本實用新型涉及船舶推進裝置，具體地，涉及一種船舶柴油機推進動力模塊。

背景技術：

已知的，船舶柴油機推進動力模塊主要由單個或多個柴油機、齒輪箱、聯(lián)軸器、軸帶電機等設備組成。隨著社會的發(fā)展進步，對船舶柴油機推進動力模塊提出了更高的技術要求：既要滿足船舶推進動力的需要，又需要與槳、軸等外圍設備進行匹配。

現(xiàn)有的技術狀況大多集中在常規(guī)船舶推進的動力模塊型式。一些新型的動力模塊型式集中在柴電混合、多機并車、異機并車等型式方面，并不能滿足當前船舶對柴油機推進動力模塊集成設計進行技術研究和試驗驗證的需求。

因此，有必要提出一種船舶柴油機推進動力模塊，從而解決上述現(xiàn)有技術中的不足。

技術實現(xiàn)要素：

在實用新型內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本實用新型的實用新型內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了解決上述現(xiàn)有技術中的諸多不足中的至少一者，本實用新型公開了一種船舶柴油機推進動力模塊，其中，該動力模塊包括：船舶柴油機；齒輪箱，該齒輪箱包括：動力輸入端，所述動力輸入端通過第一傳動連接件連接到所述船舶柴油機；輸入軸，所述輸入軸通過液力偶合器連接到所述輸入端，所述輸入軸沿軸向方向設置有第一齒輪；輸出軸，所述輸出軸的一端通過第二齒輪嚙合地連接到所述輸入軸的第一齒輪以接收所述輸入軸所傳遞的轉矩，所述輸出軸的另一端設置有所述齒輪箱的第一輸出端，所述第一輸出端通過第二傳動連接件連接到負載裝置；輸出/輸入軸，所述輸出/輸入軸的一端通過調速離合器和第二齒輪嚙合連接到所述輸入軸的第一齒輪，所述輸出/輸入軸的另一端設置有所述齒輪箱的第二輸出端，所述第二輸出端通過第三傳動連接件連接到軸帶電機。

根據(jù)本實用新型中的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，具備開展船舶柴油機推進動力模塊的多項試驗的能力，包括進行船舶柴油機推進動力模塊中的柴油機、傳動設備、軸帶電機、控制策略等方面的試驗研究和驗證，可以提高同系列或同功率級別的船舶柴油機推進動力模塊在實船應用中的通用性、可更換性、安裝便利性、可靠性等。

優(yōu)選地，所述第二齒輪的外周與所述第一齒輪嚙合，所述調速離合器為集成安裝在所述第二齒輪內部的液粘調速離合器。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，通過對液粘調速離合器的使用可以使柴油機在恒速和一定變速范圍內實現(xiàn)軸帶電機的恒速發(fā)電。在將該液粘調速離合器作為功率分配器使用后，可將主推進柴油機部分功率分配給軸帶電機發(fā)電。

優(yōu)選地，所述第一傳動連接件包括：聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器構造為用于對傳動軸系扭轉振動進行調頻調幅；彈性傳動軸，所述彈性傳動軸連接到所述聯(lián)軸器并構造成對傳動運轉時產生的各向位移進行補償。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，能夠滿足推進動力模塊在運行過程中的各向位移補償需求。

優(yōu)選地，所述第二傳動連接件為低速大轉矩的彈性聯(lián)軸器。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，能夠滿足齒輪箱帶動諸如螺旋槳裝置的負載裝置運轉的扭矩和轉速需要。

優(yōu)選地，所述第三傳動連接件為膜片聯(lián)軸器。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，能夠利用膜片的彈性變形來補充軸系間的相對位移。

優(yōu)選地，所述負載裝置為螺旋槳裝置或者螺旋槳模擬裝置。進一步優(yōu)選地，所述螺旋槳模擬裝置為直流發(fā)電機測功器。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，通過將負載裝置設計為直流發(fā)電機測功器，能夠模擬螺旋槳特性、兼顧調距槳和定距槳的推進特性，進而能夠進行螺旋槳推進、變螺距等工況下螺旋槳特性的模擬。

優(yōu)選地，還包括監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置通過控制電纜連接到所述船舶柴油機、所述齒輪箱和所述負載裝置。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，通過該監(jiān)控裝置監(jiān)測負載裝置和船舶柴油機的運行情況。

優(yōu)選地，還包括控制屏組件，該控制屏組件包括軸帶電機控制屏和負載裝置控制屏，其中所述控制屏組件通過控制電纜連接到所述負載裝置和所述軸帶電機。

根據(jù)優(yōu)選的船舶柴油機推進動力模塊，與現(xiàn)有技術相比，可將工作信號通過控制屏組件進行外顯。

附圖說明

本實用新型實施例的下列附圖在此作為本實用新型的一部分用于理解本實用新型。附圖中示出了本實用新型的實施方式及其描述，用來解釋本實用新型的原理。在附圖中，

圖1為根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的船舶柴油機推進動力模塊的示意圖；

圖2為圖1中的船舶柴油機推進動力模塊的齒輪箱的內部結構圖；

圖3為圖1中的船舶柴油機推進動力模塊的總體布置的俯視圖。

附圖標記說明：

1、船舶柴油機 2、齒輪箱 3、軸帶電機

4、螺旋槳模擬裝置 5、第一傳動連接件 6、第二傳動連接件

7、第三傳動連接件 8、監(jiān)控裝置 9、控制屏組件

2.1、動力輸入端 2.2、液力偶合器 2.31、第一輸出端

2.32、第二輸出端 2.41、輸入軸 2.42、輸出軸

2.43、輸出/輸入軸 2.51、第一齒輪 2.52、第二齒輪

2.53、第三齒輪 2.6、液粘調速離合器

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本實用新型更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本實用新型實施例可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本實用新型實施例發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

為了徹底了解本實用新型實施例，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本實用新型實施例的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本實用新型的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本實用新型還可以具有其他實施方式。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種船舶柴油機推進動力模塊，如附圖1-3所示，該船舶柴油機推進動力模塊包括以下部分：

首先是船舶柴油機1。該船舶柴油機1經(jīng)由第一傳動連接件5連接到齒輪箱2上，從而通過齒輪箱2實現(xiàn)功率輸出。優(yōu)選地，該船舶柴油機1為四沖程的船舶高速柴油機，當然四沖程的船舶中速柴油機也能夠應用于本實用新型。進一步，為了降低船舶柴油機推進動力模塊在運行過程中的振動噪音，優(yōu)選地將該高速柴油機1放置在具有隔振功能的安裝底座上。

齒輪箱2，其中在附圖2中示出了該齒輪箱2的內部結構。具體來說，根據(jù)本實用新型的齒輪箱2具有動力輸入端2.1。該動力輸入端2.1的一端連接到第一傳動連接件5(未圖示出)以接收高速柴油機1產生的扭矩，另一端則連接到設置在齒輪箱2殼體內部的液力偶合器2.2的輸入端處。液力偶合器2.2可以是普通的液力偶合器，也可以是調速型的液力偶合器，只要是能夠實現(xiàn)離合功能的液力偶合器均可以應用到本實用新型。進一步，為了降低齒輪箱2在運行過程中的振動噪音，優(yōu)選地將該齒輪箱2放置在具有隔振功能的安裝底座上。

如圖2所示，該液力偶合器2.2的輸出端連接到齒輪箱的輸入軸2.41。在該輸入軸2.41上固定設置有第一齒輪2.51。該第一齒輪2.51的外周分別嚙合到第二齒輪2.52和第三齒輪2.53，從而能夠將來自輸入軸2.41的扭矩傳遞到第二齒輪2.52和第三齒輪2.53，以形成兩條向外輸出扭矩的路徑。

具體來說，第二齒輪2.52固定地設置在輸出軸2.42的一端。在該輸出軸2.42的另一端設置有齒輪箱的第一輸出端2.31，該第一輸出端2.31連接到第二傳動連接件6。即，來自輸入軸2.41和第一齒輪2.51的扭矩和轉速可以經(jīng)由第二齒輪2.52和輸出軸2.42傳遞到第一輸出端2.31并向外輸出到第二傳動連接件6。

同時，第三齒輪2.53經(jīng)由液粘調速離合器2.6連接到齒輪箱的輸出軸/輸入2.43的一端。優(yōu)選地，第三齒輪2.53可以與液粘調速離合器2.6的輸入端集成安裝在一起，當然也可以通過使第三齒輪2.53固定連接到液粘調速離合器2.6的輸入端的方式，使第三齒輪2.53和液粘調速離合器2.6一起做旋轉運動。液粘調速離合器2.6的輸出端則固定地連接到輸出/輸入軸2.43的一端以與該輸出/輸入軸2.43一起旋轉。

根據(jù)本實用新型的液粘調速離合器2.6是用于使柴油機在恒速和一定變速范圍內實現(xiàn)軸帶電機的恒速發(fā)電。具體來說，液粘調速離合器2.6為沿輸出/輸入軸2.43的軸向方向上并列面向布置的摩擦片。在各個摩擦片之間填充有工作油。在工作過程中，該液粘調速離合器2.6依靠液體粘性和油膜剪切作用傳遞動力、轉矩和調節(jié)轉速，可具備在0～100％輸入轉速范圍內無級調速的能力。本實用新型的液粘調速離合器2.6能長期帶滑差工作，也可高效率無滑差運行。在本實用新型中通過調整液粘調速離合器2.6的接排/脫排能夠將該調速離合器作為功率分配器使用，從而將主推進柴油機的部分功率分配給軸帶電機發(fā)電。

在輸出/輸入軸2.43的另一端設置有齒輪箱2的第二輸出端2.32，該第二輸出端2.32連接到第三傳動連接件7。即，來自輸入軸2.41和第一齒輪2.51的扭矩和轉速可以經(jīng)由第三齒輪2.53、液粘調速離合器2.6以及輸出/輸入軸2.43傳遞到第二輸出端2.32并向外輸出到第三傳動連接件7。

該船舶柴油機推進動力模塊還包括負載裝置。根據(jù)本實用新型，該負載裝置可以為實船推進用的船用螺旋槳，也可以是用于模擬船用螺旋槳特性的螺旋槳模擬裝置，本領域技術人員能夠理解，只要是能夠具有螺旋槳負載特性的裝置均可以作為本實用新型中的負載裝置。在圖1所示的優(yōu)選實施例中，該負載裝置為螺旋槳模擬裝置4。具體地，其可以是直流發(fā)電機測功器的螺旋槳模擬裝置。該測功器優(yōu)選采用復式勵磁的直流電動機，利用外部勵磁可以擴大測功機的轉速調節(jié)范圍，因此該螺旋槳模擬裝置4能夠模擬螺旋槳特性，兼顧調距槳和定距槳的推進特性，從而能夠進行螺旋槳推進、變螺距等工況下螺旋槳特性的模擬。進一步優(yōu)選地，螺旋槳模擬裝置4具有四象限運行的特性，可以實現(xiàn)電力回饋到電網(wǎng)。

該螺旋槳模擬裝置4通過第二傳動連接件6連接到齒輪箱2的第一輸出端2.31，從而可以接受來自齒輪箱2的轉速和扭矩。該第二傳動連接件6優(yōu)選為低速大扭矩彈性聯(lián)軸器，從而能夠補償軸系間的偏移并緩沖吸振，以滿足起動頻繁高速變載以及經(jīng)常正反轉的需要。該第二傳動連接件6可以由定剛度的金屬材料或者變剛度的金屬材料制成。

如圖1所示，還包括有軸帶電機3，該軸帶電機3具有包括PTO/PTI在內的多種運行模式。在本實用新型中，PTO(Power Take off)是指軸帶電機3自船舶柴油機獲取動力來發(fā)電并向船舶電網(wǎng)輸出的模式，即發(fā)電機模式。PTI(Power Take In)是指軸帶電機3用作電動機與柴油機并車推進,以增加推力,滿足船舶加速、負荷大工況情形。另外，在本實用新型的船舶柴油機推進動力模塊中，該軸帶電機3還能夠實現(xiàn)PTH(Power Take me Home)模式，即當柴油機故障或其他緊急情況時，由軸帶電機3單獨帶動螺旋槳來進行推進。軸帶電機的結構對于本領域技術人員是已知的，在此不再贅述。

該軸帶電機3通過第三傳動連接件7連接到齒輪箱的第二輸出端2.32，從而可以接受來自齒輪箱2的轉速和扭矩或者向齒輪箱2輸出轉速和扭矩。該第三傳動連接件7優(yōu)選為膜片聯(lián)軸器，即由幾組膜片(不銹鋼薄板)用螺栓交錯地與兩半聯(lián)軸器聯(lián)接，每組膜片由數(shù)片疊集而成。從而能夠依靠膜片的彈性變形來補償所聯(lián)兩軸的相對位移。

如圖1所示，還設置有監(jiān)控裝置8，該監(jiān)控裝置8可以是現(xiàn)場工業(yè)計算機或者PLC元件。該監(jiān)控裝置8通過控制電纜連接到齒輪箱2、螺旋槳模擬裝置4和高速柴油機1以監(jiān)測三者的運行情況。優(yōu)選地，監(jiān)控裝置21為集中控制臺，根據(jù)驅動電動機的轉速、船機槳模型的運動情況計算出螺旋槳軸上的轉矩并送給變流器。變流器控制發(fā)電機產生期望的轉矩并把所發(fā)出的電能利用有源逆變的工作方式回饋到交流電網(wǎng)中。如果不需要電能回饋電網(wǎng)，可以另外利用電阻負載消耗。

進一步，還設置有控制屏組件9，該控制屏組件9包括有軸帶電機控制屏和負載裝置控制屏等。在控制屏組件9與軸帶電機3和螺旋槳模擬裝置4之間均設置有控制電纜，以將其工作信號通過控制屏組件9進行外顯。

在附圖3中示出了船舶柴油機推進動力模塊的總體布置的俯視圖。可以看出，本實用新型的推進動力模塊安裝在試驗臺架上。將高速柴油機1和軸帶電機3、螺旋槳模擬裝置4分別設置在齒輪箱2的兩側。通過第一傳動連接件5連接齒輪箱2和高速柴油機1。通過第二傳動件6和第三傳動件7將齒輪箱2的兩個輸出端分別地連接到螺旋槳模擬裝置4和軸帶電機3。在離高速柴油機1等部件一定距離的位置平行地設置監(jiān)控裝置8和控制屏組件9，以便于試驗人員進行操作和觀測。

結合圖1，介紹通過控制液力偶合器2.2和齒輪箱內液粘調速離合器2.6的接排/脫排，使本實用新型的船舶柴油機推進動力模塊能夠實現(xiàn)PTO、PTI等不同的傳動方案。

方案一.高速柴油機1僅驅動螺旋槳模擬裝置4，進行螺旋槳推進、變螺距等工況下螺旋槳特性的模擬。具體來說，使液力偶合器2.2充油，從而實現(xiàn)了高速柴油機1與齒輪箱2之間的傳動連接以向齒輪箱2傳遞來自高速柴油機的轉速和扭矩。與此同時，使液粘調速離合器2.6不接合。由此，齒輪箱2的第一輸出端2.31向外輸出，而第二輸出端2.32則不向外輸出。結果是，高速柴油機1將動力輸出到螺旋槳模擬裝置4，但并不輸出到軸帶電機3，因此軸帶電機3不發(fā)電；

方案二.高速柴油機1同時驅動螺旋槳模擬裝置4和軸帶電機3，是軸帶電機3在PTO模式下工作。具體來說，使液力偶合器2.2充油，從而實現(xiàn)了高速柴油機1與齒輪箱2之間的傳動連接以向齒輪箱2傳遞來自高速柴油機1的轉速和扭矩。與此同時，使液粘調速離合器2.6接合。由此，齒輪箱2的第一輸出端2.31和第二輸出端2.32均向外輸出。結果是，高速柴油機1將動力輸出到螺旋槳模擬裝置4，并同時輸出到軸帶電機3帶動軸帶電機3發(fā)電，因此軸帶電機3在PTO模式下工作電；

方案三.高速柴油機1和軸帶電機3共同驅動螺旋槳模擬裝置4。具體來說，使液力偶合器2.2充油，從而實現(xiàn)了高速柴油機1與齒輪箱2之間的傳動連接以向齒輪箱2傳遞來自高速柴油機的轉速和扭矩。與此同時，使液粘調速離合器2.6接合。此時控制軸帶電機3在PTI模式下工作，即軸帶電機3此時由發(fā)電機切換為電動機向外輸出轉速和扭矩。由于齒輪箱2中的第一、第二和第三齒輪之間相互嚙合。結果是，高速柴油機1和軸帶電機3的轉速和扭矩能夠合成并輸出到螺旋槳模擬裝置4；

方案四.由軸帶電機3單獨驅動螺旋槳模擬裝置4。具體來說，使液力偶合器2.2泄油從而使液力偶合器2.2脫排，從而斷開高速柴油機1與齒輪箱2之間的傳動連接。與此同時，使液粘調速離合器2.6接合。此時控制軸帶電機3在PTH模式下工作，即軸帶電機3此時由發(fā)電機切換為電動機向外輸出轉速和扭矩。由于齒輪箱2中的第一、第二和第三齒輪之間相互嚙合。結果是，軸帶電機3的轉速和扭矩能夠輸出到螺旋槳模擬裝置4，即由軸帶電機3單獨驅動螺旋槳模擬裝置4。

由此可知，軸帶電機23兼顧軸帶發(fā)電機(PTO)和電動機(PTI)的功能，可實現(xiàn)可逆交流發(fā)電。軸帶電機23與變頻器連接，可實現(xiàn)軸帶電機23在PTI模式下進行變速運行，該變頻器的容量大小與電動機的調速范圍相符合。

本領域技術人員可以利用本實用新型中的船舶柴油機推進動力模塊作為模擬裝置，開展船舶柴油機推進動力模塊的多項試驗，上述試驗包括進行船舶柴油機推進動力模塊中的柴油機、傳動設備、軸帶電機、控制策略等方面的試驗研究和驗證。由此，可以提高同系列或同功率級別的船舶柴油機推進動力模塊在實船應用中的通用性、可更換性、安裝便利性、可靠性等。此外，根據(jù)本實用新型的推進動力模塊也可以應用至實船。

本實用新型已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本實用新型限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本實用新型并不局限于上述實施例，根據(jù)本實用新型的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本實用新型所要求保護的范圍以內。