[發明專利]船舶推進系統

有效

• 申請號: 201110185638.3
• 申請日: 2005-10-05
• 公開（公告）號: CN102320368A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 尼爾斯·亨里克·內伊高;埃里克·阿哈斯韋魯森
• 申請（專利權）人: 曼柴油機和渦輪公司;德國曼柴油機和渦輪歐洲股份公司的聯營公司
• 主分類號: B63H21/17
• 分類號: B63H21/17;B63H21/165;F02B61/04;F03C1/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 武樹辰;田軍鋒

本申請是按照國家知識產權局于2011年02月23日對申請號為200910224777.5，申請日為2005年10月5日，名稱為“船舶推進系統”的發明專利申請作出的審查意見提出的上述發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種包括大型二沖程十字頭式柴油發動機的船舶推進系統。

背景技術

用于船只推進的大型二沖程柴油發動機是一種復雜的機器，其形成船只動力及推進系統的核心并包括一系列的輔助設備。

這些低速運行的大型二沖程十字頭式柴油發動機是龐大并高效的動力產生機器。這些發動機中的最大者在94轉/分時產生大約100.000kW的動力，總長度為33米并且重量接近3500噸。

這些發動機附有驅動發電機——即所謂的發電機組——的輔助柴油發動機。發電機組在發電機停止期間以及在啟動過程中供電及供熱。

二沖程柴油發動機的輔助設備包括例如高壓液壓泵、氣壓泵(壓縮機)、潤滑油泵、燃油供給泵、燃油循環泵、海水泵、氣缸套冷卻水泵、中央水泵以及輔助風扇。

大多數列出的輔助設備或者是電力驅動的——例如輔助風扇，或者通過機械傳動機構(即，鏈條或齒輪)從大型二沖程柴油發動機的曲軸獲得動力——例如在高壓液壓泵或泵站的情況下。

電子控制的大型二沖程柴油發動機連同其液壓操作的排氣門在發動機操作過程中使用相當大量的液壓動力(約曲軸動力的1.5％至2％)。

在發動機啟動過程中需要少量的液壓。因此，在發動機啟動過程中由電動的較小液壓泵或泵站提供液壓動力。由于發動機是通過利用壓縮空氣使氣缸加壓來啟動，所以至少一部分的氣壓泵是電力驅動的。驅動這些液壓泵和氣壓泵的電動機的電能由發電機組提供。發電機組還在發動機停止期間為大型二沖程柴油發動機保溫并且提供電能以在燃料管道以及貯存器中循環重燃油。發電機組還提供船上的由多種消耗裝置——例如用于貨船的冷卻系統——使用的熱力以及電力、以及在主發動機停止時用于照明和為電氣設備提供能量的電能。

從燃油效率的觀點來看，由于能量在大型二沖程柴油發動機的曲軸處高效地產生，所以從大型二沖程柴油發動機的曲軸獲取機械能以驅動輔助設備是有吸引力的。然而，從曲軸獲取機械能僅能夠用于允許在輔助設備與曲軸之間實現簡單及直接連接的位置處，且對于消耗相對少量能量的輔助設備而言并不非常有用。例如，由于輔助風扇的位置需要復雜的機械傳動以連接到曲軸，所以在大型二沖程柴油發動機的低負載運行(低于最大額定功率的40％-50％)過程中幫助提供掃氣的輔助風扇通常由電動機供應能量。由輔助風扇消耗的動力非常多，典型地落在大型二沖程柴油發動機的最大額定功率的1.8％至2.3％的范圍內。從曲軸獲取能量的另一缺點在于需要高的傳動比以使低的曲軸速度(最大為100-200轉/分)增加到大多數輔助設備所需的較高速度。這些高的傳動比導致曲軸與動力消耗裝置之間的傳動機構更加復雜并因此更加昂貴。

在動力源與驅動輔助設備的電動機之間的位置靈活性以及形成連接的相對容易度起決定性作用的地方使用電動機，例如用于輔助風扇。

最大的二沖程柴油發動機是龐大的，且單個發動機能夠產生大于100.000kW的動力。驅動輔助設備的電動機僅消耗發動機曲軸動力的一小部分，但就絕對值而言是大電動機。例如，具有68.520kW的最大額定功率的曼恩柴油發動機(MAN?B&W?Diesel)12K98MC-C采用四個155kW的電動機，每個電動機驅動四個輔助風扇。這種大功率的電動機是相對昂貴的設備。導致它們高價格的原因是由于低產量以及與大型電動機相關聯的冷卻問題。電動機具有緊湊并封閉的構造，并因為其自身特點而難以冷卻。一定尺寸以上的發動機無法由空氣冷卻來滿足。因此，多數用于為大型二沖程柴油發動機的輔助設備供應能量的電動機是油冷的。此外，保險公司要求500kW以上的電動機是受過鑒定的，這樣導致它們的市場價格顯著上升。

這種尺寸的電動機典型為異步電動機。為可變地控制這些電動機速度所需的基于可控硅的變頻AC換流器極其昂貴，因此這些馬達典型地僅控制于接通/切斷狀態下。在輔助風扇的情況下，這意味著風扇不得不以全速運行，即使主電動機不需要輔助風扇的滿輸出功率。因此，由于即使在需要以少得多的動力來驅動輔助風扇的情況下電動機仍是以滿功率運行，所以這只不過是在浪費能量。至今為止避免該能量浪費的方法僅僅是通過投資上述非常昂貴的電子設備。