Гребная электромеханическая установка Советский патент 1989 года по МПК B63H23/24 

4;

СП

сх

КС

4

Изобретение относится к судостроению, в частности к судам с электродвижением. Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение КЦЦ установки, исключение перегрузок, в режиме пуска гребного электродвигателя, повышение надежности, расширение функциональных возможностей и обеспечение работоспособности установки при полностью отключенном средстве регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в качестве движителя 2 принят винт фиксированного шага, редуктор вьтолнен в виде планетарной дифференциальной передачи 3, у которой входное звено / изготовлено в виде колеса с наружным зацеплением и соединено с гребным электродвигателем 1, выходное звено С - в виде водила и соединено с движителем 2, регулируемое звено В - в виде колеса с внутренним зацеплением и соединено через согласующую передачу с электрической машиной 7 средства регулирования, подключенной к шинам 4 электроэнергетической системы через обратимый преобразователь 8 электроэнергии, два звена гшанетарной дифференциальной передачи соединены через фиксирующую передачу 11 и разобщительную муфту 10. 10 з.п. ф-лы, 11 ил. О)

9иг.1

Изобретение относится к судостроению, в частности к судам с электродвижением.

Цель изобретения - упрощение кон- струкции и увеличение К11Д установки, исключение перегрузок в режимах пуска гребного электродвигателя, повышение надежности, расширение функциональных возможностей и обеспечение работоспособности установки при полностью отключенном средстве регулирования.

На фиг.1 изображена структурная схема электромеханической установки (ГЭМУ) при трех вариантах включения фиксирующей передачи (ФП);на с)иг.2 - кинематическая схема планетарной дифференциальной передачи (ЦЦП) с внешними вхЪдным А,выходным С и peryлируемым В звеньями; на фиг.З - кинематическая схема механической части установки с ФП в случае ее включения совместно с разобщительной муфтой (РМ) между входным А и регулируемым В звеньями на фиг.4 - то же, с РМ, установленной между первой и второй ступенями OIIj на фиг.З - то же, в случае включения ФП и РМ между регулируемым В и выходным С звеньямиjна фиг.6 - то же, с РМ, установленной между первой и второй ступенями ФП; на фиг.7 - то же, в случая включения ФП и РМ между входным А и выходным С звеньямиJ на фиг.8 - то же, с РМ, установленной между первой и второй ступенями ФП; на фиг. 9 - то же, с РМ, установленной между выходом второй ступени ФП и выходным звеном ПДП на фиг.10 - то же, при исполнении ФП в виде соосной одноступенчатой передачи в случае включения её и РМ между входным А и .регулируемым В звеньями; на фиг.11 - то же, в случае включения ее и РМ между регулируемым В и выходным С звеньями.

В состав ГЭМУ входят гребной электродвигатель 1 (ГЭД) переменного тока повьппенной быстроходности, механически соединенный с движителем 2 в

виде гребного винта фиксированного

шага (ВФШ) через ПДП 3 и непосредственно электрически подключенный к шинам 4 электроэнергетической системы (ЭЭС) переменного тока стабильной частоты и напряжения. В ПДП имеются входное А и выходное С звенья, соединенные соответственно с указанными ГЭД и ВФШ, а также регулируемое звег

Q 5 Q 5

0

5

0

5

но В, соединенное через согласующую передачу, включающую колеса 5 и 6 с электриггеской машиной 7 средства регулирования, подключенной через обратимый преобразователь 8 электроэнергии к шинам ЭЭС. На валу электрической машины установлен тормоз 9.Между двумя звеньями ПДП (входным А и регулируемым В, регулируемым В и выходным С или выходным С и входным А) включены РМ 10 и ФП 11.

ПДП содержит колесо 12 с наружным зацеплением (солнечную шестерню), колесо 13 с внутренним зацеплением (эпицикл), связанные через сателлиты 1А, установленные во вращающемся во- диле 15.

РМ и ФП связывают входное А и регулируемое В звенья ЦДП (фиг.З и 4). При этом ФП содержит первую ступень с колесом 16, имекшщм внутреннее зацепление, и с колесом 17, имеющим наружное зацепление, а также вторую ступень с колесами 18 и 19, имеющими наружное зацепление. При этом фиг.З РМ установлена между выходом второй ступени ФП и входным звеном А, а на фиг.4 - между первой и второй ступенями. РМ и ФП связывают регулируемое В и вькодное С звенья ПДП (фиг.5 и 6) при двух аналогичных (фиг.З и 4) расположенных РМ. Обе ступени ФП имеют колеса 20-23 с наружным зацеплением, и РМ связывает входное Аи выходное С звенья ПДП (фиг. 7-9) . ФП выполнена в виде соосной одноступенчатой передачи и включает колесо

24с внутренним зацеплением, колеса

25(сателлиты), установленные на неподвижных осях 26, и колесо 27 с наружным зацеплением (фиг. 10 и 11), последнее через РМ связано с входным А (фиг.10) или выходным С (фиг.11) звеньями ИДП.

ГЭМУ работает следующим образом.

При регулировании частоты вращения Пр движителя 2 в зоне максимальных частот вращения от п ГЭМУ работает в однопоточном режиме. ГЭД 1 отключен от шин 4 ЭЭС, разобщительная муфта 10 включена, тормоз 9 отключен от шин, электрическая машина 7 через, обратимый преобразователь 8 подключена к шинам 4. Передаточное число ЦЦП устанав.пивается постоянньм за счет включения ФП 11 посредством РМ 10. Частота вращения движителя регулируется путем изменения частоты вращения машины 7 посредством преобразователя 8. Машина 7 в этой зоне работает, двигателем. Мощность от шин 4 ЭЭС к движителю 2 проходит одним электрическим потоком через преобразователь 8 и машину 7. Наибольшая величина этой мощности, установленная, исходя

В ГЭМУ достигается непрерьшное гулирование частоты вращения движи ля в полном диапазоне за счет отно тельно маломощных средств регулиро ния в однопоточном режиме привод движителя осуществляется только ср ством регулирования с отключенным (последний вращается в маковичном

из ее равенства наибольшей мощности,, IQ жиме), в двухпоточном - совмесГно

передаваемой через машину 7 в двухпоточном режиме, составляет ориентировочно 20% от полной мощности на валу движителя (полная мощность на валу движителя имеет место при его частоте вращения п. м 1)

При регулировании частоты вращения Пс движителя 2 в зонах от п до

ГЭД и средством регулирования. При переходе из однопоточного в двухпо точный режим по достижении частоты вращения движителя п. п „ ГЭД син

15 хронизируется (а при его выполнени в виде синхронной машины также и с фазируется) с сетью переменного тока, т.е. в ГЭМУ вместо тяжелых р жимов асинхронного пуска ГЭД перем

при прямом и от -п pi, до -п при

п/

обратном направлениях вращения движителя ГЭМУ работает в двухпото.чном режиме. ГЭД подключен к шинам 4, РМ 10 и тормоз 9 отключены, машина 7 через обратимьй преобразователь 8 подключена к шинам 4. Передаточное число ПДП может изменяться вследствие отключенной ФП 11 посредством РМ 10. Частота вращения движителя регулируется как и в однопоточном режиме путем изменения частоты вращения машины 7 посредством преобразователя 8. Машина 7 в частичных зонах ;П. ..Пр И -п..-По, где По - значение частоты вращения п, при которой осуществляется реверс частоты вращения ng машины, работает генератором, а в частичных зонах По... -Пд. .. двигателем. В указанных полных зонах мощность от шин 4 к движителю 2 проходит двумя электрическими потоками - одним через ГЭД 1, а другим с изменением его направления через преобразователь 8 и машину 7, суммируясь или разделяясь в ПДП механическим способом.

В однопоточном режиме в случае включения ФП и РМ между регулируемьм В и выходным С. звеньями (фиг. 5, 6 и 11) ЦЦП оказьшается разгруженной, и мощность от машины 7 к движителю 2 передается одним механическим пото- ком - через ФП и РМ. В остальных схемах включения ФП и РМ - между вход1. Гребная электромеханическая ус- 45 тановка, содержащая электродвигатель переменного тока, кинематически связанный через редуктор и подключенный к элект11оэнергетической системе переменного тока стабильной частоты и на а также средство регулиро50 пряжения,

вания скорости движения судна, включающее в себя электрическую машину, о тлич ающаяс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уве- ным А и регулируемьм В (фиг.3,4 и 10) gg личения КПД установки, исключения пе- и между выходным А и выходным Срегрузок в режимах пуска гребного

звеньями (фиг. 7-9) - ПДП остается нагруженной. При этом в ПДП имеет место циркуляция механической мощности.

электродвигателя, повьш1ения надежности, расширения функциональных возможностей и обеспечения работоспособноеВ ГЭМУ достигается непрерьшное регулирование частоты вращения движителя в полном диапазоне за счет относительно маломощных средств регулироба- ния в однопоточном режиме привод 1 движителя осуществляется только средством регулирования с отключенным ГЭД (последний вращается в маковичном режиме), в двухпоточном - совмесГно

ГЭД и средством регулирования. При переходе из однопоточного в двухпо- точный режим по достижении частоты вращения движителя п. п „ ГЭД синхронизируется (а при его выполнении в виде синхронной машины также и син- фазируется) с сетью переменного тока, т.е. в ГЭМУ вместо тяжелых режимов асинхронного пуска ГЭД переменного тока отрабатывается его принудительный запуск, синхронизация, син- фазированиё и последующее включение шины 4. Благодаря наличию, кроме ГЭД, второй электрической машины, выполнякщей роль дополнительного приводного двигателя, в целом ГЭМУ даже при наличии одного ГЭД входит в класс двухмашинных установок. Помимо регулируемых режимов в ГЭМУ возможны два длительных нерегу

лируемых режима - первый при Пс п.

35

отрабатывается включением РМ 10 и отключением машины 7 с преобразователем 8 от шин 4 (машина 7 в этом режиме вращается в качестве маховика), второй при п 5- Пр отрабатывается одновременным включением тормоза 9 и РМ 10 и отк.пючением мапшнь 7 с преобразователем 8 от шин 4 (машина 7 Q в этом режиме заторможена).

Формула изобретения

электродвигателя, повьш1ения надежности, расширения функциональных возможностей и обеспечения работоспособное20

ти установки при полностью отключен- HOM средстве регулирования, она снабена сйгласующей передачей, обратимым преобразователем электроэнергии, фиксирующими передачами и разобщи- тельными муфтамиj при этом движитель выполнен в виде гребнего винта фиксированного шага, а редуктор вьшол- нен в виде планетарной дифференци- Q альной передачи, у которой входное звено содержит солнечную шестерню с наружным зацеплением и кинематически связано с гребным электродвигателем, выходное звено содержит водило и связано с движителем, а регулируемое звено содержит эпицикл с внутренним зацеплением и связано через согласующую передачу с электрической машиной средства. регули1)ования, подключенной к электроэнергетической системе через обратимьй преобразователь электроэнергии, при этом все звенья планетарной дифференциальной передачи попарно связаны между собой фиксирующими передачами и разобщительными муфтами.

/

25

30

40

пени одной из фиксирующих передач соединен с регулируемым звеном, а выход второй ступени через разобщительную муфту - с выходным звеном планетарной дифференциальной передачи.

фиксирующей передачи.

входным, а выход второй - с выходньм

зреньями планетарной дифференциальной передачи, ,

щ а я с я тем, что одна из разобщительных 1У1УФТ установлена между первой и второй ступенями фиксирующей пере-.- дачи.

11,Установка по п.. 1, о т л и- чающаяся .тем, что каждая фиксирующая передача выполнена соосной одноступенчатой и включает в себя колесо с внутренним и колесо с наружным зацеплением, при этом колесо с внутренним зацеплением соединено с регулируемым звеном планетарной дифференциальной передачи, а колесо с наружным зацеплением через разобщительную муфту соединено с входным или выходным звеньями планетарной диффере - циальной передачи.

Фиг. 2

i-Ti

TUrLJiu

e

17 ..

R

19 I

ФигЛ

11

J8

НП

16

{

IB

Фив. 6

.S

S

KS

17

11

/5

QfJ

-

Фие.З

7

Ю

17

/5

С

n

5

Фие.5

n

гз

в

20

10

22

2l

(fue.7

.риг.З

(U5,10

(ft иг. ff