大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船的制作方法

1.本发明涉及船舶装备技术领域，更具体地说，本发明涉及大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船。

背景技术：

2.目前国内港作拖轮主要采用常规推进配置，即柴油机+舵桨的型式。港作拖轮在航行和作业过程中，负荷变化运行工况多，变速较为频繁、推进负荷变化区间大。所以港作拖轮在作业过程中大部分时间处于低负荷工作，常规推进的系统效率较低，导致油耗高、排放差等缺点。

技术实现要素：

3.为了克服上述缺陷，本发明提供一种大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，具体采用如下的技术方案：大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，包括：船体；油动传动件，其设置在所述船体上，其包括柴油发动机、传动轴系和传动切换件，所述柴油发动机和所述传动轴系均设置在所述船体上，并且所述传动切换件在所述传动轴系上将所述柴油发动机扭矩输出；电动传动件，其设置在所述船体上，其包括蓄电池舱、电动发电一体机和电动动力传动件，所述蓄电池舱和所述电动发电一体机均设置在所述船体上，所述电动动力传动件在所述电动发电一体机上将扭矩输出和接收扭矩；船舶推动件，其设置在所述船体上，其用于接收所述油动传动件和所述电动传动件输出的扭矩，以为船体提供动力，并且所述船舶推动件将所述油动传动件输出的多余扭矩传递至所述电动传动件发电。
4.优选地，所述柴油发动机安装在所述船体的动力舱室内，所述传动轴系包括中间轴和万向节，多个所述中间轴通过多个所述万向节串联铰接；一个所述中间轴自由端固定连接在所述柴油发动机的转轴上，另一个所述中间轴自由端与所述传动切换件连接。
5.优选地，所述传动切换件包括传动切换内齿件和传动切换外齿中继件，所述传动切换内齿件设置在所述船体上，所述传动切换外齿中继件设置在所述传动切换内齿件上，并且根据所述油动传动件和所述电动传动件输出扭矩方式，自动切换所述传动切换内齿件和所述传动切换外齿中继件啮合和脱离啮合。
6.优选地，所述传动切换内齿件包括内齿管和拨动键，所述内齿管一端内壁上设置有内齿牙；所述拨动键一端铰接在所述内齿管另一端内壁上，所述拨动键另一端侧壁通过弹簧连接在所述内齿管内壁上。
7.优选地，所述传动切换外齿中继件包括中继齿轮、中继管、中继传动轴、传动中继轴和第一锥齿轮，所述中继齿轮和所述传动中继轴均设置在所述内齿管上，所述中继管设
置在所述中继齿轮上，所述中继传动轴设置在所述中继管上，所述第一锥齿轮设置在所述传动中继轴上；所述中继齿轮嵌装在所述内齿管内，并且所述中继齿轮与所述内齿牙配合；所述中继管一端设置在所述中继齿轮上，所述中继传动轴一端嵌装在所述中继管另一端内，所述传动中继轴一端设置在所述内齿管另一端面上，所述第一锥齿轮设置在所述传动中继轴另一端上；所述中继传动轴自由端与另一个所述中间轴自由端固定连接。
8.优选地，所述中继管内壁上设置有螺旋槽，所述中继传动轴上设置有螺旋条，并且所述螺旋条与所述螺旋槽配合。
9.优选地，所述蓄电池舱设置在机舱前主甲板下，并且该蓄电池舱出口集成布置在甲板室内；同时所述蓄电池舱与配电室和集控室电连接，该配电室布置在该蓄电池舱相邻舱室内，该集控室布置在该配电室相邻舱室内。
10.优选地，所述电动动力传动件包括电动传动轴和第二锥齿轮，所述电动传动轴一端设置在所述电动发电一体机的转轴上，所述第二锥齿轮设置在所述电动传动轴另一端上。
11.优选地，所述船舶推动件包括船舶推动中继件和桨叶推动件，所述船舶推动中继件和所述桨叶推动件均设置在所述船体上，并且所述船舶推动中继件分别与所述油动传动件、所述电动传动件和所述桨叶推动件连接；所述船舶推动中继件包括推动中继轴、第三锥齿轮和推动中继齿轮，所述推动中继轴设置在所述船体上，所述第三锥齿轮设置在所述推动中继轴顶端，并且所述第三锥齿轮分别与所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合；所述推动中继齿轮设置在所述推动中继轴底端上。
12.优选地，所述桨叶推动件包括桨叶传动轴、桨叶中继齿轮和桨叶，所述桨叶中继轴设置在所述船体上，所述桨叶中继齿轮设置在所述桨叶传动轴一端上，并且所述桨叶中继齿轮与所述推动中继齿轮啮合，所述桨叶设置在所述桨叶传动轴另一端上。
13.优选地，采用电动传动件作为所述船体动力源时，其传动方法为：柴油发动机停止转动，所述电动发电一体机带动所述电动传动轴转动，所述电动传动轴带动所述第二锥齿轮转动，所述第二锥齿轮通过所述第三锥齿轮和所述推动中继轴最终带动所述桨叶转动提供动力。
14.优选地，采用油动传动件作为所述船体动力源时，其传动方法为：柴油发动机带动所述传动轴系转动，所述传动轴系带动所述中继传动轴转动，所述中继管带动所述中继齿轮转动；由于中继齿轮转速大于所述内齿管转速，所述中继齿轮的轮齿抵在所述拨动键上；通过所述中继传动轴转速大于所述中继管转速，使所述中继传动轴通过所述螺旋条推动所述螺旋槽带动所述中继管转动过程中，将推动所述中继管向所述内齿管反方向移动，向所述内齿管反方向移动的所述中继管将拉动所述中继齿轮向所述内齿管一端移动直至与所述内齿牙啮合；同时所述船体在被所述柴油发动机推动过程中，所述第三锥齿轮带动所述第二锥齿轮转动，所述第二锥齿轮带动所述电动发电一体机转动发电。
15.本发明至少包括以下有益效果：1）本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船功能部件设置合理、推进系统效率高，油耗低、排放少和能量利用率高；2）本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船中蓄电池舱置于机舱前主甲板下，在不影响原柴油机+舵桨布置的前提下，充分利用水线以下的空间布置了蓄电池，并
且蓄电池舱出口集成布置在甲板室内，满足使用要求的同时，不影响外观布置；3）本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船设置了传动切换件，所述传动切换件能够根据柴油发动机和所述电动发电一体机的启停自动切换向所述船舶推动件传动动力，显著提高了推进系统的效率和能量利用率。
16.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
17.图1为本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船示意图；图2为本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船中传动切换件、电动动力传动件和船舶推动中继件传动关系示意主视图；图3为本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船中传动切换件、电动动力传动件和船舶推动中继件传动关系示意立体结构示意图；图4为本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船中传动切换件、电动动力传动件和船舶推动中继件传动关系示意竖向剖面立体结构示意图；图5为本发明大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船图4中a的局部放大图。
18.其中：1-船体，2-柴油发动机，3-传动轴系，4-传动切换件，5-内齿管，6-拨动键，7-中继齿轮，8-中继管，9-中继传动轴，10-传动中继轴，11-第一锥齿轮，12-螺旋槽，13-螺旋条，14-蓄电池舱，15-电动发电一体机，16-配电室，17-集控室，18-电动传动轴，19-第二锥齿轮，20-船舶推动中继件，21-桨叶推动件，22-推动中继轴，23-第三锥齿轮。
具体实施方式
19.以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
20.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
21.根据图1-图5所示，大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，包括船体1、油动传动件、电动传动件和船舶推动件，所述油动传动件、所述电动传动件和所述船舶推动件均设置在所述船体1上。进一步的，所述船体1为全回转拖船船体，所述船体1能够通过所述油动传动件、所述电动传动件和所述船舶推动件提供动力对待拖船只进行拖拉作用。
22.所述油动传动件包括柴油发动机2、传动轴系3和传动切换件4，所述柴油发动机2和所述传动轴系3均设置在所述船体1上，并且所述传动轴系3分别与所述柴油发动机2和所述传动切换件4连接。所述柴油发动机2固定安装在所述船体1的动力舱室内，并且所述柴油发动机2与所述船体1内柴油油箱贯通连接。所述传动轴系3包括中间轴和万向节，多个所述中间轴通过多个所述万向节串联铰接。进一步的，一个所述中间轴自由端固定连接在所述柴油发动机2的转轴上，用于将所述柴油发动机2扭矩传递输出。另一个所述中间轴自由端
与所述传动切换件4连接。
23.所述传动切换件4包括传动切换内齿件和传动切换外齿中继件，所述传动切换内齿件设置在所述船体1上，所述传动切换外齿中继件设置在所述传动切换内齿件上。所述传动切换内齿件包括内齿管5和拨动键6，所述内齿管5呈管状，所述内齿管5一端内壁上设置有内齿牙，并且所述内齿牙的齿宽小于所述内齿管5长度的一半，同时多个所述内齿牙沿所述内齿管5一端内壁周向均匀分布。所述拨动键6一端铰接在所述内齿管5另一端内壁上，所述拨动键6另一端侧壁通过弹簧连接在所述内齿管5内壁上，使得所述拨动键6另一端能够围绕铰接处转动。当所述拨动键6受压时将压缩所述弹簧使所述拨动键6另一端向所述内齿管5内壁移动，当拨动键6不受压时所述拨动键6将被所述弹簧推动复位。
24.所述传动切换外齿中继件包括中继齿轮7、中继管8、中继传动轴9、传动中继轴10和第一锥齿轮11，所述中继齿轮7和所述传动中继轴10均设置在所述内齿管5上，所述中继管8设置在所述中继齿轮7上，所述中继传动轴9设置在所述中继管8上，所述第一锥齿轮11设置在所述传动中继轴10上。所述中继齿轮7嵌装在所述内齿管5内，并且所述中继齿轮7与所述内齿牙配合。进一步的，所述中继齿轮7厚度不大于所述内齿牙的齿宽。所述中继管8一端水平固定设置在所述中继齿轮7上，并且所述中继管8轴线与所述中继齿轮7轴线重合。所述中继管8内壁上设置有螺旋槽12，多个所述螺旋槽12围绕所述中继管8周向均匀分别。所述中继传动轴9上设置有螺旋条13，多个所述螺旋条13围绕所述中继传动轴9周向均匀分布。所述中继传动轴9嵌装在所述中继管8内，并且所述螺旋条13与所述螺旋槽12配合。所述中继传动轴9自由端与另一个所述中间轴自由端固定连接。所述传动中继轴10一端固定设置在所述内齿管5另一端面上，并且所述传动中继轴10轴线与所述内齿管5轴线重合。所述第一锥齿轮11固定设置在所述传动中继轴10另一端上。
25.所述柴油发动机2带动所述中继传动轴9转动时，所述中继传动轴9将通过所述螺旋条13和所述螺旋槽12带动所述中继管8转动，所述中继管8通过所述中继齿轮7带动所述内齿管5转动，所述内齿管5通过所述传动中继轴10带动所述第一锥齿轮11转动，使得所述第一锥齿轮11带动船舶推动件转动。
26.所述电动传动件包括蓄电池舱14、电动发电一体机15和电动动力传动件，所述蓄电池舱14和所述电动发电一体机15均设置在所述船体1上，所述电动动力传动件设置在所述电动发电一体机15上。所述蓄电池舱14设置在机舱前主甲板下，并且在不影响原柴油机和舵桨布置的前提下，充分利用水线以下的空间布置蓄电池，同时蓄电池舱14出口集成布置在甲板室内。并且所述蓄电池舱14与配电室16和集控室17连接，同时该配电室16布置在该蓄电池舱14相邻舱室内，该集控室17位于该配电室16旁。所述电动发电一体机15嵌装在所述船体1内。所述电动动力传动件包括电动传动轴18和第二锥齿轮19，所述电动传动轴18一端水平固定设置在所述电动发电一体机15的转轴上，所述第二锥齿轮19固定设置在所述电动传动轴18另一端上。所述电动发电一体机15通过所述电动传动轴18带动所述第二锥齿轮19转动，所述第二锥齿轮19与所述船舶推动件啮合传动。当所述油动传动件驱动航行时，将通过所述第二锥齿轮19带动所述电动传动轴18转动，转动的电动传动轴18向所述电动发电一体机15的转轴转动，进而使得所述电动发电一体机15发电，并且发电电量存储在所述蓄电池舱14内。
27.所述船舶推动件包括船舶推动中继件20和桨叶推动件21，所述船舶推动中继件20
和所述桨叶推动件21均设置在所述船体1上，并且所述船舶推动中继件20分别与所述油动传动件、所述电动传动件和所述桨叶推动件21连接。所述船舶推动中继件20包括推动中继轴22、第三锥齿轮23和推动中继齿轮，所述推动中继轴22设置在所述船体1上，所述第三锥齿轮23和所述推动中继齿轮均设置在所述推动中继轴22上。所述第三锥齿轮23固定设置在所述推动中继轴22顶端，并且所述第三锥齿轮23分别与所述第一锥齿轮11和所述第二锥齿轮19啮合。所述推动中继齿轮固定设置在所述推动中继轴22底端上，用于对所述桨叶推动件21传动。
28.所述桨叶推动件21包括桨叶传动轴、桨叶中继齿轮和桨叶，所述桨叶中继轴设置在所述船体1上，所述桨叶中继齿轮设置在所述桨叶传动轴上，所述桨叶设置在所述桨叶传动轴上。所述桨叶传动轴能够在所述船体1上周向转动，桨叶中继齿轮固定设置在所述桨叶传动轴一端上，并且所述桨叶中继齿轮与所述推动中继齿轮啮合，所述桨叶固定设置在所述桨叶传动轴另一端上。
29.所述大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船采用电动传动件作为动力源时，其传动过程为：柴油发动机2停止转动，所述电动发电一体机15带动所述电动传动轴18转动，所述电动传动轴18带动所述第二锥齿轮19转动，所述第二锥齿轮19通过所述第三锥齿轮23和所述推动中继轴22最终带动所述桨叶转动提供动力；进一步的，在所述电动传动件输出动力过程中，所述内齿管5随所述第三锥齿轮23转动而转动，并且由于所述柴油发动机2停止向所述中继传动轴9传动，使得所述内齿管5转速大于所述中继传动轴9转速，即所述中继管8转速大于所述中继传动轴9转速，此时所述中继管8将通过所述螺旋槽12沿所述螺旋条13旋转滑动，使得中继管8向所述内齿管5方向移动，向内齿管5移动所述中继管8将推动所述中继齿轮向所述内齿管5另一端移动，直至与所述内齿牙脱离啮合。
30.所述大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船采用油动传动件作为动力源时，其传动过程为：柴油发动机2带动所述传动轴系3转动，所述传动轴系3带动所述中继传动轴9转动，所述中继管8带动所述中继齿轮7转动；由于中继齿轮7转速大于所述内齿管5转速，所述中继齿轮7的轮齿将抵在所述拨动键6上，使得所述中继齿轮7的轮齿与所述内齿牙之间的齿距处逐一对应；又由于所述中继传动轴9转速大于所述中继管8转速，所述中继传动轴9通过所述螺旋条13推动所述螺旋槽12带动所述中继管8转动过程中，将推动所述中继管8向所述内齿管5反方向移动，向所述内齿管5反方向移动的所述中继管8将拉动所述中继齿轮7向所述内齿管5一端移动直至与所述内齿牙啮合。使得所述中继齿轮7带动所述内齿管5转动，所述内齿管5通过所述传动中继轴10带动所述第一锥齿轮11转动，所述第一锥齿轮11通过所述第三锥齿轮23和所述推动中继轴22最终带动所述桨叶转动提供动力。同时船舶在被所述柴油发动机2推动过程中，所述第三锥齿轮23带动所述第二锥齿轮19转动，所述第二锥齿轮19带动所述电动发电一体机15转动发电。
31.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：

1.大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，包括：船体；油动传动件，其设置在所述船体上，其包括柴油发动机、传动轴系和传动切换件，所述柴油发动机和所述传动轴系均设置在所述船体上，并且所述传动切换件在所述传动轴系上将所述柴油发动机扭矩输出；电动传动件，其设置在所述船体上，其包括蓄电池舱、电动发电一体机和电动动力传动件，所述蓄电池舱和所述电动发电一体机均设置在所述船体上，所述电动动力传动件在所述电动发电一体机上将扭矩输出和接收扭矩；船舶推动件，其设置在所述船体上，其用于接收所述油动传动件和所述电动传动件输出的扭矩，以为船体提供动力，并且所述船舶推动件将所述油动传动件输出的多余扭矩传递至所述电动传动件发电。2.根据权利要求1所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述柴油发动机安装在所述船体的动力舱室内，所述传动轴系包括中间轴和万向节，多个所述中间轴通过多个所述万向节串联铰接；一个所述中间轴自由端固定连接在所述柴油发动机的转轴上，另一个所述中间轴自由端与所述传动切换件连接。3.根据权利要求2所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述传动切换件包括传动切换内齿件和传动切换外齿中继件，所述传动切换内齿件设置在所述船体上，所述传动切换外齿中继件设置在所述传动切换内齿件上，并且根据所述油动传动件和所述电动传动件输出扭矩方式，自动切换所述传动切换内齿件和所述传动切换外齿中继件啮合和脱离啮合。4.根据权利要求3所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述传动切换内齿件包括内齿管和拨动键，所述内齿管一端内壁上设置有内齿牙；所述拨动键一端铰接在所述内齿管另一端内壁上，所述拨动键另一端侧壁通过弹簧连接在所述内齿管内壁上。5.根据权利要求4所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述传动切换外齿中继件包括中继齿轮、中继管、中继传动轴、传动中继轴和第一锥齿轮，所述中继齿轮和所述传动中继轴均设置在所述内齿管上，所述中继管设置在所述中继齿轮上，所述中继传动轴设置在所述中继管上，所述第一锥齿轮设置在所述传动中继轴上；所述中继齿轮嵌装在所述内齿管内，并且所述中继齿轮与所述内齿牙配合；所述中继管一端设置在所述中继齿轮上，所述中继传动轴一端嵌装在所述中继管另一端内，所述传动中继轴一端设置在所述内齿管另一端面上，所述第一锥齿轮设置在所述传动中继轴另一端上；所述中继传动轴自由端与另一个所述中间轴自由端固定连接。6.根据权利要求5所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述中继管内壁上设置有螺旋槽，所述中继传动轴上设置有螺旋条，并且所述螺旋条与所述螺旋槽配合。7.根据权利要求6所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述蓄电池舱设置在机舱前主甲板下，并且该蓄电池舱出口集成布置在甲板室内；同时所述蓄电池舱与配电室和集控室电连接，该配电室布置在该蓄电池舱相邻舱室内，该集控室布置在该配电室相邻舱室内。
8.根据权利要求7所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述电动动力传动件包括电动传动轴和第二锥齿轮，所述电动传动轴一端设置在所述电动发电一体机的转轴上，所述第二锥齿轮设置在所述电动传动轴另一端上。9.根据权利要求8所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述船舶推动件包括船舶推动中继件和桨叶推动件，所述船舶推动中继件和所述桨叶推动件均设置在所述船体上，并且所述船舶推动中继件分别与所述油动传动件、所述电动传动件和所述桨叶推动件连接；所述船舶推动中继件包括推动中继轴、第三锥齿轮和推动中继齿轮，所述推动中继轴设置在所述船体上，所述第三锥齿轮设置在所述推动中继轴顶端，并且所述第三锥齿轮分别与所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合；所述推动中继齿轮设置在所述推动中继轴底端上。10.根据权利要求9所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，所述桨叶推动件包括桨叶传动轴、桨叶中继齿轮和桨叶，所述桨叶中继轴设置在所述船体上，所述桨叶中继齿轮设置在所述桨叶传动轴一端上，并且所述桨叶中继齿轮与所述推动中继齿轮啮合，所述桨叶设置在所述桨叶传动轴另一端上。11.根据权利要求10所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，采用电动传动件作为所述船体动力源时，其传动方法为：柴油发动机停止转动，所述电动发电一体机带动所述电动传动轴转动，所述电动传动轴带动所述第二锥齿轮转动，所述第二锥齿轮通过所述第三锥齿轮和所述推动中继轴最终带动所述桨叶转动提供动力。12.根据权利要求10或11所述的大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，其特征在于，采用油动传动件作为所述船体动力源时，其传动方法为：柴油发动机带动所述传动轴系转动，所述传动轴系带动所述中继传动轴转动，所述中继管带动所述中继齿轮转动；由于中继齿轮转速大于所述内齿管转速，所述中继齿轮的轮齿抵在所述拨动键上；通过所述中继传动轴转速大于所述中继管转速，使所述中继传动轴通过所述螺旋条推动所述螺旋槽带动所述中继管转动过程中，将推动所述中继管向所述内齿管反方向移动，向所述内齿管反方向移动的所述中继管将拉动所述中继齿轮向所述内齿管一端移动直至与所述内齿牙啮合；同时所述船体在被所述柴油发动机推动过程中，所述第三锥齿轮带动所述第二锥齿轮转动，所述第二锥齿轮带动所述电动发电一体机转动发电。

技术总结

本发明公开了大功率环保型混合动力双驱动全回转拖船，包括：船体；油动传动件，其包括柴油发动机、传动轴系和传动切换件，柴油发动机和传动轴系均设置在船体上，并且传动切换件在传动轴系上将柴油发动机扭矩输出；电动传动件，其包括蓄电池舱、电动发电一体机和电动动力传动件，蓄电池舱和电动发电一体机均设置在船体上，电动动力传动件在电动发电一体机上将扭矩输出和接收扭矩；船舶推动件，其用于接收所述油动传动件和电动传动件输出的扭矩，以为船体提供动力，并且船舶推动件将油动传动件输出的多余扭矩传递至电动传动件发电。本发明功能部件设置合理、推进系统效率高，油耗低、排放少和能量利用率高。少和能量利用率高。少和能量利用率高。