Движительная система
Изобретение относится к компоновке для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна. Компоновка для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна содержит двигатель гребного винта, генератор переменного тока и преобразователь частоты. Генератор переменного тока вращается посредством вращающегося силового агрегата. Преобразователь частоты присоединен посредством переключателя к электрическому силовому соединению, которое присоединяет генератор переменного тока к двигателю гребного винта. Электрическое силовое соединение содержит линейный выключатель. Генератор и преобразователь частоты выполнены с возможностью альтернативного подключения к двигателю гребного винта при маневрировании судна. Мощностью и частотой управляют посредством преобразователя частоты. Достигается обеспечение электрической энергии на корабле или морском судне. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к компоновке для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Движительная энергия больших кораблей или морских судов вырабатывается вращающимся силовым агрегатом, источником энергии которого является нефть, газ, ядерная энергия. Вращающийся силовой агрегат может быть дизельным двигателем, газовой турбиной или турбиной, приводимой во вращение ядерным реактором. Механический выходной вал либо непосредственно, либо через зубчатую передачу присоединен к валу гребного винта, или вращающийся силовой агрегат приводит генератор, который подает электрическую энергию к двигателям гребных винтов корабля. К тому же, используются несколько разных комбинаций этих двух основных способов приведения гребного винта.
Мощностная и энергетическая эффективность морского судна требуют, чтобы движительная энергия вырабатывалась настолько экономично, насколько это возможно, в разных режимах работы. Следовательно, должно быть оптимизировано общее потребление энергии. Это значит, что электрическая энергия должна быть выработана с использованием наиболее экономичной системы производства энергии, которая доступна на борту, и что электрическая энергия используется настолько эффективно, насколько это возможно, при подаче электрической энергии к устройствам и двигателям, использующим электрическую энергию.
Как хорошо известно в данной области техники, движительные устройства потребляют большинство энергии, расходуемой на морских судах. К тому же, движущая сила или тяга вырабатываются с одновременным использованием разных типов двигателей. Следовательно, важно, чтобы они взаимодействовали так, чтобы при вырабатывании требуемой энергии для продвижения и руления, их совместное потребление энергии было настолько низким, насколько это возможно. В это же время, полное потребление энергии и выработка электричества должны быть настолько эффективными, насколько это возможно. Важно, чтобы полная энергия судна вырабатывалась эффективно, и электрическая энергия подавалась ко всем устройствам, потребляющим электрическую энергию, и использовалась ими эффективно в разных рабочих ситуациях.
В публикации WO 02/072418 предложена компоновка с гребным винтом CRP, в которой один гребной винт приводится основным двигателем, и другой гребной винт приводится электрическим двигателем. Валы первого и второго гребных винтов являются соосными, и вал первого гребного винта расположен внутри полого вала второго гребного винта. Основной двигатель приводит первый гребной винт, присоединенный к валу основного двигателя, и генератор, присоединенный к валу основного двигателя, подает электрическую энергию к двигателю, который приводит второй гребной винт. К тому же, существуют другие двигатели, которые вращают генераторы, которые подают энергию к двигателю.
В публикации DE 3207398 описана компоновка CRP, в которой основной двигатель вращается на гребном винте, который покоится на корпусе корабля, и другой гребной винт присоединен к рулевому агрегату. Другой гребной винт вращается двигателем, который питается от генератора, приводимого основным двигателем. Двигатель присоединен к генератору непосредственно или через преобразователь частоты. В качестве альтернативы, двигатель питается через основную распределительную панель от другого генератора, приводимого другим основным двигателем.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является создание новой и рентабельной компоновки для обеспечения электрической энергии на корабле или морском судне. Эта компоновка согласно изобретению отличается признаками п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Компоновка для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна содержит двигатель гребного винта, который присоединен к генератору переменного тока, и генератор переменного тока подает электрическую энергию к двигателю гребного винта, посредством чего генератор переменного тока вращается посредством вращающегося силового агрегата. Преобразователь частоты выполнен с возможностью присоединения параллельно к генератору переменного тока, и преобразователь частоты подает электрическую энергию от второго силового агрегата.
Согласно одному предпочтительному аспекту изобретения, преобразователь частоты присоединен посредством переключателя к электрическому силовому соединению, которое присоединяет генератор переменного тока к двигателю гребного винта.
Согласно одному предпочтительному аспекту изобретения, преобразователь частоты выполнен с возможностью подключения к электрическому силовому соединению при изменении распределения энергии между основным гребным винтом, приводимым вращающимся силовым агрегатом, и вторичным гребным винтом, приводимым двигателем гребного винта.
Согласно одному предпочтительному аспекту изобретения, электрическое силовое соединение содержит линейный выключатель, а генератор и преобразователь частоты выполнены с возможностью альтернативного подключения к двигателю гребного винта при маневрировании судна.
Согласно одному предпочтительному аспекту изобретения, компоновка содержит множество вторых силовых агрегатов, которые вращают множество вспомогательных генераторов переменного тока, посредством чего основная распределительная панель питается вспомогательными генераторами переменного тока.
Согласно одному предпочтительному аспекту изобретения, вращающийся силовой агрегат вращает первый гребной винт, и двигатель гребного винта вращает второй гребной винт, а первый и второй гребные винты образуют систему CRP.
Согласно одному предпочтительному аспекту изобретения, преобразователь частоты подает электрическую энергию от второго силового агрегата и к другим потребителям электрической энергии на морском судне в зависимости от потребности в энергии гребных винтов.
При использовании компоновки согласно изобретению обеспечивается больше свободы общей компоновки корабля и конструкции корпуса по сравнению, например, с механическим движителем. Генераторы электрической энергии могут быть расположены более выгодным образом, и посредством этого улучшается гидродинамическая эффективность судна.
Энергия вырабатывается наиболее эффективным образом в разных рабочих ситуациях, и удовлетворяет изменяющимся потребностям судна в энергии. Посредством этого электрические потери морского судна также сводятся к минимуму по сравнению с обычными электрическими движительными системами.
Компоновка согласно изобретению позволяет чувствительно конфигурировать установки по генерированию энергии и двигатели с использованием первичного источника энергии согласно потребностям судна. Это дает свободу выбора наиболее подходящей из множества конфигураций энергетической установки и, таким образом, обеспечивает энергоэффективную работу корабля.
Вырабатывающие энергию машины, такие как дизельные двигатели, и двигатели, вырабатывающие движущую энергию, такие как электродвигатели, или дизель, приводящий основной гребной винт, распределены по судну, и они могут быть соединены и отсоединены. Посредством этого может быть увеличено резервирование движительных агрегатов и их элементов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
- на Фиг.1 показан первый предпочтительный вариант осуществления изобретения,
- на Фиг.2 показан второй предпочтительный вариант осуществления изобретения,
- на Фиг.3 показан режим работы второго предпочтительного варианта осуществления изобретения,
- на Фиг.4 показан второй режим работы второго предпочтительного варианта осуществления изобретения,
- на Фиг.5 показан третий режим работы второго предпочтительного варианта осуществления изобретения,
- на Фиг.6 показан четвертый режим работы второго предпочтительного варианта осуществления изобретения,
- на Фиг.7 показан пятый режим работы второго варианта осуществления изобретения,
- на Фиг.8 показан третий предпочтительный вариант осуществления изобретения, и
- на Фиг.9 показан четвертый предпочтительный вариант осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 показана схематичная диаграмма первого предпочтительного варианта осуществления изобретения. Вращающийся силовой агрегат 2, который расположен внутри корпуса морского судна, вращает генератор 4. Вращающийся силовой агрегат 2 предпочтительно представляет собой двухтактный дизельный двигатель, который использует нефть в качестве топлива. Вращающийся силовой агрегат также может быть другим двигателем, использующим некоторый первичный источник энергии, такой как газ, ядерная энергия или топливные элементы. Генератор 4 присоединен к выходному валу вращающегося силового агрегата 2 либо непосредственно, либо через коробку передач. Таким образом, скорость вращения ротора генератора 4 такая же, как скорость вращения выходного вала вращающегося силового агрегата 2, или, при наличии коробки передач, отношение их оборотов определено передаточным числом зубчатой передачи. Электрический вывод генератора 4 присоединен через электрическое силовое соединение 6 к двигателю 8 гребного винта. Двигатель 8 гребного винта вращает гребной винт 10, который прикреплен к валу двигателя. Прерыватель 12 цепи установлен в электрическом силовом соединении 6 между генератором 4 и точкой 14 соединения.
Два вспомогательных вращающихся силовых агрегата или вторых силовых агрегата 16 и 18 присоединены к двум генераторам 20 и 22, которые через электрические силовые соединения присоединены к основной распределительной панели или основной шине 24 корабля. Распределительная панель 24 присоединена к электрическим распределительным магистралям судна, и генераторы 20 и 22 подают электрическую энергию к потребителям. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 16 и 18 представляют собой, предпочтительно, четырехтактные дизельные двигатели, имеющие меньшую мощность, чем вращающийся силовой агрегат 2. Вращающийся силовой агрегат 2 и вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 16 и 18 могут быть расположены в подходящем пространстве в корпусе судна, и их не нужно располагать рядом с гребным винтом 10 судна или рядом с другими потребителями электрической энергии. Преобразователь 26 частоты присоединен между основной распределительной панелью 24 и точкой 14 соединения электрического силового соединения 6 через электрическое силовое соединение 28 и через электрическое силовое соединение 29, соответственно. Имеется второй прерыватель 30 цепи между основной распределительной панелью 24 и преобразователем 26 частоты и третий прерыватель 32 цепи между преобразователем 26 частоты и точкой 14 соединения.
Движительная энергия вырабатывается вращающимся силовым агрегатом 2, вспомогательными вращающимися силовыми агрегатами 16 и 18, или вращающимся силовым агрегатом 2 и вспомогательными вращающимися силовыми агрегатами 16 и 18 в зависимости от режима работы судна. Когда судно работает в нормальном режиме, и нет необходимости в каких-либо управляющих действиях, прерыватель 12 цепи закрыт, движительная энергия подается через электрическое силовое соединение к гребному двигателю 8. Гребной двигатель 8 представляет собой двигатель переменного тока, либо асинхронный, либо синхронный двигатель, скорость вращения которого зависит от частоты переменного тока, подаваемого генератором 4 переменного тока. Скорость вращения генератора 4 такая же, как скорость вращения вращающегося силового агрегата 2, или, если имеется коробка передач, пропорциональна передаточному числу. Так как и генератор 4 и гребной двигатель 8 представляют собой машины переменного тока, их скорость вращения пропорциональна частоте переменного тока и количеству полюсов машин. Таким образом, в случае синхронных машин их скорости вращения одинаковы, когда количества полюсов одинаковы, и обратно пропорциональны их количествам полюсов, когда они имеют разные количества полюсов. Если двигатель 8 представляет собой асинхронный двигатель, существует дополнительная разность из-за скольжения в асинхронном двигателе. В ситуации постоянной нагрузки скорость вращения гребного винта 10 определяется скоростью вращения вращающегося силового агрегата 2. Когда требуется дополнительная движительная энергия, второй и третий прерыватели 30 и 32 цепи включаются, и преобразователь 26 частоты подает дополнительную электрическую энергию к двигателю 8 параллельно с генератором 4.
Когда судно работает в другом режиме, например при запуске или перемещении судна, когда первичный движитель не перемещается или некоторые вращающиеся силовые агрегаты не функционируют правильно, компоновка на Фиг. 1 может быть соответственно управляема для выполнения требований управления. Может возникнуть ситуация, в которой вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 16 или 18 не могут вырабатывать требуемую энергию для устройств, присоединенных к распределительной панели 24, и вращающийся силовой агрегат 2 имеет производительность энергии, превосходящую потребность главного двигателя. В этом случае все прерыватели 12, 30 и 32 цепи включают, и преобразователь 26 частоты управляется для подачи электрической энергии к распределительной панели 24. В некоторых случаях вращающийся силовой агрегат 2 может быть недоступен из-за отказа или по другой причине. При таких обстоятельствах прерыватель 12 цепи выключают, и электрическая энергия подается от генераторов 20 и 22 через электрические силовые соединения 28 и 29 и управляется преобразователем 26 частоты.
На Фиг. 2 показана схематичная диаграмма второго варианта осуществления изобретения. Основной вращающийся силовой агрегат 40, который представляет собой, например, двухтактный дизельный двигатель, приводит движительный генератор 42 переменного тока, ротор которого прикреплен к одному выходному валу вращающегося силового агрегата 40. Основной гребной винт 44 судна прикреплен к другому выходному валу 46 вращающегося силового агрегата 40. Несмотря на то что генератор 42 и гребной винт 44 находятся на противоположных сторонах вращающегося силового агрегата 40 в варианте осуществления, показанном на Фиг. 2, генератор может также быть на той же стороне вращающегося силового агрегата 40, что и гребной винт 44. Напротив основного гребного винта 44 расположен второй гребной винт 48, который приводится двигателем 50 переменного тока. Основной или передний гребной винт 44 установлен с помощью подшипника в корпус судна. Второй или задний гребной винт 48 прикреплен двигателем 50 переменного тока к корпусу судна или к рулевому устройству судна. Передний гребной винт 44 и задний гребной винт 48 выполнены с возможностью работы в режиме движения с противоположным вращением (CRP), который хорошо известен специалистам в данной области техники. Движительный генератор 42 переменного тока присоединен к двигателю 50 переменного тока посредством электрического силового соединения 52. На электрическом силовом соединении 52 расположен прерыватель 54 цепи, посредством которого соединение между двигателем 50 переменного тока и движительным генератором 4 переменного тока может быть включено и выключено. Когда прерыватель 54 цепи включен, двигатель 50 переменного тока и движительный генератор 4 переменного тока имеют одинаковую частоту. Их скорость вращения, также как скорость вращения заднего и переднего гребных винтов, зависит от частоты, также как и их количества полюсов, как будет более подробно уточнено далее в связи с разными режимами работы, показанными на Фиг. 3-8.
Два вспомогательных вращающихся силовых агрегата или вторых силовых агрегата 56 и 58 присоединены к двум генераторам 60 и 62, которые через электрические силовые соединения присоединены к основной распределительной панели или основной шине 64 корабля. Распределительная панель 64 присоединена к электрическим распределительным магистралям судна, и генераторы 60 и 62 подают электрическую энергию к потребителям. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 56 и 58 предпочтительно представляют собой четырехтактные дизельные двигатели, имеющие меньшую мощность, чем вращающийся силовой агрегат 40. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 56 и 58 могут быть расположены в подходящем пространстве в корпусе судна и их не обязательно располагать рядом с гребными винтами 44 или 48 судна или рядом с другими потребителями электрической энергии. Преобразователь 66 частоты присоединен между основной распределительной панелью 64 и точкой 68 соединения электрического силового соединения 52 посредством электрического силового соединения 70 и электрического силового соединения 72, соответственно. Предусмотрены второй прерыватель 74 цепи между основной распределительной панелью 64 и преобразователем 66 частоты и третий прерыватель 76 цепи между преобразователем 66 частоты и точкой 68 соединения.
Движительная система, показанная на Фиг. 2, может быть приведена в действие и управляема различными способами в зависимости от режима работы. Со ссылкой на Фиг. 3-8 будут уточнены некоторые режимы работы. При возможности, на Фиг. 3-8 будут использованы такие же условные обозначения, как на Фиг. 2.
На Фиг. 3 показан второй вариант осуществления изобретения в режиме маневрирования, в котором движительная энергия вырабатывается вспомогательными вращающимися силовыми агрегатами 56 и 58, тогда как основной вращающийся силовой агрегат не работает. Движительная энергия вырабатывается задним гребным винтом 48, как проиллюстрировано стрелкой 82, а передний гребной винт остается неподвижным. Таким образом, генератор 42 переменного тока не вырабатывает электрическую энергию, и прерыватель 54 цепи выключен. Прерыватели 74 и 76 цепи включены, и электрическая энергия подается к двигателю 50 переменного тока через преобразователь 66 частоты и через основную распределительную панель от генераторов 60 и 62. Поток электрической энергии проиллюстрирован стрелками 80. Мощность и частота электрической энергии, подаваемой к двигателю 50 переменного тока, управляются преобразователем 66 частоты. Движительная энергия заднего гребного винта ограничена производительностью генераторов 60 и 62 переменного тока, и практически производительностью преобразователя 66 частоты.
На Фиг. 4 показан второй вариант осуществления изобретения в первом пусковом режиме, в котором движительная энергия вырабатывается вспомогательными вращающимися силовыми агрегатами 56 и 58 и основным вращающимся силовым агрегатом 40. Задний гребной винт 48 и передний гребной винт 44 работают в режиме CRP, как проиллюстрировано стрелками 82 и 84. Несмотря на то что основной вращающийся силовой агрегат работает, генератор 42 переменного тока не вырабатывает электрическую энергию, и силовой прерыватель 54 цепи выключен. Прерыватели 74 и 76 цепи включены, и электрическая энергия подается к двигателю 50 переменного тока через преобразователь 66 частоты и через основную распределительную панель от генераторов 60 и 62. Поток электрической энергии проиллюстрирован стрелками 80. Мощность и частота электрической энергии, подаваемой к двигателю 50 переменного тока, управляются преобразователем 66 частоты. В этом режиме скорость заднего гребного винта 48 может быть управляемой независимо от скорости переднего гребного винта 44. Основной вращающийся силовой агрегат работает на уровне пониженной мощности, например на 25% от его номинальной мощности, и движительная энергия переднего гребного винта составляет около 25% от его полной мощности. Движительная энергия заднего гребного винта ограничена производительностью генераторов 60 и 62 переменного тока, и практически производительностью преобразователя 66 частоты.
На Фиг. 5 показан второй вариант осуществления изобретения во втором пусковом режиме, в котором движительная энергия вырабатывается вспомогательными вращающимися силовыми агрегатами 56 и 58 и основным вращающимся силовым агрегатом 40. Двигатель 50 переменного тока питается как от генераторов 60 и 62 переменного тока через преобразователь 66 частоты, так и от генератора 42 переменного тока через электрическое силовое соединение 52. Задний гребной винт 48 и передний гребной винт 44 работают в режиме CRP, как проиллюстрировано стрелками 82 и 84. Основной вращающийся силовой агрегат работает, и генератор 42 переменного тока вырабатывает электрическую энергию, и силовой прерыватель 54 цепи включен. Прерыватели 74 и 76 цепи включены, и электрическая энергия подается к двигателю 50 переменного тока через преобразователь 66 частоты и через основную распределительную панель от генераторов 60 и 62. Поток электрической энергии от генераторов 60 и 62 переменного тока проиллюстрирован стрелками 80, поток электрической энергии от генератора 42 переменного тока проиллюстрирован стрелкой 86 и поток электрической энергии к двигателю 50 переменного тока проиллюстрирован стрелкой 88. Мощность и частота электрической энергии, подаваемой к двигателю 50 переменного тока, управляются преобразователем 66 частоты. В этом режиме подача энергии к двигателю 50 переменного тока постепенно переходит от генераторов 60 и 62 переменного тока к генератору 42 переменного тока посредством регулировки выходной мощности генератора 42 переменного тока и управления преобразователем частоты, соответственно. Основной вращающийся силовой агрегат работает на уровне пониженной мощности, такой как 25% от его номинальной мощности, и движительная энергия переднего гребного винта составляет около 25% от его полной мощности для удерживания уровней движительной энергии заднего и переднего гребных винтов в допустимых пределах. Движительная энергия заднего гребного винта ограничена производительностью генераторов 60 и 62 переменного тока, и практически производительностью преобразователя 66 частоты, и правильная работа CRP требует, чтобы движительные энергии заднего и переднего гребных винтов находились в правильном отношении, предпочтительно между 50 на 50 и 20 на 80.
На Фиг. 6 показан второй вариант осуществления изобретения в третьем пусковом режиме, в котором движительная энергия вырабатывается основным вращающимся силовым агрегатом 40. Он также является примером продвижения на полной скорости и на полной мощности, при котором оба гребных винта работают от энергии основного вращающегося силового агрегата 40 и генератора 42 переменного тока, непосредственно присоединенного к двигателю 50 переменного тока. Прерыватель 54 цепи включен, тогда как прерыватели 74 и 76 цепи выключены, и двигатель 50 переменного тока полностью питается от генератора 42 переменного тока через электрическое силовое соединение 52. Задний гребной винт 48 и передний гребной винт 44 работают в режиме CRP, как проиллюстрировано стрелками 82 и 84. Поток электрической энергии к двигателю 50 переменного тока проиллюстрирован стрелками 90. Во время третьего пускового режима мощность основного вращающегося силового агрегата увеличивается от пониженного уровня, такого как 25%, до его номинальной мощности. Для того чтобы иметь эффективную работу CRP, движительные энергии заднего и переднего гребных винтов находятся в правильном отношении, предпочтительно между 50 на 50 и 20 на 80. Поскольку генератор 42 переменного тока непосредственно присоединен к двигателю 50 переменного тока через электрическое силовое соединение 52, генератор 42 переменного тока и двигатель переменного тока имеют одинаковую частоту. Когда они оба представляют собой синхронные машины, их скорости вращения отличаются друг от друга на основании числа полюсов машин. Соответственно, скорости вращения заднего и переднего гребных винтов отличаются таким же образом, поскольку они прикреплены к валам машин.
На Фиг. 7 показан второй вариант осуществления изобретения в четвертом режиме, в котором движительная энергия вырабатывается основным вращающимся силовым агрегатом 40. Основной вращающийся силовой агрегат 40 работает на полной мощности, и генератор 42 переменного тока непосредственно присоединен к двигателю 50 переменного тока. Прерыватель 54 цепи включен, и прерыватели 74 и 76 цепи также включены, и преобразователь 66 частоты соединен между основной распределительной панелью 64 и точкой 68 соединения линии 52. Двигатель 50 переменного тока полностью питается от генератора 42 переменного тока через электрическое силовое соединение 52. К тому же, генератор 42 переменного тока также подает энергию к основной распределительной панели 64, согласно управлению посредством преобразователя 66 частоты. Поток электрической энергии к двигателю 50 переменного тока проиллюстрирован стрелкой 94, поток электрической энергии от генератора 42 переменного тока проиллюстрирован стрелками 92, и поток электрической энергии к основной распределительной панели 64 проиллюстрирован стрелками 96. Движительная энергия уменьшена на величину, которая подается к основной распределительной панели 64. В других отношениях CRP работает, как объяснено для Фиг. 6.
На Фиг. 8 показана схематичная диаграмма третьего варианта осуществления изобретения. В этом варианте осуществления описан один механический гребной винт и два электрических гребных винта. Основной вращающийся силовой агрегат 100, который представляет собой, например, двухтактный дизельный двигатель, приводит движительный генератор 102 переменного тока, ротор которого прикреплен к выходному валу вращающегося силового агрегата 100. Основной гребной винт 104 судна прикреплен к выходному валу 106 вращающегося силового агрегата 100.
Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты или вторые силовые агрегаты 108 прикреплены к генераторам 110 переменного тока, которые через электрические силовые соединения присоединены к основной распределительной панели или основной шине 112 корабля. Основная распределительная панель 112 присоединена к электрическим распределительным магистралям судна, и генераторы 110 переменного тока подают электрическую энергию к потребителям. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 108 представляют собой, предпочтительно, четырехтактные дизельные двигатели, имеющие меньшую мощность, чем вращающийся силовой агрегат 100. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 108 и генераторы переменного тока могут быть расположены в подходящем пространстве в корпусе судна.
Выход генератора 102 переменного тока присоединен через электрическое силовое соединение 114 к первому гребному двигателю 116. Прерыватель 118 цепи встроен в линию 114 между генератором 102 переменного тока и точкой 120 соединения. Преобразователь 122 частоты установлен между основной распределительной панелью 112 и точкой 120 соединения. Другой выход генератора 102 переменного тока присоединен через электрическое силовое соединение 124 ко второму гребному двигателю 126. Прерыватель 128 цепи встроен в линию 124 между генератором 102 переменного тока и точкой 130 соединения.
Другой преобразователь 132 частоты установлен между основной распределительной панелью 112 и точкой 130 соединения.
Гребной винт 117, приводимый первым электрическим двигателем 116, питается непосредственно от генератора 102 переменного тока. В качестве альтернативы, первый электрический двигатель 116 питается от основной распределительной панели 112 и управляется преобразователем 122 частоты, или первый электрический двигатель 116 питается от основной распределительной панели 112 и управляется преобразователем 122 частоты и от генератора 102 переменного тока. Когда энергия подается от генератора переменного тока, скорость вращения первого двигателя такая же, как у генератора переменного тока, или в случае разного числа полюсов, пропорциональна ей. Соответственно, скорости гребного винта основного гребного винта 104 и гребного винта 117 пропорциональны друг другу. Второй двигатель 126 и гребной винт 127, приводимый им, могут быть приведены таким же образом генератором 102 переменного тока и/или управляться преобразователем 132 частоты.
На Фиг. 9 показана схематичная диаграмма четвертого варианта осуществления изобретения. В этом варианте осуществления описаны два электрических гребных винта, так называемый двойной гребной винт. Основной вращающийся силовой агрегат 140, который представляет собой, например, двухтактный дизельный двигатель, приводит движительный генератор 142 переменного тока, ротор которого прикреплен к выходному валу вращающегося силового агрегата 140.
Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты или вторые силовые агрегаты 148 прикреплены к генераторам 150 переменного тока, которые через электрические силовые соединения присоединены к основной распределительной панели или основной шине 152 корабля. Основная распределительная панель 152 присоединена к электрическим распределительным магистралям судна, и генераторы 150 переменного тока подают электрическую энергию к потребителям. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 148 представляют собой, предпочтительно, четырехтактные дизельные двигатели, имеющие меньшую мощность, чем вращающийся силовой агрегат 140. Вспомогательные вращающиеся силовые агрегаты 148 и генераторы 150 переменного тока могут быть расположены в подходящем пространстве в корпусе судна.
Выход генератора 142 переменного тока присоединен через электрическое силовое соединение 154 к первому гребному двигателю 156. Прерыватель 158 цепи встроен в линию 154 между генератором 142 переменного тока и точкой 160 соединения. Преобразователь 162 частоты установлен между основной распределительной панелью 152 и точкой 160 соединения. Другой выход генератора 142 переменного тока присоединен через электрическое силовое соединение 164 к второму гребному двигателю 166. Прерыватель 168 цепи встроен в линию 164 между генератором 142 переменного тока и точкой 170 соединения.
Другой преобразователь 172 частоты установлен между основной распределительной панелью 152 и точкой 170 соединения.
Гребной винт 157, приводимый первым электрическим двигателем 156, питается непосредственно от генератора 142 переменного тока. В качестве альтернативы, первый электрический двигатель 156 питается от основной распределительной панели 152 и управляется преобразователем 162 частоты, или первый электрический двигатель 156 питается от основной распределительной панели 152 и управляется преобразователем 162 частоты и от генератора 142 переменного тока. Когда энергия подается от генератора переменного тока, скорость вращения первого двигателя такая же, как у генератора переменного тока, или в случае разного числа полюсов, пропорциональна ей. Второй двигатель 166 и гребной винт 167, приводимый им, могут быть приведены таким же образом генератором 142 переменного тока и/или управляться преобразователем 172 частоты.
Движительная энергия морских судов согласно изобретению вырабатывается вращающимся силовым агрегатом, источником энергии которого является нефть, газ, ядерная энергия. Вращающийся силовой агрегат может быть дизельным двигателем, газовой турбиной или турбиной, приводимой во вращение ядерным реактором. К тому же, может быть использована система использования отработанного тепла, которая использует выхлопные газы основных двигателей посредством турбокомпрессоров. Как первый гребной винт, так и второй гребной винт могут иметь неизменный шаг или управляемый шаг.
1. Компоновка для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна, которая содержит двигатель (8, 50) гребного винта, который присоединен к генератору (4, 42) переменного тока, и генератор (4, 42) переменного тока подает электрическую энергию к двигателю (8) гребного винта, причем генератор (4, 42) переменного тока вращается посредством вращающегося силового агрегата (2), причем преобразователь (26, 66) частоты выполнен с возможностью присоединения параллельно к генератору (4, 42) переменного тока и преобразователь (26, 66) частоты подает электрическую энергию от второго силового агрегата (16, 18, 56, 58), отличающаяся тем, что преобразователь (26, 66) частоты присоединен посредством переключателя (32, 76) к электрическому силовому соединению (14, 68), которое присоединяет генератор (4, 42) переменного тока к двигателю (8, 50) гребного винта и тем, что электрическое силовое соединение содержит линейный выключатель (12, 54), и тем, что генератор (4, 42) и преобразователь (26, 66) частоты выполнены с возможностью альтернативного подключения к двигателю (50) гребного винта при маневрировании судна, причем мощностью и частотой управляют посредством преобразователя (26, 66) частоты.
2. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что преобразователь (66) частоты выполнен с возможностью подключения к электрическому силовому соединению (68) при изменении распределения энергии между основным гребным винтом (44), приводимым вращающимся силовым агрегатом (40), и вторичным гребным винтом (48), приводимым двигателем (50) гребного винта.
3. Компоновка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она содержит множество вторых силовых агрегатов (56, 58), которые вращают множество вспомогательных генераторов (60, 62) переменного тока, причем основная распределительная панель (64) питается вспомогательными генераторами переменного тока.
4. Компоновка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что вращающийся силовой агрегат (40) вращает первый гребной винт (44), и двигатель (50) гребного винта вращает второй гребной винт (48), и тем, что первый и второй гребные винты образуют CRP-систему.
5. Компоновка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что преобразователь (66) частоты подает электрическую энергию от вращающегося силового агрегата (42) и к другим потребителям электрической энергии на морском судне в зависимости от потребности в энергии гребных винтов.
