从电力传动角度看,船舶电力推进系统可分为直流推进和交流推进2大类.早期因技术原因直流推进主要用于小型潜艇,在民用船商业上的应用很少见.近年来,大功率交流调速的发展使交流电力推进成为船舶电力推进的主选形式并装备于大型船舶.由于推进用的电动机单机容量大,其功率因数、谐波干扰对船内电源系统影响很大,所以控制方式选择极为重要.在船舶交流电力推进方式中目前主要有AC一DC一AC电压型变频器供电的异步电动机交流调速系统和AC一AC环流型变频器与同步电动机组成的交流调速系统,即图3的模式4与模式5. 大型船舶电力主推进器,首选模式5的调速控制方式.这种模式的环流型变频器输出频率较低,为电源频率的1/3,约20 Hz以内,调速范围在0一155rpm,这对于大容量的船舶推进电机驱动轴不经任何减速齿轮箱直接推动螺旋桨工作是合适的,其运行特性与大DWT船舶推进器运行特性非常接近.船舷的侧推力器的电动机转速控制则常用模式4,用PWM方式,调速范围在0一1 200 rpm以内.两种模式的性能特点见表1所列.主推和侧推均为船舶的推进和回转变向提供动力.
3教学实验训练手段的考虑方案
现代船舶机舱及推进系统以紧凑型模块化组合而成,在比较狭窄的机舱空间放置了大量的高技术、高自动化的机电设备.为了保证航行安全,船员必须具有良好的管理素质和处理常规性、突发性故障的能力.实践性教学和模拟器训练尤显重要.面对船舶电力推进应用发展的新动态,我们针对正在兴起的船舶电力推进系统作了一些相关的跟踪研究,制订了教学实验训练应对方案并逐步付诸实施,以适应未来教学和人才培训的需要.
根据教学和培训的要求,着手建立一套电力推进模拟装置系统,如图4所示.这是一个半物理仿真模型.船舶本体采用软件模拟方法,建立实际船舶工况的运动模型,以螺旋桨负载模拟装置的实际推力计算出船舶在不同载荷工况下的运动速度,配合三维动画技术模拟出船舶和场景并使之在场景中运动.系统主要难点是电控式螺旋桨负载模拟装置及船舶工况运动模型的建立.
航海教育最关键和最花钱的就是可操纵的实物教学训练设备,航海院校必须建设与船舶机电设备相对应的驾驶和轮机实操全套设备,这也是IMO的规定.目前正在筹建投资约700万元的船舶自动化机舱实验室和正在合作研发投资为300万元的轮机模拟器实验室.为了紧跟电力推进这一新技术的应用潮流,在项目中已考虑加人电力推进器方案即在自动化机舱和模拟器中的柴油主机推进方式中同时加人电力推进装置方案,实现柴一电推进并存.这种模式是未来超大型集装箱船舶经济型推进模式的主选方案之一,方案的基本框图如图5所示.
在高技术、高电压、大容量条件下,现有船舶轮机管理人员的知识结构以“重机轻电”为特征改革航海教育体系,调整制订新的教学培训方案,信捷职称论文写作发表网,提高船员的“电”水平和计算机应用能力,复办船电专业,培养专业人才,使这个学科的理论研究、应用和管理有新的发展空间;加强和充实教材等都是必要的.
4结束语
电力推进方式在民用运输船舶的应用正处于方兴未艾的发展阶段.可以预见,未来几年电力推进器的装船量将有相当的占有量,并向更大型的船舶迈进,如超大型集装箱船(uLCS}拟用柴一电联合推进.据专家估计,到2010年船舶电力推进器市场将快速增长,无论是商船还是军船对其需求将猛增.这向我国的船舶机电设计人员、修造船厂技术人员、院校培训机构、海事船检部门和船舶轮机人员在设计、生产、安全检验、技术管理、教学培训等方面提出了挑战,我们只有积极应对,紧跟发展步伐,加强研究,赶上潮流,才能在这个领域有所作为并得到发展.