JP2008126830A - Vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶に関し、特に、電気駆動推進機構を備えた船舶に関するものである。 The present invention relates to a ship, and particularly to a ship provided with an electric drive propulsion mechanism.
船舶の主機関には従来からディーゼル機関が採用されており、その燃料には重油が使用されているが、CO2、NOx、SOxといった大気汚染物質が排出されるため、それを抑制するための制御や設備投資(低速運行、高効率機関や低排ガスエンジンの採用等)が必要となる。また、衝突や座礁により燃料の重油が海上に流出した場合には重大な環境破壊を起こすおそれがある。 Conventionally, diesel engines have been adopted as the main engine of the ship, and heavy oil is used as the fuel. However, since air pollutants such as CO 2 , NOx, and SOx are discharged, it is necessary to suppress it. Control and capital investment (low speed operation, adoption of high efficiency engine and low exhaust gas engine, etc.) are required. In addition, if heavy fuel oil leaks to the sea due to collision or grounding, serious environmental destruction may occur.
そこで、地球環境への配慮から電気駆動推進機構が注目されている。電気駆動推進機構は、ディーゼル機関を原動機として発電した電力によってモーターを回し、モーターに直結したプロペラを回すことにより推進力を得るものである。船舶を電気推進化した場合、一般には、発電機、制御装置および電動モーターなどによるエネルギー伝達ロスがあり、通常の船舶に比べて燃費が悪化するため、特殊用途の船舶などに限定して採用されることが多い。しかし、高効率の電気推進システムを採用することにより、このエネルギー伝達ロスを最小限にするとともに、二重反転プロペラ等を採用することにより燃費を改善することができる。また、プロペラの回転をモーターで行うことによるパワーの一元管理から高い経済性を有し、加減速制御応答も優れ、操船性能の向上を図ることができる。さらに、原動機、減速機、プロペラのメカニカルな連結が不要となり、船内のレイアウトの柔軟性からの利用空間の増大、建造コストの低減、騒音や振動の低減による船内環境の向上を図ることができる。 Therefore, the electric drive propulsion mechanism has attracted attention from the viewpoint of the global environment. The electric drive propulsion mechanism obtains propulsive force by turning a motor with electric power generated using a diesel engine as a prime mover and turning a propeller directly connected to the motor. When a ship is electrically propelled, there is generally an energy transmission loss due to a generator, a control device, an electric motor, etc., and the fuel consumption is worse than that of a normal ship. Often. However, by adopting a high-efficiency electric propulsion system, it is possible to minimize this energy transfer loss and to improve fuel efficiency by employing a counter-rotating propeller or the like. Moreover, it has high economic efficiency from the centralized power management by rotating the propeller with a motor, has excellent acceleration / deceleration control response, and can improve the marine vessel maneuvering performance. Furthermore, the mechanical connection of the prime mover, the speed reducer, and the propeller is not required, and the use space can be increased from the flexibility of the inboard layout, the construction cost can be reduced, and the inboard environment can be improved by reducing noise and vibration.
また、船舶の燃料として天然ガスエネルギーが注目されている(非特許文献1参照)。天然ガスエネルギーとしては、液化天然ガス(LNG)がよく知られているが、LNGは−162℃の極低温下で製造・貯蔵されるため、取り扱いが非常に難しいという問題を有している。また、タンクの温度上昇によりLNGが少しずつ蒸発してボイルオブガスが多量に発生するという問題がある。特に、船舶が2〜3日動かないような場合には、タンク内部の圧力が非常に高くなるため、ボイラーで燃焼するなどしてボイルオブガスを取り除く必要があり、燃料の無駄な消費によりコストが増加するという問題がある。 Further, natural gas energy has attracted attention as a fuel for ships (see Non-Patent Document 1). As natural gas energy, liquefied natural gas (LNG) is well known, but since LNG is produced and stored at an extremely low temperature of −162 ° C., it has a problem that it is very difficult to handle. Further, there is a problem that LNG evaporates little by little due to the temperature rise of the tank and a large amount of boil of gas is generated. In particular, when the ship does not move for 2 to 3 days, the pressure inside the tank becomes very high, so it is necessary to remove the boil of gas by burning it with a boiler, etc. There is a problem that increases.
そのため、最近は、新たな天然ガスエネルギーとしてNGHが注目されている。NGHは、メタン、エタン、プロパンなどを主成分とする天然ガスの分子(ゲスト)が水分子のクラスタ中に取り込まれた包接水和物であり、−20℃の大気圧環境下で約170倍のガスを包蔵することができるため、製造、輸送、貯蔵、ガス化というシステム全体面でLNGよりも有利な点が多い。
しかしながら、重油を燃料とするディーゼル機関を備えた従来の船舶においては、電力を生成するためディーゼル機関を稼働させて発電機を回しており、停泊時においても船内の電気設備を使用するためにはディーゼル機関を稼働させて発電機を回さなければならなかった。そのため、停泊時において必要以上の電力を発電しており、燃料消費が大きかった。電気駆動推進機構を備えた従来の船舶もまた、停泊中の電力供給のために発電機を稼働させなければならず、ディーゼル直結駆動の推進システムよりも無駄な燃料消費は少ないが、ある程度の燃料を消費することから、さらなる改良が求められている。 However, in a conventional ship equipped with a diesel engine fueled with heavy oil, the generator is operated by operating the diesel engine in order to generate electric power. I had to run the diesel engine and turn the generator. As a result, more electricity was generated than necessary when the berth was occupied, and fuel consumption was high. Conventional ships with an electric drive propulsion mechanism also have to operate a generator to supply power during berthing, which consumes less fuel than a diesel direct drive propulsion system, but some fuel Therefore, further improvement is demanded.
したがって、本発明の目的は、停泊中の燃料消費を抑え、環境性に優れた船舶を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a ship that suppresses fuel consumption during berthing and has excellent environmental performance.
本発明の上記目的は、発電機と、前記発電機によって生成された電力により駆動されるモーターと、前記モーターによって駆動されるプロペラとを備え、航行中においては、前記モーターによって前記プロペラを回転させて推進し、停泊中においては、潮流により前記プロペラを回転させて電力を回生することを特徴とする船舶によって達成される。 The object of the present invention includes a generator, a motor driven by the electric power generated by the generator, and a propeller driven by the motor, and the propeller is rotated by the motor during navigation. This is achieved by a ship that regenerates electric power by rotating the propeller by tidal current during berthing.
本発明においては、前記プロペラの向きを回転させる推進方向制御機構をさらに備え、前記潮流の向きに合わせてプロペラの向きを制御することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to further include a propulsion direction control mechanism that rotates the direction of the propeller, and to control the direction of the propeller in accordance with the direction of the tidal current.
本発明においては、前記電力の回生による発電量を監視し、所定の発電レベルを下回る場合に前記発電機を稼働させることが好ましく、船内の電力需要を監視し、前記電力の回生による発電量が前記船内の電力需要を下回る場合に前記発電機を稼働させることが特に好ましい。本発明においては、目標とする電力量を得ることが大事ではなく、その時々における潮流に合わせて最大限の回生電力が得られ、得られた回生電力により少しでも節電できればよく、これにより本発明の目的は達成される。つまり、回生電力で足りればそれでよく、余りはバッテリーに充電すればよく、足りなければ発電機を稼動させて補給すればよい。 In the present invention, it is preferable to monitor the power generation amount due to the regeneration of the power and operate the generator when the power generation level falls below a predetermined power generation level. It is particularly preferable to operate the generator when it is below the power demand in the ship. In the present invention, it is not important to obtain a target amount of power, and it is only necessary to obtain the maximum regenerative power in accordance with the current flow at that time, and to save even a little power by the obtained regenerative power. The purpose of is achieved. In other words, it is sufficient if the regenerative power is sufficient, and the battery may be charged for the remainder, and if it is not sufficient, the generator may be operated and replenished.
本発明においては、前記モーター及び前記プロペラが二重反転ポッドプロペラを構成していることが好ましい。これによれば、高効率な電気駆動推進機構を実現できると共に、高効率な電力回生を実現することができる。 In the present invention, it is preferable that the motor and the propeller constitute a counter-rotating pod propeller. According to this, while being able to implement | achieve a highly efficient electric drive propulsion mechanism, highly efficient electric power regeneration can be implement | achieved.
本発明の船舶は、NGHが貯蔵されたNGHタンクと、前記NGHタンクより供給されるNGHを分解して燃料ガスを生成するNGH分解装置とをさらに備えることが好ましく、前記発電機は、前記NGHガス化装置により生成された燃料ガスを用いて電力を生成するガスエンジン発電機であることが好ましい。 The ship according to the present invention preferably further includes an NGH tank storing NGH, and an NGH decomposition apparatus that decomposes NGH supplied from the NGH tank to generate fuel gas, and the generator includes the NGH A gas engine generator that generates electric power using fuel gas generated by a gasifier is preferable.
このように、本発明によれば、停泊中の燃料消費を抑え、環境性に優れた船舶を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a marine vessel that suppresses fuel consumption during anchoring and is excellent in environmental performance.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態に係る船舶の構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a ship according to a preferred embodiment of the present invention.
図1に示すように、この船舶10は、船体11と、船体11内に設けられたガスエンジン発電機12と、ガスエンジン発電機12からの電力が一時的に蓄えられるバッテリー13と、バッテリー13からの電力供給を受けて駆動される二重反転ポッドプロペラ14と、ガスエンジン発電機12へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給部15と、バッテリー13からの電力供給を受ける船内電気設備16と、これらのシステムを制御するシステム制御部17とを備えている。
As shown in FIG. 1, the ship 10 includes a hull 11, a
二重反転ポッドプロペラ14は、二重反転プロペラとポッド式電気推進機構とを組み合わせたものである。二重反転プロペラは、前プロペラP1と後プロペラP2とを備え、各プロペラが別々のモーターM1、M2によって駆動されるように構成されている。そのため、低船速でも強い推進力を得ることができ、また一方の推進系列が故障してももう一方の推進系列での運航が可能である。プロペラ回転用のモーターM1、M2はポッド14a内に収納されて船外に設けられている。船体11への取り付け支持部14bはラダー(舵)となっており、ポッド14aは取り付け支持部14bと共に360°回転するように構成されている。この回転はシステム制御部17と共に推進方向制御機構を構成するモーターM3によって行われる。
The counter rotating
図2は、燃料ガス供給部15の構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel
本実施形態の船舶10では、燃料としてNGHが使用されている。そのため、図2に示すように、燃料ガス供給部15は、球状に固形化されたNGH(NGHペレット)を貯蔵するNGHタンク21と、NGHをガス化するNGH分解装置22とを備えて構成されている。上述の通り、天然ガスエネルギーとしては液化天然ガス(LNG)がよく知られているが、LNGはボイルオフガスの発生等、その取り扱いが非常に難しく、ボイルオフガスを取り除く必要もあるが、NGHによれば、製造、輸送、貯蔵、ガス化というシステム全体面でLNGよりも有利であるため、船舶の燃料として好適である。
In the ship 10 of this embodiment, NGH is used as fuel. Therefore, as shown in FIG. 2, the fuel
NGH分解装置22は、NGHタンク21から供給されるNGHペレット100を分解するためのNGH分解槽101と、NGH分解用の温水をNGH分解槽101内のNGHペレット100の上方から噴霧するノズル102とを備えている。NGH分解用の温水としては、特に限定されるものではないが、NGHを分解することによって得られる水(NGH分解水)を温水器で加熱し、NGH分解水を循環して使用してもよく、海水との熱交換によって温度上昇したNGH分解水を用いてもよい。或いは、ガスエンジン発電機や空調システムとの間の熱交換によって温度上昇したNGH分解水を用いてもよい。NGHペレット100に温水を噴霧することにより、NGHペレット100は溶解し、燃料ガスと水が生成される。このとき得られる水は冷水であり、水温は−5〜10℃と常温よりも十分に低い。NGH分解槽101の内部にはネット103が設けられており、このネット103によりNGH分解槽101内のNGHペレット100とNGH分解水104とが上下に分離される。NGH分解槽101内で発生した燃料ガスはNGH分解槽101の上方に設けられたガス排出口101aから取り出され、NGH分解槽101内で発生した水104はNGH分解槽101の下方に設けられた排水口101bから取り出される。
The
航行中において、船舶10は、モーターM1、M2でプロペラP1、P2をそれぞれ回転させることにより推進力を得ている。このとき、ガスエンジン発電機12からの電力がバッテリー13を介してモーターM1、M2に供給され、これによりプロペラP1、P2が回転する。本実施形態においては、ガスエンジン発電機12とバッテリー13とを組み合わせることにより、ガスエンジン発電機12の一定運転を行うことができ、余った電力をバッテリー13に蓄えることができる。
During navigation, the ship 10 obtains propulsive force by rotating the propellers P1 and P2 with the motors M1 and M2, respectively. At this time, electric power from the
一方、停泊中においては、潮流によりプロペラP1、P2を回転させてモーターM1、M2で発電する電力回生が行われる。プロペラP1、P2の回転によってモーターM1、M2で発生した電力はバッテリー13に蓄えられる。こうして生成された電力は、電灯、冷蔵庫、テレビ、ラジオ、無線通信機器、空調システム等の船内電気設備16に使用される。通常、ガスエンジン発電機12は停止しているが、船内電気設備16による電力消費量がプロペラP1、P2による回生電力量を上回る場合には、ガスエンジン発電機12を稼働させて発電し、バッテリー13への電力供給が強化される。
On the other hand, during berthing, power regeneration is performed in which the propellers P1 and P2 are rotated by the tidal current to generate power by the motors M1 and M2. Electric power generated by the motors M1 and M2 due to the rotation of the propellers P1 and P2 is stored in the
本実施形態においては、潮流による発電効率を高めるため、プロペラP1、P2の向きを潮流の向きに合わせる制御が行われる。二重反転ポッドプロペラ14は、ポッド14a及び取り付け支持部14bの向きを回転させるモーターM3を備えていることから、このモーターM3を駆動してプロペラP1、P2の向きを変更する。この制御では、モーターM1、M2による発電量を監視しながらプロペラP1、P2の向きを調整し、発電量が最も大きくなる方向にプロペラP1、P2の向きを合わせる。したがって、潮流によるプロペラP1、P2の回転力を常に最大にすることができる。
In the present embodiment, in order to increase the power generation efficiency by the tidal current, control is performed so that the directions of the propellers P1 and P2 are matched with the tidal current direction. Since the
電力回生による発電量及び船内電気設備16による電力需要量は、電力監視部18により監視されている。これらの監視信号は、システム制御部17に送られ、システム制御部17により管理されている。そして、回生電力量が船内電気設備16による電力需要量を下回る場合には、システム制御部17がガスエンジン発電機12を稼働させて、バッテリー13に電力を供給するようになっている。
The amount of power generated by power regeneration and the amount of power demand by the inboard
以上説明したように、本実施形態の船舶10は、電気駆動推進機構を採用し、電気駆動推進機構を構成するプロペラP1、P2及びモーターM1、M2を発電手段として利用し、停泊中において潮流によりプロペラP1、P2を回転させて電力を回生するので、停泊中の燃料消費量を削減することができる。また、電気駆動推進方式とバッテリーとを組み合わせることにより、ガスエンジン発電機12を定格で運用することが可能となり、出航時や速度変更時の騒音や振動を抑制することが可能である。また、本実施形態によれば、燃料ガスとしてNGHを採用し、NGHを分解することにより得られる燃料ガスを用いてガスエンジン発電機12を駆動して発電するので、燃料ガスエネルギーを容易に取り扱うことができ、環境性に優れた船舶を実現することができる。
As described above, the ship 10 of the present embodiment employs an electric drive propulsion mechanism, uses the propellers P1 and P2 and the motors M1 and M2 constituting the electric drive propulsion mechanism as power generation means, Since the propellers P1 and P2 are rotated to regenerate electric power, fuel consumption during berthing can be reduced. Further, by combining the electric drive propulsion method and the battery, the
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
例えば、上記実施形態においては、船舶の燃料としてNGHを用いたが、本発明はNGHに限定されるものではなく、LNGを用いることも可能である。 For example, in the above embodiment, NGH is used as the fuel for the ship, but the present invention is not limited to NGH, and LNG can also be used.
10 船舶
11 船体
12 ガスエンジン発電機
13 バッテリー
14 二重反転ポッドプロペラ
14a ポッド
14b 船体取り付け支持部
15 燃料ガス供給部
16 船内電気設備
17 システム制御部
18 電力監視部
21 NGHタンク
22 NGH分解装置
100 NGHペレット
101a ガス排出口
101b 排水口
101 NGH分解槽
102 ノズル
103 ネット
104 NGH分解水
M1 モーター
M3 モーター
P1 前プロペラ
P2 後プロペラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ship 11
Claims (6)
航行中においては、前記モーターによって前記プロペラを回転させて推進し、
停泊中においては、潮流により前記プロペラを回転させて電力を回生することを特徴とする船舶。 A generator, a motor driven by electric power generated by the generator, and a propeller driven by the motor;
During navigation, the propeller is rotated by the motor and propelled,
A ship that regenerates electric power by rotating the propeller by tidal current during berthing.
前記発電機は、前記NGHガス化装置により生成された燃料ガスを用いて電力を生成するガスエンジン発電機であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の船舶。 An NGH tank in which NGH is stored; and an NGH decomposition apparatus that decomposes NGH supplied from the NGH tank to generate fuel gas,
The ship according to any one of claims 1 to 5, wherein the generator is a gas engine generator that generates electric power using fuel gas generated by the NGH gasifier.
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