CN103380051A - 船体阻力减少装置 - Google Patents

船体阻力减少装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103380051A
CN103380051A CN2012800090454A CN201280009045A CN103380051A CN 103380051 A CN103380051 A CN 103380051A CN 2012800090454 A CN2012800090454 A CN 2012800090454A CN 201280009045 A CN201280009045 A CN 201280009045A CN 103380051 A CN103380051 A CN 103380051A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blwr
bubble
main engine
waste gas
variable nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012800090454A
Other languages
English (en)
Inventor
白石启一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN103380051A publication Critical patent/CN103380051A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0412—Multiple heat exchangers arranged in parallel or in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/164—Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B63B1/34—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction
    • B63B1/38—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes
    • B63B2001/387—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls by reducing surface friction using air bubbles or air layers gas filled volumes using means for producing a film of air or air bubbles over at least a significant portion of the hull surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

一种船体阻力减少装置，其向船舶的船体外表面放出气泡来减少航行时的摩擦阻力，其中，该船体阻力减少装置具备增压器(20)，该增压器(20)由来自船舶的主发动机的废气来驱动，并向主发动机压力输送燃烧用空气，船体阻力减少装置抽出从该增压器(20)向主发动机供给的燃烧用空气而向船体外表面放出，并且，增压器(20)具备能够对排气流速进行两级调整的可变喷嘴，在抽出燃烧用空气而向船体外表面放出的情况下，使可变喷嘴节流，在不进行抽出燃烧用空气而向船体外表面放出这样的动作的情况下，打开可变喷嘴。

Description

船体阻力减少装置
技术领域
本发明涉及从船体放出微小的气泡来减少航行时的摩擦阻力的船体阻力减少装置。
背景技术
以往，通过在船舶的船底部外表面上放出微小的气泡的同时进行航行，来减少船体的摩擦阻力，从而减少船舶的推进所必要的动力、即燃料消耗的技术被实用化。为了放出这样的气泡，例如需要电动压缩机等驱动源。
另外，在船舶的阻力减少装置中还存在如下装置：例如下述的专利文献1所公开的那样，使搭载于船舶的柴油发动机的废气中含有的二氧化碳溶解于海水，并从喷嘴将该海水喷出，由此使二氧化碳气泡化。在该情况下，由于存在对从废气分离的二氧化碳进行压缩的压缩装置、吸引海水的泵，因此需要驱动它们的驱动源。
并且，下述的专利文献2涉及一种从增压器的周边取出加压气体来产生气泡的船舶的摩擦减少方法及装置，其公开了如下技术：使改善增压器的供气特性的可变结构为可变喷嘴，并根据运转状态或周围的条件，使喷嘴叶片的朝向或角度变化来得到最佳的旁通空气。这种情况下，增压器的涡轮为得到连续的容量变化的可变涡轮。
在先技术文献
专利文献
专利文献：日本特开2010-208435号公报
专利文献2：日本特开2010-228679号公报
发明的概要
发明要解决的课题
如上所述，根据现有的船体阻力减少装置，由于在船体的船底部外表面放出气泡，因此需要压缩机或泵等驱动源，从而作为压缩机或泵等驱动源而消耗电力等能量。因此，即使通过气泡放出而减少船舶推进的燃料消耗，节能效果也变小与压缩机或泵等的能量消耗对应的量，因此期望进一步提高节能效果的船体阻力减少装置的开发。
另外，如专利文献2所公开的那样，在利用增压器的供气的现有技术的情况下，由于增压器的涡轮为得到连续的容量变化的涡轮，因此存在其控制变得复杂这样的问题。
发明内容
本发明为了解决上述的课题而提出，其目的在于提供一种气泡放出不需要额外的动力消耗，且能够进行简单的控制的节能效果高的船体阻力减少装置。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述的课题，采用下述的手段。
本发明的船体阻力减少装置向船舶的船体外表面放出气泡来减少航行时的摩擦阻力，其中，所述船体阻力减少装置具备增压器，该增压器由来自所述船舶的主发动机的废气来驱动，并向所述主发动机压力输送燃烧用空气，所述船体阻力减少装置抽出从该增压器向所述主发动机供给的所述燃烧用空气而向所述船体外表面放出，并且，所述增压器具备能够对排气流速进行两级调整的可变喷嘴，在抽出所述燃烧用空气而向所述船体外表面放出的情况下，使所述可变喷嘴节流，在不进行抽出所述燃烧用空气而向所述船体外表面放出这样的动作的情况下，打开所述可变喷嘴。
根据这样的本发明的船体阻力减少装置，具备增压器，该增压器由来自船舶的主发动机的废气来驱动，并向主发动机压力输送燃烧用空气，且该船体阻力减少装置抽出从该增压器向主发动机供给的燃烧用空气而向船体外表面放出，因此向船体外表面放出的气泡成为通过增压器压缩了的空气，从而不需要例如驱动压缩机的电动机等那样消耗能量的驱动源。
并且，增压器具备能够对排气流速进行两级调整的可变喷嘴，且以如下方式控制：在抽出燃烧用空气而向船体外表面放出的情况下，使可变喷嘴节流，并且在不进行抽出燃烧用空气而向船体外表面放出这样的动作的情况下，打开可变喷嘴，因此在抽气而向船底输送空气的情况下，使涡轮喷嘴节流来增加增压器涡轮的输出，从而确保气泡放出所需要的空气量，并且，在不需要向船底输送空气的情况下，打开涡轮喷嘴，从而能够抑制不进行抽气时的扫气压力上升。
需要说明的是，由于船舶用的主发动机通常为2冲程柴油发动机，因此上述的燃烧用空气成为扫气。
在上述的发明中，优选所述增压器具备气泡停止时高负载运转模式，在该气泡停止时高负载运转模式中，在所述船体阻力减少装置处于不放出气泡的运转状况，且燃烧用空气压力处于从达到规定的容许限度的负载到最大负载的高负载区域时，打开所述可变喷嘴。
通过设置这样的气泡停止时高负载运转模式，在因水文状况条件等而停止气泡的放出来进行航行的情况下，即便使主发动机在高负载区域运转，燃烧用空气压力也不会成为规定值以上的高压。因此，在不放出气泡的高负载运转区域中，不需要对燃烧用空气压力的上升进行抑制的多余的抽气，因此能够防止增压效率的减少及燃料消耗率的增加而实现主发动机的效率改善。
发明效果
根据上述的本发明，由于气泡放出不需要消耗能量的驱动源，因此能够提供一种不用消耗额外的动力就能够放出气泡的节能效果高的船体阻力减少装置。另外，由于增压器具备能够对排气流速进行两级调整的可变喷嘴，因此能够实现基于可变喷嘴的两级切换的简单的控制。
并且，当增压器采用能够实现两级调整的带可变喷嘴的增压器且设置气泡停止时高负载运转模式时，即便在不放出气泡的高负载运转区域中，也不需要对燃烧用空气压力的上升进行抑制的多余的抽气，从而能够实现主发动机的效率改善，因此能够提供一种节能效果进一步提高的船体阻力减少装置。
附图说明
图1是表示作为本发明的船体阻力减少装置的一实施方式的形成气泡的空气供给部的简要结构例的系统图。
图2是采用带可变喷嘴的增压器作为增压器时设置的气泡停止时高负载运转模式的说明图。
图3是作为带可变喷嘴的增压器的一例而以截面示出涡轮侧的内部结构例的局部剖视结构图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的船体阻力减少装置的一实施方式进行说明。
船体阻力减少装置为如下这样的装置：相对于在水上航行的船舶的船体外表面上，尤其相对于比吃水线靠下且在航行时成为水中的船体的船底部外表面上，放出微小的气泡，并同时进行航行，由此减少船体的摩擦阻力。
图1是表示将成为微细的气泡的空气向船底供给的空气供给部的简要结构例的系统图，通过从喷嘴等空气放出部(未图示)向船体外表面放出供给到船底的空气，由此在船体外表面上形成无数微细的气泡。
在图示的空气供给部10中设有增压器20，该增压器20从在船舶的主发动机上设置的废气岐管11接受废气的供给而对外部气体进行压缩。该增压器20是如下这样的装置：利用从主发动机的内燃机排出的废气的能量来使涡轮21旋转，从而驱动通过转子轴22连结的压缩机23来对外部气体进行压缩。即，增压器20构成为，例如通过使导入到轴流式的涡轮21中的废气膨胀而得到的轴输出来使同轴的压缩机22旋转，将吸入的外部气体压缩成高密度的压缩空气，并将该压缩空气作为燃烧用空气而向内燃机供给。
船舶的主发动机通常为2冲程的柴油发动机，作为燃烧用空气而向主发动机供给的压缩空气将在燃烧工作缸内残留的废气冲走，因此被称为扫气。即，由增压器20对外部气体进行压缩而供给的燃烧用空气在由空气冷却器12冷却之后，作为扫气而被向扫气室13引导。在图示的结构例中，示出两组增压器20及空气冷却器12，但没有限定于此。
集中到扫气室13的扫气的主流向主发动机的燃烧工作缸内供给，抽出的一部分向船底的空气放出部供给。这样供给到空气放出部中的扫气通过向水中放出而成为微细的气泡，但由于该扫气为由增压器20的压缩机22压缩后的压缩空气，因此保持有能够向空气放出部供给而向水中放出的压力。
因此，不需要新设置例如电动压缩机等那样需要驱动源的装置，来作为在水中形成气泡的空气放出用，因而也不需要电动机驱动用的电力消耗。即，由于通过利用从主发动机排出的废气的能量而得到的压缩空气来形成气泡，因此不用消耗额外的动力就能够放出气泡，从而成为节能效果高的船体阻力减少装置。换言之，不需要消耗能量的新的驱动源来作为气泡放出用，因此成为气泡放出产生的船舶推进的燃料消耗减少效果不会减少的船体阻力减少装置。
然而，由于上述的实施方式的空气供给部10为从扫气室13抽出扫气来形成气泡的方式，因此还考虑有例如因水文状况条件等不从船底放出气泡而进行航行那样的状况。在这样的情况下，当停止从扫气室13的抽气时，在主发动机的输出高的高负载的运转区域中，还担心主发动机的扫气压力过于上升。因此，为了保护主发动机或扫气室13，以免受到规定值以上的扫气压力的影响，即使在停止从船底的气泡放出的情况下，也需要从扫气室13抽出一定量废气。
但是，当从扫气室13抽出扫气时，增压器20的增压效率减少，因此主发动机的燃料消耗率增加。
因此，在本实施方式中，作为上述的增压器20，例如采用图3所示那样构成的带可变喷嘴的增压器20A。该带可变喷嘴的增压器20A为通过可变喷嘴的开闭控制，能够对从主发动机(内燃机)供给的废气的流速(排气流速)进行两级调整的增压器。
图3是表示关于带可变喷嘴的增压器20A的涡轮30侧的内部结构例的剖视图。图示的涡轮30为轴流式的涡轮，其构成为，通过使导入的主发动机的废气膨胀而得到的轴输出来使同轴的压缩机(未图示)旋转，并将压缩成高密度的压缩空气(扫气)向内燃机供给。
该涡轮30具备气体入口壳体35，该气体入口壳体35构成为，通过螺栓·螺母等紧固连结机构将分体的内侧壳体31及外侧壳体32一体化，且使在内侧壳体31与外侧壳体32之间形成的空间成为用于将废气向涡轮喷嘴33引导的主废气流路34。
在这样的双层结构的气体入口壳体35中，主废气流路34在涡轮30的旋转方向的整周形成，从气体入口壳体35的气体入口35a如图中箭头Gi所示那样导入的废气通过主废气流路34而被引导到气体出口35b之后，如图中箭头Go所示那样从气体出口壳体36的出口向外部排出。另外，气体出口35b以在旋转方向的整周向涡轮喷嘴33供给废气的方式开口而设置。
需要说明的是，图中的符号37是在涡轮动叶片38的下游侧设置的气体引导筒。
另外，涡轮30具备在转子轴39的一端部设置的圆盘转子40、在该圆盘转子40的周缘部沿着周向安装的多个涡轮动叶片38。涡轮动叶片38接近成为涡轮喷嘴33的出口的下游侧设置。并且，从涡轮喷嘴33喷出的高温的废气通过涡轮动叶片33而膨胀，由此使圆盘转子40及转子轴39旋转。
另外，在内侧壳体31的圆盘转子40侧端部的内周部(另一端部内周侧)螺栓结合有中空圆筒状的构件41，在构件41的端面(圆盘转子40侧的端面)螺栓结合有形成涡轮喷嘴33的环状构件(喷嘴环)的内周侧构件33a。
通常，被称为喷嘴环而形成涡轮喷嘴33的环状构件为双层环结构，其通过分隔构件将具有规定的间隔的内周侧构件33a及外周侧构件33b的环构件间连结。
另一方面，形成涡轮喷嘴33的喷嘴环的外周侧构件33b的气体入口侧(气体出口35b侧)的端部内周面33c呈喇叭形状扩径。另外，在外侧壳体32的圆盘转子40侧的端部设有将外侧壳体32的内周面向圆盘转子40的方向折弯而形成的台阶部32b。并且，该台阶部32b与在喷嘴环33的气体入口侧的端部设置的台阶部33d以在轴向上卡合(嵌合)的方式构成。
并且，在涡轮喷嘴33的外周侧构件33b上的成为气体出口侧(涡轮动叶片38侧)的端部连结有气体引导筒37。涡轮喷嘴33的外周侧构件33b与气体引导筒37的连结部形成为相互的端部彼此嵌合的锁扣结构。
需要说明的是，图中由格子状的影线表示的部分是以隔热及隔音的目的设置的隔热材料42。
在上述的内侧壳体31的内周侧(半径方向内侧)，在涡轮30的旋转方向的整周上形成有副废气流路43，该副废气流路43将在主废气流路34的中途分支的废气向涡轮喷嘴33的内周侧(半径方向内侧)引导。该副废气流路43设置在主废气流路34的内周侧(半径方向内侧)，且主废气流路34和副废气流路43由形成内侧壳体31的隔壁44分隔。
另外，在内侧壳体31的一端内周部(一端部内周侧)设有用于连接废气配管45的凸缘46，在废气配管45的中途连接有通过控制装置47自动地开闭的开闭阀(例如，蝶阀)48。并且，在主废气流路34的中途分支的废气通过在凸缘46及废气配管45的内部形成的流路(未图示)而被向副废气流路43引导。
并且，在涡轮喷嘴33的根部侧(内周侧构件33a侧)设有隔壁49，该隔壁49的内周面(半径方向内侧的表面)49a与隔壁44的内周面(半径方向内侧的表面)44a形成同一平面，并且将涡轮喷嘴33的内周侧和外周侧分隔。
需要说明的是，隔壁49在以涡轮喷嘴33的根部的位置(与内周侧构件33a接合的位置)为叶片长度0％且以涡轮喷嘴33的前端的位置(与外周侧构件33b接合的位置)为叶片长度100％的情况下，设置在叶片长度约10％的位置。
在这样构成的带可变喷嘴的增压器20A中，在主发动机的负载低且废气的量少的情况下，使开闭阀48成为全闭状态，在主发动机的负载高且废气的量多的情况下，使开闭阀48成为全开状态。
即，在主发动机的负载低且废气的量少的情况下，从气体入口壳体35的气体入口35a导入的废气的全部量通过废气流路34而被向气体出口35b引导。引导到气体出口35b的废气被从在旋转方向的整周开口的气体出口35b向涡轮喷嘴33的外周侧(由外周侧构件33b和隔壁49分隔的空间内)吸入，且在通过涡轮动叶片38时膨胀而使圆盘转子40及转子轴39旋转。
另一方面，在主发动机的负载高且废气的量多的情况下，从气体入口壳体35的气体入口35a导入的废气的大半(约70～95％)通过主废气流路34而被向气体出口35b引导，从气体入口壳体35的气体入口35a导入的废气的一部分(约5～30％)通过凸缘46、废气配管45、开闭阀48、副废气流路43而被向气体出口43a引导。引导到气体出口35b的废气被从在旋转方向的整周开口的气体出口35b向涡轮喷嘴33的外周侧(由外周侧构件35b和隔壁49分隔的空间内)吸入，引导到气体出口43a的废气被从在旋转方向的整周开口的气体出口43a向涡轮喷嘴33的内周侧(由内周侧构件33a和隔壁49分隔的空间内)吸入，且在通过涡轮动叶片38时膨胀而使圆盘转子40及转子轴39旋转。
并且，通过使圆盘转子40及转子轴39旋转，将在转子轴39的另一端部设置的压缩机(未图示)驱动，从而将向主发动机供给的扫气压缩。
需要说明的是，由压缩机压缩的空气通过过滤器(未图示)而被吸入，通过涡轮动叶片38而膨胀后的废气被向气体出口引导筒37及气体出口壳体36引导而向外部流出。
另外，开闭阀48例如在从压缩机送出(喷出)的空气的压力或向主发动机的燃烧室供给的空气的压力以绝对压力计比0.2MPa(2bar)低的情况下，即，内燃机为低负载运转的情况下成为全闭状态，在从压缩机送出(喷出)的空气的压力或向内燃机的燃烧室供给的空气的压力以绝对压力计为0.2MPa(2bar)以上的情况下，即，内燃机为高负载运转的情况下成为全开状态。
在这样构成的带可变喷嘴的增压器20A中，通过对开闭阀48进行开闭操作，由此能够进行废气从主废气流路34通过气体出口35b而向涡轮喷嘴33流动的情况(流路截面积小)和废气从主废气流路34及副废气流路43通过气体出口35b及气体出口43a而向涡轮喷嘴33流动的情况(流路截面积大)的选择切换。
即，涡轮喷嘴33为通过开闭阀48的开闭操作来使废气流路的流路截面积变化而能够进行排气流速的调整的可变喷嘴。换言之，带可变喷嘴的增压器20A为通过可变喷嘴的开闭控制(开闭阀48的开闭控制)而能够对排气流速进行两级调整的增压器。
因此，在本实施方式中，如图2所示，增压器20为能够进行排气流速的两级调整的带可变喷嘴的增压器20A，且增压器20具备气泡停止时高负载运转模式，在该气泡停止时高负载运转模式中，在船体阻力减少装置处于不放出气泡的运转状况，且扫气(燃烧用空气)压力处于从达到规定的容许限度P1的负载L1到最大负载的高负载区域时，将带可变喷嘴的增压器20A的可变喷嘴即涡轮喷嘴33打开。
该气泡停止时高负载运转模式在船体阻力减少装置不放出气泡的运转状况下，通过对开闭阀48进行开闭操作的可变喷嘴的开闭控制来使废气流路的流路截面积变化，具体而言，在扫气压力从达到规定的容许限度P1的负载L1到最大负载的高负载区域中打开开闭阀48，来增加废气的流路截面积。
这样的流路截面积的增加在主发动机的负载(输出)相同的条件下使排气流速减少。其结果是，由于通过废气驱动的涡轮30的转速(输出)也减少，因此从通过涡轮30驱动的压缩机供给的扫气的压力也减少到P2。即，没有气泡的放出的运转状况的扫气压力在从无负载到负载L1的低负载区域中，在关闭开闭阀48后的流路截面积小的状态下，与主发动机负载成正比地从扫气压力0上升到容许限度P1。
但是，在扫气压力到达容许压力P1的时刻，若打开开闭阀48而形成为流路截面积大的状态，则扫气压力减少到P2。因此，超过负载L1的高负载区域的扫气压力从扫气压力P2开始与主发动机负载成正比地上升，从而在最大负载处成为最大负载时的扫气压力。
需要说明的是，在有气泡放出的情况下，进行关闭开闭阀48而使废气的流路截面积变小的运转，其结果是，扫气压力与主发动机负载成正比而上升到最大负载时的扫气压力。
通过设置这样的气泡停止时高负载运转模式，由此在因水文状况条件等而停止气泡的放出来进行航行时，即便使主发动机在高负载区域运转，扫气压力也不会成为规定位置以上的高压。因此，在不放出气泡的高负载运转区域中，不需要对扫气压力的上升进行抑制的多余的抽气，因此能够防止增压效率的减少及燃料消耗率的增加而实现主发动机的效率改善。
如上所述，当采用能够进行排气流速的两级调整的带可变喷嘴的增压器20A时，气泡放出不需要消耗能量的驱动源，因此能够进行没有额外的动力消耗的气泡放出，并且，当设置气泡停止时高负载运转模式时，即使在不放出气泡的高负载运转区域中，也不需要对扫气压力的上升进行抑制的多余的抽气，因此能够实现主发动机的效率改善，其结果是，成为通过简单的控制，使节能效果进一步提高的船体阻力减少装置。
另外，对于带可变喷嘴的增压器20A的结构而言，包括可变喷嘴的在内，只要能够实现排气流速的两级调整，则就没有限定为图3所示的结构。
需要说明的是，本发明没有限定为上述的实施方式，例如主发动机没有限定为2冲程的柴油发动机等，在不脱离其主旨的范围内能够适当变更。
符号说明：
10  空气供给部
11  废气岐管
13  扫气室
20  增压器
20A  带可变喷嘴的增压器
21、30  涡轮
22、39  转子轴
23  压缩机
33  涡轮喷嘴
34  主废气流路
35b、43a  气体出口
38  涡轮动叶片
40  圆盘转子
43  副废气流路
45  废气配管
48  开闭阀

Claims (2)

1.一种船体阻力减少装置，其向船舶的船体外表面放出气泡来减少航行时的摩擦阻力，其中，
所述船体阻力减少装置具备增压器，该增压器由来自所述船舶的主发动机的废气来驱动，并向所述主发动机压力输送燃烧用空气，所述船体阻力减少装置抽出从该增压器向所述主发动机供给的所述燃烧用空气而向所述船体外表面放出，并且，
所述增压器具备能够对排气流速进行两级调整的可变喷嘴，在所述船体阻力减少装置抽出所述燃烧用空气而向所述船体外表面放出的情况下，使所述可变喷嘴节流，在所述船体阻力减少装置不进行抽出所述燃烧用空气而向所述船体外表面放出这样的动作的情况下，打开所述可变喷嘴。
2.根据权利要求1所述的船体阻力减少装置，其中，
所述增压器具备气泡停止时高负载运转模式，该气泡停止时高负载运转模式中，在所述船体阻力减少装置处于不放出气泡的运转状况下，且燃烧用空气压力处于从达到了规定的容许限度的负载到最大负载的高负载区域时，打开所述可变喷嘴。
CN2012800090454A 2011-02-24 2012-02-01 船体阻力减少装置 Pending CN103380051A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-038326 2011-02-24
JP2011038326A JP2012171582A (ja) 2011-02-24 2011-02-24 船体抵抗低減装置
PCT/JP2012/052295 WO2012114840A1 (ja) 2011-02-24 2012-02-01 船体抵抗低減装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103380051A true CN103380051A (zh) 2013-10-30

Family

ID=46720628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012800090454A Pending CN103380051A (zh) 2011-02-24 2012-02-01 船体阻力减少装置

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2679481A1 (zh)
JP (1) JP2012171582A (zh)
KR (1) KR20130114238A (zh)
CN (1) CN103380051A (zh)
WO (1) WO2012114840A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105438398A (zh) * 2015-12-11 2016-03-30 梁文成 一种船舶减阻装置
CN106458290A (zh) * 2014-06-27 2017-02-22 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 空气润滑式船舶的空气供给控制系统以及空气润滑式船舶
CN106660612A (zh) * 2014-07-11 2017-05-10 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 空气润滑式船舶的空气供给系统
CN108699976A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 三菱重工业株式会社 内燃机的控制装置和内燃机
CN113898457A (zh) * 2021-09-28 2022-01-07 山东大学 一种发动机燃烧室结构、发动机及消防泵
CN113968304A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 大宇造船海洋株式会社 用于船舶的空气润滑系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5805044B2 (ja) * 2012-10-12 2015-11-04 三菱重工業株式会社 船体抵抗低減システムおよび船体の抵抗低減方法
JP5530505B2 (ja) * 2012-11-20 2014-06-25 日本郵船株式会社 空気潤滑装置
CN104595040B (zh) * 2014-12-09 2017-10-20 倪杰峰 船舶节能航行的控制方法及装置
JP6466739B2 (ja) * 2015-02-27 2019-02-06 三菱重工業株式会社 主機の制御装置及び方法、主機、船舶
JP6919854B2 (ja) * 2017-03-31 2021-08-18 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 エンジンの排気制御システム及びそれを搭載した船舶
CN112810747A (zh) * 2021-02-19 2021-05-18 中船重工（上海）节能技术发展有限公司 一种适用于气层减阻船舶的供气系统及船舶

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10141074A (ja) * 1996-11-05 1998-05-26 Hitachi Ltd 可変容量排気ターボ過給機
JP2770480B2 (ja) * 1989-09-30 1998-07-02 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の吸気装置
US20090266288A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Zuei-Ling Lin Method of reducing frictional resistance between ship body and water by releasing gases in water
JP2010228679A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 National Maritime Research Institute 船舶の摩擦抵抗低減方法及び装置
WO2010125694A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 トヨタ自動車株式会社 火花点火式内燃機関
EP2280154A2 (de) * 2009-07-30 2011-02-02 MAN Nutzfahrzeuge AG Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11348871A (ja) * 1998-06-12 1999-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd マイクロバブル装置への空気供給量制御方法
JP2010208435A (ja) 2009-03-09 2010-09-24 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 船舶の抵抗低減装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2770480B2 (ja) * 1989-09-30 1998-07-02 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の吸気装置
JPH10141074A (ja) * 1996-11-05 1998-05-26 Hitachi Ltd 可変容量排気ターボ過給機
US20090266288A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Zuei-Ling Lin Method of reducing frictional resistance between ship body and water by releasing gases in water
JP2010228679A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 National Maritime Research Institute 船舶の摩擦抵抗低減方法及び装置
WO2010125694A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 トヨタ自動車株式会社 火花点火式内燃機関
EP2280154A2 (de) * 2009-07-30 2011-02-02 MAN Nutzfahrzeuge AG Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106458290A (zh) * 2014-06-27 2017-02-22 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 空气润滑式船舶的空气供给控制系统以及空气润滑式船舶
CN106458290B (zh) * 2014-06-27 2018-08-14 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 空气润滑式船舶的空气供给控制系统以及空气润滑式船舶
CN106660612A (zh) * 2014-07-11 2017-05-10 国立研究开发法人海上·港湾·航空技术研究所 空气润滑式船舶的空气供给系统
CN105438398A (zh) * 2015-12-11 2016-03-30 梁文成 一种船舶减阻装置
CN108699976A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 三菱重工业株式会社 内燃机的控制装置和内燃机
CN108699976B (zh) * 2016-02-29 2021-06-11 三菱重工业株式会社 内燃机的控制装置和内燃机
CN113968304A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 大宇造船海洋株式会社 用于船舶的空气润滑系统
CN113898457A (zh) * 2021-09-28 2022-01-07 山东大学 一种发动机燃烧室结构、发动机及消防泵

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012171582A (ja) 2012-09-10
KR20130114238A (ko) 2013-10-16
WO2012114840A1 (ja) 2012-08-30
EP2679481A1 (en) 2014-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103380051A (zh) 船体阻力减少装置
US8359859B2 (en) Turbocharger device
AU2020202262B2 (en) Method and system for reducing drag in a vehicle
CN104110300A (zh) 涡轮增压器
CN204692191U (zh) 带补气功能的船用废气涡轮增压器的压气机壳体
US3940926A (en) Jet propulsion engines
CN115962065A (zh) 一种旋转冲压激波增压燃气涡轮发动机
CN112780400B (zh) 航空活塞发动机高空功率恢复专用增压器
CN108386274B (zh) 一种静地冲压燃气轮机及其使用方法和用途
CN211288244U (zh) 一种压气机整体静止环及航空发动机压气机
CN201635864U (zh) 涡轮喷气发动机
CN108005912A (zh) 一种高背压大流量超高速涡轮泵
CN116201615A (zh) 一种局部进气的水反应金属燃料高压涡轮装置
CN203362243U (zh) 涡轮增压器的涡壳
CN102889122B (zh) 增压器
CN102979618A (zh) 自启动二冲程发动机
JP2013119801A (ja) 過給機

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131030