综合全电力推进系统

综合电力推进系统英語integrated electric propulsion,简称IEP)或综合全电力推进系统integrated full electric propulsion,简称IFEP)简称全电推进full electric propulsion ,简称FEP),是用于舰艇的一种水运动力组合方式,使用燃气轮机柴油发电机产生三相交流电[1]供应电动机[2]驱动螺旋桨喷水推进器,从而推动船体移动。全电推进是柴电-燃联合动力方式的一种改进,采用电力传输而不是通过机械传动系统传输能量,以此减少甚至完全解除了对变速箱的依赖,并消除了对离合器的需求,[2][3]所以全电推进是串联布置,而不是像柴电-燃系统一样并联

动力编辑

 
45型驱逐舰全电推进系统示意图
(GT: 燃气轮机; DG: 柴油发电机)

采用综合全电力推进系统可以消除发动机与推进器之间的连接,其具有以下几个优点,发动机放置更加自由。[3]发动机与船体之间声学解耦,以此减少噪音,并减轻重量和体积。[3]降低声学特征对需要避免被发现的海军舰船和需要为乘客提供愉快体验的游轮而言尤其重要,对货船来说则无关紧要。但所有船舶不在航行时也需要电力,与其一组发动机提供电力,另一组发动机推进船舶的传统系统相比,全电推进系统中所有发动机都被用于产生电力,以此减少了船舶所需发动机的数量,从而降低了资金成本和维护成本。[1][3]

典型的全电推进系统使用了柴油发电机和燃气轮机。燃气轮机与相同功率的柴油发电机相比有更轻的重量,[1][4]和更小的体积[1],并且噪音和震动也比柴油机小,[4]但燃气轮机在接近最大输出时效率最高。而柴油发电机在所有输出功率下都具有较高的效率,组合使用两种引擎可令系统在不同功率下都能高效运行,及降低振动的低噪模式,并且混合系统相对于纯柴油机重量和体积有所减小。在海军舰艇中,推进系统通常使用一组柴油发电机以满足基本电力负载和足够的动力达到巡航速度。 燃气轮机则被用于提供高速行使下的峰值功率,并可能在有高功率需求的武器系统运行时开启。客船一般会使用一个或多个燃气轮机用于达到最大巡航速度,而柴油机在港口停泊或顺水漂流时为船舶提供冗余和高效的电力。

柴电动力系统是集成电力推进系统的一种,其不使用燃气轮机,系统只由柴油发电机组成。燃气轮机系统也可使用燃气轮机发电,例如一些游艇的全电推进系统只使用了燃气涡轮机。如果通过轴上的电动马达推进,或者将电机集成到主减速器驱动轴中,那么系统可以比柴油机更快输出更大的功率。此外,主轴上永磁电机的驱动系统也可以在主推动器的驱动下提供电力。轴上永磁电动机可在车载发电燃气轮机或柴油机在较低速度下负责推进,可以节省大量燃料。车队随着时间的推移会有显著的物流优势。这体现了全电推进系统的高效性,灵活性和适用性,并可根据情况迅速改变分配到推动系统或电力系统的能量,这是其他推进系统所不具备的。

环保编辑

挪威的渡轮使用了全电或插电的燃气轮机电动混合动力推进系统,该系统可驱动船只以17至18节的速度行驶,有望每年减少8,000吨的氮氧化物和30万吨的二氧化碳排放。每艘渡轮每年可节省一百万升的柴油,渡轮可在夜晚对电池充电,并在停靠港口时充满。[5] [6]

應用實例编辑

参见编辑

参考文献编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Dr. Timothy J. McCoy and Dr. John V. Amy Jr. The State-of-the-Art of Integrated Electric Power and Propulsion Systems and Technologies on Ships (PDF). American Society of Naval Engineers. [2012-09-10]. (原始内容 (PDF)存档于July 18, 2014). 
  2. ^ 2.0 2.1 [1][失效連結]
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Type 45 ("D" Class) Destroyer. [September 10, 2012]. (原始内容存档于August 31, 2012). 
  4. ^ 4.0 4.1 The Benefits of Gas-Turbine Engines. Yachting Magazine. 2011-01-25 [2012-09-10]. [失效連結]
  5. ^ Pining for cleaner air in the Norwegian fjords. BBC. 4 April 2017 [2018-01-07]. (原始内容存档于2021-04-28). 
  6. ^ Torghatten Nord has chosen Multi Maritime design. Multi Maritime. [4 April 2017]. (原始内容存档于2018-02-26).