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基于DP3的3500kw级全回转装置

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本项目来源于公司中长远规范发展计划,开发出“基于DP3的3500kW级全回转装置”,根据项目研制任务书要求,进行大功率全回转舵桨装置的关键技术研究,突破适用于动力定位系统的大功率调距型全回转舵桨关键技术,形成拥有自主知识产品、达到当代国际先进水平的全回转舵桨系统集成配套技术。 全回转装置是一种新型的船舶推进装置,它除能像普通推进器一样产生推力外,还能在360°范围内改变推力方向,因而它兼有螺旋桨和舵的功能,故能够灵活地改变船舶位置及航向,在对机动性要求较高或需要动力定位的场合应用广泛,是未来船舶推进系统的发展方向之一。 船舶配套是船舶工业的重要组成部分,动力定位系统属高端船用设备,科技含量高、附加价值大,研究控制系统、推进系统、测量系统、动力系统等技术难度大,目前国内主要依赖进口。随着国家对深海的开发,抵抗海洋的恶劣环境必需动力定位系统作为保障,因此市场前景十分广阔,开发出具有自主知识产权的国内动力定位系统迫在眉睫。 本项目设计开发的基于调距型全回转舵桨装置主要由驱动电机、回转单元、推进单元、液压系统以及遥控系统组成。全回转舵桨装置能产生360°矢量推力,不仅具有普通螺旋桨的功效,还能代替舵实现船舶的转向和动力定位,项目产品能满足DP3动力定位要求,且可广泛适用于各类具有动力定位要求的工程类船舶。 完成这一项目的研究,不仅可以完成国家高技术船舶科研计划项目的任务,而且可以积累公司在全回转舵桨领域的技术开发和制造经验。 

技术原理: 本项目基于调距型全回转舵桨装置主要由驱动电机、回转单元、推进单元、液压系统以及遥控系统组成。 驱动电机输出竖直方向的转速和扭矩。 回转单元承受螺旋桨推力、装置的重力以及其它的外载荷,同时液压马达驱动下,带动推进单元360°方向旋转。 推进单元负责吸收主机的功率,产生一定的推力。 液压系统包括分别控制舵桨装置的360°转向和桨叶变距。 遥控系统包括回转控制、螺距控制和驱动电机控制三大部分,还包含于动力定位控制系统通讯接口。 本机性能指标: 输入功率3500KW,螺旋桨直径3300mm,回转速度2r/min,螺旋桨转速~210r/min,整机重量~50吨,DP等级为DP3。 

本项目创新点如下: 

1)一种适用于导管中拆卸桨叶的桨毂组件; 

2)一种具有实时监控和润滑功能的新型旋转密封装置; 

3)一种具有自动锁紧和松开功能的新型螺距反馈机构; 

4)一种具有双泵站和双马达机组冗余备份的、适用于DP3系统的全回转舵桨液压系统; 

5)一种采用双网络层控制结构、适用于DP3系统的全回转遥控系统; 

6)满足全回转舵桨装置系列化要求的联调试验平台。 通过该项目的研究,形成5项专利技术,其中发明专利4项,实用新型专利1项。不仅突破了适用于动力定位系统的调距型大功率全回转舵桨关键技术,形成拥有自主知识产权、达到当代国际先进水平的全回转舵桨系统集成配套技术,大幅提高核心设备及部件的国产化率。同时,本项目的研究成果可直接用于系列化全回转舵桨装置的设计、配套选型和施工建造。形成系列化的配套产品,打破国外产品垄断市场的局面,为形成核心关键产品的产业化能力打下基础,提高我国船舶配套能力和市场竞争力,具有广阔的应用前景及市场价值。该项目的成功研制,有效地解决了3500kW级全回转舵桨装置在导管中拆卸桨叶、艉轴密封优化设计、下部齿轮箱设计、回转力矩分析、螺距反馈杆装置设计和液压系统匹配性研究等关键技术,填补了我国拥有DP功能的大型深海工程类船舶全回转舵桨装置配套空缺.该项目研制技术先进,主要技术性能指标达到国际先进水平,对基于调距桨的大功率全回转舵桨装置的设计制造具有指导作用,对国防建设和科学技术进步有重大意义。 目前,我司研制的大功率全回转舵桨装置可较好的实现动力定位船舶中全回转舵桨装置功能和满足项目研制任务书要求。但仍然存在以下问题需要解决: 1)应用各种节能技术进一步提高推进效率:节能导管、米维斯导管、舵球、毂帽鳍等节能装置的应用,与国际上的先进设备还有一定差距。 2)节能减排、绿色环保技术:公约、规范规则不断更新,节能减排、绿色环保的需在后续研发过程中不断强化。 3)配套设备国产化:进一步加大全回转舵桨装置配套件国产化率。