一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，属于船舶设备技术领域，整个推进装置由主机、第一离合器、电动/发电传动齿轮组、储能逆变器、锂电池、齿轮箱、无级变速装置、螺旋桨、中间轴、艉轴、主机控制器、系统控制器、第二离合器、第三离合器、发电机和电动机连接组成。本实用新型实现主机和螺旋桨自动匹配，通过无级变速装置、发电机、电动机、电池组的联合作用使主机运行除了船舶紧急加速或倒车都在最高效率点以恒转速恒功率运行，电池组对主机发出功率进行削峰填谷，在低速航行时由效率高纯电力驱动，船舶减速惯性滑行时可回

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 212829012 U (45)授权公告日 2021.03.30 (21)申请号 7.X (22)申请日 2020.09.02 (73)专利权人 扬州永诚钢结构有限公司 地址 225000 江苏省扬州市蜀冈-瘦西湖风 景名胜区三星花园27-1栋3楼 (72)发明人 周力华娟王劲董俊 (74)专利代理机构 扬州苏中专利事务所(普通 合伙) 32222 代理人 沈志海 (51)Int.Cl. B63H 21/20 (2006.01) B63H 23/02 (2006.01) 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 (54)实用新型名称 一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动 力推进装置 (57)摘要 一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动 力推进装置，属于船舶设备技术领域，整个推进 装置由主机、第一离合器、电动/发电传动齿轮 组、储能逆变器、锂电池、齿轮箱、无级变速装置、 螺旋桨、中间轴、艉轴、主机控制器、系统控制器、 第二离合器、第三离合器、发电机和电动机连接 组成。本实用新型实现主机和螺旋桨自动匹配， 通过无级变速装置、发电机、电动机、电池组的联 合作用使主机运行除了船舶紧急加速或倒车都 在最高效率点以恒转速恒功率运行，电池组对主 机发出功率进行削峰填谷，在低速航行时由效率 U 高纯电力驱动，船舶减速惯性滑行时可回收能 2 量，可根据实际工况选择独立驱动和混合驱动， 1 0 9 可避免停船检修，后期维护方便，燃油节省效果 2 8 2 显著。 1 2 N C CN 212829012 U 权利要求书 1/2页 1.一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，包括主机(1)、齿轮箱(6)、螺 旋桨(8)、主机控制器(11)和系统控制器(12)；其特征在于：所述混合动力推进装置还由主 机离合器(2)、电动/发电传动齿轮组(3)、储能逆变器(4)、锂电池(5)、无级变速装置(7)、中 间轴(9)、艉轴(10)、发电机离合器(13)、电动机离合器(14)、发电机(15)和电动机(16)连接 组成；所述无级变速装置(7)由输入轴(17)、输入中心轮(18)、输入行星轮(19)、输出行星轮 (20)、行星轮轴(21)、惰轮(22)、惰轮轴(23)、输出中心轮(24)、输出轴(25)、行星架(26)、行 星架轴(27)、行星架轴承(28)、行星轮轴承(29)和惰轮轴承(30)组成；所述输入轴(17)转动 连接在左侧机架(31)中，所述行星架轴(27)转动连接在中间机架(32)中，所述输出轴(25) 转动连接在右侧机架(33)中，所述输入轴(17)、输出轴(25)和行星架轴(27)设置在同一轴 线)连接固定，所述输入中心轮(18)与所述输入 行星轮(19)形成外啮合传动连接，所述输出轴(25)与所述输出中心轮(24)连接固定，所述 输出中心轮(24)与所述惰轮(22)形成外啮合传动连接，所述惰轮(22)与输出行星轮(20)形 成外啮合传动连接，所述行星架(26)通过行星架轴承(28)与所述行星架轴(27)转动连接， 所述行星轮轴承(29)均布设置在所述行星架(26)的周向上，所述行星轮轴(21)穿过所述行 星轮轴承(29)，其一端与所述输入行星轮(19)连接固定，另一端与所述输出行星轮(20)连 接固定，所述输入行星轮(19)、输出行星轮(20)、惰轮(22)进行自转，所述输入行星轮(19)、 输出行星轮(20)、惰轮(22)与行星架(26)作为整体围绕行星架轴(27)进行公转；所述无级 变速装置(7)上的输入轴(17)通过中间轴(9)与所述主机(1)传动连接，所述无级变速装置 (7)上的输出轴(25)通过艉轴(10)与所述螺旋桨(8)传动连接，所述中间轴(9)上从左往右 依次设有主机离合器(2)和齿轮箱(6)，所述发电机(15)和电动机(16)设置在所述中间轴 (9)的一侧，所述发电机(15)的输出轴上连接设有发电机离合器(13)，所述电动机(16)的输 出轴上连接设有电动机离合器(14)，所述发电机离合器(13)与电动机离合器(14)同轴连 接，所述中间轴(9)通过电动/发电传动齿轮组(3)与发电机离合器(13)、电动机离合器(14) 之间的轴形成传动连接，所述锂电池(5)、储能逆变器(4)、发电机(15)和电动机(16)之间形 成电力电路连接，所述主机控制器(11)通过控制电路与主机(1)连接，所述系统控制器(12) 分别与主机控制器(11)、主机离合器(2)、发电机离合器(13)、电动机离合器(14)、发电机 (15)、电动机(16)、储能逆变器(4)、锂电池(5)形成控制电路连接。 2.根据权利要求1所述的一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，其特 征在于：所述无级变速装置(7)中的输入行星轮(19)、输出行星轮(20)均不少于2组。 3.根据权利要求1所述的一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，其特 征在于：所述无级变速装置(7)中外啮合的输入中心轮(18)、输出中心轮(24)可用内啮合的 输入齿圈轮、输出齿圈轮代替。 4.根据权利要求1所述的一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，其特 征在于：所述无级变速装置(7)中的输入行星轮(19)与输出行星轮(20)同轴同速。 5.根据权利要求1所述的一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，其特 征在于：所述无级变速装置(7)中的惰轮(22)设置在输入行星轮(19)一侧或设置在输出行 星轮(20)一侧，惰轮轴(23)的一端与行星架(26)固定连接，另一端与惰轮轴承(30)活动连 接。 6.根据权利要求1所述的一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，其特 2 2 CN 212829012 U 权利要求书 2/2页 征在于：所述行星轮轴(21)的中心O点距行星架轴(27)的垂直距离L 大于输出中心轮(24) o 与惰轮(22)的啮合点B距行星架轴(27)的垂直距离L ，啮合点B距行星架轴(27)的垂直距离 b L 大于输入中心轮(18)与输入行星轮(19)的啮合点A距输入轴(17)的垂直距离L ，即L ＞L b a o b ＞L 。 a 3 3 CN 212829012 U 说明书 1/6页 一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置 技术领域 [0001] 本实用新型属于船舶设备技术领域，涉及一种船舶推进装置，具体的说是涉及一 种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置。 背景技术 [0002] 一般由船舶主机通过机械传动驱动螺旋桨的船舶推进系统，机桨匹配是按额定转 速下的额定功率进行的，若船舶出现轻载或重载工况，螺旋桨的推进特性曲线发生移动，因 推进船舶主机输出转速受螺旋桨转速约束，使得推进船舶主机不能在额定转速、额定功率 下或最佳效率区运行，造成推进船舶主机单位功率油耗增加，运行工况恶化；若船舶低速航 行，因螺旋桨推进特性曲线比推进船舶主机外特性曲线要陡，推进船舶主机在低于额定转 速的特定转速运行时，不但不能实现在最佳效率转速时的最佳效率，因其转速受限制，也不 能发出在此转速下最佳效率的功率，导致单位功率油耗增大，造成浪费。 [0003] 目前船舶实际运行工况下不可能与船舶设计机桨匹配工况完全相同，特别是在内 河运行的工况中，或多或少都会存在偏差，船舶的实际运行航行常常低于设计航速，而内河 运行工况中的实际运行平均航速则大大低于设计航速。 [0004] 由内燃机发电机组提供电能的纯由电机驱动螺旋桨的船舶推进系统，能源由化学 能转为电能，再由电能再转为机械能进行了两次能源转换，比由船舶主机通过机械传动驱 动螺旋桨的从化学能直接到机械能的一次能源转换效率要低。故内燃机发电机组提供电能 的纯由电机驱动螺旋桨的船舶推进系统转换效率低且造价高昂，因此在注重成本和效率的 货运船舶上运用很少。而由纯电池作为电力源的船舶推进系统，虽然其更加环保且电能价 格比化学能源价格相对低，但其电池能量密度小导致船舶续航能力差，电池成本高昂，目前 在船舶上运用尤其是在货运船舶上运用的经济可行性小。目前一些混动船舶推进系统采用 双轴伸电机元件，但船舶航行过程中，双轴伸电机的状态直接决定着船舶的正常运行，当双 轴伸电机出现故障或处于维护状态下，均需停船检修，影响船舶工作效率。 实用新型内容 [0005] 本实用新型的目的是针对由内燃机发电机组提供电能的纯由电机驱动螺旋桨的 船舶推进系统转换效率低且造价高昂，由纯电池作为电力源的船舶推进系统电池能量密度 小且船舶续航能力差，采用双轴伸电机的混动船舶推进系统双轴伸电机出现故障时需停船 检修，提出一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，使船舶主机始终恒速恒 功率运行在最高效率点，配置的无级变速装置使螺旋桨推进特性曲线上的输出转速和扭矩 与齿轮箱输出转速和扭矩形成自动匹配，大大降低了主机的燃料消耗，减少了排放，进一步 满足了节能环保的要求；推进装置可根据实际工况选择独立驱动、混合驱动、主机推进驱动 螺旋桨同时可对电池组进行充电；推进装置PTO发电机和PTI电动机分置形成船舶动力冗 余，也避免了因动力故障停船检修，后期维护方便。 [0006] 本实用新型的技术方案：一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置， 4 4 CN 212829012 U 说明书 2/6页 包括主机、齿轮箱、螺旋桨、主机控制器和系统控制器；所述混合动力推进装置还由主机离 合器、电动/发电传动齿轮组、储能逆变器、锂电池、无级变速装置、中间轴、艉轴、发电机离 合器、电动机离合器、发电机和电动机连接组成；所述无级变速装置由输入轴、输入轮中心 轮、输入行星轮、输出行星轮、行星轮轴、惰轮、惰轮轴、输出中心轮、输出轴、行星架、行星架 轴、行星架轴承、行星轮轴承和惰轮轴承组成；所述输入轴转动连接在左侧机架中，所述行 星架轴转动连接在中间机架中，所述输出轴转动连接在右侧机架中，所述输入轴、输出轴和 行星架轴设置在同一轴线上，所述输入轴与所述输入中心轮连接固定，所述输入中心轮与 所述输入行星轮形成外啮合传动连接，所述输出轴与所述输出中心轮连接固定，所述输出 中心轮与所述惰轮形成外啮合传动连接，所述惰轮与输出行星轮形成外啮合传动连接，所 述行星架通过行星架轴承与所述行星架轴转动连接，所述行星轮轴承均布设置在所述行星 架的周向上，所述行星轮轴穿过所述行星轮轴承，其一端与所述输入行星轮连接固定，另一 端与所述输出行星轮连接固定，所述输入行星轮、输出行星轮、惰轮进行自转，所述输入行 星轮、输出行星轮、惰轮与行星架作为整体围绕行星架轴进行公转；所述无级变速装置上的 输入轴通过中间轴与所述主机传动连接，所述无级变速装置上的输出轴通过艉轴与所述螺 旋桨传动连接，所述中间轴上从左往右依次设有主机离合器和齿轮箱，所述发电机和电动 机设置在所述中间轴的一侧，所述发电机的输出轴上连接设有发电机离合器，所述电动机 的输出轴上连接设有电动机离合器，所述发电机离合器与电动机离合器同轴连接，所述中 间轴通过电动/发电传动齿轮组与发电机离合器、电动机离合器之间的轴形成传动连接，所 述锂电池、储能逆变器、发电机和电动机之间形成电力电路连接，所述主机控制器通过控制 电路与主机连接，所述系统控制器分别与主机控制器、主机离合器、发电机离合器、电动机 离合器、发电机、电动机、储能逆变器、锂电池形成控制电路连接。 [0007] 所述无级变速装置中的输入行星轮、输出行星轮均不少于2组。 [0008] 所述无级变速装置中外啮合的输入中心轮、输出中心轮可用内啮合的输入齿圈 轮、输出齿圈轮代替。 [0009] 所述无级变速装置中的输入行星轮与输出行星轮同轴同速。 [0010] 所述无级变速装置中的惰轮设置在输入行星轮一侧或设置在输出行星轮一侧，惰 轮轴的一端与行星架固定连接，另一端与惰轮轴承活动连接。 [0011] 所述行星轮轴的中心O点距行星架轴的垂直距离L 大于输出中心轮与惰轮的啮合 o 点B距行星架轴的垂直距离L ，啮合点B距行星架轴的垂直距离L大于输入中心轮与输入行 b b 星轮的啮合点A距输入轴的垂直距离L ，即L ＞L＞L 。 a o b a [0012] 所述电动/发电传动齿轮组与所述主机离合器、电动机离合器、发电机离合器可做 成一个整体或散件布置，也可以与所述齿轮箱进一步做成一个整体；所述齿轮箱具有换向 和减速功能，在所述无级变速装置具有满足系统的减速功能时，可不具备减速功能。 [0013] 所述电池为具有电能储存功能的锂电池、超级电容或铅酸电池。 [0014] 所述无级变速装置在输入端不同的功率输入时，在相应的输入功率，输入端转速 和输入扭矩可以为任意组合，输出端实现依照输出端负载转速‑扭矩特性自动调节输出端 转速和扭矩的等功率无级变速输出，也即能够实现恒转速变扭矩输入的自适应负载转速扭 矩特性的等功率无级变速输出。 [0015] 所述发电机为同步发电机、永磁发电机或超导发电机，或其它高效发电机，可在恒 5 5 CN 212829012 U 说明书 3/6页 定转速下通过调节转子电流控制发电功率。 [0016] 所述电动机采用变频异步电动机、永磁电动机或超导电动机，或其它高效电动机， 可实现在额定转速下恒扭矩输出，在超额定转速时恒功率输出。 [0017] 所述主机投入运行时，将螺旋桨所需功率与主机最高效率点功率进行比较，当螺 旋桨所需功率大于主机最高效率点功率时，电动机投入驱动，输出螺旋桨所需功率与主机 最高效率点功率差额大小的功率，使保持主机在最高效率点以恒速恒功率运行；当螺旋桨 所需功率小于主机最高效率点功率时，发电机投入发电，吸纳螺旋桨所需功率与主机最高 效率点功率差额大小的功率，使主机保持在最高效率点以恒速恒功率运行；无级变速装置 根据输入功率的大小自动将输出转速扭矩调整找到所述螺旋桨推进特性曲线上相同功率 点的转速和扭矩。 [0018] 本实用新型的有益效果为：本实用新型提出的一种具有主机恒速运行功能的船舶 混合动力推进装置，整个混合动力推进装置由主机、主机离合器、电动/发电传动齿轮组、储 能逆变器、锂电池、齿轮箱、无级变速装置、螺旋桨、中间轴、艉轴、主机控制器、系统控制器、 发电机离合器、电动机离合器、发电机和电动机连接组成，本实用新型配置的无级变速装置 使螺旋桨推进特性曲线上的输出转速和扭矩与齿轮箱输出转速和扭矩形成自动匹配，能够 使船舶主机始终恒速恒功率运行在最高效率点，大大降低了主机的燃料消耗，减少了排放， 进一步满足了节能环保的要求；推进装置可根据实际工况选择独立驱动、混合驱动、主机推 进驱动螺旋桨同时可对电池组进行充电；推进装置PTO发电机和PTI电动机分置形成船舶动 力冗余，也避免了因动力故障停船检修，后期维护方便。 附图说明 [0019] 图1 为本实用新型装置整体结构示意图。 [0020] 图2 为本实用新型中无级变速装置内部结构示意图。 [0021] 图3 为本实用新型中无级变速装置第二种形式结构示意图。 [0022] 图4 为本实用新型中无级变速装置第三种形式结构示意图。 [0023] 图5 为本实用新型中无级变速装置第四种形式结构示意图。 [0024] 图中：主机1、主机离合器2、电动/发电传动齿轮组3、储能逆变器4、锂电池5、齿轮 箱6、无级变速装置7、螺旋桨8、中间轴9、艉轴10、主机控制器11、系统控制器12、发电机离合 器13、电动机离合器14、发电机15和电动机16、输入轴17、输入轮中心轮18、输入行星轮19、 输出行星轮20、行星轮轴21、惰轮22、惰轮轴23、输出中心轮24、输出轴25、行星架26、行星架 轴27、行星架轴承28、行星轮轴承29、惰轮轴承30、左侧机架31、中间机架32、右侧机架33。 具体实施方式 [0025] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明： [0026] 实施方式1 [0027] 如图1‑2所示，一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，混合动力推 进装置由主机1、主机离合器2、电动/发电传动齿轮组3、储能逆变器4、锂电池5、齿轮箱6、无 级变速装置7、螺旋桨8、中间轴9、艉轴10、主机控制器11、系统控制器12、发电机离合器13、 电动机离合器14、发电机15、电动机16连接组成；无级变速装置7则由输入轴17、输入轮中心 6 6 CN 212829012 U 说明书 4/6页 轮18、输入行星轮19、输出行星轮20、行星轮轴21、惰轮22、惰轮轴23、输出中心轮24、输出轴 25、行星架26、行星架轴27、行星架轴承28、行星轮轴承29和惰轮轴承30组成；输入轴17转动 连接在左侧机架31中，行星架轴27转动连接在中间机架32中，输出轴25转动连接在右侧机 架33中，输入轴17、输出轴25和行星架轴27设置在同一轴线连 接固定，输入中心轮18与输入行星轮19形成外啮合传动连接，输出轴25与输出中心轮24连 接固定，输出中心轮24与惰轮22形成外啮合传动连接，惰轮22与输出行星轮20形成外啮合 传动连接，行星架26通过行星架轴承28与行星架轴27转动连接，行星轮轴承29均布设置在 行星架26的周向上，行星轮轴21穿过行星轮轴承29，其一端与输入行星轮19连接固定，另一 端与输出行星轮20连接固定，输入行星轮19、输出行星轮20、惰轮22进行自转，输入行星轮 19、输出行星轮20、惰轮22与行星架26作为整体围绕行星架轴27进行公转；无级变速装置7 上的输入轴17通过中间轴9与主机1传动连接，无级变速装置7上的输出轴25通过艉轴10与 螺旋桨8传动连接，中间轴9上从左往右依次设有主机离合器2和齿轮箱6，发电机15和电动 机16设置在中间轴9的一侧，发电机15的输出轴上连接设有发电机离合器13，电动机16的输 出轴上连接设有电动机离合器14，发电机离合器13与电动机离合器14同轴连接，中间轴9通 过电动/发电传动齿轮组3与发电机离合器13、电动机离合器14之间的轴形成传动连接，锂 电池5、储能逆变器4、发电机15和电动机16之间形成电力电路连接，主机控制器11通过控制 电路与主机1连接，系统控制器12分别与主机控制器11、主机离合器2、发电机离合器13、电 动机离合器14、发电机15、电动机16、储能逆变器4、锂电池5形成控制电路连接。 [0028] 如图1‑2所示，一种具有主机恒速运行功能的船舶混合动力推进装置，无级变速装 置7中的输入行星轮19、输出行星轮20均不少于2组；无级变速装置7中外啮合的输入中心轮 18、输出中心轮24可用内啮合的输入齿圈轮、输出齿圈轮代替，外啮合状态下所述输入中心 轮18的直径小于输出中心轮24的直径，内啮合状态下所述输入中心轮18的直径大于输出中 心轮24的直径；无级变速装置7中的输入行星轮19与输出行星轮20同轴同速；无级变速装置 7中的惰轮22设置在输入行星轮19一侧或设置在输出行星轮20一侧，惰轮轴23的一端与行 星架26固定连接，另一端与惰轮轴承30活动连接；行星轮轴21的中心O点距行星架轴27的垂 直距离L 大于输出中心轮24与惰轮22的啮合点B距行星架轴27的垂直距离L ，啮合点B距行 o b 星架轴27的垂直距离L 大于输入中心轮18与输入行星轮19的啮合点A距输入轴17的垂直距 b 离L ，即L ＞L＞L 。 a o b a [0029] 本实施方式中无级变速装置7通过输入中心轮A点处驱动力F 与阻力F 比较出的力 Q Z 差使行星轮公转，当F 大于F ，行星轮反向公转加速或正向公转减速，当F小于F ，行星轮反 Q Z Q Z 向公转减速或正向公转加速。行星轮反向公转加速或正向公转减速导致无级变速装置7输 出加速从而加大A点F ，同时减小A点F ；行星轮反向公转减速或正向公转加速导致无级变速 Z Q 装置7输出减速从而减小A点F ，同时加大A点驱动力F 。无级变速装置7也可以直接通过行星 Z Q 轮的自转将输入端转速增减传给输出端，输出端转速的变化会导致F 的变化，与驱动力F 比 Z Q 较出的力差同样驱动行星轮公转。行星轮的公转加速或减速使A点驱动力F 与A点F趋同，直 Q Z 至相等达到均衡状态。无级变速装置7均衡状态时，若不考虑传动过程中的摩擦损失，输入 端输入功率与输出端功率相等，即(N ×Q =N ×Q )，式中，N 为输入转速，Q 为输入扭矩， 入 入 出 出 入 入 N 为输出转速，Q 为输出扭矩。当无级变速装置7输入转速不变，输入扭矩发生变化，即仅因 出 出 扭矩变化发生输入功率变化时，输入中心轮A点处驱动力F 与阻力F会相互比较产生力差使 Q Z 7 7 CN 212829012 U 说明书 5/6页 行星轮公转从而改变输出的转速和扭矩，使输入功率与输出功率相等。 [0030] 如图1‑2所示，锂电池5采用船用磷酸铁锂电池,其作用是当发电机15发电时储存 发电机15所发电能，当电动机16电力驱动时提供电动机16电能；发电机15采用同步发电机， 恒定主机1最高效率功率转速通过调节转子电流控制发电功率；电动机16采用变频异步电 动机。 [0031] 如图1‑2所示，主机1投入工作时可始终在最高效率点以恒速恒功率运行。当螺旋 桨8所需功率大于主机1最高效率点功率时，电动机16投入工作，在主机8最高效率点功率转 速下，输出螺旋桨8所需功率与主机8最高效率点功率差额大小的功率，与主机1共同驱动螺 旋桨8，使主机1在最高效率点恒速恒功率运行；当螺旋桨8所需功率小于主机1最高效率点 功率时，所述发电机15投入工作发电，在主机8最高效率点功率转速下，吸纳螺旋桨8所需功 率与主机1最高效率点功率差额大小的功率，使主机1在最高效率点以恒速恒功率运行；无 级变速装置7根据输入的恒转速变扭矩功率的大小自动将输出转速扭矩调整，到螺旋桨8推 进特性曲线上相同功率点的转速和扭矩。 [0032] 实施方式2 [0033] 如图3所示，本实施方式与实施方式1相同，仅在无级变速装置7中，输入中心轮、输 出中心轮变为内啮合齿圈轮，输入、输出轴转向相反，输入、输出行星轮同轴同速的无级变 速装置，适用于任何传动比。 [0034] 实施方式3 [0035] 如图4所示，本实施方式与实施方式1相同，仅在无级变速装置7中，输入中心轮、输 出中心轮为外啮合中心轮，输入、输出轴转向相同，且输入中心轮直径小于输出中心轮，输 入、输出转速比小于1，输入、输出行星轮同轴同速的无级变速装置。 [0036] 实施方式4 [0037] 如图5所示，本实施方式与实施方式1相同，仅在无级变速装置7中，输入齿轮、输出 齿轮为内啮合齿圈轮，输入、输出轴转向相同，且输入中心轮直径小于输出中心轮，输入、输 出转速比小于1，输入、输出行星轮同轴同速的无级变速装置。 [0038] 如图1‑5所示，上述四种实施方式均具有下述七个运行工况： [0039] 工况一：纯电推进，当螺旋桨8需要功率小于等于电动机16的额定功率时由电动机 16进行纯电驱动。此时主机离合器2断开，发电机离合器3断开，电动机离合器14接合，电动 机16通过电动机离合器14、传动齿轮3、齿轮箱6、无级变速装置7、艉轴10驱动螺旋桨8。 [0040] 工况二：主机1推进同时发电机15发电工况；当螺旋桨8需求功率大于电动机16额 定功率小于主机1最高效率点功率时，或螺旋桨8需要功率小于等于电动机16额定功率但锂 电池5所剩电量不足时，主机1投入工作并在最高效率点恒转速恒功率运行，发生功率优先 用于驱动螺旋桨8，余下部分驱动发电机15发电并经双向逆变器4在锂电池5储存。此时主机 离合器2接合，发电机离合器13接合，电动机离合器14断开，主机1通过主机离合器2、齿轮箱 6、无级变速装置7、艉轴10驱动螺旋桨8的同时，通过传动齿轮3、发电机离合器13驱动发电 机15发电，发电机15所发电能经双向逆变器4在锂电池5储存。 [0041] 工况三：纯主机1推进，当螺旋桨8需求功率等于主机1最高效率点功率或最高效率 区域功率时，进入纯主机1驱动工况，主机1输出功率全部用于驱动螺旋桨8。此时主机离合 器2接合，发电机离合器13断开，电动机离合器14断开，主机1通过主机离合器2、齿轮箱6、无 8 8 CN 212829012 U 说明书 6/6页 级变速装置7、艉轴10驱动螺旋桨8。 [0042] 工况四：主机1电动机16联合推进工况，当螺旋桨8需求功率大于主机1最高效率点 功率小于等于主机1最高效率点功率与电动机16电动机额定功率之和时，主机1与电动机16 联合驱动螺旋桨8，主机1在最高效率点恒转速恒功率运行。此时主机离合器2接合，发电机 离合器13断开，电动机离合器14接合，主机1和电动机16共同通过齿轮箱6、无级变速装置7、 艉轴10驱动螺旋桨8。螺旋桨8所需功率与主机1最高效率点功率的差额由电动机16电动机 提供。 [0043] 工况五：主机1加速工况，当螺旋桨8需求功率大于主机1最高效率点功率与电动机 16电动机额定功率之和时，电动机16电动机输出全额功率，主机1则输出高于最高效率点功 率直至主机1额定功率110%，以进一步提高船舶航速。此时主机离合器2接合，发电机离合器 13断开，电动机离合器14接合，主机1和电动机16共同通过齿轮箱6、无级变速装置7、艉轴10 驱动螺旋桨8。螺旋桨8所需功率与主机1最高效率点功率及电动机16电动机之和的差额由 主机1提供。 [0044] 工况六：船舶滑行能量回收工况，当船舶减速惯性滑时，主机1停止工作，由发电机 15回收推进系统旋转惯性能量和螺旋桨8水轮机状态回传的能量。此时主机离合器2断开， 发电机离合器13接合，电动机离合器14断开，推进系统旋转惯性能量和螺旋桨8水轮机状态 回传的能量经艉轴10、无级变速装置7、齿轮箱6、传动齿轮3、发电机离合器13驱动发电机15 发电。 [0045] 工况七：船舶倒车工况，船舶倒车时，先由齿轮箱6换向后，由电动机16驱动螺旋桨 8反向旋转，如需更大的反向驱动功率，则主机1投入工作直至110%额定功率输出。 [0046] 综上，船舶在低速航行由纯电力驱动效率高，主机运行除了船舶紧急加速或倒车 工况都以恒转速在最高效率点运行，在船舶减速惯性滑行时可回收能量，减少船舶燃料消 耗，节能效果显著。 9 9 CN 212829012 U 说明书附图 1/3页 图1 10 10 CN 212829012 U 说明书附图 2/3页 图2 图3 11 11 CN 212829012 U 说明书附图 3/3页 图4 图5 12 12

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