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1、(10)申请公布号 CN 103052769 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103052769 A *CN103052769A* (21)申请号 201080068465.0 (22)申请日 2010.10.22 F01K 23/06(2006.01) B63H 21/06(2006.01) B63H 21/16(2006.01) B63H 23/20(2006.01) B63H 23/30(2006.01) (71)申请人 三菱重工业株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 市来芳弘 白石启一 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 岳雪兰 (。
2、54) 发明名称 推进装置及具备其的船舶 (57) 摘要 本发明的目的在于， 提供一种减小由燃气轮 机和蒸汽轮机得到的旋转能的损失而得到推进力 的推进装置及具备其的船舶。推进装置 （1） 具有 ： 驱动推进轴 （3） 的柴油发动机 （5） 、 利用由柴油发 动机 （5） 排出的废气而产生蒸汽的蒸汽发生装置 （6） 、 通过由蒸汽发生装置 （6） 产生的蒸汽驱动的 蒸汽轮机 （7） 、 通过从柴油发动机 （5） 排出的废气 驱动的燃气轮机 （8） ， 其中， 蒸汽轮机 （7） 及燃气 轮机 （8） 的旋转能经由离合器 （12、 13） 和变速器 （10、 11） 向推进轴 （3） 传递。 (85。
3、)PCT申请进入国家阶段日 2013.02.05 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2010/068758 2010.10.22 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/053112 JA 2012.04.26 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种推进装置， 具有 ： 柴油发动机， 其驱动推进轴 ； 蒸汽发生装置， 其利用由该柴油发动机排出的废气而产生蒸汽 ； 蒸汽轮机， 其利用由该蒸汽发生装置产生的所述蒸汽而。
4、被驱动 ； 燃气轮机， 其利用从所述柴油发动机排出的所述废气而被驱动， 其中， 所述蒸汽轮机及所述燃气轮机的旋转能经由离合器和变速器向所述推进轴传递。 2. 如权利要求 1 所述的推进装置， 其中， 所述离合器配置于所述蒸汽轮机及所述燃气 轮机与所述变速器之间， 并对应所述蒸汽轮机及所述燃气轮机的转速进行嵌合或脱开。 3. 一种船舶， 具备权利要求 1 或 2 所述的推进装置。 权 利 要 求 书 CN 103052769 A 2 1/5 页 3 推进装置及具备其的船舶 技术领域 0001 本发明涉及推进装置及具备其的船舶， 特别是涉及传递由燃气轮机和蒸汽轮机得 到的旋转能的推进装置。 背景技。
5、术 0002 在船舶中， 以节能作为目的而使用如下的复合循环发电方式， 即将从柴油发动机 排出的废气导入废气节能器而产生蒸汽， 将通过该蒸汽而驱动的蒸汽轮机和通过由柴油发 动机排出的废气驱动的燃气轮机配置于同轴上， 并通过与该轴连接的发电机进行发电。另 外， 在通过复合循环发电方式得到的电能有富余的情况下， 将设置于推进轴的轴发电机作 为电动机而使用， 由此， 使用将电能变换成旋转能而对推进轴施力的推进装置。 0003 专利文献 1 中公开有将通过驱动蒸汽轮机而得到的旋转能经由离合器和减速器 向推进轴传递的推进装置。 0004 专利文献 2 中公开有将通过驱动燃气轮机而得到的旋转能经由单向离合。
6、器和减 速器向推进轴传递的推进装置。 0005 专利文献 1 ：（日本） 特公昭 62 34598 号公报 0006 专利文献 2 ：（日本） 特开平 2 207139 号公报 0007 但是， 复合循环由于将燃气轮机和蒸汽轮机设于同轴上而进行驱动， 因此， 需要进 行使两轮机的转速同步的控制。作为使该转速同步的控制， 在专利文献 1 中公开的发明中， 使用调速器进行控制。在专利文献 2 中公开的发明中， 使用单向离合器进行控制。 0008 但是， 在专利文献 1 的发明中， 存在需要调速器及调节阀的控制装置的问题。 0009 专利文献 2 的发明中存在不能根据转速使单向离合器嵌合或脱开 （离。
7、合） 的问题。 0010 另外， 在现有的推进装置中， 由于通过复合循环得到的电能经由电动机变换成旋 转能驱动推进轴， 因此， 存在能量变换产生损失的问题。 发明内容 0011 本发明是鉴于这种情况而创立的， 其目的在于， 提供一种减小由燃气轮机和蒸汽 轮机得到的旋转能的损失而得到推进力的推进装置及具备其的船舶。 0012 为解决上述课题， 本发明的推进装置及具备其的船舶采用以下的手段。 0013 即， 本发明第一方式的推进装置具有 ： 驱动推进轴的柴油发动机 ； 利用由该柴油 发动机排出的废气而产生蒸汽的蒸汽发生装置 ； 利用由该蒸汽发生装置产生的所述蒸汽而 被驱动的蒸汽轮机 ； 利用从所述。
8、柴油发动机排出的所述废气而被驱动的燃气轮机， 其中， 所 述蒸汽轮机及所述燃气轮机的旋转能经由离合器和变速器向所述推进轴传递。 0014 经由离合器和变速器将蒸汽轮机及燃气轮机产生的旋转能机械地向推进轴传递。 因此， 与通过将蒸汽轮机及燃气轮机产生的旋转能变换成电能并使用该电能驱动推进轴得 到推进力的情况相比， 可以通过小的能量损失从燃气轮机及蒸汽轮机得到推进力。 0015 本发明第一方式的推进装置的所述离合器配置于所述蒸汽轮机及所述燃气轮机 说 明 书 CN 103052769 A 3 2/5 页 4 与所述变速器之间， 并对应根据各所述轮机的转速进行嵌合或脱开。 0016 离合器由于对应各。
9、轮机的转速进行嵌合或脱开， 因此， 不需要使两轮机的转速同 步。因此， 推进装置的控制变得容易。另外， 由于不需要同步装置及随附于其的设备， 因此， 可以消减设置成本。 0017 该离合器例如适合使用自动离合离合器 （也被称作是同步自换档离合器或 SSS 离 合器） 。 0018 自动离合离合器在输出轴的转速达到输入轴的转速时， 爪啮合嵌合， 使输出轴和 输入轴结合。在自动离合离合器嵌合进行旋转时， 在输出轴的转速比输入轴的转速低的情 况下， 嵌合自动脱开， 进行切开输出轴和输入轴的动作。 0019 本发明第二方式的船舶具备所述推进装置。 0020 由于通过蒸汽轮机及燃气轮机的旋转能对推进轴施。
10、力， 因此， 可以减少柴油发动 机的输出， 提高燃料消耗率， 因此， 可以成为节能效果高的船舶。 0021 根据本发明， 由于将蒸汽轮机及燃气轮机产生的旋转能经由离合器和变速器机械 地向推进装置传递， 因此， 可以通过小的能量损失从燃气轮机及蒸汽轮机得到推进力。 附图说明 0022 图 1 是表示本发明一实施方式的推进装置的配置位置的船舶的纵向剖面图 ； 0023 图 2 是本发明一实施方式的推进装置的概略构成图。 0024 符号说明 0025 1 推进装置 0026 3 推进轴 0027 5 柴油发动机 0028 6 蒸汽发生装置 0029 7 蒸汽轮机 0030 8 燃气轮机 0031 1。
11、0、 11 变速器 0032 12、 13 离合器 具体实施方式 0033 下面， 参照附图说明本发明的实施方式。 0034 图 1 表示设置有本实施方式的推进装置的船舶的纵向剖面图。 0035 同图中， 右侧是船头， 左侧是船尾。推进装置 1 被设置在设于船舶的甲板下的船尾 附近的发动机室 2 内。设置于发动机室 2 的推进装置 1 的推进轴 3 的一端向船外突出， 在 其前端固定有螺旋桨 4。 0036 接着， 使用图 2 对图 1 所示的推进装置 1 进行具体说明。 0037 推进装置 1 具有 ： 柴油发动机 5、 利用柴油发动机 5 排出的高温的废气产生蒸汽的 蒸汽发生装置 6、 利。
12、用该蒸汽而被驱动的蒸汽轮机 7、 利用从柴油发动机 5 排出的废气而被 驱动的燃气轮机 8、 减速器 （变速器） 10、 11、 自动离合离合器 （离合器） 12、 13、 通过柴油发动 机 5 而被驱动的推进轴 3。 说 明 书 CN 103052769 A 4 3/5 页 5 0038 柴油发动机 5 具有增压器 14 和废气管 30A。柴油发动机 5 与推进轴 3 的一端直接 连结， 旋转驱动该推进轴 3。在推进轴 3 的另一端固定有螺旋桨 4。柴油发动机 5 所具备的 增压器 14 具有同轴上设置的涡轮 14A 和压缩机 14B。涡轮 14A 被导入从柴油发动机 5 排出 的废气而被旋。
13、转驱动。当驱动涡轮 14A 时， 同轴上设置的压缩机 14B 旋转， 从而压缩空气， 被压缩的空气供给到柴油发动机 5。 0039 从柴油发动机 5 和涡轮 14A 之间分支出废气分支管 30D， 并与燃气轮机 8 连接。涡 轮 14A 的下游侧通过废气管 30A 与后述的废气节能器 15 连接。 0040 蒸汽发生装置 6 具备废气节能器 15 和汽水分离器 16。 0041 废气节能器 15 在其烟道内具有过热器 15A 和蒸发器 15B。过热器 15A 和蒸发器 15B 从下朝向上方依次平行地设置于废气节能器 15 内。在废气节能器 15 的烟道内流过高 温的废气， 该废气经由烟筒 （未。
14、图示） 向大气排出。从汽水分离器 16 的上部向过热器 15A 导 入蒸汽。从汽水分离器 16 的下部向蒸发器 15B 导入水。 0042 在汽水分离器 16 内， 将水和蒸汽分离， 使水贮存在下部， 使蒸汽贮存在上部。从锅 炉水循环管 33C 向汽水分离器 16 供给水。汽水分离器 16 内的水通过锅炉水循环泵 17 被 导入废气节能器 15 内的蒸发器 15B。向汽水分离器 16 导入来自废气节能器 15 的蒸发器 15B 的包含水分的蒸汽， 使水和蒸汽分离。被分离的蒸汽被导入到废气节能器 15 内的过热 器 15A。 0043 蒸汽轮机 7 具有涡轮 7A、 轴 7B、 开关阀 20A。。
15、涡轮 7A 通过蒸汽而被旋转驱动， 使与 涡轮 7A 连接的轴 7B 旋转。设于废气节能器 15 和蒸汽轮机 7 之间的开关阀 20A 隔断从废 气节能器 15 内的过热器 15A 向蒸汽轮机 7 供给的蒸汽， 不需要除开关之外的控制。开关阀 20A 在柴油发动机 5 的输出达到 50时为 “开” 状态。 0044 燃气轮机 8 具有涡轮 8A、 轴 8B、 开关阀 20B。涡轮 8A 通过高温的废气旋转驱动， 使 与涡轮 8A 连接的轴 8B 旋转。开关阀 20B 设于将柴油发动机 5 和燃气轮机 8 连接的废气分 支管 30D 上。开关阀 20B 进行从柴油发动机 5 向燃气轮机 8 供给。
16、的废气的隔断， 不需要除 开关之外的控制。通常， 开关阀 20B 为 “开” 状态。在燃气轮机 8 的出口侧连接有废气分支 管 30E。废气分支管 30E 与连接在增压器 14 的出口的废气管 30A 合流， 且与废气节能器 15 连接。 0045 减速器 10、 11 具备蒸汽轮机侧减速器 10 和燃气轮机侧减速器 11 这两台减速器。 0046 蒸汽轮机侧减速器10连接后述的两个自动离合离合器12、 13和推进轴3之间。 蒸 汽轮机侧减速器 10 由第一级小齿轮 10A、 第一级大齿轮 10B、 第二级大齿轮 10C 构成， 齿数 按顺序增加。第二级大齿轮 10C 设于推进轴 3 上。第一。
17、级小齿轮 10A 在两端具有蒸汽轮机 侧自动离合离合器 12 的输出轴 12A 和燃气轮机侧自动离合离合器 13 的输出轴 13A。中间 齿轮即第一级大齿轮 10B 连接第一级小齿轮 10A 和第二级大齿轮 10C 之间。 0047 燃气轮机侧减速器 11 连接燃气轮机 8 和燃气轮机侧自动离合离合器 13 之间。燃 气轮机侧减速器 11 由小齿轮 11A 和大齿轮 11B 构成。小齿轮 11A 设于由燃气轮机 8 驱动 的轴 8B 上。大齿轮 11B 设于燃气轮机侧自动离合离合器 13 的输入轴 13B 上。 0048 自动离合离合器 12、 13 在蒸汽轮机 7 侧和燃气轮机 8 侧具备两。
18、个。 0049 自动离合离合器 12、 13 也被称作是同步自换档离合器或 SSS 离合器， 在输出轴 12A、 13A 的转速达到输入轴 7B、 13B 的转速时， 爪啮合并嵌合， 将输出轴 12A、 13A 和输入轴 说 明 书 CN 103052769 A 5 4/5 页 6 7B、 13B结合。 自动离合离合器12、 13嵌合并旋转时， 在输出轴12A、 13A的转速比输入轴7B、 13B 的转速低的情况下， 嵌合自动地分离， 进行切开输出轴 12A、 13A 和输入轴 7B、 13B 的动 作。 0050 蒸汽轮机侧自动离合离合器 12 设置于蒸汽轮机 7 和蒸汽轮机侧减速器 10 。
19、之间。 蒸汽轮机侧自动离合离合器 12 具有输出轴 12A 和对蒸汽轮机 7 驱动的输入轴 7B。 0051 燃气轮机侧自动离合离合器13配置于蒸汽轮机侧减速器10和燃气轮机侧减速器 11 之间。燃气轮机侧自动离合离合器 13 具有输出轴 13A 和与燃气轮机侧减速器 11 连接的 输入轴 13B。 0052 接着， 说明图 2 所示的推进装置 1 的运转要领。 0053 当柴油发动机 5 开始运转时， 与柴油发动机 5 直接连接的推进轴 3、 螺旋桨 4、 设于 推进轴 3 上的蒸汽轮机侧减速器 10 旋转。 0054 从柴油发动机5排出的废气经由废气管30A被导入废气节能器15。 废气在通。
20、过废 气节热器 15 内时， 与过热器 15A 及蒸发器 15B 进行热交换。蒸发器 15B 内的水通过与废气 进行热交换而成为蒸汽。该蒸汽被导入汽水分离器 16， 在分离出水分后被导入废气节能器 15 的过热器 15A。过热器 15A 内的蒸汽通过与废气进行热交换而成为过热蒸汽。 0055 过热蒸汽被导入过热蒸汽管 30B。被导入过热蒸汽管 30B 的过热蒸汽经由开关阀 20A 被供给到蒸汽轮机 7 的入口侧。蒸汽轮机 7 通过导入的蒸汽而被旋转驱动。通过蒸汽 轮机 7 旋转， 输入轴 7B 旋转。 0056 蒸汽轮机侧自动离合离合器 12 在由柴油发动机 5 驱动的蒸汽轮机侧减速器 10 。
21、的 输出轴 12A 成为与由蒸汽轮机 7 驱动的输入轴 7B 相同的转速时自动地嵌合。由此， 将蒸汽 轮机 7 的旋转能经由蒸汽轮机侧减速器 10 传递到推进轴 3。 0057 从柴油发动机 5 排出的废气在进入增压器 14 之前被取出一部分导入到废气分支 管 30D。导入到废气分支管 30D 的废气经由 “开” 状态的开关阀 20B 向燃气轮机 8 的入口侧 供给。燃气轮机 8 由所供给的废气旋转驱动。通过燃气轮机 8 旋转， 燃气轮机侧减速器 11 经由轴 8B 旋转。通过燃气轮机侧减速器 11 旋转， 设于与燃气轮机侧自动离合离合器 13 之 间的输入轴 13B 旋转。 0058 在蒸汽。
22、轮机侧自动离合离合器12嵌合后， 当被柴油发动机5驱动的蒸汽轮机侧减 速器10的输出轴13A成为与连接于燃气轮机侧自动离合离合器13和燃气轮机侧减速器11 之间的输入轴 13B 相同转速时， 燃气轮机侧自动离合离合器 13 自动嵌合。通过燃气轮机侧 自动离合离合器 13 嵌合， 蒸汽轮机 7、 废气涡轮 8 及推进轴 3 之间机械地结合。 0059 蒸汽轮机侧自动离合离合器 12 在输出轴 12A 的转速比输入轴 7B 的转速低时自动 地脱开嵌合， 蒸汽轮机侧减速器 11 和蒸汽轮机 7 之间成为非连结状态， 蒸汽轮机 7 的旋转 能不会传递到推进轴 3。 0060 同样地， 燃气轮机侧自动离。
23、合离合器 13 在输出轴 13A 的转速比输入轴 13B 的转速 低时自动地脱开嵌合， 蒸汽轮机侧减速器 10 和经由燃气轮机侧减速器 11 的燃气轮机 8 之 间成为非连结状态， 燃气轮机 8 的旋转能不会传递到推进轴 3。 0061 如上所述， 根据本实施方式的推进装置， 实现以下的效果。 0062 经由蒸汽轮机侧自动离合离合器 12、 燃气轮机侧自动离合离合器 13、 蒸汽轮机侧 减速器10、 燃气轮机侧减速器11将蒸汽轮机7及燃气轮机8产生的旋转能机械地向推进轴 说 明 书 CN 103052769 A 6 5/5 页 7 3传递。 因此， 与将蒸汽轮机7及燃气轮机8产生的旋转能变换为。
24、电能并使用该电能驱动推 进轴 3 而得到推进力的情况相比， 可以通过小的能量损失从燃气轮机 8 及蒸汽轮机 7 得到 推进力。 0063 蒸汽轮机侧自动离合离合器 12 和燃气轮机侧自动离合离合器 13 与各轮机 7、 8 的 转速相对应而进行嵌合、 脱开 （离合） ， 因此， 不需要使两轮机 7、 8 的转速同步。因此， 推进装 置 1 的控制变得容易。而且， 由于不需要同步装置及随附于其的设备， 因此， 可以消减设置 成本。 0064 另外， 由于通过蒸汽轮机 7 及燃气轮机 8 的旋转能对推进轴 3 施力， 因此， 可以减 少柴油发动机 5 的输出而提高燃料消耗率。因此， 可以成为节能效。
25、率高的船舶。 0065 本实施方式中， 使用独立的汽水分离器 16 进行了说明， 但本发明不限于此， 也可 以与锅炉的蒸汽鼓兼用。 0066 本实施方式中， 作为在柴油发动机 5 的输出达到 50时将蒸汽轮机 7 侧的开关阀 20A 设为 “开” 状态的控制进行了说明， 但本发明不限于此， 也可以根据船舶的应用状况在更 低输出时设为 “开” 状态。 0067 而且， 本实施方式中， 对蒸汽轮机侧减速器 10 作为具备两级齿轮机构的减速器， 燃气轮机侧减速器 11 作为具备一级齿轮机构的减速器进行了说明， 但本发明不限于此， 只 要是减速器即可。 说 明 书 CN 103052769 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103052769 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103052769 A 9 。