淺析電力推進吊艙推進器中混合介質(zhì)滑環(huán)的重要性

摘 要：電力推進吊艙推進器是電力推進中應(yīng)用最廣泛的一種推進方式，它把船舶動力裝置置于一個能360度旋轉(zhuǎn)的水下吊艙推進器內(nèi)，而混合介質(zhì)滑環(huán)能把吊艙正常工作所使用的油、液、電、氣等介質(zhì)安全可靠的傳輸過去，為整體運行提供了最大限度的保障。

關(guān)鍵詞：電力推進；吊艙推進器；混合介質(zhì)滑環(huán)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.025

1 概述

電力推進系統(tǒng)[1]的主要設(shè)備由原動機、發(fā)電機、電動機、螺旋槳、舵以及相應(yīng)的控制設(shè)備等組成。吊艙式電力推進是電力推進中應(yīng)用最廣泛的一種推進方式，采用永磁電機直接驅(qū)動螺旋槳軸，同時能實現(xiàn)360度全回轉(zhuǎn)，為了更方便，高效的轉(zhuǎn)化電機動力源，信號源，需要采用高精度，高效率，高冗余性、空間利用性高的電滑環(huán)，為了更方便的傳輸和監(jiān)測吊艙推進器水下各部件的狀態(tài)以及動力源的傳輸，混合介質(zhì)滑環(huán)集成了低電壓，大電流，高效率，低磨損，散熱好，多介質(zhì)等特點，把電、氣、油液集成在一個電滑環(huán)上，使推進器整體布局，安裝得到大力的改善。

2 混合介質(zhì)滑環(huán)設(shè)計

2.1 滑環(huán)簡介

滑環(huán)通常安裝在設(shè)備的旋轉(zhuǎn)中心，主要由旋轉(zhuǎn)與靜止兩大部分組成。旋轉(zhuǎn)部分連接設(shè)備的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)并隨之旋轉(zhuǎn)運動，稱謂“轉(zhuǎn)子”，靜止部分連接設(shè)備的固定結(jié)構(gòu)的能源，成為“定子”?；h(huán)分為：導電滑環(huán)、流體滑環(huán)等。通常情況下，電滑環(huán)和油液、氣滑環(huán)是獨立的兩套機構(gòu)，并且基本運用于不同的場所，電滑環(huán)[2]主要運用風電、航空、航天設(shè)備上，油液、氣滑環(huán)更多的是運用于氣缸、液壓系統(tǒng)上。而吊艙式推進器，采用永磁電機直接驅(qū)動方式螺旋槳軸，同時能實現(xiàn)360度全回轉(zhuǎn)，為了更方便，高效的轉(zhuǎn)化電機動力源，信號源，需要采用高精度，高效率，高冗余性、空間利用性高的電滑環(huán)，為了更方便的傳輸和監(jiān)測吊艙推進器水下各部件的狀態(tài)以及動力源的傳輸，船用油液、電、氣多介質(zhì)滑環(huán)結(jié)構(gòu)集成了低電壓，大電流，高效率，低磨損，散熱好，多介質(zhì)等特點，把電、氣、油液集成在一個電滑環(huán)上，使推進器整體布局，安裝得大力的改善。

2.2 吊艙推進器用混合介質(zhì)滑環(huán)

吊艙推進器用混合介質(zhì)滑環(huán)主要組成：動力滑環(huán)、信號滑環(huán)和油液滑環(huán)，具體布置如圖1：

2.2.1 混合介質(zhì)滑環(huán)介紹

混合介質(zhì)滑環(huán)集成了常規(guī)電力滑環(huán)的功能，同時兼具了油液、氣滑環(huán)的特性。即能夠?qū)崿F(xiàn)船舶吊艙用推進器電力系統(tǒng)的傳輸，又能把推進器系統(tǒng)性能所需要的油液、氣等傳送到相應(yīng)的位置，以滿足推進器整體性能的要求。其主要由動力滑環(huán)，信號滑環(huán)，油液、氣滑環(huán)、冷卻風機、動力接線盒等組成，具體如下：

（1）動力滑環(huán)：包括轉(zhuǎn)子、刷架、定子、絕緣支撐體、導電用銅排等；（2）信號環(huán)包括轉(zhuǎn)子、定子、信號線等；（3）油液、氣滑環(huán)包括配油液、氣環(huán)，固定支撐體。

2.2.2 混合介質(zhì)滑環(huán)特性分析

混合介質(zhì)滑環(huán)在整體的設(shè)計中，對動力滑環(huán)、信號環(huán)、油液環(huán)等都做了特性分析，根據(jù)大量的使用經(jīng)驗，集成了以下的特性。

（1）動力滑環(huán)特性：吊艙推進器螺旋槳需要轉(zhuǎn)動，需使吊艙推進器水下電機轉(zhuǎn)動，水下電機轉(zhuǎn)動需要外部混合介質(zhì)滑環(huán)提供動力電源，常規(guī)電機所需要的動力電源380V～690V，該混合介質(zhì)滑環(huán)動力滑所能承受的電壓等級在AC3000V，過載能力150%，屬于低電壓大電流高過載，由于低轉(zhuǎn)速運行，對于刷架的磨損較小，可以做到免維護。 （2）信號滑環(huán)特性：吊艙推進器水下電機、軸承等所有狀態(tài)在實際使用中無法感知，需要通過多種傳感器把信號傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)，通過信號滑環(huán)將水下所有的信號集中處理，分別傳輸至船舶各個監(jiān)測位置，信號環(huán)額定電壓DC30V以下，數(shù)量不低于60環(huán)，安裝于動力滑環(huán)上方便于檢修。

（3）油液環(huán)特性：吊艙推進器為了安全和正常工作，軸承需要潤滑，考慮可能會出現(xiàn)漏水，需要將推進器內(nèi)部的水排出到船艙內(nèi)，及時的保護水下電機，油液滑環(huán)尤為重要，油液、氣環(huán)安裝于整體電滑環(huán)的上方，單獨布置于電滑環(huán)的外殼表面，拆裝方便，便于檢修，同時防止泄露導致的短路，也便于清潔。

（4） 其它特性：電滑環(huán)用接線箱將所有的外部接線都接至接線盒，便于外部接線，以及檢查，不需要打開電滑環(huán)外殼就可以完成接線，完成整個電力的傳輸；冷卻風機至于電滑環(huán)的上方，電滑環(huán)在使用中由于電流較大，會產(chǎn)生一定的損耗，產(chǎn)生一定溫升，故采用必要的冷卻是必要的，安裝冷卻風機是一個通用且有效的措施。

3 結(jié)束語

電力推進吊艙推進器用混合介質(zhì)滑環(huán)，負責將配電板中的電力提供給吊艙下齒輪箱內(nèi)的永磁驅(qū)動電機，實時采集吊艙下部各傳感器的反饋的狀態(tài)，并通過多通道旋轉(zhuǎn)液壓接頭，輸送艙底污水、油料、油脂和空氣起到電機空冷系統(tǒng)。該多介質(zhì)滑環(huán)綜合電、氣、油液，技術(shù)難度大，對材料與工藝要求很高，國內(nèi)一直沒有技術(shù)突破，市場被國外廠家所壟斷。因此研究和分析電力推進吊艙用混合介質(zhì)滑環(huán)，針對滑環(huán)材質(zhì)與工藝進行技術(shù)攻關(guān)，做好防漏電，抗擾的防護，以及各個部件的信號檢測，掌握其核心技術(shù)。

參考文獻：

[1]孫培廷.吊艙式船舶電力推進裝置的發(fā)展狀況[J].航海技術(shù)，2003（01）：52-53.

[2]李玉生.全電力推進在艦船上的應(yīng)用及其展望[J].船電技術(shù)，2005（02）：1-3.

作者簡介：謝堂海（1987-），男，江蘇南京人，本科，工程師，研究方向：船舶機電。