DE2109501A1 - Drive machine system for tankers for the transport of liquid, flammable gases - Google Patents

Drive machine system for tankers for the transport of liquid, flammable gases

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Description

Patentanwälte O 1 Π Q £ Π 1Patent attorneys O 1 Π Q £ Π 1 Dr.-lng. R. Döring * IU30U IDr.-lng. R. Döring * IU30U I DipL-Phys. Dr. ± Fricke „Fall Diploma Phys. Dr. ± Fricke “ Case

33 Braunschweig Jasperallee 1a33 Braunschweig Jasperallee 1a

A/S Burmeister & Wain's Motor- og Maskinfabrik af 1971, Kopenhagen, DänemarkA / S Burmeister &Wain's Motor- og Maskinfabrik af 1971, Cologne, Denmark

Antriebsmaschinenanlage für Tankschiffe zum Transport flüssiger, brennbarer Gase.Drive machine system for tankers for the transport of liquid, flammable gases.

Die Erfindung betrifft eine Antriebsmaschinenanlage für Tankschiffe zum Transport flüssiger, brennbarer Gase,The invention relates to a drive machine system for tankers for the transport of liquid, flammable gases,

Derartige verflüssigte Gase, um die es sich hier handelt, haben zum Teil einen ziemlich niedrigen Siedepunkt, und zwar siedet z.B. unter atmosphärischem Druck stehendes Methan bei etwa -164°C,und trotz umfassender Isolation der Gastanks muss deshalb mit einer nicht unwesentlichen Verdampfung der flüssigen Ladung gerechnet werden. Theoretisch Hesse sich die verdampfte Gasmenge zwar auffangen, durch Tiefkühlung wieder in den flüssigen Aggregatzustand versetzen und daraufhin in die Tank* zurückleiten, doch wäre hierfür eine kostspielige Anlage mit hoher Energieaufnahme und grossem Platzbedarf erforderlich, so dass diese Lösung in der Praxis unzweckmässig ist. Der vorliegenden Erfindung gemäss wird die Verdampfung von der Ladung stattdessen zur Lieferung nützlicher Energie ausgenutzt, indem eine Antriebsmaschinenanlage vorgeschlagen wird, die wenigstens zwei gesonderte Antriebsmaschinen umfasst, von denen die erste ein für den Betrieb mit flüssigem Treibstoff eingerichteter Motor und die zweite eine Brennkraftmaschine ist, die die Dämpfe der flüssigen Gase als Treibstoff verwendet, und die Anlage umfasst eine ausrückbare Kupplung, mit deren Hilfe die beiden Antriebsmaschinen so zusammengekuppelt werden können, dass sie ein ihnen gemeinsames Antriebsaggregat für das Schiff antreiben. Liquefied gases of this kind, which we are dealing with here, sometimes have a rather low boiling point, for example methane under atmospheric pressure boils at around -164 ° C, and despite extensive insulation of the gas tanks, the liquid must therefore evaporate to a considerable extent Charge can be expected. Theoretically, the vaporized amount of gas can be collected, converted back into the liquid state by freezing and then fed back into the tank *, but this would require an expensive system with high energy consumption and large space requirements, so that this solution is inexpedient in practice. According to the present invention, the evaporation from the charge is instead used to supply useful energy by proposing a prime mover which comprises at least two separate prime movers, the first of which is a liquid-fueled motor and the second is an internal combustion engine, which uses the vapors of the liquid gases as fuel, and the system includes a disengageable clutch, with the help of which the two propulsion engines can be coupled together so that they drive a common propulsion unit for the ship.

Man hat sich schon früher mit dem Gedanken getragen, einen Dieselmotor mit einem Gemisch aus Dieselöl und Gas zu treiben, und zwar nach dem sogenannten "Dual-fuel"-System, bei dem der Dieseltreibstoff, wtitin er in die Motorzylinder eingespritzt wird, das brennbare Gemisch aus Luft und Gas aündet, das vor dem Einspritzen bereits in die Zylinder eingebracht worden ist. Dieses System ist jedoch mit erheblichen Mant:,t.* In b·'.·-The idea of driving a diesel engine with a mixture of diesel oil and gas has already been considered in the past, namely according to the so-called "dual-fuel" system, in which the diesel fuel is injected into the engine cylinder, the combustible one A mixture of air and gas that has already been introduced into the cylinders before the injection emerges. This system is, however, with considerable man t:, t. * In b · '. · -

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BAD OBIGINALBATHROOM OBIGINAL

haftet, weil die Leistung des Motors erheblich niedriger als bei reinem Dieselbetrieb wird, und zwar speziell, wenn es sich um Zweitaktmotoren handelt, und da der grösste Leistungsbedarf besteht, wenn das Schiff unter Vollast fährt, d.h. bei Betrieb nach dem "Dual"-Prinzip, muss die Antriebsmaschine stark überdimensioniert sein.is liable because the power of the engine is considerably lower than with pure diesel operation, especially when it comes to two-stroke engines, and because the greatest power requirement is when that Ship travels under full load, i.e. when operating according to the "dual" principle, the drive machine must be very oversized.

• Bei der erfindungsgemässen Anlage erhält man dagegen die maximale Leistung im belasteten Zustand, bei dem beide Maschinen an das Antriebsaggregat gekuppelt sind und mit öl bzw. mit Gas betrieben werden, während man beim Fahren unter Ballast, wenn sich kein Gas in den Lasttanks befindet, das Schiff allein mit der Maschine oder mit den Maschinen antreibt, die mit dem flüssigen Treibstoff betrieben werden. Die beiden Maschinentypen können jeweils optimal zur Ausnutzung des respektiven Treibstoffs ausgelegt werden, und sie können jeweils in oder jedenfalls in der Nähe desjenigen Punktes arbeiten, in dem sie ihren maximalen Wirkungsgrad unter verschiedenen Betriebsverhältnissen haben, so dass bei guter Wirtschaftlichkeit ungefähr die gleiche Marschgeschwindigkeit des Schiffs unter Ballast und unter Vollast beibehalten werden kann.• In the system according to the invention, on the other hand, the maximum is obtained Power in a loaded state, in which both machines are coupled to the drive unit and operated with oil or gas, while driving under ballast when there is no gas in the load tanks is located, propels the ship with the engine alone or with the engines that are operated with the liquid fuel. The two Machine types can each be optimally designed for the utilization of the respective fuel, and they can each be in or at least work near the point at which they have their maximum efficiency under different operating conditions, so that at good economy, approximately the same cruising speed of the ship can be maintained under ballast and under full load.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erklärt, die rein schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Antriebsanlage veranschaulicht.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which purely schematically illustrates an embodiment of the drive system according to the invention.

Auf der Zeichnung wird die Antriebsanlage durch einen Dieselmotor 1, z.B. einen Zweitaktmotor, und eine Gasturbine 2 dargestellt. Die Kurbelwelle des Dieselmotors ist durch eine Kupplung 3 direkt mit einer Schraubenwelle 4 verbunden, die eine nicht gezeigte Schraube trägt, welche das Antriebsaggregat des Schiffs bildet. Die Gasturbine ist ausrückbar mit der Schraubenwelle 4 gekuppelt, und zwar durch ein Getriebe 5, das ein Ritzel 6 an der Abtriebwelle der Turbine umfasst, welches sich im Eingriff mit einem Zahnrad 7 an einer Zwischenweile 8 befindet, die auch ein Ritzel 9 trägt, das sich durch eine ausrückbare Kupplung 10, z.B. eine Lamellenkupplung, kraftschlüssig mit der Zwischenwelle 8 verbinden lässt. Über ein Zwischenrad 11 treibt das Ritzel 9 ein Zahnrad 12 auf der Schraubenwelle 4 an. In the drawing, the drive system is represented by a diesel engine 1, for example a two-stroke engine, and a gas turbine 2. The crankshaft of the diesel engine is connected by a coupling 3 directly to a screw shaft 4, which carries a screw, not shown, which forms the drive unit of the ship. The gas turbine is disengageably coupled to the screw shaft 4 by means of a gear 5 which comprises a pinion 6 on the output shaft of the turbine, which is in engagement with a gear 7 on an intermediate shaft 8 which also carries a pinion 9 which can be connected to the intermediate shaft 8 in a non-positive manner by means of a disengageable clutch 10, for example a multi-plate clutch. The pinion 9 drives a gear 12 on the screw shaft 4 via an intermediate wheel 11.

Der Dieselmotor 1 ist auf bekannte Weise mit Treibstoffeinspritzventilen 13 versehen, von denen auf der Zeichnung nur eines gezeigt ist, und die Ventile werden mit flüssigem Treibstoff gespeist, und zwar durch Hochdruckleitungen 14 von nicht gezeigten Einspritzpumpen, deren Liefermenge auf bekannte Weise von einem Drehzahlregler für lon Motor 1 geregelt v/ird. The diesel engine 1 is in a known manner with fuel injection valves 13 provided, only one of which is shown in the drawing, and the valves are fed with liquid fuel, through High-pressure lines 14 of injection pumps, not shown, their delivery quantity controlled in a known manner by a speed controller for lon engine 1.

2 0 3 B 3 7 / 0 4 1 82 0 3 B 3 7/0 4 1 8

Die TankJ des Schiffs für die flüssige Gaslast sind schematisch durch einen Behälter 15 veranschaulicht, der ein Einfüllrohr 16 und ein Austrittrohr 17 für die von der Tanklast verdampfte Gasmenge hat. Die Leitung 17 ist durch ein Hauptabsperrventil 18 an einen Drehzahlregler 19 für die Gasturbine 2 angeschlossen. Der Regler 19 regelt je nach der gewünschten Turbinendrehzahl die Gasmenge, die durch eine Leitung 20 den Brennkammern der Turbine zugeführt wird. Eine Zweigleitung 21 der Gasleitung 17 enthält ein Abblaseventil 22, das als Sicherheitsventil für den Tank 15 dient, insbesondere wenn das Hauptabsperrventil 18 geschlossen ist, so dass die Turbine ausser Betrieb ist.The ship's tanks for the liquid gas load are schematic illustrated by a container 15 having a filler pipe 16 and a Outlet pipe 17 has for the amount of gas evaporated by the tank load. The line 17 is through a main shut-off valve 18 to a speed controller 19 connected for the gas turbine 2. The controller 19 regulates the amount of gas that is passed through a line 20 depending on the desired turbine speed is fed to the combustion chambers of the turbine. A branch line 21 of the gas line 17 contains a relief valve 22, which acts as a safety valve serves for the tank 15, in particular when the main shut-off valve 18 is closed, so that the turbine is out of operation.

Wenn das Schiff unter Last fährt, d.h. mit flüssigem Gas in den Tanks·* 15, ist das Hauptabsperrventil 18 offen und die Kupplung 10 eingerückt, so dass die Schraubenwelle 4 sowohl vom Dieselmotor 1 als auch von der Gasturbine 2 angetrieben wird. Fährt das Schiff dahingegen unter Ballast, d.h. mit leeren Tanks 15, steht die Turbine 2 still, und die Kupplung 10 ist ausgerückt. Das Schiff wird somit allein vom Motor 1 angetrieben, dessen maximale Leistung sich normalerweise so abstimmen lässt, dass sie gerade für das Fahren unter Ballast ausreicht, bei dem der Energieverbrauch des Schiffs bei einer gegebenen Geschwindigkeit wesentlich kleiner als beim Fahren unter Vollast ist.When the ship is under load, i.e. with liquid gas in the tanks * 15, the main shut-off valve 18 is open and the clutch 10 is engaged, so that the screw shaft 4 from both the diesel engine 1 and is driven by the gas turbine 2. If, on the other hand, the ship is under ballast, i.e. with empty tanks 15, the turbine 2 is at a standstill and the Clutch 10 is disengaged. The ship is thus powered solely by engine 1, whose maximum power can usually be adjusted so that it is just sufficient for driving under ballast, where the energy consumption of the ship is much smaller at a given speed than when sailing at full load.

Als Beispiel für die praktische Verwirklichung der Erfindung kann ein Tankschiff für den Transport von 10.000 t flüssiges Gas angeführt werden, bei dem man normalerweise damit rechnen kann, dass die aus den Tank* verdampfte Menge etwa O,37o der Ladung pro 24 Stunden beträgt, d.h. etwa 1,25 t/h. Bei voller Ausnutzung der verdampften Gasmenge in einer Verbrennungsturbine können etwa 7.400 PS entwickelt werden, und die Leistung des Dieselmotors kann somit beim Fahren unter Last durch eine Leistung dieser Grössenordnung ergänzt werden. Da der normale Leistungsbedarf eines Schiffes der erwähnten Grosse etwa 11.000 PS oder etwas mehr beträgt, je nach der gewünschten Marschgeschwindigkeit, ist ersichtlich, dass durch Ausnutzung der verdampften Gasmenge ein wesentlicher Beitrag zum Energiebedarf des Schiffs erzielt wird.As an example of the practical implementation of the invention can a tanker for the transport of 10,000 t of liquid gas, which can normally be expected to come out of the tank * evaporated amount is about 0.37o of charge per 24 hours, i.e. about 1.25 t / h. With full utilization of the amount of vaporized gas in a combustion turbine around 7,400 hp can be developed, and the performance of the diesel engine can thus be increased by a performance when driving under load of this order of magnitude. Since the normal power requirement of a ship of the size mentioned is about 11,000 hp or a little more, depending after the desired cruising speed, it can be seen that by utilizing the amount of vaporized gas a significant contribution to the energy requirement of the ship is achieved.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschrärkt, da sich diese im Rahmen der Erfindung auf viele Weisen abwandeln lässt. Statt der gezeigten Gasturbine liesse sich eventuell ein Kolbengasmotor benutzen. Die Energieabgabe der verdampften Gasmenge liesse sich auch auf mehrere Motoren verteilen, die sich individuell mit einem gemeinsamen Dieselmotor zusammenkuppeln lassen könnten.The invention is not limited to the embodiment shown, since this can be modified in many ways within the scope of the invention. Instead of the gas turbine shown, a piston gas engine could possibly be used use. The energy output of the vaporized gas could also be distributed over several engines, which can be operated individually with a common diesel engine could be coupled together.

209837/0418209837/0418

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1. Antriebsmaschinenanlage für Tankschiffe zum Transport flüssiger, brennbarer Gase, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei gesonderte Antriebsmaschinen (1,2) umfasst, von denen die erste (1) ein für den Betrieb mit flüssigem Treibstoff eingerichteter Motor und die zweite (2) eine Brennkraftmaschine ist, die die Dämpfe der flüssigen Gase als Treibstoff verwendet, und dass die Anlage eine ausrückbare Kupplung1. Drive machine system for tankers for the transport of liquid, flammable gases, characterized in that it comprises at least two separate drive machines (1,2), of which the first (1) is a motor set up for operation with liquid fuel and the second (2) is an internal combustion engine that uses the vapors of the liquid gases as fuel, and that the system has a disengageable clutch (10) umfasst, mit deren Hilfe die beiden Antriebsmaschinen so zusaramengekuppelt werden können, dass sie ein ihnen gemeinsames Antriebsaggregat für das Schiff antreiben.(10) includes, with the help of which the two prime movers are coupled together that they drive a common propulsion unit for the ship. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsmaschine (1) ein Dieselmotor ist, der fest mit einer Schraubenwelle (4) verbunden ist, und dass die zweite Maschine (2) von einer Gasturbine gebildet wird, die über ein Untersetzungsgetriebe (5) und die ausrückbare Kupplung (10) mit der Schraubenwelle (4) verbunden ist.2. System according to claim 1, characterized in that the first drive machine (1) is a diesel engine which is firmly connected to a screw shaft (4), and that the second machine (2) is formed by a gas turbine, which is via a reduction gear (5) and the disengageable clutch (10) is connected to the screw shaft (4). 09837/04 1809837/04 18
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