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纯电动汽车方兴未艾,那么纯电动船舶呢?

2020-02-27 12:00:02 常州友邦船业股份有限公司 阅读

2020年刚一开始,由中国自主研发的纯电动客船“君旅号”在汉口试运行往返。过程中,未有碳硫等废弃污染物排放,船舶运行噪音约50分贝,比传统燃油客船更安静舒适。

中国自主研发的纯电动客船“君旅号”在汉口试运行往返

中国自主研发的纯电动客船“君旅号”在汉口试运行往返

世界上绝大部分的军,民用船舶都是用机械推进。机械推进就是用高速旋转的原动机(柴油机,燃气轮机,蒸汽轮机)通过齿轮减速机构将原动机输出的高速动力降速后驱动螺旋桨以低速旋转推进舰船运动。

这次试运行的客船用的是通过给锂电池充电并蓄能,然后通过电力传输线将电能传递到舰船后部的推进电机,驱动推进电机工作,推进电机与螺旋桨直接连接,从而将电能转换为螺旋桨旋转的机械能来推进船舶运动。

电力推进船舶的好处

传统机械推进方式需要通过刚性连接的传动轴和齿轮系将原动机的机械能传递到船尾的推进器,船舶动力系统布置的灵活性较差。电动客船通过电缆传输电力,解除了原动机和推进器的位置布置约束,简化动力系统的结构,极大地提供了船舶总体布局的灵活性。优化船体空间利用率。

和全电动汽车一样,全电动轮船通过给电池充电蓄能作为电力来源。没有使用发动机,是零排放。同时电成本远远小于柴油,船舶运行费用可以大大减少。

灵活的吊舱推进器设置

这艘“君旅号“同时采用了高机动性的吊舱推进器作为其推进装置。吊舱式推进器,又称POD推进器。全称为电动全向推进吊舱(Podded azimuth propulsors)是一种集推进和操舵装置于一体的新型船舶推进装置。吊舱式推进器将推进电机置于船舱外部,直接与螺旋桨相连,可以在360°内水平转动以实现矢量推进。一般主要由内置驱动电机模块、螺旋桨模块、水平转动机构以及冷却装置组成。驱动电机以永磁交流电机为主,螺旋桨由电机直接驱动。

吊舱推进器结构

吊舱推进器结构

因为采用电机推进,因此可以直接使用变频调速,相比于传统的燃气轮机和柴油机推进,可以大大的减少机械传动系统的设计,比如不需要设计传统的变速齿轮箱,轴系结构,尾轴对中工作,尾轴轴封,舵机等等,整个推进系统大大简化,机械系统的复杂性将降低了机械效率,因此采用纯电力推进,效率是大大提高的,这一点不仅是船舶,电动汽车也一样。

从船体设计角度, 吊舱式推进装置体积小,重量轻,且置于船体外,不增加船体体积而且还省略的船尾大方向舵。且由于是矢量推进,机动性性高,很多传统动力船舶为了增加机动性,小半径转弯,不需要拖轮即可离港,这些都是传统推进方式无法达到的,会在船首和船舶增加侧推装置,吊舱式推进船舶则完全不需要侧推装置。1994年,芬兰和荷兰用“幻想”号船模进行实验,研究发现吊舱式推进转向性比舵机在全速转弯时半径减小了30%左右。

吊舱式推进器的采用提供了极大的操作便利,增加了船舶设计、建造和使用的灵活性,使电力推进的优越性得到了更充分的体现。

当然使用吊舱式推进装置也有缺点,外挂吊舱的体积限制了内置电动机的功率,而且外挂式的结构也注定不是非常的结实。中小型客运船舶可以使用,但更大一点的客运船舶或者邮轮就显得推力不足。目前国际上看,3000吨以下的船舶都可以采用吊舱式推进装置。

船舶电力推进的挑战

和全电动汽车一样,由于采用电池作为动力源,电池的大小决定了船舶的续航里程。但电池过大又会使得电池过重,会侵蚀到客运船舶的载客量。所以需要根据航行里程,载客数量,经济性合理安排设计电动船舶。

我国电力推进客船的未来

综上所述,电动船舶无污染,低噪音,转向灵活等特性使其非常适合客船,邮轮旅游。

据悉,“君旅号”将在今年初投入到武汉两江四岸观光旅游中,武汉两江四岸观光旅游船将陆续改为全电推进船舶。未来可预期我国水域会出现更多的电动船舶。

践行国家新能源及绿色发展战略,同时十八大报告提出了“海洋强国”战略,大力发展旅游业符合国家宏观战略。近年来国务院、发改委、国家旅游局和交通部都曾出台文件,鼓励、支持、积极培育我国邮轮旅游市场。政策趋向不断升温,新能源尤其是电力推进的客船呈现出不错的前景。