可360度水平旋转：神奇的舰艇吊舱电力推进系统
吊舱推进器主要由内置驱动电机、螺旋桨、水平转动机构、以及冷却装置组成，推进电机直接与螺旋桨相连，组成了独立的推进模块，置于船艉下方舷外的吊舱内，可实现360°的水平旋转。由于吊舱推进装置具有体积小、重量轻、效率高、建造周期短、拆装方便、初始投资成本和维护费用低等优点，很多舰艇采用了吊舱电力推进系统。经过二十几年的发展，吊舱推进器产品已逐渐成熟，典型公司包括芬兰ABB、德国西门子、法国科孚德（现己被美国通用电气收购)、德国SAM电子等，推出了不同形式的吊舱推进系统。
世界上研究较多的吊舱推进器产品有Azipod、SSP、Mermaid和Dolphin,这四种吊舱推进装置基本概念相同，不同点主要在水动力设计、螺旋桨配置、电机选择及变频器系统等方面。其它典型产品还有德国肖特尔的SEP和SCD、日本川崎重工的Podpeller、西班牙英赫特安船舶的PODPISCIS等。此外，例如美国通用电气还研发了Inovdis泵喷吊舱推进器，通用动力公司电船分部发展了轮缘驱动吊舱推进器(RDP，Rim Drive Propulsor),荷兰维哈阿尔•欧米前公司发展了加齿轮吊舱推进器V-POD等。
吊舱推进器由推进模块和转向模块组成。推进模块包括吊舱壳体、螺旋桨、密封装置（轴承与电机、吊舱壳体与外界海水之间）、接地装置、刹车制动装置、轴承、螺旋桨轴、电机和变频器、污水系统等。转向模块包括转舵机构、滑环、气液旋转接头、冷却系统等故吊舱推进器的研究涉及机械、电子、液压、水动力学、自动控制等学科。
吊舱推进器的关键技术一般集中在两个方面，分别是系统可靠性和水动力特性,可靠性问题本质上为电气问题和机械问题，水动力特性问题是指船体、支承、吊舱室及螺旋桨在水流中的相互作用。
吊舱推进器的电气问题体现在两个方面，一是回转滑环上的电力传输，旋转接头上的电力传输部件需保证无故障运行，将最大能量传送到吊舱电机。二是电机的能量密度。受吊舱尺寸限制，电机功率一般不大，难以在大中型水面舰艇上广泛应用^吊舱推进器的机械问题在于轴承和密封故障和振动，主要故障是推力轴承、螺旋桨轴承及其密封。
水动力特性相关的问题包括螺旋桨、支承和吊舱室设计和使用，在一定程度上受到电机设计和尺寸及吊舱运转方式的影响，需灵活设计。
推进电机是吊舱推进器的核心。推进电机的定子一般是双绕组设计，即使一套绕组发生故障，另一套绕组可独立提供50%推进功率，从而提高系统可靠性。吊舱推进器主推进电机置于水下密封的吊舱内，其体积、重量和通风等为响应的关键技术，目前大部分吊舱推进器采用永磁同步电机。永磁电机尺寸更小，转子不需要设置额外励磁机构，可直接用壳体周围的海水对电机进行冷却。
推进电机控制则主要有矢量控制和直接转矩控制。其中，直接转矩控制技术摒弃了矢量控制中电流解耦控制思想，省去了矢量控制复杂的坐标变换与电机数学模型的简化，没有通常的PWM脉宽调制信号发生器，结构简单。针对直接转矩控制的问题，大量研究了模糊控制、神经网络控制、自适应控制、滑模变结构、小波分析等控制，以及交叉混合控制。
吊舱推进器永磁电机的关键技术在于电机起动/低速时的控制问题等。除永磁电机外，美、日、韩等国还研究了吊舱用高温超导同步电机，降低电机尺寸并提高效率和功率输出。日本住友电机、福井大学、石川岛播磨重工公司等联合研制了世界上第一台液氮冷却的高温超导电机用于吊舱推进器，并认为轴向气隙结构适合高温超导电机。
吊舱密封是影响整个推进器稳定性和可靠性的关键因素。吊舱推进器转向模块有高压螺旋桨轴密封装置、主动紧急密封装置、监控系统；推进模块有电机与轴承密封系统、紧急密封系统、舱底水泵系统、电机与轴承密封系统的报警和监控传感器。电机推力轴承轴封是吊舱密封中的关键因素。通常在电机两端分别布置两道密封，密封环材料特殊，轴套接触面间涂专用油漆，减小摩擦，确保密封效果；同时密封腔内空气压力稍大于水压，利用压差来保证密封性能。另一方面，一旦水从密封处泄露，后面设有排污舱，污水聚集到一定程度能由泵自动排出，同时装有污水高位报警。Azipod吊舱轴系的滚柱轴承（推力轴承和螺旋桨轴承）一部分充满了润滑油，且油池由强制循环油润滑。轴封子系统由螺旋桨轴系、推力轴承、及螺旋桨轴承的密封组成，密封油箱、自动送料槽和空气控制单元也包含在轴封子系统中。
转向模块用以实现无限制的方位操作等功能。例如西门子公司SSP吊舱的转向模块由一个用法兰固定在船体结构上的船用钢锥形支架组成，包括滑环、电动-液压（互为备份）回转操纵装置等。
冷却系统是吊舱推进器的重要构成部分，电机散热不充分容易引起吊舱事故。冷却系统将冷却空气从电机的两端进入电机，然后从电机的中间流出。通常吊舱推进器的冷却系统包括：风机、冷却器、空气过滤装置(滤去水分和灰尘)。当推进器推进功率小于5MW，并釆用永磁电机的吊舱推进器时，一般不设置空气冷却系统，而直接用壳体周围海水对其进行冷却。
目前各国海军都在积极研发吊舱推进器，但尚未有主力战舰采用。主要原因是吊舱中的电磁辐射和振动难以抑制，声学和电磁特征信号较大，隐身特性较差，容易成为水中兵器探测、攻击的目标。国外海军和公司研制的新型吊舱推进器主要包括轮缘驱动吊舱和加齿轮的吊舱。在未来新型舰船的研制和论证过程中，新型吊舱推进方式将在电动力鱼雷、无人潜航器、自航水雷、无人运载器、水下运载器等武器和平台、潜艇和舰船的推进上都拥有广阔的应用前景。 返回搜狐，查看更多
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