[发明专利]一种使用吊舱式电动螺旋桨的船舶外挂推进装置

说明书

本发明公开了一种使用吊舱式电动螺旋桨的船舶外挂推进装置，包括固定至船舶尾部的船尾连接架，其特征在于还包括航行浮体和航行浮体连接架，航行浮体下部安装有吊舱式电动螺旋桨，航行浮体内设有连接驱动吊舱式电动螺旋桨运转的驱动器及同吊舱式电动螺旋桨及其驱动器均电连接的电池；航行浮体连接架通过可拆式连接机构同船尾连接架刚性连接，而航行浮体通过铰链式连接机构连接至航行浮体连接架上可相对航行浮体连接架上下摆动，还包括设于船舶上同驱动器通过有线或无线方式通信控制的控制器。本发明用以解决燃油机动船舶的污染问题和内置电池的电动船舶的续航问题，且操控性能更好，推进效率高，与船舶连接可靠性也更好。

技术领域

本发明涉及一种使用吊舱式电动螺旋桨的船舶外挂推进装置。

背景技术

随着社会的高速发展，燃油（柴油或汽油）机动车船数量极速增加，在改善人们的生活同时，也带来了空气的严重污染。近几年，国家为减少空气污染采取了各种措施，特别大力推动了对新能源汽车的扶持政策。因此，在短短几年内，从电池、电机、控制系统、整车技术都在快速发展，电动车比例也在迅速增加。相对汽车而言，船舶的单位马力排污量远比汽车更为严重。根据江苏省环境检测中心2014年12月公布的《江苏省船舶大气污染物研究报告》，对我国水运情况及船舶污染做了非常详细的调查。与世界船舶相比，我国船舶发动机缺陷明显，低端柴油机大量应用，因此与国际水平存在很大差距。在船用柴油机大气污染方面，我国的排放远远高于欧美发达国家的水平。随着我国经济的进一步发展，船舶污染也会越来越严重，因此如何控制和减少船舶的尾气排放，已迫在眉睫。

当然出于对污染的控制，目前能想到的比较好的方法即采用内置电池的电动船（电池和电驱动设备直接安装于船体的船舶）来替代燃油机动船，但考虑到商用船舶单次行驶时间较长的连续续航问题以及电池成本昂贵的问题，如果采用内置电池则无法适用于商用船舶的应用环境，其缺陷主要表现在以下几个方面：

1、商用长距离运输往往要24小时运行，但这类电动船单次充电续航里程通常较短；即便个别船舶采用超大容量的电池，依旧无法满足长途航行需求，且超大容量电池反而带来更换不便、价格昂贵以及充电耗时长的问题，无法保证船舶的使用周期和效率；

2、考虑船舶本身卸货修整的时间，其实际航行时间不足1/3，所以电动船的电池充电次数少，利用率极低，甚至几十年都达不到电池循环寿命，船东无法收回电池投入成本；

3、对于这类电动船的充电，大电流充电桩距离远，充电线缆重，损耗大；

4、这类电动船的船体大，充电时间长，以现有码头和港口的泊位数量，无法提供足够的可充电泊位（500吨船为例，1km河岸只能设立不足20个充电泊位）；

5、新船首次投资成本太高，内河航运的低成本结构无法承受；

6、单船电量大，安全要求等级远高于汽车，且大规格电池由于直接安装在船体上，一旦发生危险后果不堪设想。

此外，如果对于现行各类船体均进行电动改造或者直接采用电动船替代现行船只，显然是非常不现实的事情，因船舶规格不一，无法实现批量生产、改造和认证，处理难度大，而且会造成大量的现行船舶的船体的废弃，大量的资源被浪费。

吊舱式电动螺旋桨是目前技术较成熟的一种船舶推进工具，它的构成主要包含吊舱本体、驱动电机、行星齿轮减速机构、螺旋桨及水平转动机构，驱动电机和行星齿轮减速机构均设置在吊舱本体内部，驱动电机的转子轴经行星齿轮减速机构共轴心连接输出轴，输出轴再固定螺旋桨。而吊舱本体上部通过转向轴同水平转动机构相连，借助水平转动机构，这种吊舱式电动螺旋桨可以在360°内水平转动以实现矢量推进 。与常规的电动螺旋桨相比，其最大的特点是驱动电机与螺旋桨共轴心布置，螺旋桨推力集中，推进效率高，并且驱动电机是同螺旋桨一样浸入水面下方的，可以直接利用水冷，无需额外增设冷却机构。

虽然吊舱式电动螺旋桨为使用它的船舶带来极大的操控便利性和灵活性，但直接将其安装至船舶上却依旧存在上述续航问题。