли валогенератора, снабжая (через первый обратимый электрический преобразователь 9) электроэнергией потребителей, подключенных к главному распределительному щиту 8. В данном режиме дизель-генератор 6 и статический источник постоянного тока 7 не работают, коммутационные элементы 11, 13 и 14 разомкнуты, а 12 замкнут. Первый обратимый электрический преобразователь 9 стабилизирует параметры напряжения на втором входе-выходе, обеспечивая потребителей электроэнергией со стабильными параметрами качества.Full speed mode is characterized by supplying the ship's consumers from the main heat engine, which acts as an energy source. In this case, the energy from the
Экономичный режим работы электроэнергетической установки заключается в снабжении потребителей энергией от дизель-генераторного агрегата 6. Экономичный режим работы отличается небольшими частотами вращения гребного винта 5 и, как следствие, малым потреблением энергии со стороны винта 5. При этом режиме обеспечивается глубокий диапазон регулирования частоты вращения гребной электрической машины 4 и, соответственно, винта 5. При этом электрическая энергия от дизель-генераторного агрегата 6 через коммутационный элемент 1 поступает на шины главного распределительного щита 8. Выработанная электроэнергия расходуется на потребителей собственных нужд 15 и через второй коммутационный элемент 12 и первый обратимый электрический преобразователь 9 - для питания гребной электрической машины 4, работающей в двигательном режиме и приводящей в движение гребной винт 5. В данном режиме работы главный тепловой двигатель 1 и статический источник постоянного тока 7 не работают, разобщительная муфта 3 отключена, коммутационные элементы 13 и 14 отключены. Первый обратимый электрический преобразователь 9 регулирует параметры электроэнергии на первом входе-выходе таким образом, чтобы обеспечивать заданную частоту вращения гребной электрической машины 4 и, соответственно, гребного винта 5.The economical mode of operation of the electric power plant is to supply consumers with energy from the
Малошумный режим работы электроэнергетической установки заключается в снабжении потребителей энергией от статического источника постоянного тока 7. Малошумный режим работы отличается небольшими частотами вращения гребного винта 5 и исключением элементов, создающих посторонние шумы, - главного теплового двигателя 1 и дизель-генераторной установки 6. В данном режиме также обеспечивается глубокий диапазон регулирования частоты вращения гребного винта 5. При этом электрическая энергия от статического источника постоянного тока 7 через второй обратимый электрический преобразователь 10 и коммутационный элемент 14 поступает на шины главного распределительного щита 8 для питания потребителей собственных нужд 15, а через коммутационный элемент 13 и первый обратимый электрический преобразователь 9 - для питания гребной электрической машины 4. Первый обратимый электрический преобразователь 9 осуществляет регулирование выходных параметров для регулирования частоты вращения гребной электрической машины 4 и гребного винта 5. В данном режиме работы главный тепловой двигатель 1 и дизель-генератор 6 не работают, разобщительная муфта 3 отключена, и коммутационные элементы 11 и 12 отключены. Статический источник постоянного тока 7 может использовать энергию двух независимых источников аккумуляторной батареи 16 или энергоустановки на топливных элементах 17.The low-noise mode of operation of the electric power plant consists in supplying consumers with energy from a static direct
Следует отметить, что экономичный и малошумный режимы работы характеризуются незначительной мощностью на винте, составляющей порядка 10% от номинальной. При этом диапазон частот вращения гребного винта находится в пределах от 0 до 0,46 от номинальной. Мощность потребителей собственных нужд составляют также около 10% от мощности основного движителя для судов большой мощности. На фиг.3 представлены набранные структуры и потоки энергии в электроэнергетической установке для различных технологических режимов работы судна. Зависимости мощностей на входах и выходах элементов энергосистемы приведены без учета потерь в самих элементах. На фиг.4 представлена нагрузочная характеристика гребного винта и отмечены диапазоны работы электроэнергетической установки в различных технологических режимах работы судна.It should be noted that the economical and low-noise operating modes are characterized by low power on the screw, which is about 10% of the nominal. In this case, the range of rotational speed of the propeller is in the range from 0 to 0.46 of the nominal. The power of consumers of their own needs also make up about 10% of the power of the main mover for high-power vessels. Figure 3 presents the accumulated structures and energy flows in an electric power installation for various technological modes of operation of the vessel. The dependences of the capacities at the inputs and outputs of the elements of the power system are given without taking into account losses in the elements themselves. Figure 4 presents the load characteristic of the propeller and marked the ranges of the electric power plant in various technological modes of operation of the vessel.
Преимуществом данной электроэнергетической системы является повышение энергетической эффективности и увеличения коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей электроэнергетической установки и, как следствие, экономия топлива, а также повышение ресурса элементов системы. К достоинствам предлагаемой системы также следует отнести улучшение массогабаритных и виброшумовых характеристик, а также повышение надежности и живучести электроэнергетической установки.The advantage of this electric power system is to increase energy efficiency and increase the load factor of the primary heat engines of the electric power plant and, as a result, fuel economy, as well as increase the resource of system elements. The advantages of the proposed system should also include the improvement of overall dimensions and vibration and noise characteristics, as well as increased reliability and survivability of the electric power plant.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113758/11A RU2498926C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | High tonnage ship electric plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113758/11A RU2498926C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | High tonnage ship electric plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012113758A RU2012113758A (en) | 2013-10-20 |
RU2498926C1 true RU2498926C1 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=49356783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012113758/11A RU2498926C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | High tonnage ship electric plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498926C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560198C1 (en) * | 2014-07-07 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Electrical generating plant of ship |
RU2672574C1 (en) * | 2014-10-27 | 2018-11-16 | Абб Швайц Аг | System for generation of electric power |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3619632A (en) * | 1969-06-02 | 1971-11-09 | Raymond A Labombarde | Outboard generator unit for sailboats |
SU599312A1 (en) * | 1976-03-18 | 1978-03-25 | Dvinin Valerij Aleksandrovich | Self-sustained power station |
RU2375804C2 (en) * | 2008-01-09 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) | Ship electric power system |
RU2460191C2 (en) * | 2010-07-29 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Electric power distribution method of common basic ship electric power system, and system used for its implementation |
-
2012
- 2012-04-06 RU RU2012113758/11A patent/RU2498926C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3619632A (en) * | 1969-06-02 | 1971-11-09 | Raymond A Labombarde | Outboard generator unit for sailboats |
SU599312A1 (en) * | 1976-03-18 | 1978-03-25 | Dvinin Valerij Aleksandrovich | Self-sustained power station |
RU2375804C2 (en) * | 2008-01-09 | 2009-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) | Ship electric power system |
RU2460191C2 (en) * | 2010-07-29 | 2012-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Electric power distribution method of common basic ship electric power system, and system used for its implementation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560198C1 (en) * | 2014-07-07 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Electrical generating plant of ship |
RU2672574C1 (en) * | 2014-10-27 | 2018-11-16 | Абб Швайц Аг | System for generation of electric power |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012113758A (en) | 2013-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9096295B2 (en) | Hybrid power and propulsion system | |
AU2011209476B2 (en) | Ship drive system having a plurality of electric drive shafts | |
RU2553530C2 (en) | Propulsion system | |
EP2658773B1 (en) | Propulsion system | |
CN101767645A (en) | Novel electric propulsion system | |
CN102530219B (en) | Electric propulsion system | |
CN109367750A (en) | Shaft generator control system and ship hybrid power system | |
RU2392180C1 (en) | Electric propulsion system (versions) | |
CN106160010A (en) | Electrical Propulsion Ship integrated power system | |
CN110182348A (en) | A kind of hybrid power automatic control device of miniature self-service ship | |
RU2498926C1 (en) | High tonnage ship electric plant | |
CN112572744A (en) | Double-shaft four-engine ship hybrid power system and propulsion control method thereof | |
CN201694383U (en) | Electric power propulsion system | |
CN109484602A (en) | Bavin electric mixed dynamic system based on spacing paddle | |
KR20190091881A (en) | Hybrid propulsion system for small ships using PTO of main engines | |
CN209351576U (en) | Shaft generator control system and ship hybrid power system | |
Duan et al. | Analysis of key technologies for new green marine propulsion systems | |
CN216508978U (en) | Unmanned ship direct current network deployment electric propulsion system | |
RU2560198C1 (en) | Electrical generating plant of ship | |
RU137014U1 (en) | SHIP ELECTRIC POWER PLANT | |
CN111017180A (en) | Ship hybrid propulsion method and system | |
CN205837158U (en) | A kind of AC power propulsion system for tug, anchor-handling and supply vessel | |
CN206060230U (en) | Electrical Propulsion Ship integrated power system | |
CN218431697U (en) | High-power direct current hybrid system and ship | |
EP4183674A1 (en) | Marine propulsion system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190407 |