浅析电力推进吊舱推进器中混合介质滑环的重要性
摘 要：电力推进吊舱推进器是电力推进中应用最广泛的一种推进方式，它把船舶动力装置置于一个能360度旋转的水下吊舱推进器内，而混合介质滑环能把吊舱正常工作所使用的油、液、电、气等介质安全可靠的传输过去，为整体运行提供了最大限度的保障。
关键词：电力推进；吊舱推进器；混合介质滑环
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.025
1 概述
电力推进系统[1]的主要设备由原动机、发电机、电动机、螺旋桨、舵以及相应的控制设备等组成。吊舱式电力推进是电力推进中应用最广泛的一种推进方式，采用永磁电机直接驱动螺旋桨轴，同时能实现360度全回转，为了更方便，高效的转化电机动力源，信号源，需要采用高精度，高效率，高冗余性、空间利用性高的电滑环，为了更方便的传输和监测吊舱推进器水下各部件的状态以及动力源的传输，混合介质滑环集成了低电压，大电流，高效率，低磨损，散热好，多介质等特点，把电、气、油液集成在一个电滑环上，使推进器整体布局，安装得到大力的改善。
2 混合介质滑环设计
2.1 滑环简介
滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转与静止两大部分组成。旋转部分连接设备的旋转结构并随之旋转运动，称谓“转子”，静止部分连接设备的固定结构的能源，成为“定子”。滑环分为：导电滑环、流体滑环等。通常情况下，电滑环和油液、气滑环是独立的两套机构，并且基本运用于不同的场所，电滑环[2]主要运用风电、航空、航天设备上，油液、氣滑环更多的是运用于气缸、液压系统上。而吊舱式推进器，采用永磁电机直接驱动方式螺旋桨轴，同时能实现360度全回转，为了更方便，高效的转化电机动力源，信号源，需要采用高精度，高效率，高冗余性、空间利用性高的电滑环，为了更方便的传输和监测吊舱推进器水下各部件的状态以及动力源的传输，船用油液、电、气多介质滑环结构集成了低电压，大电流，高效率，低磨损，散热好，多介质等特点，把电、气、油液集成在一个电滑环上，使推进器整体布局，安装得大力的改善。
2.2 吊舱推进器用混合介质滑环
吊舱推进器用混合介质滑环主要组成：动力滑环、信号滑环和油液滑环，具体布置如图1：
2.2.1 混合介质滑环介绍
混合介质滑环集成了常规电力滑环的功能，同时兼具了油液、气滑环的特性。即能够实现船舶吊舱用推进器电力系统的传输，又能把推进器系统性能所需要的油液、气等传送到相应的位置，以满足推进器整体性能的要求。其主要由动力滑环，信号滑环，油液、气滑环、冷却风机、动力接线盒等组成，具体如下：
（1）动力滑环：包括转子、刷架、定子、绝缘支撑体、导电用铜排等；（2）信号环包括转子、定子、信号线等；（3）油液、气滑环包括配油液、气环，固定支撑体。
2.2.2 混合介质滑环特性分析
混合介质滑环在整体的设计中，对动力滑环、信号环、油液环等都做了特性分析，根据大量的使用经验，集成了以下的特性。
（1）动力滑环特性：吊舱推进器螺旋桨需要转动，需使吊舱推进器水下电机转动，水下电机转动需要外部混合介质滑环提供动力电源，常规电机所需要的动力电源380V～690V，该混合介质滑环动力滑所能承受的电压等级在AC3000V，过载能力150%，属于低电压大电流高过载，由于低转速运行，对于刷架的磨损较小，可以做到免维护。 （2）信号滑环特性：吊舱推进器水下电机、轴承等所有状态在实际使用中无法感知，需要通过多种传感器把信号传输到监测系统，通过信号滑环将水下所有的信号集中处理，分别传输至船舶各个监测位置，信号环额定电压DC30V以下，数量不低于60环，安装于动力滑环上方便于检修。
（3）油液环特性：吊舱推进器为了安全和正常工作，轴承需要润滑，考虑可能会出现漏水，需要将推进器内部的水排出到船舱内，及时的保护水下电机，油液滑环尤为重要，油液、气环安装于整体电滑环的上方，单独布置于电滑环的外壳表面，拆装方便，便于检修，同时防止泄露导致的短路，也便于清洁。
（4） 其它特性：电滑环用接线箱将所有的外部接线都接至接线盒，便于外部接线，以及检查，不需要打开电滑环外壳就可以完成接线，完成整个电力的传输；冷却风机至于电滑环的上方，电滑环在使用中由于电流较大，会产生一定的损耗，产生一定温升，故采用必要的冷却是必要的，安装冷却风机是一个通用且有效的措施。
3 结束语
电力推进吊舱推进器用混合介质滑环，负责将配电板中的电力提供给吊舱下齿轮箱内的永磁驱动电机，实时采集吊舱下部各传感器的反馈的状态，并通过多通道旋转液压接头，输送舱底污水、油料、油脂和空气起到电机空冷系统。该多介质滑环综合电、气、油液，技术难度大，对材料与工艺要求很高，国内一直没有技术突破，市场被国外厂家所垄断。因此研究和分析电力推进吊舱用混合介质滑环，针对滑环材质与工艺进行技术攻关，做好防漏电，抗扰的防护，以及各个部件的信号检测，掌握其核心技术。
参考文献：
[1]孙培廷.吊舱式船舶电力推进装置的发展状况[J].航海技术，2003（01）：52-53.
[2]李玉生.全电力推进在舰船上的应用及其展望[J].船电技术，2005（02）：1-3.
作者简介：谢堂海（1987-），男，江苏南京人，本科，工程师，研究方向：船舶机电。
