它相比于其他传动方式,有以下几个优点:
(1)推进装置的布置比较灵活,舱室可以多选择。
(2)通过改变电流方向,可以直接实现反转,整个船体的机动性能比较好。
(3)推进电机对于外界负荷的适应性能较为优异,可以实现短时间的堵转。
(4)电力传动相对于其他的造价较低,适用于小型游艇。
2。3 传动轴系介绍
2。3。1 轴系组成
传动轴主要包括中间轴和螺旋桨轴以及各个轴承和轴承装置。轴承及轴承装置的组成包括这几部分:轴承座,艉管轴前封装置,艉管轴后封装置以及中间轴承。
2。3。2 传动轴系任务及分类
传动轴系任务是为了保证整个传动轴系能安全且平稳地完成各种工作状况下的推动和机动任务,它的工作原理是根据船舶总体设计的要求,布置推进轴系并确定各个部件的尺寸和材料。
轴系主要分为单轴系和多轴系两大类,下面是单轴系与双轴系的比较。
1。单轴系
(1)对于短轴系来说,螺旋桨轴的抽出方案是应该值得重视的。一般的抽出方案考虑的是在船舱内抽出螺旋桨,桨轴法兰应该采用整锻法兰。由于舱内空间不足导致不可能抽出时则考虑向舱外抽出,这时候艉轴连接法兰应该为可拆式结构,并且要使得前轴颈小于后轴颈,为向船外抽出提供便利。对于单轴系来说,轴承间距和校中计算是比较重要的,艉管前后轴承的负荷分配尤其重要,这些都是值得注意的地方。每一根中间轴一般只设一个中间轴承,对特别短的中间轴可以不设中间轴。对于较长的中间轴,可以设置两个中间轴承,以法兰相连接。
(2)对于长轴系来说,轴承间距及横向(回旋)振动的计算比较重要,需要注意。以总体布置来说,单轴系轴线布置于船体的中纵剖面上,并平行于船体基线。单轴系的长度主要由中间轴数目来定,单轴系主要使用与小型船舶或者大型拖轮以及各内河船舶。
2。双轴系
轴承间距比轴径也就是l/d比较大的时候,回旋振动是特别值得重视的。轴线与船体基线以及纵中心线的夹角是考虑推进分量和主机机座安装所允许的倾斜度的基础,所以必须要引起注意。在螺旋桨轴大部分超出船体时,这时候应该注重防腐措施。艉轴承采用的是海水润滑和冷却,艉轴承处的轴颈所采用盈铜套保护的铜套厚度必须符合标准,除此之外其余艉轴与海水接触部分的表面采用包覆玻璃钢的措施,并且玻璃钢的厚度也必须符合标准。以其总体布置来说,双轴系由于其结构复杂,维修困难,如双机双桨,一般多用于客船和军用舰船。
2。4 螺旋桨的定义及分类
螺旋桨俗称为车叶,一般来说安装于船的尾部,从螺旋桨的螺距分类,一般螺旋桨分为两种:定距桨和可调距螺旋桨。
定距桨主要是比较稳定,主机可以正反转;而可调距螺旋桨一般较为灵活,但是造价较高,通常使用于军用船舶或者大型游轮、海船。因为本论文主要研究小型游艇,所以选择定距桨。
2。5 氢燃料电池推进装置的工作原理
2。5。1 推进装置工作原理[7]
游艇使用氢燃料电池供电,采用的仍然是螺旋桨推进,即常用的常规桨推进方式。我这里采用单机单桨电力直接传动,由推进电机,中间轴以及艉轴组成推进系统,艉轴上有尾轴管密封装置。
2。5。2 氢燃料电池工作原理
氢燃料电池主要由阴阳极以及电解质组成,本质上其实是阴阳极发生各个反应,最后的产物是水,其实就是水电解的“逆”反应,如图1所示。氢是在阳极,氧实在阴极,中间是电解质,阴阳极上都会有催化剂,加速化学反应的进行[9-11]。