專利名稱：復合電力艦、船動力系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種復合電力艦、船動力系統，它所闡述的是該復合電力艦、船動力系統的制造方法。
以往的艦、船動力裝置大量采用的是柴油發動機、燃汽輪機、蒸汽機和核動力裝置為動力。進入本世紀九十年代英、美等發達資本主義國家，相繼采用了永磁發電機為動力的艦、船動力系統，從整個世界艦、船的發展趨勢看，艦、船動力正朝著全電力驅動的方向發展。但以帶動永磁發電機為動力的艦船動力系統的初始動力，還是來自柴油發動機、燃氣輪機或核燃料發動機，只是降低了柴油、燃氣和核燃料的使用量，提高了整個船舶動力系統的效率及續航能力。新型艦、船電力系統原動力方案的提出，雖然，在艦、船行駛后，擺脫艦、船對柴油機、燃汽輪機和蒸汽機的依賴；但該系統利用了艦、船在啟動后，艦船的船體與水的相對運動所產生的水流流動的力量，來驅動艦船發電機原動機的，其啟動力的能量來自設置大量的蓄電池組和壓縮空氣，因此，就使的該系統的蓄電池的使用量大；并且還得設置一定體積和容量的壓縮空氣產生及儲存系統，占用了艦船的內部空間；切還由于壓縮空氣系統的工作消耗了大量的電能，故設計欠合理。
以上艦、船動力裝置的缺陷就是，1、采用了對環境有污染的柴油、汽油和核燃料；2、采用燃氣輪機和蒸汽機為動力的艦、船需要設置大量的進氣和排氣管空間；3、在采用永磁發電機為能源的動力系統對柴油機和燃氣輪機作為原動力依賴性強；4、在動力系統的傳動方面，大量采用了傳統的齒輪或皮帶傳動，因此，在柴油發動機或以永磁發電機為核心的動力系統的啟動方面，為克服傳動機構之間的磨擦力及自重，就得消耗大量的初始動力源；5、上述艦、船動力采用了傳統的傳動方式，就使得動力系統在運行其間噪音升高，效率下降；6、以永磁發電機為核心的艦、船動力系統，由于采用了傳統的傳動方式，就使得永磁發電機負載特性偏軟的缺點難以克服；7、新型艦船發電機系統，蓄電池的使用量大；壓縮空氣產生和儲存系統能量消耗量大，增加了該發電機系統的負擔。
一種復合電力艦、船發動機系統，在以下方面克服了上述傳統艦船動力裝置的缺點1、利用了江、河、湖、海風力較大和采光性能好的特點，將磁懸浮永磁風力發電機和反饋式光發電機系統引入了艦船電力系統，并結合了新型艦船電力系統在水力發電的長處，克服了以往艦船電力系統的原動機依賴于柴油機、燃汽輪機和其它燃料為動力的裝置；2，綜合采用了磁力傳動技術和磁懸浮技術，克服了以永磁發電機為核心的動力系統中，永磁發電機負載特性偏軟的缺點，提高了發電機的效率；3，綜合采用了再生能源的發電技術，使艦船擺脫了對石油燃料和蒸汽輪機的依賴；4，由于綜合采用了再生能源的發電技術，就克服了以往艦船在運行其間對江、河、湖、海的污染，實現了對環境的保護；5，將磁懸浮永磁風力發電和反饋式光發電技術引入艦船動力系統，進一步提高了艦船電力的補給；同時，減少了蓄電池的使用量，大大減少了壓縮空氣產生儲存系統，省去了由于使用燃氣輪機所占有的進排氣管的空間。
一種復合電力艦、船動力系統與傳統的艦、船動力源相比具有以下優點1，由于采用了磁力傳動技術和磁懸浮技術，因此，該發電機系統具有啟動力小和噪音低的優點；2，由于綜合采用了再生能源發電技術，就使得艦船具備了對環境無污染的優點；并擺脫了艦、船原動力對柴油發動機和燃氣輪機的依賴。3，由于綜合采用了再生能源發電技術，就使得艦船的續航能力大大提高。
本發明的目的是這樣實現的，一種復合電力艦、船動力系統它是由(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統、(2)反饋式光發電機系統、(3)磁懸浮水力驅動發電機系統、(4)整流或變壓及電路轉換控制系統、(5)電子調速系統、(6)永磁電動機驅動系統、(7)充電裝置、(8)蓄電池組等/部分組成的。其中(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統，它是由磁懸浮永磁風力發電機、液壓及活動鏈桿升降系統、風量控制系統等部分組成的。其作用是利用風能使磁懸浮永磁風力發電機運轉發電；并將該發電機發出的電力，通過(4)整流或變壓系統的調整，經(5)電子調速系統傳輸至(6)永磁電動機驅動系統，從而驅動艦船啟動航行。其中，該系統中的磁懸浮永磁風力發電機，它是由原動力傳送裝置、磁力傳動調速裝置、磁輪、磁懸浮永磁發電機等部分組成的，它們當中各部份的作用，請詳見我已申請的專利“磁懸浮永磁風力發電機”，申請號為99243654.0。這里不再詳述。該系統中的液壓及活動鏈桿升降系統，它是由不同規格的液壓缸、活動鏈桿、連接固定件、蓋板等主要部分組成的。其作用是，當艦船外部環境的風力一定大時，在液壓缸的作用下，活動鏈桿伸縮至艦船內部；同時，蓋板將設置在磁懸浮永磁風力發電機中的原動力傳送裝置蓋在艦船風量控制系統內部；此時，驅動磁懸浮永磁風力發電機中的原動力傳送裝置的風力，來自外部環境通過風量控制系統進來的風力。該系統中的風量控制系統的作用是，使外部環境的風能進入艦船內部，并調節其進風量大小。在以上幾部分設計時，應將磁懸浮永磁風力發電機中的原動力傳送裝置、磁力傳動調速裝置和磁輪與液壓及活動鏈桿升降系統中的各部分配合設計，這樣一來，當液壓缸動作時，可形成這幾部分的同時連動。風量控制系統在設計時，應根據不同艦船的動力所需配置特點，設計適當高度和一定幾何形狀的風量控制器；其幾何尺寸應大于磁懸浮永磁風力發電機中的原動力傳送裝置，并將其設置在艦船的前部、中部或后部；其中的調節裝置應根據風量控制器的具體幾何形狀，采用多葉片漸開式調節、葉片轉動錯位式調節、或其它調節形式。應特別指出的是，在該系統中，磁懸浮永磁風力發電機中的原動力傳送裝置里的轉動風葉，不應設計太大。因為，在大功率磁懸浮永磁風力發電機的設計上，該復合電力艦、船動力系統所采用的是遞進增量的設計思想。
(2)反饋式光發電機系統，它是由1、光電池板及光敏感器件，2、電壓和電流放大電路，3、發電機原動力提供系統，4、發電機，5、光電反饋控制系統，6、光傳感器系統等幾部分組成的。其作用在于，該系統是將光能轉換成電能；并將(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統、(3)磁懸浮水力驅動發電機系統和該發電機系統發出的電力，通過一部分用電設備消耗所釋放出的光能，又經該反饋式光發電機系統中的光電反饋控制系統，重新回到該反饋式光發電機系統中的電壓和電流放大電路。設置該系統的目的在于1、進一步提高再生能源的利用率；2、減少光電池板的使用量；3、減少蓄電池的使用量和消耗量。該系統在設計時，應將該系統的光電反饋控制系統中的光電池板及光敏感器件，設置在艦船內部光易于照射的地方；且電力傳輸線路不宜過長。該反饋式光發電機系統各組成部分的作用及原理，請詳見我已申請的專利“反饋式光發電機系統”，申請號為00100409.3。
(3)磁懸浮水力驅動發電機系統，它是由原動力驅動裝置、磁力傳動調速裝置、磁懸浮永磁發電機；以及液壓、升降、移位、支撐系統和壓縮空氣產生及儲存裝置等一些部分組成的。其作用是當艦船啟動后，艦船與水形成相對運動狀態，在水流的作用下，磁懸浮水力驅動發電機系統的原動力驅動裝置中的轉動葉輪被驅動運轉；在其運轉的過程中，與轉動葉輪同軸的磁輪也同時旋轉，并利用其旋轉磁斥力，驅動下一級磁力傳動調速裝置；從而帶動磁懸浮永磁發電機運轉發電。該發電機系統發出的電力，經(4)整流或變壓系統的調整后，通過(5)電子調速系統的調節，輸送至(6)永磁電動機驅動系統，使其進入運轉狀態，至此艦船處于正常運行狀態。有關磁懸浮水力驅動發電機系統各組成部分的作用及其相互關系，請詳見我申請的“用于艦、船的水力驅動發電機”，申請號為99253643.X。
以上就三種應用于復合電力艦、船動力系統的發電機系統進行了闡述，這三種發電機系統，在應用于艦船的設計時，應根據它們各自的具體特點和使用的環境，使其分別作為艦船的主發電機和輔助用發電機。
(4)整流或變壓及電路轉換控制系統，該系統是由整流裝置；或變壓裝置以及電力控制轉換系統組成的。其作用是，將上述三種發電機所發出的電力，經該系統的調節后，使其達到用電設備所要求的用電指標；然后，將其所調整好的電力輸送至用電設備；其另外一個作用就是，該系統中的電路轉換控制部分是根據上述三種發電機不同時刻的用途轉換連接至相應的用電設備。該系統整流或變壓部分，在設計時，應根據用電設備所用電的類別(直流電或交流電)，進行選擇設計。
(5)電子調速系統，該系統是由變頻調速器、矢量控制裝置、或其它電子調速裝置組成的。其作用就是調節由發電機經(4)整流或變壓系統輸送至(6)永磁電動機驅動系統的電力參數，從而控制永磁電動機的工作形態。在設計時，應根據下一級(6)永磁電動機驅動系統中的永磁電動機選用類別，選用相適應的調速方式。
(6)永磁電動機驅動系統，該系統主要是由永磁電動機、調速齒輪和轉軸幾部分組成的。永磁電動機驅動系統作為艦船的動力輸出源，起的是在前級提供電力和控制運轉形態下，通過傳動軸輸出轉矩的作用，進而使艦船進入航行狀態。在復合電力艦、船動力系統的(6)永磁電動機驅動系統中的，永磁電動機的設計選用上，小噸位的船舶應選用磁懸浮永磁電動機；大噸位的艦船應選擇不帶磁懸浮裝置的永磁電動機。
(7)充電裝置，該裝置的是將以上三種發電機電力的一部分經整流穩壓后，通過該裝置向蓄電池補充電力的不足的作用。
(8)蓄電池組，蓄電池組起的是儲存電能的作用。在該復合電力艦、船動力系統中，蓄電池組儲存的電能，用于艦船的啟動和特殊條件下艦船電力的補給。
以上結合復合電力艦、船動力系統的八個基本組成進行了闡述，下面再根據這八個基本組成部分的特點和作用，進一步說明該復合電力艦、船動力系統的工作過程該復合電力艦、船動力系統是由(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統、(2)反饋式光發電機系統、(3)磁懸浮水力驅動發電機系統、(4)整流或變壓及電路轉換控制系統、(5)電子調速系統、(6)永磁電動機驅動系統、(7)充電裝置、(8)蓄電池組等幾個基本部分組成的。
在艦、船處于予運行狀態時，該復合電力艦、船動力系統中的(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統和(2)反饋式光發電機系統，在光和風的作用下，進入發電狀態，并將這兩個發電機系統發出的電力，通過(4)整流或變壓及電路轉換控制系統的調整，輸送給用電設備；這時候，(6)永磁電動機驅動系統，在前級提供電力并通過(5)電子調速系統的調節的情況下，高速運轉輸出轉矩；從而帶動艦船的驅動系統運轉，使艦船進入航行狀態。此時，(3)磁懸浮水力驅動發電機系統中的液壓、升降、移位、支撐系統，將該發電機系統的原動力驅動裝置中的轉動葉輪置于水中；轉動葉輪在水流的作用下轉動，并帶動與其同軸的磁輪；磁輪在旋轉過程中，在旋轉磁斥力的作用下，驅動該發電機系統中的磁力傳動調速裝置，從而驅動該發電機系統中的磁懸浮永磁發電機發電。當(3)磁懸浮水力發電機系統處于正常發電狀態時，(4)整流或變壓及電路轉換控制系統中的電路轉換部分，將(2)反饋式光發電機系統向(6)永磁電動機驅動系統輸出電力的線路切換給(3)磁懸浮水力驅動發電機系統；此時，向艦、船動力驅動系統的電力提供由(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統和(3)磁懸浮水力驅動發電機系統承擔。(2)反饋式光發電機系統所發出的電力提供給艦船的其它用電設備；同時，利用該反饋式光發電機系統中的光電反饋控制系統，收集以上三種發電機系統的用電設備在消耗電能后所釋放出來的光能，被收集的光能轉換成電能后，也通過(7)充電裝置向(8)蓄電池組補充電力；向(8)蓄電池補充電力的另一個渠道，就是通過以上三種發電機發出的電力，經一定調整后，由(7)充電裝置直接向(8)蓄電池組充電。當外部環境環境無光線時，(2)反饋式光發電機啟動的電力是通過(8)蓄電池組，向(2)該發電機系統中的電壓及電流放大電路提供的。當艦船在運行其間外部環境風力較大時，(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統中液壓及活動鏈桿升降系統，在其液壓缸的作用下，活動鏈桿伸縮將該發電機系統中的原動力傳送裝置，置于風量控制系統內；同時，蓋板將風量控制系統上部蓋主；這時候，啟動(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統的風力，來自由外部環境通過該發電機系統中的風量控制系統進來的風力。
以上對復合電力艦、船動力系統作了闡述，從上述介紹中可以看出，該復合電力艦、船動力系統廣泛適用于各種船舶動力；其中該動力系統中的三種再生能源的發電機系統，各自與該動力系統中的其它幾各部分的結合，所形成的船舶動力又可適用于不同環境的船舶使用。
權利要求
1.一種復合電力艦、船動力系統，它是由(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統、(2)反饋式光發電機系統、(3)磁懸浮水力驅動發動機系統、(4)整流、變壓及電路轉換控制系統、(5)電子調速系統、(6)永磁電動機驅動系統、(7)充電裝置、(8)蓄電池組等幾部分組成的，其特征在于該復合電力艦、船動力系統，同時將可再生能源的風力發電技術、水力發電技術和光能發電技術，運用于該動力系統，且在風力發電技術、水力發電技術和光能發電技術中，均采用了磁力傳動技術。
2.根據權利要求1所述的一種復合電力艦、船動力系統，其特征在于采用了(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統；該系統中的原動力傳送裝置，可放置于該系統中的風量控制系統中。
3.根據權利要求1所述的一種復合電力艦、船動力系統，其特征在于采用了(2)反饋式光發電機系統。
全文摘要
本發明涉及一種復合電力艦、船動力系統,該系統是由:(1)可內置式磁懸浮永磁風力發電機系統、(2)反饋式光發電機系統、(3)磁懸浮水力驅動發電機系統、(4)整流或變壓及電路轉換控制系統、(5)電子調速系統、(6)永磁電動機驅動系統、(7)充電裝置、(8)蓄電池組等幾部分組成的。該系統綜合運用了可再生能源的發電機技術,解決了艦船在航行中對燃汽輪機、燃油發動機和其它非再生能源的依賴;杜絕了艦船在航行中,其動力系統對江、河、湖、海的污染。該復合電力艦、船動力系統,廣泛應用于各種江、河、湖、海運行的船舶和交通工具。
文檔編號B63H19/00GK1312204SQ0010282
公開日2001年9月12日 申請日期2000年3月7日 優先權日2000年3月7日
發明者趙克 申請人:趙克