發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 10:51

　　 當(dāng)前,過往江漢運(yùn)河的船舶主要采用柴油機(jī)驅(qū)動,這些船舶在航行過程中會排放出大量的氣體污染物,造成了大氣污染,同時(shí)還會造成噪聲污染和溢油污染。運(yùn)河船舶產(chǎn)生的污染影響了運(yùn)河周邊城市的空氣質(zhì)量和水源質(zhì)量。而岸基電力系統(tǒng)的電能來源較為廣泛,主要來源于火力發(fā)電及清潔能源發(fā)電,且清潔能源發(fā)電比例日益提高。如果使用岸基電力為運(yùn)河船舶提供動力,即運(yùn)河船舶采用岸基電能推進(jìn)船舶航行,則可降低運(yùn)河船舶對運(yùn)河的污染。為了將岸基電力應(yīng)用于江漢運(yùn)河船舶,文中以江漢運(yùn)河1 000 t級散貨船為研究對象,設(shè)計(jì)了1種采用岸基電力為運(yùn)河船舶提供動力源的運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng),并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了部分關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的可行性。論文主要研究工作如下:(1)進(jìn)行了基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析。通過實(shí)地調(diào)研和查閱相關(guān)資料,收集了江漢運(yùn)河通航環(huán)境特征和船舶航線體征等資料,并運(yùn)用該資料進(jìn)行運(yùn)河的通航分析、航道分析、水文分析、代表船型負(fù)載分析和運(yùn)河船舶航線分析。以該分析為基礎(chǔ),提出基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。根據(jù)制定的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)需求,作出了基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶總體設(shè)計(jì)。(2)進(jìn)行了基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì),包括岸基供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、船舶受電連接系統(tǒng)設(shè)計(jì)、船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和航線偏移控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)1種岸基軌道式供電裝置與柔性受電連接系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)岸基能源船舶能夠持續(xù)地從岸基接觸網(wǎng)獲取電力;通過將超級電容和動力鋰電池納入船舶電力系統(tǒng),不僅可以為運(yùn)河船舶提供啟動所需要的大電流,而且還可以減緩船舶啟動時(shí)負(fù)荷突變對電網(wǎng)的影響,增強(qiáng)船舶的制動性能;通過采用BDS、AIS和內(nèi)河電子航道圖設(shè)計(jì)1種航線偏移控制系統(tǒng),避免岸基能源船舶大幅度的偏離原航線,保證船舶航行的安全性。(3)進(jìn)行了基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)和搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,并進(jìn)行了基于岸基能源的江漢運(yùn)河推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的可行性研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,岸基軌道式供電裝置與柔性受電連接系統(tǒng)能夠適應(yīng)通航環(huán)境并持續(xù)地將岸基電力傳輸至岸基能源船舶。當(dāng)船舶或供電線網(wǎng)故障時(shí),柔性受電連接系統(tǒng)能夠通過拆卸桿和快速接口實(shí)現(xiàn)快速地拆卸。(4)進(jìn)行了基于岸基能源的江漢運(yùn)河船舶推進(jìn)系統(tǒng)社會效益分析。文中主要從經(jīng)濟(jì)效益和減排效果2方面分析了采用岸基能源的運(yùn)河船舶的社會效益。分析結(jié)果表明該方案應(yīng)用于江漢運(yùn)河船舶具有較好的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能減排效果。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U664.1
【部分圖文】：

c）Mauvages 運(yùn)河船舶圖 1-1 國外岸基能源船舶運(yùn)營的岸基電力渡船，發(fā)現(xiàn)存在以下不足之短，無法滿足船舶遠(yuǎn)距離航行的需求；②渡使船體與水構(gòu)成通電回路進(jìn)而引起船體產(chǎn)生船舶通過鐵鏈避免航線發(fā)生偏移的形式可接觸網(wǎng)供電船舶存在的問題，國內(nèi)嚴(yán)新平舶系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[37]，見圖 1-2。該方案以 1研究對象，將岸基接觸網(wǎng)供電技術(shù)應(yīng)用于，使用電機(jī)推進(jìn)而無需在船舶上設(shè)置柴油機(jī)：在運(yùn)河上空架設(shè)供電接觸網(wǎng)，在運(yùn)河船舶的集電桿相同），集電桿從接觸網(wǎng)獲取電能推進(jìn)電機(jī)提供動力。該設(shè)計(jì)方案可對接觸

圖 1-2 接觸網(wǎng)供電船舶模型然而，在將該方案工程化實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)：①運(yùn)河船舶的集電桿及其控制系統(tǒng)主要由上下擺動液壓缸、剎車氣缸、剎車片、旋轉(zhuǎn)軸承、液壓缸、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和集電桿等組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、建造成本較高，見圖 1-3；②集電桿在運(yùn)行過程中依靠控制機(jī)構(gòu)提供豎直向上的頂推力頂壓接觸網(wǎng)進(jìn)行取電，根據(jù)力的相互作用可知，該推力同時(shí)會作用于船體，使船舶吃水增加，進(jìn)而增大航行阻力；③運(yùn)河船舶在柔性水體中航行，存在集電桿脫線的現(xiàn)象；④船舶瞬時(shí)啟動時(shí)，電網(wǎng)電壓發(fā)生波動；⑤該方案采用 GPS 對運(yùn)河船舶進(jìn)行定位，GPS 的民用精度約為 10m，不能對運(yùn)河船舶進(jìn)行精準(zhǔn)定位，易導(dǎo)致運(yùn)河船舶大幅度的偏移原航線。因此，若將岸基能源船舶工程化應(yīng)用，仍需解決上述問題。

圖 1-2 接觸網(wǎng)供電船舶模型，在將該方案工程化實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)：①運(yùn)河船舶的集電桿及上下擺動液壓缸、剎車氣缸、剎車片、旋轉(zhuǎn)軸承、液壓缸、旋組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、建造成本較高，見圖 1-3；②集電桿在制機(jī)構(gòu)提供豎直向上的頂推力頂壓接觸網(wǎng)進(jìn)行取電，根據(jù)力該推力同時(shí)會作用于船體，使船舶吃水增加，進(jìn)而增大航行阻柔性水體中航行，存在集電桿脫線的現(xiàn)象；④船舶瞬時(shí)啟動時(shí)動；⑤該方案采用 GPS 對運(yùn)河船舶進(jìn)行定位，GPS 的民用精運(yùn)河船舶進(jìn)行精準(zhǔn)定位，易導(dǎo)致運(yùn)河船舶大幅度的偏移原航能源船舶工程化應(yīng)用，仍需解決上述問題。
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本文編號：2887418