JP2007085343A - ガスタービンエンジンを格納するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気部分（１２）、エンジン部分（１４）及び排気部分（１６）を含むガスタービンエンジン（１０）を格納する方法を提供する。
【手段】本方法は、ガスタービンエンジンのエンジン部分の少なくとも一部分を第１のモジュール（３８）の内部に収容するステップと、ガスタービンエンジンの吸気部分及びガスタービンエンジンの排気部分の１つの少なくとも一部分を第１のモジュールから分離した第２のモジュール（４２）の内部に収容するステップと、第２のモジュールを第１のモジュールに着脱可能に結合するステップとを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンを格納するために使用するモジュールに関する。

ガスタービンエンジンは、多様な用途での動力源として使用される。エンジンを環境から保護するためにまた周囲の構造物をガスタービンエンジンから遮蔽するために、ガスタービンエンジンは、モジュールの内部に取付けられることが多い。例えば、船舶用途では、ガスタービンエンジンは、船体の下方部分内に設置されたモジュールの内部に収容することができる。少なくとも幾つかの公知のモジュールは、エンジンの周りに完全な包囲体を形成する床、天井、並びに前、後及び側壁を有する矩形のベース構造体を含む。床、天井、並びに前及び側壁は、周囲の構造物をエンジンによって発生する熱から保護するように断熱し、またエンジンによって放出される騒音を低減するように遮音することができる。エンジンの周りに完全な包囲体を形成するこのような公知のモジュールは、該モジュールがエンジンの吸気及び排気空気チャンバ並びにあらゆる補助システムを収容することができるように、エンジン全体をほぼ囲むことができる。しかしながら、このようなモジュールはエンジン全体を格納するような寸法にされているので、このようなモジュールは重いものになると共に大きな容積の空間を占有することになる。
米国特許第６，７４２，３３９Ｂ２号公報 米国特許第６，４４６，４２５Ｂ１号公報 米国特許第５，７０９，０７６号公報 米国特許第５，６０９，３１３号公報 米国特許第４，４５６，４２５号公報 米国特許第４，０３０，２８８号公報 米国特許第３，８２３，５５３号公報

１つの態様では、吸気部分、エンジン部分及び排気部分を含むガスタービンエンジンを格納する方法を提供する。本方法は、ガスタービンエンジンのエンジン部分の少なくとも一部分を第１のモジュールの内部に収容するステップと、ガスタービンエンジンの吸気部分又はガスタービンエンジンの排気部分のいずれかの少なくとも一部分を第１のモジュールから分離した第２のモジュールの内部に収容するステップと、第２のモジュールを第１のモジュールに着脱可能に結合するステップとを含む。

別の態様では、ガスタービンエンジン組立体は、吸気部分、エンジン部分及び排気部分を有するガスタービンエンジンを含む。ガスタービンエンジン組立体はまた、第１のモジュールを含む。ガスタービンエンジンのエンジン部分は、第１のモジュールの内部に少なくとも部分的に収容される。ガスタービンエンジン組立体はまた、第１のモジュールから分離した第２のモジュールを含む。ガスタービンエンジンのエンジン吸気部分又はエンジン排気部分のいずれかは、第２のモジュールの内部に少なくとも部分的に収容される。

さらに別の態様では、吸気部分、エンジン部分及び排気部分を有するガスタービンエンジン用のモジュール組立体を提供する。本モジュール組立体は、ガスタービンエンジンのエンジン部分を少なくとも部分的に収容するような寸法にされた第１のモジュールと、第１のモジュールから分離した第２のモジュールとを含む。第２のモジュールは、ガスタービンエンジンの吸気部分及び排気部分の１つを少なくとも部分的に収容するような寸法にされる。第２のモジュールは、アーチ形底壁を含む。

図１は、吸気部分１２、エンジン部分１４及び排気部分１６を含む例示的なガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン部分１４は、直列に結合された少なくとも１つの圧縮機１８、燃焼器２０、高圧タービン２２及び低圧タービン２４を含む。吸気部分１２は吸気口２６を含み、排気部分１６は排気ノズル２８を含む。１つの実施形態では、エンジン１０は、オハイオ州シンシナティ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙから購入可能なＬＭ２５００型エンジンである。圧縮機１８とタービン２２とは、第１のシャフト３０によって連結され、タービン２４と被駆動負荷３２とは、第２のシャフト３４によって連結される。

運転中、空気は、エンジン吸気口２６内に流入して圧縮機１８通って流れ、加圧される。加圧空気は次に、燃焼器２０に導かれ、該燃焼器において燃料と混合されかつ点火される。燃焼器２０からの空気流は、回転タービン２２及び２４を駆動し、排気ノズル２８を通ってガスタービンエンジン１０から流出する。

図２は、モジュール組立体３６を含むガスタービンエンジン組立体３５の例示的な実施形態の概略図である。図３は、モジュール組立体３６の分解斜視図である。モジュール組立体３６は、あらゆるガスタービンエンジンを収容するために使用することができるが、この例示的な実施形態では、モジュール組立体３６は、ガスタービンエンジン１０を収容するために使用される。以下により詳細に説明するように、モジュール組立体３６は、エンジン１０の吸気部分１２を収容するための吸気モジュール３８と、エンジン１０のエンジン部分１４を収容するためのエンジンモジュール４０と、エンジン１０の排気部分１６を収容するための排気モジュール４２とを含む。本明細書では、モジュール３８、４０及び４２のいずれかは、第１、第２及び／又は第３のモジュールと呼ぶことができる。この例示的な実施形態では、モジュール組立体３６は、エンジンモジュール４０に結合されて該モジュール組立体３６を支持するようになった基台４４を含む。モジュール組立体３６は、エンジン１０によって発生する動力を利用する構造物（図示せず）の内部で使用することができる。例えば、モジュール４０は、船舶（図示せず）の内部に据え付けることができる。

モジュール３８、４０及び４２の本明細書での記載及び図示によって理解することができるように、モジュール３８、４０及び４２は、互いに隣接して配置し及び／又は互いに結合してエンジン１０を全体的に収容することができる別個のモジュールである。より具体的には、吸気モジュール３８は、その中にエンジン吸気部分１２を少なくとも部分的に収容するような寸法及び／又は形状にされた空洞４６を形成する。同様に、エンジンモジュール４０は、その中にエンジン部分１４を少なくとも部分的に収容するような寸法及び／又は形状にされた空洞４８を形成し、また排気モジュール４２は、その中にエンジン排気部分１６を少なくとも部分的に収容するような寸法及び／又は形状にされた空洞５０を形成する。

吸気モジュール３８は、吸気部分１２を少なくとも部分的に収容するためのあらゆる好適な寸法及び／又は形状を有することができる。例えば、また吸気モジュール３８はあらゆる好適な形状を含むことができるが、この例示的な実施形態では、吸気モジュール３８は、前壁５２、後壁５４、アーチ形底壁５６並びに２つの対向する側壁５８及び６０を含む。幾つかの実施形態では、吸気モジュール３８は、上壁（図示せず）を含む。幾つかの実施形態では、吸気モジュール３８は、後壁５４を含まない。吸気モジュール３８は、エンジン１０によって使用するための空気流を吸気モジュール空洞４６内に受けるためのポート６２を含む。幾つかの実施形態では、吸気モジュール３８の前壁５２、含む場合には後壁５４、底壁５６、側壁５６、側壁６０及び／又は含む場合には上壁は、周囲の構造物（図示せず）をエンジン１０によって発生する熱から保護するように断熱し、及び／又はエンジン１０によって放出される騒音を低減するように遮音することができる。

排気モジュール４２は、エンジン排気部分１６を少なくとも部分的に収容するようなあらゆる好適な寸法及び／又は形状を有することができる。例えば、また排気モジュール４２はあらゆる好適な形状を含むことができるが、この例示的な実施形態では、排気モジュール４２は、後壁６４、前壁６６、アーチ形底壁６８並びに２つの対向する側壁７０及び７２を含む。幾つかの実施形態では、排気モジュール４２は、上壁（図示せず）を含む。幾つかの実施形態では、排気モジュール４２は、前壁６６を含まない。排気モジュール４２は、エンジン１０によって発生した燃焼ガスの流れを排出するためのポート７４を含む。幾つかの実施形態では、排気モジュール４２の後壁６４、含む場合には前壁６６、底壁６８、側壁７０、側壁７２及び／又は含む場合には上壁は、周囲の構造物をエンジン１０によって発生する熱から保護するように断熱し、及び／又はエンジン１０によって放出される騒音を低減するように遮音することができる。

エンジンモジュール４０は、エンジン部分１４を少なくとも部分的に収容するためのあらゆる好適な寸法及び／又は形状を有することができる。例えば、またエンジンモジュール４０はあらゆる好適な形状を含むことができるが、この例示的な実施形態では、エンジンモジュール４０は、上壁７６、該上壁７６と対向する底壁７８並びに２つの対向する側壁８０及び８２によって形成されたほぼ矩形の断面形状を有する。この例示的な実施形態では、エンジンモジュール４０はまた、前壁８４及び該前壁８４と対向する後壁８６を含む。幾つかの実施形態では、エンジンモジュール４０は、前壁８４及び／又は後壁８６を含まない。さらに、この例示的な実施形態では、エンジンモジュール４０は、エンジン１０を冷却するための冷却空気をエンジンモジュール空洞４８に供給するポート８８を含む。幾つかの実施形態では、エンジンモジュール４０の上壁７６、底壁７８、側壁８０、側壁８２、含む場合には前壁８４及び／又は含む場合には後壁８６は、周囲の構造物をエンジン１０によって発生する熱から保護するように断熱し、及び／又はエンジン１０によって放出される騒音を低減するように遮音することができる。

含む場合にはエンジンモジュール前壁８４は、開口９０を含む。同様に、含む場合には吸気モジュール後壁５４は、開口９１を含む。開口９０及び９１は、その中にエンジン１０の一部を受けるような寸法及び形状にされる。より具体的には、エンジン吸気部分１２は、エンジン吸気口２６が吸気モジュールポート６２を通して受けた周囲空気の流路内に位置するように開口９０及び９１を貫通して延びる。このようにして、吸気モジュールポート６２を通して受けた周囲空気はエンジン吸気口２６に流入することになる。従って、エンジンモジュール前壁８４及び／又は吸気モジュール後壁５４は、吸気モジュール空洞４６をエンジンモジュール空洞４８から分離し、吸気モジュールポート６２を通して受けた空気流がエンジン１０の周りに流れるのを防止する。その結果、吸気モジュールポート６２に流入する空気流は、エンジン１０内に送られる。幾つかの実施形態では、開口９０及び／又は９１は、表面（図示せず）に装着されたシール（図示せず）を含み、このシールが、開口９０及び／又は９１を少なくとも部分的に形成して吸気モジュールポート６２を通して受けた空気流がエンジン１０の周りに流れるのを防止することを可能にする。含む場合にはエンジンモジュール後壁８６は、開口９２を含む。同様に、含む場合には排気モジュール前壁６６は、開口９３を含む。開口９２及び９３は、その中にエンジン１０の一部分を受けるような寸法及び形状にされる。より具体的には、エンジン排気部分１６は、開口９２及び９３を貫通して延びる。幾つかの実施形態では、開口９２及び／又は９３は、表面（図示せず）に装着されたシール（図示せず）を含み、このシールが、開口９２及び／又は９３を少なくとも部分的に形成する。

吸気モジュール３８は、エンジンモジュール４０に隣接して配置され、エンジン吸気部分１２を少なくとも部分的に受ける。この例示的な実施形態では、吸気モジュール３８は、エンジンモジュール４０に結合される。より具体的には、この例示的な実施形態では、吸気モジュール後壁５４は、エンジンモジュール前壁８４に結合される。吸気モジュール３８及びエンジンモジュール４０は、あらゆる構成及び／又は配置として並びに／或いは例えばそれに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して互いに結合することができる。幾つかの実施形態では、吸気モジュール３８及びエンジンモジュール４０は、互いに着脱可能に結合される。エンジンモジュール４０に結合することによって得られる構造的支持に加えて又はそれに代えて、また例えばこの例示的な実施形態では、吸気モジュール３８は、基台４４から外向きに延びる支持部材９４によって支持される。幾つかの実施形態では、吸気モジュール３８は、支持部材９４に結合される。吸気モジュール３８は、それに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して支持部材９４に結合することができる。支持部材９４は、該支持部材９４が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる構成、構造及び／又は配置を含むことができる。この例示的な実施形態では、支持部材９４は、基台４４の中心長手方向軸線９６とほぼ同心に整列する。付加的支持部材９８を支持部材９４及び／又は基台４４に結合して吸気モジュール３８に対して付加的構造的支持を与えることができる。支持部材９８は、それに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して支持部材９４及び／又は基台４４に結合することができる。支持部材９８は、該支持部材９８が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる構成、構造及び／又は配置を含むことができる。支持部材９４及び／又は９８に加えて或いはそれに代えて、支持部材１００を吸気モジュール３８及びエンジンモジュール４０に結合して該吸気モジュール３８を支持するのを可能にすることができる。支持部材１００は、それに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して吸気モジュール３８及びエンジンモジュール４０に結合することができる。支持部材１００は、該支持部材１００が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる構成、構造及び／又は配置を含むことができる。

排気モジュール４２は、エンジンモジュール４０に隣接して配置され、エンジン排気部分１６を少なくとも部分的に受ける。この例示的な実施形態では、排気モジュール４２は、エンジンモジュール４０に結合される。より具体的には、この例示的な実施形態では、排気モジュール前壁６６は、エンジンモジュール後壁８６に結合される。排気モジュール４２及びエンジンモジュール４０は、あらゆる構成及び／又は配置として並びに／或いは例えばそれに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して互いに結合することができる。幾つかの実施形態では、排気モジュール４２及びエンジンモジュール４０は、互いに着脱可能に結合される。エンジンモジュール４０に結合することによって得られる構造的支持に加えて、また例えばこの例示的な実施形態では、排気モジュール４２は、基台４４から外向きに延びる支持部材１０６によって支持される。幾つかの実施形態では、排気モジュール４２は、支持部材１０６に結合される。排気モジュール４２は、それに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して支持部材１０６に結合することができる。支持部材１０６は、該支持部材１０６が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる構成、構造及び／又は配置を含むことができる。この例示的な実施形態では、支持部材１０６は、基台中心長手方向軸線９６とほぼ同心に整列する。付加的支持部材１０８を支持部材１０６及び／又は基台４４に結合して排気モジュール４２に対して付加的支持を与えることができる。支持部材１０８は、それに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して支持部材１０６及び／又は基台４４に結合することができる。支持部材１０８は、該支持部材１０８が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる構成、構造及び／又は配置を含むことができる。支持部材１０６及び／又は１０８に加えて或いはそれに代えて、支持部材１１０を排気モジュール４２及びエンジンモジュール４０に結合して該排気モジュール４２を支持するのを可能にすることができる。支持部材１１０は、それに限定されないがねじ付きファスナ及び／又は溶接のようなあらゆる好適な手段を使用して排気モジュール４２及びエンジンモジュール４０に結合することができる。支持部材１１０は、該支持部材１１０が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる構成、構造及び／又は配置を含むことができる。

本明細書で述べるように、基台４４は、該基台４４が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる寸法及び／又は形状にすることができる。基台４４は、それに限定されないがあらゆる長さを含むあらゆる寸法及び／又は形状を有することができるが、幾つかの実施形態では、基台４４は、エンジンモジュール４０の長さ１０２よりも短いか又は長さ１０２にほぼ等しい長さで延びる。例えば、この例示的な実施形態では、基台４４は、長さ１０２にほぼ等しい長さ１０４で延びる。他の実施形態では、吸気モジュール３８及び／又は排気モジュール４２は基台４４によって支持される。

上記のモジュール組立体３６は、ガスタービンエンジンを格納するモジュール組立体の全体寸法／又は重量、従って可能な限り全体コストもまた低減するのを可能にすることができる。例えば、吸気及び排気モジュール３８及び４２はそれぞれ、エンジンモジュール４０から分離したモジュールであるので、吸気及び排気モジュール３８及び４２はそれぞれ、ただ１つのモジュールのみを使用してエンジンの周りに完全な包囲体を形成した幾つかの公知のモジュール組立体の吸気及び排気部分よりも、それぞれエンジン吸気部分１２及びエンジン排気部分１６の寸法及び形状に一層緊密に対応するような寸法及び／又は形状にすることができる。従って、モジュール３８及び４２の寸法及び／又は重量、従って可能な限りコストもまた、そのような公知のモジュール組立体の吸気及び排気部分と比較して低減することができる。従って、モジュール組立体３６は、ガスタービンエンジンを格納する該モジュール組立体の全体寸法及び／又は重量、従って可能な限り全体コストもまた低減するのを可能にすることができる。モジュール組立体３６又は該モジュール組立体３６の一部分の寸法を減少させることは、ガスタービンエンジンを利用する幾つかの構造物、例えば船体の下方部分の内部における空間に限りがあるので有益であることになる。さらに、モジュール３８及び４２の寸法及び／又は重量が減少するので、モジュール３８及び４２は、モジュール組立体基台４４によって支持する必要がないことになる。従って、基台４４の寸法、重量及び／又は強度を減少させることができ、これにより基台４４のコストを低減することができる。例えば、基台４４の長さは、ガスタービンエンジンを格納する幾つかの公知のモジュール組立体の基台と比較して短縮することができる。そのような公知のモジュール組立体の基台は、空間を占有しかつそのような公知のモジュール組立体に対して重量を付加するので、基台４４の寸法及び／又は重量を減少させることにより、モジュール組立体３６の全体寸法及び／又は重量、従って可能な限りコストもまた低減するのを可能にすることができる。従って、上記のモジュール組立体３６は、ガスタービンエンジンを格納するモジュール組立体の全体寸法及び／又は重量、従って可能な限り全体コストもまた低減するのを可能にすることができる。

本明細書では、本方法及び組立体の例示的な実施形態を詳細に記載及び／又は図示している。本方法及び組立体は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各組立体の構成部品並びに各方法のステップは、本明細書に記載した他の構成部品及びステップとは独立してかつ別個に利用することができる。各構成部品及び各方法ステップはまた、他の構成部品及び／又は方法ステップと組合せて使用することもできる。

本明細書に記載及び／又は図示した方法及び組立体の要素／構成部品／などを紹介する場合、数詞がない表現は、要素／構成部品／などの１つ又はそれ以上が存在することを意味するように意図したものである。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は、包括的なものであり、記載した要素／構成部品／など以外の付加的要素／構成部品／などが存在してもよいことを意味するように意図したものである。

本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。

例示的なガスタービンエンジンの概略図。 モジュール組立体の例示的な実施形態を含むガスタービンエンジンの例示的な実施形態の概略図。 図２に示すモジュール組立体の分解斜視図。

符号の説明

１０ ガスタービンエンジン
１２ 吸気部分
１４ エンジン部分
１６ 排気部分
１８ 圧縮機
２０ 燃焼器
２２ 高圧タービン
２４ 低圧タービン
２６ エンジン吸気口
２８ 排気ノズル
３０ 第１のシャフト
３２ 被駆動負荷
３４ 第２のシャフト
３５ ガスタービンエンジン組立体
３６ 支持モジュール組立体
３８ 吸気モジュール
４０ エンジンモジュール
４２ 排気モジュール
４４ 基台
４６ 吸気モジュール空洞
４８ エンジンモジュール空洞
５０ 空洞
５２ 前壁
５４ 吸気モジュール後壁
５６ 底壁
５８ 側壁
６０ 側壁
６２ 吸気モジュールポート
６４ 後壁
６６ 排気モジュール前壁
６８ 底壁
７０ 側壁
７２ 側壁
７４ ポート
７６ 上壁
７８ 底壁
８０ 側壁
８２ 側壁
８４ 前壁
８６ 後壁
８８ ポート
９０ 開口
９１ 開口
９２ 開口
９３ 開口
９４ 支持部材
９６ 中心長手方向軸線
９８ 支持部材
１００ 支持部材
１０２ 長さ
１０４ 長さ
１０６ 支持部材
１０８ 支持部材
１１０ 支持部材

Claims (10)

1. 吸気部分（１２）、エンジン部分（１４）及び排気部分（１６）を含むガスタービンエンジン（１０）と、
   前記ガスタービンエンジンのエンジン部分を少なくとも部分的に内部に収容した第１のモジュール（４０）と、
   前記第１のモジュールから分離しており且つ前記ガスタービンの吸気部分及び排気部分の１つを少なくとも部分的に内部に収容した第２のモジュール（３８、４２）と、
   を含むガスタービンエンジン組立体。
2. 前記吸気部分（１２）が、前記第２のモジュール（３８）の内部に収容され、該組立体が、前記エンジンモジュール（４０）から分離した第３のモジュール（４２）をさらに含み、前記排気部分（１６）が、前記第３のモジュールの内部に収容される、請求項１記載のガスタービンエンジン組立体。
3. 前記第１のモジュール（４０）に結合された基台（４４）と前記基台から外向きに延びる支持部材（９４）とをさらに含み、前記第２のモジュール（３８、４２）が、前記支持部材によって支持される、請求項１記載のガスタービンエンジン組立体。
4. 前記第２のモジュール（３８、４２）が、前記支持部材（９４）に結合される、請求項３記載のガスタービンエンジン組立体。
5. 前記支持部材（９４）が、前記基台（４４）の中心軸線（９６）とほぼ整列する、請求項３記載のガスタービンエンジン組立体。
6. 前記支持部材（９４）に結合されかつ前記第１のモジュール（４０）に結合された付加的支持部材（９８）をさらに含む、請求項３記載のガスタービンエンジン組立体。
7. 前記第１のモジュール（４０）が、前壁（８４）及び前記前壁と対向する後壁（８６）を含み、前記第２のモジュール（３８、４２）が、前記前壁及び後壁の１つに結合される、請求項１記載のガスタービンエンジン組立体。
8. 前記第２のモジュール（３８、４２）が、アーチ形底壁（５６、５８）を含む、請求項１記載のガスタービンエンジン組立体。
9. 前記第１のモジュール（４０）に結合されかつ前記第２のモジュール（３８、４２）に結合された支持部材（９４）をさらに含む、請求項１記載のガスタービンエンジン組立体。
10. 吸気部分（１２）とエンジン部分（１４）と排気部分（１６）とを有するガスタービンエンジン（１０）用のモジュール組立体であって、
    前記ガスタービンエンジンのエンジン部分を少なくとも部分的に収容するような寸法にされた第１のモジュール（４０）と、
    前記第１のモジュールから分離し、前記ガスタービンエンジンの吸気部分及び排気部分の１つを少なくとも部分的に収容するような寸法にされ、かつアーチ形底壁（５６、５８）を含む第２のモジュール（３８、４２）と、
    を含むモジュール組立体。

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