發(fā)布時間：2020-11-17 10:51

　　 當前,過往江漢運河的船舶主要采用柴油機驅動,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,同時還會造成噪聲污染和溢油污染。運河船舶產生的污染影響了運河周邊城市的空氣質量和水源質量。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河船舶提供動力,即運河船舶采用岸基電能推進船舶航行,則可降低運河船舶對運河的污染。為了將岸基電力應用于江漢運河船舶,文中以江漢運河1 000 t級散貨船為研究對象,設計了1種采用岸基電力為運河船舶提供動力源的運河船舶推進系統(tǒng),并搭建了實驗平臺進行了部分關鍵技術的實驗研究,驗證基于岸基能源的江漢運河船舶推進系統(tǒng)關鍵技術的可行性。論文主要研究工作如下:(1)進行了基于岸基能源的江漢運河船舶推進系統(tǒng)設計需求分析。通過實地調研和查閱相關資料,收集了江漢運河通航環(huán)境特征和船舶航線體征等資料,并運用該資料進行運河的通航分析、航道分析、水文分析、代表船型負載分析和運河船舶航線分析。以該分析為基礎,提出基于岸基能源的江漢運河船舶推進系統(tǒng)設計需求。根據(jù)制定的設計原則與設計需求,作出了基于岸基能源的江漢運河船舶總體設計。(2)進行了基于岸基能源的江漢運河船舶推進系統(tǒng)關鍵技術設計,包括岸基供電系統(tǒng)設計、船舶受電連接系統(tǒng)設計、船舶電力系統(tǒng)設計和航線偏移控制系統(tǒng)設計。通過設計1種岸基軌道式供電裝置與柔性受電連接系統(tǒng),實現(xiàn)岸基能源船舶能夠持續(xù)地從岸基接觸網獲取電力;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負荷突變對電網的影響,增強船舶的制動性能;通過采用BDS、AIS和內河電子航道圖設計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)進行了基于岸基能源的江漢運河船舶推進系統(tǒng)實驗平臺設計及實驗研究。根據(jù)系統(tǒng)關鍵技術設計和搭建了實驗平臺,并進行了基于岸基能源的江漢運河推進系統(tǒng)關鍵技術的可行性研究。實驗結果表明,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。當船舶或供電線網故障時,柔性受電連接系統(tǒng)能夠通過拆卸桿和快速接口實現(xiàn)快速地拆卸。(4)進行了基于岸基能源的江漢運河船舶推進系統(tǒng)社會效益分析。文中主要從經濟效益和減排效果2方面分析了采用岸基能源的運河船舶的社會效益。分析結果表明該方案應用于江漢運河船舶具有較好的經濟性和節(jié)能減排效果。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U664.1
【部分圖文】：

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

圖 1-2 接觸網供電船舶模型然而，在將該方案工程化實施過程中發(fā)現(xiàn)：①運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、旋轉軸承、液壓缸、旋轉電機和集電桿等組成，結構較為復雜、建造成本較高，見圖 1-3；②集電桿在運行過程中依靠控制機構提供豎直向上的頂推力頂壓接觸網進行取電，根據(jù)力的相互作用可知，該推力同時會作用于船體，使船舶吃水增加，進而增大航行阻力；③運河船舶在柔性水體中航行，存在集電桿脫線的現(xiàn)象；④船舶瞬時啟動時，電網電壓發(fā)生波動；⑤該方案采用 GPS 對運河船舶進行定位，GPS 的民用精度約為 10m，不能對運河船舶進行精準定位，易導致運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用，仍需解決上述問題。

圖 1-2 接觸網供電船舶模型，在將該方案工程化實施過程中發(fā)現(xiàn)：①運河船舶的集電桿及上下擺動液壓缸、剎車氣缸、剎車片、旋轉軸承、液壓缸、旋組成，結構較為復雜、建造成本較高，見圖 1-3；②集電桿在制機構提供豎直向上的頂推力頂壓接觸網進行取電，根據(jù)力該推力同時會作用于船體，使船舶吃水增加，進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船舶瞬時啟動時動；⑤該方案采用 GPS 對運河船舶進行定位，GPS 的民用精運河船舶進行精準定位，易導致運河船舶大幅度的偏移原航能源船舶工程化應用，仍需解決上述問題。
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本文編號：2887418