專利名稱:推進(jìn)裝置及具備其的船舶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及推進(jìn)裝置及具備其的船舶,特別是涉及傳遞由燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)得到的旋轉(zhuǎn)能的推進(jìn)裝置。
背景技術(shù):
在船舶中,以節(jié)能作為目的而使用如下的復(fù)合循環(huán)發(fā)電方式,即將從柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣導(dǎo)入廢氣節(jié)能器而產(chǎn)生蒸汽,將通過該蒸汽而驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)和通過由柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣驅(qū)動的燃?xì)廨啓C(jī)配置于同軸上,并通過與該軸連接的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。另夕卜,在通過復(fù)合循環(huán)發(fā)電方式得到的電能有富余的情況下,將設(shè)置于推進(jìn)軸的軸發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)而使用,由此,使用將電能變換成旋轉(zhuǎn)能而對推進(jìn)軸施力的推進(jìn)裝置。專利文獻(xiàn)I中公開有將通過驅(qū)動蒸汽輪機(jī)而得到的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由離合器和減速器向推進(jìn)軸傳遞的推進(jìn)裝置。專利文獻(xiàn)2中公開有將通過驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)而得到的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由單向離合器和減速器向推進(jìn)軸傳遞的推進(jìn)裝置。專利文獻(xiàn)1:(日本)特公昭62 - 34598號公報專利文獻(xiàn)2 :(日本)特開平2 — 207139號公報但是,復(fù)合循環(huán)由于將燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)設(shè)于同軸上而進(jìn)行驅(qū)動,因此,需要進(jìn)行使兩輪機(jī)的轉(zhuǎn)速同步的控制。作為使該轉(zhuǎn)速同步的控制,在專利文獻(xiàn)I中公開的發(fā)明中,使用調(diào)速器進(jìn)行控制。在專利文獻(xiàn)2中公開的發(fā)明中,使用單向離合器進(jìn)行控制。
但是,在專利文獻(xiàn)I的發(fā)明中,存在需要調(diào)速器及調(diào)節(jié)閥的控制裝置的問題。專利文獻(xiàn)2的發(fā)明中存在不能根據(jù)轉(zhuǎn)速使單向離合器嵌合或脫開(離合)的問題。另外,在現(xiàn)有的推進(jìn)裝置中,由于通過復(fù)合循環(huán)得到的電能經(jīng)由電動機(jī)變換成旋轉(zhuǎn)能驅(qū)動推進(jìn)軸,因此,存在能量變換產(chǎn)生損失的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種情況而創(chuàng)立的,其目的在于,提供一種減小由燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)得到的旋轉(zhuǎn)能的損失而得到推進(jìn)力的推進(jìn)裝置及具備其的船舶。為解決上述課題,本發(fā)明的推進(jìn)裝置及具備其的船舶采用以下的手段。S卩,本發(fā)明第一方式的推進(jìn)裝置具有驅(qū)動推進(jìn)軸的柴油發(fā)動機(jī);利用由該柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣而產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生裝置;利用由該蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生的所述蒸汽而被驅(qū)動的蒸汽輪機(jī);利用從所述柴油發(fā)動機(jī)排出的所述廢氣而被驅(qū)動的燃?xì)廨啓C(jī),其中,所述蒸汽輪機(jī)及所述燃?xì)廨啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由離合器和變速器向所述推進(jìn)軸傳遞。經(jīng)由離合器和變速器將蒸汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能機(jī)械地向推進(jìn)軸傳遞。因此,與通過將蒸汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能變換成電能并使用該電能驅(qū)動推進(jìn)軸得到推進(jìn)力的情況相比,可以通過小的能量損失從燃?xì)廨啓C(jī)及蒸汽輪機(jī)得到推進(jìn)力。本發(fā)明第一方式的推進(jìn)裝置的所述離合器配置于所述蒸汽輪機(jī)及所述燃?xì)廨啓C(jī)與所述變速器之間,并對應(yīng)根據(jù)各所述輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行嵌合或脫開。離合器由于對應(yīng)各輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行嵌合或脫開,因此,不需要使兩輪機(jī)的轉(zhuǎn)速同步。因此,推進(jìn)裝置的控制變得容易。另外,由于不需要同步裝置及隨附于其的設(shè)備,因此,可以消減設(shè)置成本。該離合器例如適合使用自動離合離合器(也被稱作是同步自換檔離合器或SSS離合器)。自動離合離合器在輸出軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到輸入軸的轉(zhuǎn)速時,爪嚙合嵌合,使輸出軸和輸入軸結(jié)合。在自動離合離合器嵌合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時,在輸出軸的轉(zhuǎn)速比輸入軸的轉(zhuǎn)速低的情況下,嵌合自動脫開,進(jìn)行切開輸出軸和輸入軸的動作。本發(fā)明第二方式的船舶具備所述推進(jìn)裝置。由于通過蒸汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)能對推進(jìn)軸施力,因此,可以減少柴油發(fā)動機(jī)的輸出,提高燃料消耗率,因此,可以成為節(jié)能效果高的船舶。根據(jù)本發(fā)明,由于將蒸汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由離合器和變速器機(jī)械地向推進(jìn)裝置傳遞,因此,可以通過小的能量損失從燃?xì)廨啓C(jī)及蒸汽輪機(jī)得到推進(jìn)力。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的推進(jìn)裝置的配置位置的船舶的縱向剖面圖;圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的推進(jìn)裝置的概略構(gòu)成圖。符號說明I推進(jìn)裝置3推進(jìn)軸5柴油發(fā)動機(jī)6蒸汽發(fā)生裝置7蒸汽輪機(jī)8燃?xì)廨啓C(jī)10、11 變速器12、13 離合器
具體實(shí)施例方式下面,參照
本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1表示設(shè)置有本實(shí)施方式的推進(jìn)裝置的船舶的縱向剖面圖。同圖中,右側(cè)是船頭,左側(cè)是船尾。推進(jìn)裝置I被設(shè)置在設(shè)于船舶的甲板下的船尾附近的發(fā)動機(jī)室2內(nèi)。設(shè)置于發(fā)動機(jī)室2的推進(jìn)裝置I的推進(jìn)軸3的一端向船外突出,在其前端固定有螺旋槳4。接著,使用圖2對圖1所示的推進(jìn)裝置I進(jìn)行具體說明。推進(jìn)裝置I具有柴油發(fā)動機(jī)5、利用柴油發(fā)動機(jī)5排出的高溫的廢氣產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生裝置6、利用該蒸汽而被驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)7、利用從柴油發(fā)動機(jī)5排出的廢氣而被驅(qū)動的燃?xì)廨啓C(jī)8、減速器(變速器)IOUU自動離合離合器(離合器)12、13、通過柴油發(fā)動機(jī)5而被驅(qū)動的推進(jìn)軸3。
柴油發(fā)動機(jī)5具有增壓器14和廢氣管30A。柴油發(fā)動機(jī)5與推進(jìn)軸3的一端直接連結(jié),旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該推進(jìn)軸3。在推進(jìn)軸3的另一端固定有螺旋槳4。柴油發(fā)動機(jī)5所具備的增壓器14具有同軸上設(shè)置的渦輪14A和壓縮機(jī)14B。渦輪14A被導(dǎo)入從柴油發(fā)動機(jī)5排出的廢氣而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。當(dāng)驅(qū)動渦輪14A時,同軸上設(shè)置的壓縮機(jī)14B旋轉(zhuǎn),從而壓縮空氣,被壓縮的空氣供給到柴油發(fā)動機(jī)5。從柴油發(fā)動機(jī)5和渦輪14A之間分支出廢氣分支管30D,并與燃?xì)廨啓C(jī)8連接。渦輪14A的下游側(cè)通過廢氣管30A與后述的廢氣節(jié)能器15連接。蒸汽發(fā)生裝置6具備廢氣節(jié)能器15和汽水分離器16。廢氣節(jié)能器15在其煙道內(nèi)具有過熱器15A和蒸發(fā)器15B。過熱器15A和蒸發(fā)器15B從下朝向上方依次平行地設(shè)置于廢氣節(jié)能器15內(nèi)。在廢氣節(jié)能器15的煙道內(nèi)流過高溫的廢氣,該廢氣經(jīng)由煙筒(未圖不)向大氣排出。從汽水分離器16的上部向過熱器15A導(dǎo)入蒸汽。從汽水分離器16的下部向蒸發(fā)器15B導(dǎo)入水。在汽水分離器16內(nèi),將水和蒸汽分離,使水貯存在下部,使蒸汽貯存在上部。從鍋爐水循環(huán)管33C向汽水分離器16供給水。汽水分離器16內(nèi)的水通過鍋爐水循環(huán)泵17被導(dǎo)入廢氣節(jié)能器15內(nèi)的蒸發(fā)器15B。向汽水分離器16導(dǎo)入來自廢氣節(jié)能器15的蒸發(fā)器15B的包含水分的蒸汽,使水和蒸汽分離。被分離的蒸汽被導(dǎo)入到廢氣節(jié)能器15內(nèi)的過熱器 15A。蒸汽輪機(jī)7具有渦輪7A、軸7B、開關(guān)閥20A。渦輪7A通過蒸汽而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動,使與渦輪7A連接的軸7B旋轉(zhuǎn)。設(shè)于廢氣節(jié)能器15和蒸汽輪機(jī)7之間的開關(guān)閥20A隔斷從廢氣節(jié)能器15內(nèi)的過熱器15A向蒸汽輪機(jī)7供給的蒸汽,不需要除開關(guān)之外的控制。開關(guān)閥20A在柴油發(fā)動機(jī)5的輸出達(dá)到50%時為“開”狀態(tài)。燃?xì)廨啓C(jī)8具有渦輪8A、軸8B、開關(guān)閥20B。渦輪8A通過高溫的廢氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動,使與渦輪8A連接的軸8B旋轉(zhuǎn)。開關(guān)閥20B設(shè)于將柴油發(fā)動機(jī)5和燃?xì)廨啓C(jī)8連接的廢氣分支管30D上。開關(guān)閥20B進(jìn)行從柴油發(fā)動機(jī)5向燃?xì)廨啓C(jī)8供給的廢氣的隔斷,不需要除開關(guān)之外的控制。通常,開關(guān)閥20B為“開”狀態(tài)。在燃?xì)廨啓C(jī)8的出口側(cè)連接有廢氣分支管30E。廢氣分支管30E與連接在增壓器14的出口的廢氣管30A合流,且與廢氣節(jié)能器15連接。減速器10、11具備蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10和燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11這兩臺減速器。蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10連接后述的兩個自動離合離合器12、13和推進(jìn)軸3之間。蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10由第一級小齒輪10A、第一級大齒輪10B、第二級大齒輪IOC構(gòu)成,齒數(shù)按順序增加。第二級大齒輪IOC設(shè)于推進(jìn)軸3上。第一級小齒輪IOA在兩端具有蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12的輸出軸12A和燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13的輸出軸13A。中間齒輪即第一級大齒輪IOB連接第一級小齒輪IOA和第二級大齒輪IOC之間。燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11連接燃?xì)廨啓C(jī)8和燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13之間。燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11由小齒輪IlA和大齒輪IlB構(gòu)成。小齒輪IlA設(shè)于由燃?xì)廨啓C(jī)8驅(qū)動的軸8B上。大齒輪IlB設(shè)于燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13的輸入軸13B上。自動離合離合器12、13在蒸汽輪機(jī)7側(cè)和燃?xì)廨啓C(jī)8側(cè)具備兩個。自動離合離合器12、13也被稱作是同步自換檔離合器或SSS離合器,在輸出軸12A、13A的轉(zhuǎn)速達(dá)到輸入軸7B、13B的轉(zhuǎn)速時,爪嚙合并嵌合,將輸出軸12A、13A和輸入軸7B、13B結(jié)合。自動離合離合器12、13嵌合并旋轉(zhuǎn)時,在輸出軸12A、13A的轉(zhuǎn)速比輸入軸7B、13B的轉(zhuǎn)速低的情況下,嵌合自動地分離,進(jìn)行切開輸出軸12A、13A和輸入軸7B、13B的動作。蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12設(shè)置于蒸汽輪機(jī)7和蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10之間。蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12具有輸出軸12A和對蒸汽輪機(jī)7驅(qū)動的輸入軸7B。燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13配置于蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10和燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11之間。燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13具有輸出軸13A和與燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11連接的輸入軸13B。接著,說明圖2所示的推進(jìn)裝置I的運(yùn)轉(zhuǎn)要領(lǐng)。當(dāng)柴油發(fā)動機(jī)5開始運(yùn)轉(zhuǎn)時,與柴油發(fā)動機(jī)5直接連接的推進(jìn)軸3、螺旋槳4、設(shè)于推進(jìn)軸3上的蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10旋轉(zhuǎn)。從柴油發(fā)動機(jī)5排出的廢氣經(jīng)由廢氣管30A被導(dǎo)入廢氣節(jié)能器15。廢氣在通過廢氣節(jié)熱器15內(nèi)時,與過熱器15A及蒸發(fā)器15B進(jìn)行熱交換。蒸發(fā)器15B內(nèi)的水通過與廢氣進(jìn)行熱交換而成為蒸汽。該蒸汽被導(dǎo)入汽水分離器16,在分離出水分后被導(dǎo)入廢氣節(jié)能器15的過熱器15A。過熱器15A內(nèi)的蒸汽通過與廢氣進(jìn)行熱交換而成為過熱蒸汽。過熱蒸汽被導(dǎo)入過熱蒸汽管30B。被導(dǎo)入過熱蒸汽管30B的過熱蒸汽經(jīng)由開關(guān)閥20A被供給到蒸汽輪機(jī)7的入口側(cè)。蒸汽輪機(jī)7通過導(dǎo)入的蒸汽而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。通過蒸汽輪機(jī)7旋轉(zhuǎn),輸入軸7B旋轉(zhuǎn)。蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12在由柴油發(fā)動機(jī)5驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10的輸出軸12A成為與由蒸汽輪機(jī)7驅(qū)動的輸入軸7B相同的轉(zhuǎn)速時自動地嵌合。由此,將蒸汽輪機(jī)7的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10傳遞到推進(jìn)軸3。從柴油發(fā)動機(jī)5排出的廢氣在進(jìn)入增壓器14之前被取出一部分導(dǎo)入到廢氣分支管30D。導(dǎo)入到廢氣分支管30D的廢氣經(jīng)由“開”狀態(tài)的開關(guān)閥20B向燃?xì)廨啓C(jī)8的入口側(cè)供給。燃?xì)廨啓C(jī)8由所供給的廢氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。通過燃?xì)廨啓C(jī)8旋轉(zhuǎn),燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11經(jīng)由軸8B旋轉(zhuǎn)。通過燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11旋轉(zhuǎn),設(shè)于與燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13之間的輸入軸13B旋轉(zhuǎn)。在蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12嵌合后,當(dāng)被柴油發(fā)動機(jī)5驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10的輸出軸13A成為與連接于燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13和燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11之間的輸入軸13B相同轉(zhuǎn)速時,燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13自動嵌合。通過燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13嵌合,蒸汽輪機(jī)7、廢氣渦輪8及推進(jìn)軸3之間機(jī)械地結(jié)合。蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12在輸出軸12A的轉(zhuǎn)速比輸入軸7B的轉(zhuǎn)速低時自動地脫開嵌合,蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器11和蒸汽輪機(jī)7之間成為非連結(jié)狀態(tài),蒸汽輪機(jī)7的旋轉(zhuǎn)能不會傳遞到推進(jìn)軸3。同樣地,燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13在輸出軸13A的轉(zhuǎn)速比輸入軸13B的轉(zhuǎn)速低時自動地脫開嵌合,蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10和經(jīng)由燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11的燃?xì)廨啓C(jī)8之間成為非連結(jié)狀態(tài),燃?xì)廨啓C(jī)8的旋轉(zhuǎn)能不會傳遞到推進(jìn)軸3。如上所述,根據(jù)本實(shí)施方式的推進(jìn)裝置,實(shí)現(xiàn)以下的效果。經(jīng)由蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12、燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13、蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10、燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11將蒸汽輪機(jī)7及燃?xì)廨啓C(jī)8產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能機(jī)械地向推進(jìn)軸3傳遞。因此,與將蒸汽輪機(jī)7及燃?xì)廨啓C(jī)8產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能變換為電能并使用該電能驅(qū)動推進(jìn)軸3而得到推進(jìn)力的情況相比,可以通過小的能量損失從燃?xì)廨啓C(jī)8及蒸汽輪機(jī)7得到推進(jìn)力。蒸汽輪機(jī)側(cè)自動離合離合器12和燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)自動離合離合器13與各輪機(jī)7、8的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)而進(jìn)行嵌合、脫開(離合),因此,不需要使兩輪機(jī)7、8的轉(zhuǎn)速同步。因此,推進(jìn)裝置I的控制變得容易。而且,由于不需要同步裝置及隨附于其的設(shè)備,因此,可以消減設(shè)置成本。另外,由于通過蒸汽輪機(jī)7及燃?xì)廨啓C(jī)8的旋轉(zhuǎn)能對推進(jìn)軸3施力,因此,可以減少柴油發(fā)動機(jī)5的輸出而提高燃料消耗率。因此,可以成為節(jié)能效率高的船舶。本實(shí)施方式中,使用獨(dú)立的汽水分離器16進(jìn)行了說明,但本發(fā)明不限于此,也可以與鍋爐的蒸汽鼓兼用。本實(shí)施方式中,作為在柴油發(fā)動機(jī)5的輸出達(dá)到50%時將蒸汽輪機(jī)7側(cè)的開關(guān)閥20A設(shè)為“開”狀態(tài)的控制進(jìn)行了說明,但本發(fā)明不限于此,也可以根據(jù)船舶的應(yīng)用狀況在更低輸出時設(shè)為“開”狀態(tài)。而且,本實(shí)施方式中,對蒸汽輪機(jī)側(cè)減速器10作為具備兩級齒輪機(jī)構(gòu)的減速器,燃?xì)廨啓C(jī)側(cè)減速器11作為具備一級齒輪機(jī)構(gòu)的減速器進(jìn)行了說明,但本發(fā)明不限于此,只要是減速器即可。
權(quán)利要求
1.一種推進(jìn)裝置,具有 柴油發(fā)動機(jī),其驅(qū)動推進(jìn)軸; 蒸汽發(fā)生裝置,其利用由該柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣而產(chǎn)生蒸汽; 蒸汽輪機(jī),其利用由該蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生的所述蒸汽而被驅(qū)動; 燃?xì)廨啓C(jī),其利用從所述柴油發(fā)動機(jī)排出的所述廢氣而被驅(qū)動,其中, 所述蒸汽輪機(jī)及所述燃?xì)廨啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由離合器和變速器向所述推進(jìn)軸傳遞。
2.如權(quán)利要求1所述的推進(jìn)裝置,其中,所述離合器配置于所述蒸汽輪機(jī)及所述燃?xì)廨啓C(jī)與所述變速器之間,并對應(yīng)所述蒸汽輪機(jī)及所述燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行嵌合或脫開。
3.一種船舶,具備權(quán)利要求1或2所述的推進(jìn)裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于,提供一種減小由燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)得到的旋轉(zhuǎn)能的損失而得到推進(jìn)力的推進(jìn)裝置及具備其的船舶。推進(jìn)裝置(1)具有驅(qū)動推進(jìn)軸(3)的柴油發(fā)動機(jī)(5)、利用由柴油發(fā)動機(jī)(5)排出的廢氣而產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生裝置(6)、通過由蒸汽發(fā)生裝置(6)產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動的蒸汽輪機(jī)(7)、通過從柴油發(fā)動機(jī)(5)排出的廢氣驅(qū)動的燃?xì)廨啓C(jī)(8),其中,蒸汽輪機(jī)(7)及燃?xì)廨啓C(jī)(8)的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由離合器(12、13)和變速器(10、11)向推進(jìn)軸(3)傳遞。
文檔編號B63H21/06GK103052769SQ20108006846
公開日2013年4月17日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者市來芳弘, 白石啟一 申請人:三菱重工業(yè)株式會社