JP2012035797A - Motor system for ship - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor system that minimizes the size of a decelerator interposed between a motor and an auxiliary power system.SOLUTION: The motor system 100 includes: a motor 10 for a ship that rotates a propeller shaft 81; an auxiliary power system 30 that generates power to supply the generated power to the motor 10; and a decelerator 40 interposed between the motor 10 and the auxiliary power system 30 to transmit the power, supplied from the auxiliary power system 30, to the motor 10 while decelerating the power. Further, the motor 10 includes: a crankshaft 50 for transmitting the power, generated by the motor 10, to the propeller shaft 81; a high speed rotary apparatus 60 having a larger rotational speed than that of the crankshaft 50; and an acceleration mechanism 70 interposed between the crankshaft 50 and the high speed rotary apparatus 60 to transmit the power, transmitted from the crankshaft 50, to the high speed rotary apparatus 60 while accelerating the power. The power from the auxiliary power system 30 is transmitted to the crankshaft 50 and the high speed rotary apparatus 60 via the decelerator 40 and the acceleration mechanism 70.

Description

本発明は、補助動力装置を備えた船舶用の原動機システムに関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a marine motor system including an auxiliary power device.

大型船舶に搭載される推進駆動用の原動機には、一般的に低速ディーゼルエンジンが用いられている。この低速ディーゼルエンジンの出力軸であるクランク軸にはプロペラ軸が連結されているが、通常、クランク軸とプロペラ軸との間には減速機は設けられていない。これは、大型船舶用の原動機のような大きな設備の場合、クランク軸とプロペラ軸との間に減速機を介在させると、その減速機で多くのエネルギが失われてしまい、運転の効率が大幅に低下してしまうからである。そのため、大型船舶用の原動機では、プロペラの回転速度に合うように、クランク軸が１００ｒｐｍ程度の小さな回転速度で回転するように構成されている。   A low-speed diesel engine is generally used for a propulsion drive motor mounted on a large ship. A propeller shaft is connected to the crankshaft, which is the output shaft of this low-speed diesel engine, but normally no speed reducer is provided between the crankshaft and the propeller shaft. This is because, in the case of large equipment such as a prime mover for a large ship, if a reduction gear is interposed between the crankshaft and the propeller shaft, a lot of energy is lost in the reduction gear, which greatly increases the operating efficiency. It is because it will fall. Therefore, the prime mover for large ships is configured such that the crankshaft rotates at a small rotation speed of about 100 rpm so as to match the rotation speed of the propeller.

ところで、原動機から排出される排ガスや船内で発電された電力を有効に利用すべく、これらのエネルギによって駆動する補助動力装置を原動機に連結して、全体として原動機システムを構成しているものがある。この原動機システムによれば、補助動力装置が原動機の負荷の一部を負担するため、原動機の作動効率を向上させることができる。より具体的には、この原動機システムは、補助動力装置にパワータービン、電動モータ、油圧モータ（特許文献１参照）などが用いられ、この補助動力装置が生成する出力を減速機を介して原動機のクランク軸に供給するように構成されている。   By the way, in order to effectively use the exhaust gas discharged from the prime mover and the electric power generated in the ship, there are some which constitute the prime mover system as a whole by connecting the auxiliary power device driven by these energy to the prime mover. . According to this prime mover system, since the auxiliary power unit bears a part of the load of the prime mover, the operation efficiency of the prime mover can be improved. More specifically, in this prime mover system, a power turbine, an electric motor, a hydraulic motor (see Patent Document 1) or the like is used as an auxiliary power device, and an output generated by the auxiliary power device is transmitted to the power of the prime mover via a speed reducer. It is comprised so that it may supply to a crankshaft.

特開２００６−２４２０５１号公報JP 2006-242051 A

ここで、補助動力装置として用いられるパワータービン、電動モータ、および油圧モータは、いずれも比較的大きな回転速度で回転する。例えば、船内に搭載するパワータービンは、３００００ｒｐｍ程度の回転速度で回転する。これに対し、大型船舶用の原動機（クランク軸）の回転速度は上述のように１００ｒｐｍ程度であるため、補助動力装置とクランク軸との間に介在する減速機は、減速比が大きくなければならず、その結果、補助動力装置を備えた従来の原動機システムでは減速機の大きさが大きくならざるを得なかった。当然ながら、大きな減速機を用いると、減速機でのエネルギの損失は大きくなってしまい、また、減速機を設置するための広い設置場所を確保する必要も生じる。   Here, all of the power turbine, the electric motor, and the hydraulic motor used as the auxiliary power unit rotate at a relatively high rotational speed. For example, a power turbine mounted on a ship rotates at a rotational speed of about 30000 rpm. On the other hand, since the rotational speed of the prime mover (crankshaft) for large ships is about 100 rpm as described above, the reduction gear interposed between the auxiliary power unit and the crankshaft must have a large reduction ratio. As a result, in the conventional prime mover system equipped with the auxiliary power unit, the size of the reduction gear has to be increased. Of course, when a large speed reducer is used, the energy loss in the speed reducer becomes large, and it is also necessary to secure a wide installation place for installing the speed reducer.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、上述の補助動力装置と原動機の間に介在する減速機の大きさを小さく抑えることが可能な原動機システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a prime mover system capable of suppressing the size of a reduction gear interposed between the auxiliary power device and the prime mover. With the goal.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、本発明に係る原動機システムは、プロペラ軸を回転させる船舶用の原動機と、動力を生成し、生成した動力を前記原動機へ供給する補助動力装置と、前記原動機と前記補助動力装置との間に介在し、前記補助動力装置からの動力を減速して前記原動機へ伝える減速機と、を備え、前記原動機は、前記原動機で生成した動力を前記プロペラ軸へ伝えるクランク軸と、前記クランク軸よりも回転速度が大きい高速回転機器と、前記クランク軸と前記高速回転機器との間に介在し、前記クランク軸からの動力を増速して前記高速回転機器に伝える増速機構と、を有し、前記補助動力装置からの動力は、前記減速機および前記増速機構を介して、前記クランク軸及び前記高速回転機器へと伝達されるように構成されている。ここで、前記高速回転機器は、油圧駆動機器を制御するための作動油の圧力を上昇させる作動油昇圧用ポンプであってもよい。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a prime mover system according to the present invention includes a marine prime mover for rotating a propeller shaft, power generation, and the generated power to the prime mover. An auxiliary power unit to be supplied to the motor, and a speed reducer that is interposed between the prime mover and the auxiliary power unit and decelerates the power from the auxiliary power unit and transmits the power to the prime mover, the prime mover comprising the prime mover A crankshaft for transmitting the power generated in step (b) to the propeller shaft, a high-speed rotating device having a rotational speed larger than that of the crankshaft, and the crankshaft and the high-speed rotating device. A speed increasing mechanism for speeding up and transmitting the speed to the high speed rotating device, and the power from the auxiliary power unit is transmitted to the crankshaft and the high speed rotating machine via the speed reducer and the speed increasing mechanism. It is configured to be transmitted to. Here, the high-speed rotating device may be a hydraulic oil pressure boosting pump that increases the pressure of the hydraulic oil for controlling the hydraulic drive device.

かかる構成によれば、補助動力装置の動力は減速機を介して回転速度の小さいクランク軸に直接伝達するのではなく、比較的回転速度の大きい増速機構に伝達されるため、補助動力装置と原動機の間に介在する減速機の減速比を小さくすることができる。よって、上記の構成によれば、減速機の大きさを小さく抑えることができる。   According to this configuration, the power of the auxiliary power unit is not directly transmitted to the crankshaft having a low rotational speed via the speed reducer, but is transmitted to the speed increasing mechanism having a relatively high rotational speed. The reduction gear ratio of the reduction gear interposed between the prime movers can be reduced. Therefore, according to said structure, the magnitude | size of a reduction gear can be restrained small.

また、上記の原動機システムにおいて、前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスが有するエネルギを利用して駆動されるように構成してもよい。かかる構成によれば、原動機の排ガスを有効に利用できるため、原動機を効率よく運転することができる。   In the prime mover system described above, the auxiliary power unit may be configured to be driven using energy of exhaust gas of the prime mover. According to this configuration, since the exhaust gas of the prime mover can be used effectively, the prime mover can be operated efficiently.

また、上記の原動機システムにおいて、前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスによって回転駆動されるパワータービンからなるように構成してもよい。   In the prime mover system described above, the auxiliary power unit may be configured by a power turbine that is rotationally driven by exhaust gas from the prime mover.

また、上記の原動機システムにおいて、前記原動機に圧縮空気を供給する過給機をさらに備え、前記パワータービンは前記過給機から独立して設けられるように構成してもよい。かかる構成によれば、仮にパワータービンが故障した場合であっても、過給機には影響がないため、原動機の運転自体は問題なく行うことができる。   The prime mover system may further include a supercharger that supplies compressed air to the prime mover, and the power turbine may be provided independently of the supercharger. According to such a configuration, even if the power turbine fails, the turbocharger is not affected, so that the operation of the prime mover can be performed without any problem.

また、上記の原動機システムにおいて、前記補助動力装置は、前記原動機とは別に船内に設けられた発電機によって発電された電力により駆動される電動モータからなるように構成してもよい。かかる構成によれば、船内の効率化などで得られた余剰電力を有効に利用することができる。また、原動機の運転状況に影響されることはなく、補助動力装置から原動機へ動力を安定して供給することができる。   In the prime mover system described above, the auxiliary power unit may be configured to include an electric motor driven by electric power generated by a generator provided in a ship separately from the prime mover. According to such a configuration, it is possible to effectively use surplus power obtained by improving the efficiency of the ship. Moreover, it is not influenced by the driving | running state of a motor | power_engine, and power can be stably supplied to a motor | power_engine from an auxiliary power apparatus.

また、上記の原動機システムにおいて、前記電動モータは、前記原動機の排ガスが有するエネルギにより発電された電力によって駆動されるように構成してもよい。かかる構成によれば、船内の効率化などで得られた余剰電力を有効に利用することができる。また、原動機の排ガスを有効に利用できるため、原動機を効率よく運転することができる。   In the prime mover system, the electric motor may be configured to be driven by electric power generated by energy of exhaust gas of the prime mover. According to such a configuration, it is possible to effectively use surplus power obtained by improving the efficiency of the ship. Further, since the exhaust gas from the prime mover can be used effectively, the prime mover can be operated efficiently.

また、上記の原動機システムにおいて、前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスによって回転駆動されるパワータービンと、前記原動機とは別に船内に設けられた発電機によって発電された電力により駆動される電動モータとからなるように構成してもよい。かかる構成によれば、原動機の排ガスを有効に利用できるとともに、補助動力装置から原動機へ動力を安定して供給することができる。   In the prime mover system described above, the auxiliary power unit includes a power turbine that is rotationally driven by exhaust gas from the prime mover, and an electric motor that is driven by electric power generated by a generator provided in a ship separately from the prime mover. You may comprise so that it may consist of. According to this configuration, the exhaust gas from the prime mover can be used effectively, and power can be stably supplied from the auxiliary power unit to the prime mover.

本発明に係る原動機システムによれば、原動機と補助動力装置の間に介在する減速機の減速比を小さくすることができるため、当該減速機の大きさを小さく抑えることができる。   According to the prime mover system according to the present invention, the reduction ratio of the reduction gear interposed between the prime mover and the auxiliary power unit can be reduced, so that the size of the reduction gear can be kept small.

本発明の第１実施形態に係る原動機システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a prime mover system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係る原動機システムの概略図である。It is the schematic of the motor | power_engine system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る原動機システムの概略図である。It is the schematic of the motor | power_engine system which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る原動機システムの実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。   Hereinafter, an embodiment of a prime mover system according to the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same or it corresponds through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

（第１実施形態）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る原動機システム１００の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る原動機システム１００は、原動機１０と、過給機２０と、補助動力装置３０と、減速機４０と、を備えている。さらに、原動機１０は、クランク軸５０と、作動油昇圧用ポンプ６０と、増速機構７０と、を有している。以下、これらの各構成要素について説明する。 (First embodiment)
First, the configuration of the prime mover system 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the prime mover system 100 according to the present embodiment includes a prime mover 10, a supercharger 20, an auxiliary power device 30, and a speed reducer 40. Further, the prime mover 10 includes a crankshaft 50, a hydraulic oil boosting pump 60, and a speed increasing mechanism 70. Hereinafter, each of these components will be described.

原動機１０は、原動機システム１００の中心となる装置である。本実施形態に係る原動機１０は、本質的には、先端にプロペラ８０が取り付けられたプロペラ軸８１を回転させるためのものである。また、本実施形態に係る原動機１０は、いわゆる低速ディーゼルエンジンである。原動機１０の主な構成部材については、以下で説明するとおりである。   The prime mover 10 is a central device of the prime mover system 100. The prime mover 10 according to the present embodiment is essentially for rotating a propeller shaft 81 having a propeller 80 attached to the tip. The prime mover 10 according to this embodiment is a so-called low speed diesel engine. Main components of the prime mover 10 are as described below.

クランク軸５０は、原動機１０で生成した動力を外部に出力するための部材である。クランク軸５０は、複数のピストン１１に連結されており、シリンダ１２内での燃料の爆発に伴うピストン１１の往復運動によって駆動される。また、シリンダ１２内の排ガスは排気管１３に排出され、掃気管１４から掃気用の空気がシリンダ１２内に供給される。なお、排気管１３および掃気管１４は、いずれもタンク状に形成されている。本実施形態のクランク軸５０は、プロペラ軸８１に連結されており、クランク軸５０の回転速度がそのままプロペラ８０の回転速度となる。そのため、クランク軸５０はプロペラ８０の回転速度に合わせて、１００ｒｐｍ程度の小さな回転速度で回転するよう構成されている。   The crankshaft 50 is a member for outputting the power generated by the prime mover 10 to the outside. The crankshaft 50 is connected to a plurality of pistons 11 and is driven by the reciprocating motion of the pistons 11 accompanying the explosion of fuel in the cylinders 12. Further, the exhaust gas in the cylinder 12 is discharged to the exhaust pipe 13, and scavenging air is supplied into the cylinder 12 from the scavenging pipe 14. The exhaust pipe 13 and the scavenging pipe 14 are both formed in a tank shape. The crankshaft 50 of this embodiment is connected to the propeller shaft 81, and the rotational speed of the crankshaft 50 becomes the rotational speed of the propeller 80 as it is. Therefore, the crankshaft 50 is configured to rotate at a small rotational speed of about 100 rpm in accordance with the rotational speed of the propeller 80.

作動油昇圧用ポンプ６０は、例えば、原動機１０を制御する作動油の圧力を上昇させる装置である。上述したように、シリンダ１２内には、排ガスや掃気用の空気が出入りするが、これを制御する弁（図示せず）は作動油によって駆動される。また、シリンダ１２内に燃料を供給する燃料ポンプ（図示せず）もこの作動油によって駆動される。このように、大型船舶用の原動機１０の制御は、作動油を用いて行うのが増えてきており、この型の大型船舶用の原動機１０には、この作動油の圧力を上昇させる作動油昇圧用ポンプ６０は不可欠な装置となっている。なお、作動油昇圧用ポンプ６０によって昇圧された作動油は、原動機１０に設けられた燃料ポンプなどの油圧駆動機器に限らず、船内のポンプなど原動機１０に設けられていない油圧駆動機器の駆動に用いられる場合がある。   The hydraulic pressure boosting pump 60 is, for example, a device that increases the pressure of hydraulic fluid that controls the prime mover 10. As described above, exhaust gas and scavenging air enter and exit the cylinder 12, and a valve (not shown) for controlling the exhaust is driven by hydraulic oil. A fuel pump (not shown) that supplies fuel into the cylinder 12 is also driven by this hydraulic oil. As described above, the control of the prime mover 10 for large vessels is increasingly performed using hydraulic oil. In this type of prime mover 10 for large vessels, the hydraulic oil pressure is increased to increase the pressure of the hydraulic fluid. The pump 60 is an indispensable device. The hydraulic oil boosted by the hydraulic oil boosting pump 60 is not limited to hydraulic drive equipment such as a fuel pump provided in the prime mover 10 but is used for driving hydraulic drive equipment not provided in the prime mover 10 such as an inboard ship pump. May be used.

増速機構７０は、クランク軸５０の動力を作動油昇圧用ポンプ６０に伝達するための機構である。増速機構７０は、チェーン、スプロケット、シャフト、ギア等を組み合わせて構成されている。増速機構７０は、クランク軸５０と作動油昇圧用ポンプ６０との間に介在し、一端側がクランク軸５０に連結されており、他端側が作動油昇圧用ポンプ６０の入力軸６１に連結されている。そして、増速機構７０は、クランク軸５０から動力を受け取り、この動力の回転を増速しつつ作動油昇圧用ポンプ６０に伝え、作動油昇圧用ポンプ６０を回転駆動する。このように構成されているため、作動油昇圧用ポンプ６０は、クランク軸５０の回転速度よりも高い回転速度で駆動されることになる。本実施形態の増速機構７０は、クランク軸５０の回転速度が１００ｒｐｍのとき、作動油昇圧用ポンプ６０が１８００ｒｐｍで回転するように（１対１８の増速比）構成されている。   The speed increasing mechanism 70 is a mechanism for transmitting the power of the crankshaft 50 to the hydraulic oil boosting pump 60. The speed increasing mechanism 70 is configured by combining a chain, a sprocket, a shaft, a gear, and the like. The speed increasing mechanism 70 is interposed between the crankshaft 50 and the hydraulic oil boosting pump 60, one end side is connected to the crankshaft 50, and the other end side is connected to the input shaft 61 of the hydraulic oil boosting pump 60. ing. The speed increasing mechanism 70 receives power from the crankshaft 50, transmits the power to the hydraulic oil boosting pump 60 while increasing the speed of the power, and rotationally drives the hydraulic oil boosting pump 60. Due to such a configuration, the hydraulic oil boosting pump 60 is driven at a rotational speed higher than the rotational speed of the crankshaft 50. The speed increasing mechanism 70 of the present embodiment is configured such that when the rotational speed of the crankshaft 50 is 100 rpm, the hydraulic oil boosting pump 60 rotates at 1800 rpm (1:18 speed increasing ratio).

増速機構７０を構成するチェーン、スプロケット、シャフト、ギア等の組み合わせは特に限定されないが、本実施形態では、クランク軸５０にスプロケット７１が取り付けられており、このスプロケット７１にチェーン７２を掛けて、他方のスプロケット７３を回転するように構成されている。そして、回転させられたスプロケット７３はシャフト７４を介してその反対側に位置するギア７５を回転させ、必要によりさらに複数のギア（図示せず）を介して作動油昇圧用ポンプ６０の入力軸６１を駆動している。   A combination of a chain, a sprocket, a shaft, a gear, and the like constituting the speed increasing mechanism 70 is not particularly limited, but in this embodiment, a sprocket 71 is attached to the crankshaft 50, and a chain 72 is hung on the sprocket 71, The other sprocket 73 is configured to rotate. The sprocket 73 thus rotated rotates the gear 75 located on the opposite side via the shaft 74 and, if necessary, the input shaft 61 of the hydraulic pressure boosting pump 60 via a plurality of gears (not shown). Is driving.

過給機２０は、原動機１０に圧縮空気を供給するための装置である。過給機２０は、タービン部２１と、コンプレッサ部２２と、シャフト部２３と、を有している。タービン部２１には排気管１３から排気ライン１５を介して排ガスが供給され、排ガスの速度エネルギによりタービン部２１は回転する。タービン部２１とコンプレッサ部２２はシャフト部２３により連結されており、タービン部２１が回転することによりコンプレッサ部２２も回転する。コンプレッサ部２２が回転すると、外部から取り込んだ空気が圧縮され、圧縮された空気は給気ライン１６を介して掃気管１４に供給される。そして、掃気管１４内の圧縮空気は、シリンダ１２内へと供給される。このように、シリンダ１２内へ大量の空気を供給することで、燃料を多く投入することができるようになり、その結果、原動機１０の出力を上げることができる。そのため、過給機２０は原動機１０を運転するうえで非常に重要な装置となっている。例えば、過給機２０が破損した場合には、原動機１０の効率は著しく低下し、常用の運転が不可能となる。   The supercharger 20 is a device for supplying compressed air to the prime mover 10. The supercharger 20 has a turbine part 21, a compressor part 22, and a shaft part 23. Exhaust gas is supplied to the turbine unit 21 from the exhaust pipe 13 via the exhaust line 15, and the turbine unit 21 rotates by the velocity energy of the exhaust gas. The turbine part 21 and the compressor part 22 are connected by a shaft part 23, and the compressor part 22 also rotates as the turbine part 21 rotates. When the compressor unit 22 rotates, the air taken from the outside is compressed, and the compressed air is supplied to the scavenging pipe 14 via the air supply line 16. The compressed air in the scavenging pipe 14 is supplied into the cylinder 12. Thus, by supplying a large amount of air into the cylinder 12, a large amount of fuel can be supplied, and as a result, the output of the prime mover 10 can be increased. Therefore, the supercharger 20 is a very important device for operating the prime mover 10. For example, when the supercharger 20 is damaged, the efficiency of the prime mover 10 is significantly reduced, and regular operation becomes impossible.

補助動力装置３０は、原動機１０の負荷の一部を負担して、原動機１０の負荷を軽減するための装置である。本実施形態に係る補助動力装置３０は、いわゆるパワータービンであり、３００００ｒｐｍ程度の回転速度で回転する。補助動力装置３０は、タービン部３１と出力軸３２とを有している。タービン部３１には、原動機１０の排気管１３から排気ライン１７を介して排ガスが供給され、排ガスの速度エネルギによりタービン部３１は回転駆動する。出力軸３２はタービン部３１の回転に伴って回転し、タービン部３１で生成された動力を減速機４０に出力する。   The auxiliary power device 30 is a device for reducing a load on the prime mover 10 by bearing a part of the load on the prime mover 10. The auxiliary power unit 30 according to the present embodiment is a so-called power turbine, and rotates at a rotation speed of about 30000 rpm. The auxiliary power unit 30 includes a turbine unit 31 and an output shaft 32. Exhaust gas is supplied to the turbine unit 31 from the exhaust pipe 13 of the prime mover 10 via the exhaust line 17, and the turbine unit 31 is rotationally driven by the velocity energy of the exhaust gas. The output shaft 32 rotates with the rotation of the turbine unit 31 and outputs the power generated by the turbine unit 31 to the speed reducer 40.

なお、上記の構成とは異なり、過給機２０から出力を取り出すなどして、過給機２０自体を補助動力装置としてもよい。ただし、過給機２０とは別にパワータービンを設け、これを補助動力装置３０とするのが望ましい。過給機２０から独立して補助動力装置３０を設ければ、補助動力装置の不具合により過給機を停止させるリスクを軽減することができるからである。例えば、本実施形態に係る原動機１０は、過給機２０が正常に稼働しないと常用の運転が不可能であるが、補助動力装置３０を過給機から独立させることで、仮に補助動力装置３０が故障したとしても、原動機１０の運転自体は維持することができる。   Unlike the above configuration, the supercharger 20 itself may be used as an auxiliary power unit by taking out the output from the supercharger 20 or the like. However, it is desirable to provide a power turbine separately from the supercharger 20 and use it as the auxiliary power unit 30. This is because if the auxiliary power unit 30 is provided independently of the supercharger 20, the risk of stopping the supercharger due to a malfunction of the auxiliary power unit can be reduced. For example, the prime mover 10 according to the present embodiment is not capable of regular operation unless the turbocharger 20 operates normally. However, the auxiliary power unit 30 is temporarily made independent of the supercharger. Even if the engine breaks down, the operation of the prime mover 10 can be maintained.

減速機４０は、所定の減速比により減速して出力する装置である。本実施形態に係る減速機４０は、補助動力装置３０の出力軸３２が連結されており、補助動力装置３０で生成された動力が入力される。また、減速機４０は増速機構７０、特に作動油昇圧用ポンプ６０に近い部分（ギア７５）に連結されており、補助動力装置３０からの動力を減速して増速機構７０に供給する。なお、本実施形態の減速機４０は、補助動力装置３０で３００００ｒｐｍ程度であった回転数を増速機構７０に至るまでに１８００ｒｐｍ程度に減速すればよい。これに対し、仮に補助動力装置３０の動力が減速機４０から直接クランク軸５０に供給するのであれば、補助動力装置３０で３００００ｒｐｍ程度であった回転数をクランク軸５０に至るまでに１００ｒｐｍ程度に減速する必要がある。つまり、単純に計算すれば、本実施形態では、補助動力装置３０の動力が減速機４０から直接クランク軸５０に供給される場合に比べ、減速機４０の減速比を１８分の１に抑えることができる。   The speed reducer 40 is a device that decelerates and outputs at a predetermined speed reduction ratio. In the speed reducer 40 according to the present embodiment, the output shaft 32 of the auxiliary power device 30 is connected, and the power generated by the auxiliary power device 30 is input. The speed reducer 40 is connected to the speed increasing mechanism 70, particularly a portion (gear 75) close to the hydraulic oil boosting pump 60, and decelerates the power from the auxiliary power device 30 and supplies it to the speed increasing mechanism 70. Note that the speed reducer 40 of the present embodiment may reduce the rotational speed of about 30000 rpm in the auxiliary power unit 30 to about 1800 rpm before reaching the speed increasing mechanism 70. On the other hand, if the power of the auxiliary power unit 30 is supplied directly from the speed reducer 40 to the crankshaft 50, the rotational speed that was about 30000 rpm in the auxiliary power unit 30 is reduced to about 100 rpm before reaching the crankshaft 50. Need to slow down. In other words, simply calculated, in this embodiment, the reduction ratio of the reduction gear 40 is suppressed to 1/18 compared to the case where the power of the auxiliary power device 30 is directly supplied from the reduction gear 40 to the crankshaft 50. Can do.

以上が本実施形態に係る原動機システム１００の構成である。以上のように、本実施形態に係る原動機システム１００では、従来のように、補助動力装置３０が減速機を介してそのままクランク軸５０に連結されるのではなく、補助動力装置３０が減速機４０を介し、さらに増速機構７０を介してクランク軸５０に連結されているため、減速機４０の減速比を小さくすることができ、ひいては減速機４０の大きさを小さく抑えることができる。   The above is the configuration of the prime mover system 100 according to the present embodiment. As described above, in the prime mover system 100 according to the present embodiment, the auxiliary power unit 30 is not directly connected to the crankshaft 50 via the speed reducer as in the related art. , And further connected to the crankshaft 50 via the speed increasing mechanism 70, the reduction ratio of the speed reducer 40 can be reduced, and consequently the size of the speed reducer 40 can be kept small.

（第２実施形態）
次に、図２を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る原動機システム２００について説明する。本実施形態に係る原動機システム２００は、補助動力装置２３０が電動モータである点で、第１実施形態に係る原動機システム１００と構成が異なる。その他の点については、第１実施形態に係る原動機システム１００の構成と基本的に同じである。より具体的には次の通りである。 (Second Embodiment)
Next, a prime mover system 200 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The prime mover system 200 according to the present embodiment differs from the prime mover system 100 according to the first embodiment in that the auxiliary power device 230 is an electric motor. The other points are basically the same as the configuration of the prime mover system 100 according to the first embodiment. More specifically, it is as follows.

上述したように、本実施形態の補助動力装置２３０は電動モータであり、電動モータ本体２３１と出力軸２３２とを有している。電動モータ本体２３１は電力により駆動するが、電動モータ本体２３１の電源は、上記の原動機１０とは別に船内に設けられた発電機によって発電されたものであってもよく、原動機１０の排ガスのエネルギを利用して発電されたものであってもよく、または、これらを合わせたものであってもよい。このうち、排ガスのエネルギを利用して発電する場合は、排気管１３から直接排ガスを取り出し、排ガスの運動エネルギにより発電用のタービンを回転して発電してもよく、又は過給機２０から取り出した排ガスの熱エネルギで蒸気を生成し、発電用の蒸気タービンを回転して発電するようにしてもよい。また、過給機２０から動力を取り出して発電機を駆動することで発電してもよい。なお、出力軸２３２は、電動モータ本体２３１の回転に伴って回転し、電動モータ本体２３１で生成された動力を減速機４０に出力する。   As described above, the auxiliary power device 230 of this embodiment is an electric motor, and includes the electric motor main body 231 and the output shaft 232. The electric motor main body 231 is driven by electric power, but the power source of the electric motor main body 231 may be generated by a generator provided in the ship separately from the prime mover 10 described above. The power may be generated by using or may be a combination of these. Among these, when generating power using the energy of the exhaust gas, the exhaust gas may be directly taken out from the exhaust pipe 13, and the power generation turbine may be rotated by the kinetic energy of the exhaust gas, or may be taken out from the supercharger 20. Steam may be generated by the thermal energy of the exhaust gas, and a power generation steam turbine may be rotated to generate power. Moreover, you may generate electric power by taking out motive power from the supercharger 20 and driving a generator. The output shaft 232 rotates with the rotation of the electric motor main body 231 and outputs the power generated by the electric motor main body 231 to the speed reducer 40.

本実施形態に係る原動機システム２００のように、補助動力装置２３０に電動モータを用いた場合であっても、補助動力装置２３０からの動力が減速機４０および増速機構７０を介して、クランク軸５０へと伝達すれば、減速機４０の減速比を小さくすることができ、ひいては減速機４０の大きさを小さく抑えることができる。さらに、電動モータ本体２３１を駆動する電力が、船内に備えられた発電機によって発電されたものであれば、得られた余剰電力を有効に利用することができる。また、原動機１０の運転状況にかかわらず、補助動力装置２３０からの動力を安定して原動機１０に供給することができる。また、電動モータ本体２３１を駆動する電力が、排ガスのエネルギを利用して発電されたものであれば、原動機１０の排ガスを有効に利用できるため、原動機１０を効率よく運転することができる。   Even when an electric motor is used for the auxiliary power unit 230 as in the prime mover system 200 according to the present embodiment, the power from the auxiliary power unit 230 is transmitted to the crankshaft via the speed reducer 40 and the speed increasing mechanism 70. If it is transmitted to 50, the reduction ratio of the speed reducer 40 can be reduced, and consequently the size of the speed reducer 40 can be kept small. Further, if the electric power for driving the electric motor main body 231 is generated by a generator provided in the ship, the obtained surplus electric power can be used effectively. Further, the power from the auxiliary power unit 230 can be stably supplied to the prime mover 10 regardless of the operating condition of the prime mover 10. Further, if the electric power that drives the electric motor main body 231 is generated using the energy of the exhaust gas, the exhaust gas of the prime mover 10 can be used effectively, and therefore the prime mover 10 can be operated efficiently.

（第３実施形態）
次に、図３を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る原動機システム３００について説明する。本実施形態に係る原動機システム３００は、補助動力装置３３０としてパワータービンと電動モータから構成されている点で、第1実施形態に係る原動機システム１００や第２実施形態に係る原動機システム２００と構成が異なる。その他の点については、第1実施形態に係る原動機システム１００や第２実施形態に係る原動機システム２００の構成と基本的に同じである。より具体的には次の通りである。 (Third embodiment)
Next, a prime mover system 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The prime mover system 300 according to the present embodiment is configured by a power turbine and an electric motor as the auxiliary power unit 330. The prime mover system 100 according to the first embodiment and the prime mover system 200 according to the second embodiment have the same configuration. Different. Other points are basically the same as the configurations of the prime mover system 100 according to the first embodiment and the prime mover system 200 according to the second embodiment. More specifically, it is as follows.

上述したように、本実施形態の補助動力装置３３０は、パワータービンと電動モータから構成されている。補助動力装置３３０は、タービン部３３１、タービン部３３１に連結する出力軸３３２、電動モータ本体３３３、および電動モータ本体３３３に連結する出力軸３３４を有しており、それぞれ第１実施形態や第２実施形態で説明したタービン部３１、出力軸３２、電動モータ本体２３１、および出力軸２３２と同じものである。パワータービン側の出力軸３３２はタービン部３３１の回転に伴って回転し、タービン部３３１で生成された動力を減速機３４０に出力する。また、電動モータ側の出力軸３３４は、電動モータ本体３３３の回転に伴って回転し、電動モータ本体３３３で生成された動力を減速機３４０に出力する。   As described above, the auxiliary power device 330 according to the present embodiment is composed of a power turbine and an electric motor. The auxiliary power unit 330 includes a turbine unit 331, an output shaft 332 connected to the turbine unit 331, an electric motor main body 333, and an output shaft 334 connected to the electric motor main body 333, respectively. The turbine unit 31, the output shaft 32, the electric motor main body 231, and the output shaft 232 described in the embodiment are the same. The output shaft 332 on the power turbine side rotates with the rotation of the turbine unit 331, and outputs the power generated by the turbine unit 331 to the reduction gear 340. The output shaft 334 on the electric motor side rotates with the rotation of the electric motor main body 333 and outputs the power generated by the electric motor main body 333 to the speed reducer 340.

本実施形態では、タービン部３３１には、原動機１０の排気管１３から排気ライン１７を介して排ガスが供給され、排ガスの速度エネルギによりタービン部３３１は回転駆動される。また、電動モータ本体３３３には、原動機１０とは別に船内に設けられた発電機によって発電された電力が供給され、この電力により電動モータ本体３３３は回転駆動される。   In the present embodiment, exhaust gas is supplied to the turbine unit 331 from the exhaust pipe 13 of the prime mover 10 via the exhaust line 17, and the turbine unit 331 is rotationally driven by the velocity energy of the exhaust gas. The electric motor main body 333 is supplied with electric power generated by a generator provided in the ship separately from the prime mover 10, and the electric motor main body 333 is rotationally driven by this electric power.

本実施形態に係る原動機システム３００のように、補助動力装置３３０がパワータービンと電動モータから構成されている場合であっても、補助動力装置３３０からの動力が減速機３４０および増速機構７０を介して、クランク軸５０へと伝達すれば、減速機３４０の減速比を小さくすることができ、ひいては減速機３４０の大きさを小さく抑えることができる。さらに、本実施形態に係る原動機システム３００によれば、タービン部３３１は排ガスを利用して駆動されることで原動機１０は効率のよい運転をすることができ、かつ、電動モータ本体３３３は船内の発電機が発電した電力により駆動されることで得られた余剰電力を有効活用できるとともに、原動機１０の状況にかかわらず補助動力装置３３０から安定した動力を減速機３４０に供給することができるという２つの利益を同時に得ることができる。   Even when the auxiliary power unit 330 is constituted by a power turbine and an electric motor as in the prime mover system 300 according to the present embodiment, the power from the auxiliary power unit 330 is transmitted to the speed reducer 340 and the speed increasing mechanism 70. Therefore, if transmission is made to the crankshaft 50, the reduction ratio of the speed reducer 340 can be reduced, and consequently the size of the speed reducer 340 can be kept small. Furthermore, according to the prime mover system 300 according to the present embodiment, the turbine unit 331 is driven using exhaust gas, so that the prime mover 10 can operate efficiently, and the electric motor main body 333 is installed in the ship. The surplus power obtained by being driven by the power generated by the generator can be effectively utilized, and stable power can be supplied from the auxiliary power unit 330 to the speed reducer 340 regardless of the state of the prime mover 10. You can get two benefits at the same time.

以上、本発明に係る第１〜３実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、以上では補助動力装置として、パワータービンを用いたもの、電動モータを用いたもの、およびこれらを併用したものについて説明したが、補助動力装置はこれらに限定されない。例えば、油圧モータを補助動力装置として用いるなど、上述した以外の装置を補助動力装置として用いたものも本発明に含まれる。   The first to third embodiments according to the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design can be changed without departing from the gist of the present invention. And the like are included in the present invention. For example, as described above, the auxiliary power unit has been described using a power turbine, an electric motor, and a combination of these. However, the auxiliary power unit is not limited thereto. For example, the present invention includes devices using devices other than those described above as auxiliary power devices, such as using a hydraulic motor as an auxiliary power device.

また、以上の実施形態では、補助動力装置３０が、減速機４０を介して、作動油昇圧用ポンプ６０用の増速機構７０に連結されている場合について説明したが、本発明の増速機構は作動油昇圧用ポンプ６０用の増速機構に限定されることはなく、他の高速回転機器用の増速機構であってもよい。つまり、実施形態における作動油昇圧用ポンプ６０に替えて、他の高速回転機器を用いたとしても本発明に含まれる。   In the above embodiment, the case where the auxiliary power unit 30 is connected to the speed increasing mechanism 70 for the hydraulic oil boosting pump 60 via the speed reducer 40 has been described. However, the speed increasing mechanism of the present invention is not limited thereto. Is not limited to the speed increasing mechanism for the hydraulic oil boosting pump 60, and may be a speed increasing mechanism for other high-speed rotating equipment. That is, even if another high-speed rotating device is used in place of the hydraulic oil pressure increasing pump 60 in the embodiment, it is included in the present invention.

本発明に係る原動機システムによれば、原動機と補助動力装置の間に介在する減速機の大きさを小さく抑えることができるため、補助動力装置を備えた原動機システムの技術分野において有益である。   According to the prime mover system according to the present invention, the size of the speed reducer interposed between the prime mover and the auxiliary power unit can be reduced, which is advantageous in the technical field of the prime mover system including the auxiliary power unit.

１０ 原動機
２０ 過給機
３０、２３０、３３０ 補助動力装置
３１、３３１ タービン部
２３１、３３３ 電動モータ本体
４０、３４０ 減速機
５０ クランク軸
６０ 作動油昇圧用ポンプ（高速回転機器）
７０ 増速機構
８１ プロペラ軸
１００、２００、３００ 原動機システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor | operator 20 Supercharger 30, 230, 330 Auxiliary power unit 31, 331 Turbine part 231, 333 Electric motor main body 40, 340 Reducer 50 Crankshaft 60 Hydraulic oil boosting pump (high-speed rotating device)
70 Speed increasing mechanism 81 Propeller shaft 100, 200, 300 Motor system

Claims (8)

プロペラ軸を回転させる船舶用の原動機と、
動力を生成し、生成した動力を前記原動機へ供給する補助動力装置と、
前記原動機と前記補助動力装置との間に介在し、前記補助動力装置からの動力を減速して前記原動機へ伝える減速機と、を備え、
前記原動機は、
前記原動機で生成した動力を前記プロペラ軸へ伝えるクランク軸と、
前記クランク軸よりも回転速度が大きい高速回転機器と、
前記クランク軸と前記高速回転機器との間に介在し、前記クランク軸からの動力を増速して前記高速回転機器に伝える増速機構と、を有し、
前記補助動力装置からの動力は、前記減速機および前記増速機構を介して、前記クランク軸及び前記高速回転機器へと伝達される、原動機システム。 A marine motor for rotating the propeller shaft,
An auxiliary power unit that generates power and supplies the generated power to the prime mover;
A speed reducer interposed between the prime mover and the auxiliary power unit, and decelerating power from the auxiliary power unit to transmit to the prime mover,
The prime mover is
A crankshaft for transmitting the power generated by the prime mover to the propeller shaft;
A high-speed rotating device having a higher rotational speed than the crankshaft;
A speed increasing mechanism that is interposed between the crankshaft and the high-speed rotating device and that transmits power from the crankshaft to the high-speed rotating device.
A prime mover system in which power from the auxiliary power unit is transmitted to the crankshaft and the high-speed rotating device via the speed reducer and the speed increasing mechanism. 前記高速回転機器は、油圧駆動機器を制御するための作動油の圧力を上昇させる作動油昇圧用ポンプである、請求項１に記載の原動機システム。   The prime mover system according to claim 1, wherein the high-speed rotating device is a hydraulic oil boosting pump that raises a pressure of hydraulic oil for controlling a hydraulic drive device. 前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスが有するエネルギを利用して駆動される、請求項１又は２に記載の原動機システム。   The prime mover system according to claim 1, wherein the auxiliary power unit is driven by using energy of exhaust gas of the prime mover. 前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスによって回転駆動されるパワータービンからなる、請求項１又は２に記載の原動機システム。   The prime mover system according to claim 1, wherein the auxiliary power unit is a power turbine that is rotationally driven by exhaust gas of the prime mover. 前記原動機に圧縮空気を供給する過給機をさらに備え、
前記パワータービンは前記過給機から独立して設けられている、請求項４に記載の原動機システム。 A supercharger for supplying compressed air to the prime mover;
The prime mover system according to claim 4, wherein the power turbine is provided independently of the supercharger. 前記補助動力装置は、前記原動機とは別に船内に設けられた発電機によって発電された電力により駆動される電動モータからなる、請求項１又は２に記載の原動機システム。   The prime mover system according to claim 1, wherein the auxiliary power unit is an electric motor driven by electric power generated by a generator provided in a ship separately from the prime mover. 前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスが有するエネルギにより発電された電力によって駆動される電動モータからなる、請求項１又は２に記載の原動機システム。   The prime mover system according to claim 1 or 2, wherein the auxiliary power unit is an electric motor driven by electric power generated by energy of exhaust gas of the prime mover. 前記補助動力装置は、前記原動機の排ガスによって回転駆動されるパワータービンと、前記原動機とは別に船内に設けられた発電機によって発電された電力により駆動される電動モータからなる、請求項１又は２に記載の原動機システム。   The auxiliary power device includes a power turbine that is rotationally driven by exhaust gas of the prime mover, and an electric motor that is driven by electric power generated by a generator provided in a ship separately from the prime mover. The prime mover system described in 1.
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