JP3682531B2 - Hybrid marine propulsion device - Google Patents

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    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内航船に適した推進装置に関し、特に推進用の主機関としてガスタービンとディーゼルエンジンとを備えるとともに、これらの主機関の使い分けを巡航速度の設定に応じて適切に行えるようにしたハイブリッド型舶用推進装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内航船では、主機関としてディーゼルエンジンを用いることが一般的であり、図６に示すような航路における運航のスケジュールとしてＡ港からＢ港への航路では巡航速度を２３ノットに設定し、Ｂ港からＣ港への航路では出航および着港の時刻に対応して巡航速度を１８ノットに落とすとともに、Ｃ港からＡ港へ帰航する際には再び巡航速度を２３ノットに上げるというような場合に、２３ノット付近では機関出力を定格出力の９０％とし１８ノット付近では機関出力を定格出力の４０〜５０％とすることが行われている。
【０００３】
ところで、船舶の主機関としてガスタービンを用いると、ディーゼルエンジンよりも小型軽量化されるというメリットが得られるが、ガスタービンを高効率で用いるためには巡航時に定格出力で作動させることが必要とされるので、上述の内航船の場合のように航路に応じて機関出力を変化させると、ガスタービンでは不具合をきたすことになる。なお、図７および図８に、それぞれディーゼルエンジンの燃料消費特性とガスタービンの燃料消費特性とを示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、船舶の主機関としてガスタービンとディーゼルエンジンとを併設することにより、巡航時にはガスタービンの運転を常に高出力で高効率の状態に維持しながら、ディーゼルエンジンの出力調整により船速を適切に制御して、燃料消費の効率を高く維持できるようにするとともに、操船性能の向上や船体抵抗の軽減も図れるようにしたハイブリッド型舶用推進装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、船舶の主機関として巡航時に定格出力で作動するガスタービンと船速に応じて出力を調整すべきディーゼルエンジンとが船上に搭載されるとともに、上記ガスタービンにより駆動される第１発電機と上記ディーゼルエンジンにより駆動される第２発電機とが船上に搭載され、上記の第１発電機および第２発電機で発電された電力により作動するプロペラ駆動用主電動機と上記電力の余剰分を蓄えるバッテリーとが装備されており、上記ガスタービンが船首部に設けられ、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されてマイクロバブルを船体外面に沿い発生するマイクロバブル発生装置が設けられたことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、上記ガスタービンが上記ディーゼルエンジンよりも大きい定格出力を有していることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、上記バッテリーが、上記プロペラ駆動用電動機の近傍において船体下部に配設されていることを特徴としている。
【０００８】
上述の本発明のハイブリッド型舶用推進装置では、船舶の主機関として、第１発電機を駆動すべく巡航時に定格出力で作動するガスタービンと第２発電機を駆動すべく船速に応じて出力を調整されるディーゼルエンジンとが併設されて、第１および第２発電機からの電力により作動するプロペラ駆動用電動機が設けられるので、航行時に上記ガスタービンを常に高出力に維持しながら、遠距離の航路などを高速で航行する場合は、上記ディーゼルエンジンも高出力とし、近距離の航路などを低速で航行する場合は上記ディーゼルエンジンを停止するかまたは低出力として、常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うことができる。そして、上記第１および第２発電機で発電された電力の余剰分はバッテリーに蓄えられるので、同バッテリーの電力は船内の照明等に利用することができる。
また、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置が設けられると、同装置により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、上記ガスタービンの排気ガスの利用による船体抵抗の軽減が効率よく行われるようになる。
なお、低速航行する場合に、上記ガスタービンのみを定格出力で使用して、上記ディーゼルエンジンを使用しないことを原則とし、気象・海象による負荷変動についてはバッテリーに蓄えられた余剰電力で対応することとして、これが不足する場合にのみ、その不足分をディーゼエルエンジンで対応することにより、全体として常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うこともできる。
【０００９】
また、上記ガスタービンが上記ディーゼルエンジンよりも大きい定格出力を有していると、運航時に上記ガスタービンは常に効率のよい高出力（定格出力）に保たれるので、全体として燃料の消費効率を高く維持できるようになる。
【００１０】
さらに、上記バッテリーが上記プロペラ駆動用電動機の近傍において船体下部に配設されていると、上記バッテリーの重量が他の船内機器の配置との関係で船体の安定を保つように適切に配分されるようになる。
【００１１】
また、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、船舶の主機関としてガスタービンとディーゼルエンジンとが船上に搭載されて、上記ガスタービンにより駆動される発電機と、同発電機で発電された電力により作動する電動機と、同電動機により駆動される船尾中央のプロペラとが設けられるとともに、上記ディーゼルエンジンにより駆動されて船外水を吸引するポンプと、同ポンプからの排出水を切替弁付き排水管分岐部を介し左右両舷へ導いて船外後方へ推進用ウォータージェットとして排出しうる排水管とが設けられたことを特徴としている。
【００１２】
上述のハイブリッド型舶用推進装置では、主機関として船舶に搭載された上記ガスタービンにより、発電機および電動機を介して船尾中央のプロペラが駆動される一方、他の主機関としてのディーゼルエンジンにより駆動されて船外水を吸引するポンプからの排出水が、左右両舷へ導かれて船外後方へ推進用ウォータージェットとして排出されるので、船速が大幅に増加するようになり、このようにして船体伴流も増加するため、上記プロペラの翼面におけるキャビテーションの発生を抑制できる効果も得られるようになる。
【００１３】
そして、港内などでは上記排水管分岐部における切替弁の操作により、左右両舷のうち所要の一方にのみウォータージェットを排出するようにして、船体の舵取りを行うことも可能になる。
【００１４】
さらに、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、船舶の主機関としてディーゼルエンジンとガスタービンとが船上に搭載されて、上記ディーゼルエンジンにより駆動される船尾中央のプロペラが設けられるとともに、上記ガスタービンにより駆動される発電機と、同発電機で発電された電力により作動すべく船尾部の両舷内にそれぞれ設けられた電動機と、同電動機により駆動されて船外水を吸引するポンプと、同ポンプからの排出水を船尾両舷部でそれぞれ船外後方へ推進用ウォータージェットとして噴出しうるノズルとが設けられたことを特徴としている。
【００１５】
このように、主機関として船舶に搭載されたディーゼルエンジンにより船尾中央のプロペラが駆動されるとともに、他の主機関としてのガスタービンにより駆動される発電機から電力の供給を受けて作動する船尾両舷の電動機と、同電動機によりそれぞれ駆動されるポンプとにより、船外後方へ推進用ウォータージェットが排出されるので、船速が著しく増加するようになり、プロペラ単独の場合と比べて船体伴流が増加するため、プロペラ翼面におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。
そして、ディーゼルエンジンを主機関とする既存の船舶についても、上述のようにガスタービンを増設することにより、船体について大規模な改造を要することなく推進性能の大幅な向上をもたらすことが可能になる。
【００１６】
また、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、船舶の主機関としてディーゼルエンジンとガスタービンとが船上に搭載されて、上記ディーゼルエンジンにより駆動される船尾中央のプロペラが設けられるとともに、上記ガスタービンにより直接駆動されて船外水を吸引するポンプと、同ポンプからの排出水を船尾両舷部でそれぞれ船外後方へ推進用ウォータージェットとして噴出しうるノズルとが設けられたことを特徴としている。
【００１７】
上述の本発明のハイブリッド型舶用推進装置では、前述のガスタービンにより駆動される発電機から電力の供給を受けて作動する船尾両舷の電動機と、同電動機によりそれぞれ駆動されるポンプとを備えて、同ポンプとにより、船外後方へ推進用ウォータージェットが排出される場合と比べて、同様の作用効果が得られるほか、上記の発電機，バッテリーおよび電動機が省略されるので、設備コストが大幅に節減されるようになる。
【００１８】
さらに、本発明のハイブリッド型舶用推進装置は、上記ウォータージェットを用いる推進装置の場合も、上記ガスタービンが船首部に設けられ、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されてマイクロバブルを船体外面に沿い発生するマイクロバブル発生装置が設けられたことを特徴としている。
【００１９】
このように、船首部にガスタービンが設けられて、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置が設けられると、同装置により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、上記ガスタービンの排気ガスの利用による船体抵抗の軽減が効率よく行われるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明すると、図１は本発明の第１実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置を備えた船舶を模式的に示す縦断面図であり、図２および図３は本発明の第２実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置を備えた船舶を模式的に示すもので、図２は同船舶を模式的に示す縦断面図、図３は同船舶の要部を示す水平断面図であり、図４および図５は本発明の第３実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置を備えた船舶を示すもので、図４は同船舶を模式的に示す縦断面図、図５は同船舶の要部を示す水平断面図である。
【００２１】
まず本発明の第１実施形態について説明すると、図１に示すように、船首部に主機関として巡航時に定格出力で作動するガスタービン１と同ガスタービンにより駆動される第１発電機２とが設けられ、船尾部にはバッテリー３と同バッテリーの配電盤22から給電ライン３ａを通じ電力の供給を受けて船尾中央のプロペラ４を回転駆動する電動機５とが設けられている。そして、船首部の第１発電機２から船尾部のバッテリー３への電力供給が、給電ライン６を通じ、配電盤22を介して行われるようになっているが、第１発電機２から供給される電力により配電盤22を介して電動機５を直接駆動することも、もちろん可能になっている。
【００２２】
また、他の主機関として、ガスタービン１よりも定格出力を小さく設定され船速に応じて出力を調整すべきディーゼルエンジン１Ａが、船体中央部よりもやや後方の部分にガスタービン１の重量によるモーメントとバランスを図るように設けられており、同ディーゼルエンジン１Ａにより駆動される第２発電機２Ａが設けられて、同発電機２Ａで発電された電力も、給電ライン６ａ，配電盤22および給電ライン３ａを介し直接電動機５へ供給されたり、バッテリー３に蓄えられたりできるようになっている。
【００２３】
また、船首部の水面下における船体部分には、ガスタービン１の排気ガスを受けてマイクロバブルを船体外板面に沿い発生するための複数のマイクロバブル発生装置７が設けられている。すなわち、ガスタービン１の排気部に、排気流路切換手段８を介して煙突９へ到る第１排気流路10と、同排気流路切換手段８を介してマイクロバブル発生装置７へ到る第２排気流路11とが接続されていて、第２排気流路11には補助電動機12により作動するポンプ13が介装されており、同ポンプ13により圧送される排気ガスが、マニホルド14および分岐流路15を通じて複数のマイクロバブル発生装置７へ配分されるように構成されている。
【００２４】
補助電動機12への電力供給も、バッテリー３から配電盤22および給電ライン16を介して行われるようになっており、各給電ライン３ａ，６．16の配置や他の船内機器の配置を考慮してバッテリー３の配置が設定されている。すなわち、バッテリー３が大重量となることを考慮して、船首部に集中する主機関としてのガスタービン１の重量や同ガスタービンにより駆動される発電機２の重量とのバランスを図るため、バッテリー３の配置は船尾の電動機５の近傍において船体下部に設定される。なお、ディーゼルエンジン１Ａの排気部についても、煙突９へ到る排気流路10Ａが設けられている。
【００２５】
上述の第１実施形態のハイブリッド型舶用推進装置では、船舶の主機関として、第１発電機２を駆動するガスタービン１と第２発電機２Ａを駆動するディーゼルエンジン１Ａとが併設されて、第１および第２発電機２，２Ａからの電力により作動するプロペラ駆動用電動機５が設けられるので、航行時にガスタービン１を常に高出力（定格出力）に維持しながら、遠距離の航路などを高速で航行する場合は、ディーゼルエンジン１Ａも高出力とし、近距離の航路などを低速で航行する場合はディーゼルエンジン１Ａを停止するかまたは低出力とすることにより、可能な限り常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うことができる。そして、第１および第２発電機２，２Ａで発電された電力の余剰分はバッテリー３に蓄えられるので、同バッテリー３の電力は船内の照明等に利用することができる。
【００２６】
なお、低速航行する場合に、ガスタービン１のみを定格出力で使用して、ディーゼルエンジン１Ａを使用しないことを原則とし、気象・海象による負荷変動についてはバッテリーに蓄えられた余剰電力で対応することとして、これが不足する場合にのみ、その不足分をディーゼエルエンジン１Ａで対応することにより、全体として常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うこともできる。
【００２７】
また、ガスタービン１がディーゼルエンジン１Ａよりも大きい定格出力を有していて、運航時にガスタービン１は常に効率のよい高出力（定格出力）に保たれるので、全体として燃料の消費効率を高く維持できるようになる。
【００２８】
さらに、バッテリー３がプロペラ駆動用電動機５の近傍において船体下部に配設されているので、バッテリー３の重量が他の船内機器の配置との関係で船体の安定を保つように適切に配分されるようになる。
【００２９】
また、船首部にガスタービン１が設けられて、船首部の水面下における船体部分に、ガスタービン１の排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置７が設けられており、同装置７により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、ガスタービン１の排気ガスの利用による船体抵抗（粘性抵抗）の軽減が効率よく行われるようになる。
【００３０】
次に本発明の第２実施形態について説明すると、本実施形態の場合も、図２に示すように、船首部に主機関としてのガスタービン１と同ガスタービンにより駆動される第１発電機２とが設けられ、船尾部にはバッテリー３と同バッテリーの配電盤22から給電ライン３ａを通じ電力の供給を受けて船尾中央のプロペラ４を回転駆動する電動機５とが設けられている。そして、船首部の第１発電機２から船尾部のバッテリー３への電力供給が、給電ライン６を通じ、配電盤22を介して行われるようになっているが、第１発電機２から供給される電力により配電盤22を介して電動機５を直接駆動することも、もちろん可能になっている。
【００３１】
また他の主機関として、ガスタービン１よりも定格出力の小さいディーゼルエンジン１Ａも設けられており、このディーゼルエンジン１Ａは、図２および図３に示すように、船底下から船外水を吸引するポンプ30を駆動するように構成されている。
【００３２】
そして、ポンプ30からの排出水は、排水管32により、切替弁31を付設された排水管分岐部32ａを介し、左右両舷のノズル33Ｐ，33Ｓから船外後方へ推進用ウォータージェットとして排出されるようになっている。
【００３３】
また、この第２実施形態においても、船首部の水面下における船体部分には、ガスタービン１の排気ガスを受けてマイクロバブルを船体外板面に沿い発生するための複数のマイクロバブル発生装置７が設けられている。すなわち、ガスタービン１の排気部に、排気流路切換手段８を介して煙突９へ到る第１排気流路10と、同排気流路切換手段８を介してマイクロバブル発生装置７へ到る第２排気流路11とが接続されていて、第２排気流路11には補助電動機12により作動するポンプ13が介装されており、同ポンプ13により圧送される排気ガスが、マニホルド14および分岐流路15を通じて複数のマイクロバブル発生装置７へ配分されるように構成されている。
【００３４】
補助電動機12への電力供給も、バッテリー３から配電盤22および給電ライン16を介して行われるようになっており、各給電ライン３ａ，６．16の配置や他の船内機器の配置を考慮してバッテリー３の配置が設定されている。すなわち、バッテリー３が大重量となることを考慮して、船首部に集中する主機関としてのガスタービン１の重量や同ガスタービンにより駆動される発電機２の重量とのバランスを図るため、バッテリー３の配置は船尾の電動機５の近傍において船体下部に設定される。なお、ディーゼルエンジン１Ａの排気部についても、煙突９へ到る排気流路10Ａが設けられている。
【００３５】
上述の第２実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置では、主機関として船舶に搭載されたガスタービン１により、発電機２および電動機５を介して船尾中央のプロペラ４が駆動される一方、他の主機関としてのディーゼルエンジン１Ａにより駆動されて船外水を吸引するポンプ30からの排出水が、左右両舷へ導かれて船外後方へ推進用ウォータージェットとして排出されるので、船速が大幅に増加するようになり、このようにして船体伴流も増加するため、プロペラ４の翼面におけるキャビテーションの発生を抑制できる効果も得られるようになる。
【００３６】
そして、港内などでは上記排水管分岐路32ａにおける切替弁31の操作により、左右両舷のうち所要の一方にのみウォータージェットを排出するようにして、船体の舵取りを行うことも可能になる。
【００３７】
さらに、この第２実施形態の場合も、航行時にガスタービン１を常に高出力（定格出力）に維持しながら、遠距離の航路などを高速で航行する場合は、ディーゼルエンジン１Ａも高出力とし、近距離の航路などを低速で航行する場合はディーゼルエンジン１Ａを停止するかまたは低出力として、常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うことができる。そして、第１および第２発電機２，２Ａで発電された電力の余剰分はバッテリー３に蓄えられるので、同バッテリー３の電力は船内の照明等に利用することができる。
【００３８】
なお、低速航行する場合に、ガスタービン１のみを定格出力で使用して、ディーゼルエンジン１Ａを使用しないことを原則とし、気象・海象による負荷変動についてはバッテリーに蓄えられた余剰電力で対応することとして、これが不足する場合にのみ、その不足分をディーゼエルエンジン１Ａで対応することにより、全体として常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うこともできる。
【００３９】
また、この第２実施形態の場合も、船首部にガスタービン１が設けられて、船首部の水面下における船体部分に、ガスタービン１の排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置７が設けられており、同装置７により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、ガスタービン１の排気ガスの利用による船体抵抗（粘性抵抗）の軽減が効率よく行われるようになる。
【００４０】
次に本発明の第３実施形態について説明すると、図４および図５に示すように、本実施形態においても主機関としてガスタービン１とディーゼルエンジン１Ａとが船上に設けられているが、ディーゼルエンジン１Ａは船尾中央のプロペラ４を駆動するように構成されている。
【００４１】
そして、ガスタービン１は船首部に設けられ、同ガスタービン１により駆動される発電機２からの電力が、バッテリー３に付設の配電盤22を介し、船尾部の両舷部内にそれぞれ設けられた電動機５Ｐ，５Ｓに供給されるようになっている。
また、電動機５Ｐ，５Ｓによりそれぞれ駆動されて船外水を吸引するポンプ30Ｐ，30Ｓが設けられて、同ポンプ30Ｐ，30Ｓからの排出水を船尾両舷部でそれぞれ船外後方へ推進用ウォータージェットとして噴出しうるノズル33Ｐ，33Ｓが設けられている。
【００４２】
さらに、船首部の水面下における船体部分には、ガスタービン１の排気ガスを受けてマイクロバブルを船体外板面に沿い発生するための複数のマイクロバブル発生装置７が設けられている。すなわち、ガスタービン１の排気部に、排気流路切換手段８を介して煙突９へ到る第１排気流路10と、同排気流路切換手段８を介してマイクロバブル発生装置７へ到る第２排気流路11とが接続されていて、第２排気流路11には補助電動機12により作動するポンプ13が介装されており、同ポンプ13により圧送される排気ガスが、マニホルド14および分岐流路15を通じて複数のマイクロバブル発生装置７へ配分されるように構成されている。
そして、補助電動機12への電力供給も、バッテリー３から配電盤22および給電ライン16を介して行われる。
【００４３】
上述の第３実施形態では、主機関として船舶に搭載されたディーゼルエンジン１Ａにより船尾中央のプロペラ４が駆動されるとともに、他の主機関としてのガスタービン１により駆動される発電機２から電力の供給を受けて作動する船尾両舷の電動機５Ｐ，５Ｓと、同電動機５Ｐ，５Ｓによりそれぞれ駆動されるポンプ30Ｐ，30Ｓとにより、船外後方へ推進用ウォータージェットが排出されるので、ディーゼルエンジン１Ａのみを搭載した在来船と比べて船速が著しく増加するようになり、プロペラ単独の場合と比べて船体伴流が増加するため、プロペラ翼面におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００４４】
そして、運航スケジュールに応じ、ガスタービン１は高出力（定格出力）に保ちながら、ディーゼルエンジン１Ａの出力を調整することにより、燃料の消費の抑制を図ることが可能になる。
また、ディーゼルエンジンのみを主機関として備えた既存の船舶についても、上述のようにガスタービンを増設することにより、船体について大規模な改造を要することなく推進性能の大幅な向上をもたらすことが可能になる。
【００４５】
さらに、この第３実施形態のハイブリッド型舶用推進装置においても、船首部にガスタービン１が設けられて、船首部の水面下における船体部分に、ガスタービン１の排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置７が設けられており、同装置７により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、ガスタービン１の排気ガスの利用による船体抵抗（粘性抵抗）の軽減が効率よく行われるようになる。
【００４６】
また、上述の第３実施形態の変形例として、ガスタービン１を主機関とした駆動系における発電機２，バッテリー３および電動機５Ｐ，５Ｓを省略し、同ガスタービン１により直接駆動されて船外水を吸引するポンプを設け、同ポンプから船尾両舷のノズル30Ｐ，30Ｓへ給水するようにしてもよく、この場合は発電機２，バッテリー３および電動機５Ｐ，５Ｓを省略できるので、設備コストが大幅に節減されるようになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のハイブリッド型舶用推進装置によれば次のような効果が得られる。
(1) 船舶の主機関として、第１発電機を駆動すべく巡航時に定格出力で作動するガスタービンと第２発電機を駆動すべく船速に応じて出力を調整されるディーゼルエンジンとが併設されて、第１および第２発電機からの電力により作動するプロペラ駆動用電動機が設けられるので、航行時に上記ガスタービンを常に高出力に維持しながら、遠距離の航路などを高速で航行する場合は、上記ディーゼルエンジンも高出力とし、近距離の航路などを低速で航行する場合は上記ディーゼルエンジンを低出力として、常に燃料消費の効率を高く維持しながら船舶の運航を行うことができる。そして、上記第１および第２発電機で発電された電力の余剰分はバッテリーに蓄えられるので、同バッテリーの電力は船内の照明等に利用することができる。また、船首部にガスタービンが設けられて、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置が設けられると、同装置により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、上記ガスタービンの排気ガスの利用による船体抵抗（粘性抵抗）の軽減が効率よく行われるようになる。
(2) 上記ガスタービンが上記ディーゼルエンジンよりも大きい定格出力を有していると、運航時に上記ガスタービンは常に効率のよい高出力（定格出力）に保たれるので、全体として燃料の消費効率を高く維持できるようになる。これに伴い、船舶からの二酸化炭素等の地球温暖化ガスの排出が低減されて、地球環境負荷の低減に寄与することができる。
(3) 上記バッテリーが上記プロペラ駆動用電動機の近傍において船体下部に配設されていると、上記バッテリーの重量が他の船内機器の配置との関係で船体の安定を保つように適切に配分されるようになる。
(4) 主機関として船舶に搭載された上記ガスタービンにより、発電機および電動機を介して船尾中央のプロペラが駆動される一方、他の主機関としてのディーゼルエンジンにより駆動されて船外水を吸引するポンプからの排出水が、左右両舷へ導かれて船外後方へ推進用ウォータージェットとして排出されるので、船速が大幅に増加するようになり、このようにして船体伴流も増加するため、上記プロペラの翼面におけるキャビテーションの発生を抑制できる効果も得られるようになる。
(5) 港内などでは上記排水管分岐部における切替弁の操作により、左右両舷のうち所要の一方にのみウォータージェットを排出するようにして、船体の舵取りを行うことも可能になる。
(6) 主機関として船舶に搭載されたディーゼルエンジンにより船尾中央のプロペラが駆動されるとともに、他の主機関としてのガスタービンにより駆動される発電機から電力の供給を受けて作動する船尾両舷の電動機と、同電動機によりそれぞれ駆動されるポンプとにより、船外後方へ推進用ウォータージェットが排出されるので、船速が著しく増加するようになり、プロペラ単独の場合と比べて船体伴流が増加するため、プロペラ翼面におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。そして、ディーゼルエンジンのみを主機関として備えた既存の船舶についても、上述のようにガスタービンを増設することにより、船体について大規模な改造を要することなく推進性能の大幅な向上をもたらすことが可能になる。
(7) 主機関として船舶に搭載されたディーゼルエンジンにより船尾中央のプロペラが駆動されるとともに、他の主機関としてのガスタービンにより直接駆動されて船外水を吸引するポンプから、船尾両舷のウォータージェット排出用ノズルに給水される場合は、上記(6)項と同様の効果が得られるほか、上記ガスタービンに取水用のポンプが直結されるので、設備コストが著しく低減される。
(8) 上記ウォータージェットを用いる推進装置の場合も、船首部にガスタービンが設けられて、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されたマイクロバブル発生装置が設けられると、同装置により生じたマイクロバブルが船首部から船尾部へ向かって水面下の船体外面を覆うようにしながら流れてゆくので、上記ガスタービンの排気ガスの利用による船体抵抗（粘性抵抗）の軽減が効率よく行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置を備えた船舶を模式的に示す船体縦断面図である。
【図２】 本発明の第２実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置を備えた船舶を模式的に示す船体縦断面図である。
【図３】 図２の要部を模式的に示す水平断面図である。
【図４】 本発明の第３実施形態としてのハイブリッド型舶用推進装置を備えた船舶を模式的に示す船体縦断面図である。
【図５】 図４の要部を模式的に示す水平断面図である。
【図６】 船舶の運航スケジュールの一例を示す説明図である。
【図７】 ディーゼルエンジンの燃料消費特性を示すグラフである。
【図８】 ガスタービンの燃料消費特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ガスタービン
１Ａ ディーゼルエンジン
２ 第１発電機
２Ａ 第２発電機
３ バッテリー
３ａ 給電ライン
４ プロペラ
５ 電動機
５Ｐ，５Ｓ 電動機
６ 給電ライン
７ マイクロバブル発生装置
８ 排気流路切換手段
９ 煙突
10 第１排気流路
10Ａ 排気流路
11 第２排気流路
12 補助電動機
13 ポンプ
14 マニホルド
15 分岐流路
16 給電ライン
22 配電盤
30 ポンプ
30Ｐ，30Ｓ ポンプ
31 切替弁
32ａ 排出管分岐部
33Ｐ，33Ｓ ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a propulsion device suitable for a coastal ship, and in particular, includes a gas turbine and a diesel engine as main engines for propulsion, and can properly use these main engines according to the cruise speed setting. The present invention relates to a hybrid marine propulsion device.
[0002]
[Prior art]
  In conventional coastal vessels, it is common to use a diesel engine as the main engine, and as a schedule of operation on the route as shown in FIG. 6, the cruise speed is set to 23 knots on the route from port A to port B, On the route from Port B to Port C, the cruise speed is reduced to 18 knots according to the departure and arrival times, and when returning from Port C to Port A, the cruise speed is increased to 23 knots again. In this case, the engine output is set to 90% of the rated output near 23 knots, and the engine output is set to 40 to 50% of the rated output near 18 knots.
[0003]
  By the way, when a gas turbine is used as a main engine of a ship, there is a merit that it is smaller and lighter than a diesel engine. However, in order to use a gas turbine with high efficiency, it is necessary to operate at a rated output during cruising. Therefore, if the engine output is changed according to the route as in the case of the above-mentioned coastal vessel, the gas turbine has a problem. 7 and 8 show the fuel consumption characteristics of the diesel engine and the fuel consumption characteristics of the gas turbine, respectively.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention provides a gas turbine and a diesel engine as the main engine of a ship, so that the speed of the ship can be increased by adjusting the output of the diesel engine while maintaining the operation of the gas turbine at a high output and high efficiency at the time of cruising. It is an object of the present invention to provide a hybrid marine propulsion device that is appropriately controlled so that the efficiency of fuel consumption can be maintained at a high level, and that the marine vessel maneuvering performance and the hull resistance can be reduced.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the hybrid marine propulsion device of the present invention is equipped with a gas turbine that operates at a rated output during cruising as a main engine of a ship and a diesel engine whose output should be adjusted according to the ship speed. In addition, the first generator driven by the gas turbine and the second generator driven by the diesel engine are mounted on the ship, and the electric power generated by the first generator and the second generator is Equipped with a main motor for driving a propeller operated by a battery and a battery for storing surplus power.The gas turbine is provided at the bow, and a microbubble generator that generates microbubbles along the outer surface of the hull is connected to the exhaust passage of the gas turbine at the hull portion below the water surface of the bow.It is characterized by that.
[0006]
  The hybrid marine propulsion device according to the present invention is characterized in that the gas turbine has a larger rated output than the diesel engine.
[0007]
  Furthermore, the hybrid marine propulsion device of the present invention is characterized in that the battery is disposed in the lower part of the hull in the vicinity of the propeller drive motor.
[0008]
  In the above-described hybrid marine propulsion device of the present invention, the main engine of the ship is output according to the ship speed to drive the gas turbine that operates at the rated output during cruise to drive the first generator and the second generator. A propeller drive motor that is operated by the electric power from the first and second generators is provided along with a diesel engine that is adjusted for the When traveling at high speeds, the diesel engine should also have high output, and when traveling at short distances, etc., at low speeds, the diesel engine should be stopped or low output to ensure high fuel consumption efficiency. The ship can be operated while maintaining it. And since the surplus of the electric power generated by the first and second generators is stored in the battery, the electric power of the battery can be used for inboard lighting and the like.
  In addition, when a microbubble generator connected to the exhaust passage of the gas turbine is provided in the hull portion below the water surface of the bow, the microbubbles generated by the device are below the water surface from the bow to the stern. Therefore, the hull resistance is efficiently reduced by using the exhaust gas of the gas turbine.
  When traveling at low speed, use only the above gas turbine at rated output and not the above diesel engine. In principle, load fluctuations due to weather and sea conditions should be handled with surplus power stored in the battery. As such, only when this shortage occurs, by handling the shortage with the Diesel engine, it is possible to operate the ship while always maintaining high fuel consumption efficiency as a whole.
[0009]
  In addition, if the gas turbine has a larger rated output than the diesel engine, the gas turbine is always maintained at a high output with high efficiency (rated output) during operation. It can be kept high.
[0010]
  Further, when the battery is disposed in the lower part of the hull in the vicinity of the propeller driving motor, the weight of the battery is appropriately distributed so as to keep the hull stable in relation to the arrangement of other inboard devices. It becomes like this.
[0011]
  The hybrid marine propulsion device according to the present invention includes a generator that is driven by the gas turbine and a power that is generated by the generator, in which a gas turbine and a diesel engine are mounted on a ship as main engines of the ship. A motor that operates and a propeller at the center of the stern that is driven by the motor are provided, a pump that is driven by the diesel engine and sucks outboard water, and a drain pipe branch with a switching valve that discharges the discharged water from the pump It is characterized in that a drainage pipe is provided which can be led to both left and right sides through the section and discharged to the rear of the ship as a propulsion water jet.
[0012]
  In the above-described hybrid marine propulsion device, the propeller at the stern center is driven via the generator and the motor by the gas turbine mounted on the ship as the main engine, and is driven by the diesel engine as the other main engine. Since the discharged water from the pump that sucks outboard water is guided to both the left and right sides and discharged as a propulsion water jet to the rear of the ship, the speed of the ship is greatly increased. Since the hull wake also increases, an effect of suppressing the occurrence of cavitation on the blade surface of the propeller can be obtained.
[0013]
  In a harbor or the like, it is possible to steer the hull by discharging the water jet to only one of the left and right sides by operating the switching valve at the drain pipe branching portion.
[0014]
  Further, the hybrid marine propulsion device of the present invention includes a diesel engine and a gas turbine mounted on a ship as a main engine of a ship, provided with a stern center propeller driven by the diesel engine, and the gas turbine. A generator to be driven, an electric motor provided in each side of the stern to be operated by the electric power generated by the electric generator, a pump driven by the electric motor to suck outboard water, and the pump And a nozzle capable of ejecting water discharged from the stern as a water jet for propulsion to both sides of the stern.
[0015]
  As described above, the propeller at the center of the stern is driven by the diesel engine mounted on the ship as the main engine, and the stern is operated by receiving power supply from the generator driven by the gas turbine as the other main engine. The propulsion water jet is discharged to the rear of the ship by the dredging motor and the pumps driven by the motor, respectively, so the ship speed increases significantly and the hull wake is compared to the propeller alone Therefore, the occurrence of cavitation on the propeller blade surface can be suppressed.
  And even for existing ships whose main engine is a diesel engine, by adding a gas turbine as described above, it becomes possible to bring about a significant improvement in propulsion performance without requiring a large-scale modification of the hull. .
[0016]
  The hybrid marine propulsion device of the present invention includes a diesel engine and a gas turbine mounted on a ship as a main engine of a ship, a stern center propeller driven by the diesel engine, and a gas turbine. A pump that is directly driven and sucks outboard water, and a nozzle that can discharge water discharged from the pump as a propulsion water jet to the rear of the outboard at both sides of the stern are provided.
[0017]
  In the above-described hybrid marine propulsion device of the present invention, a stern electric motor that operates by receiving electric power supplied from the generator driven by the gas turbine, and a pump that is driven by the electric motor,With the same pump andCompared with the case where the propulsion water jet is discharged to the rear of the ship, the same operation and effect can be obtained, and the generator, battery and motor are omitted, so the equipment cost is greatly reduced. It becomes like this.
[0018]
  Furthermore, the hybrid marine propulsion device of the present invention isIn the case of the propulsion device using the water jet,The gas turbine is provided at the bow, and a microbubble generator for generating microbubbles along the outer surface of the hull connected to the exhaust flow path of the gas turbine is provided at the hull portion below the water surface of the bow. It is a feature.
[0019]
  In this way, when the gas turbine is provided at the bow and the microbubble generator connected to the exhaust flow path of the gas turbine is provided in the hull portion below the water surface of the bow, the micro-bubble generated by the device is generated. Since the bubble flows from the bow portion toward the stern portion so as to cover the outer surface of the hull below the water surface, the hull resistance can be efficiently reduced by using the exhaust gas of the gas turbine.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a ship provided with a hybrid marine propulsion device as a first embodiment of the present invention. FIG. 2 schematically shows a ship equipped with a hybrid marine propulsion device as a second embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the ship, and FIG. 3 shows a main part of the ship. 4 and 5 show a ship equipped with a hybrid marine propulsion device as a third embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing the ship. FIG. 5 is a horizontal sectional view showing a main part of the ship.
[0021]
  First, a first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, a gas turbine 1 that operates as a main engine at a cruise ship at a rated output and a first generator 2 that is driven by the gas turbine as shown in FIG. Provided at the stern portion is a battery 3 and an electric motor 5 that receives power supplied from the switchboard 22 of the battery through the power supply line 3a and rotationally drives the propeller 4 at the center of the stern. Power is supplied from the first generator 2 at the bow to the battery 3 at the stern via the power distribution line 22 via the switchboard 22, but is supplied from the first generator 2. Of course, the electric motor 5 can be directly driven by the electric power via the switchboard 22.
[0022]
  Also,otherAs a main engine, a diesel engine 1A whose rated output is set to be smaller than that of the gas turbine 1 and whose output is to be adjusted according to the ship speed has a moment and balance due to the weight of the gas turbine 1 in a part slightly rearward of the center of the hull The second generator 2A driven by the diesel engine 1A is provided, and the electric power generated by the generator 2A is also directly supplied via the feed line 6a, the switchboard 22 and the feed line 3a. It can be supplied to the electric motor 5 or stored in the battery 3.
[0023]
  In addition, a plurality of microbubble generators 7 for receiving the exhaust gas from the gas turbine 1 and generating microbubbles along the hull outer plate surface are provided in the hull portion below the water surface of the bow. That is, the first exhaust flow path 10 that reaches the chimney 9 via the exhaust flow path switching means 8 and the microbubble generator 7 that reaches the exhaust section of the gas turbine 1 via the exhaust flow path switching means 8. A second exhaust passage 11 is connected to the second exhaust passage 11, and a pump 13 that is operated by an auxiliary electric motor 12 is interposed in the second exhaust passage 11. The exhaust gas pumped by the pump 13 is connected to the manifold 14 and It is configured to be distributed to the plurality of microbubble generators 7 through the branch flow path 15.
[0024]
  The power supply to the auxiliary motor 12 is also performed from the battery 3 through the switchboard 22 and the power supply line 16, taking into consideration the arrangement of the power supply lines 3a and 6.16 and the arrangement of other inboard devices. The arrangement of the battery 3 is set. That is, in consideration of the fact that the battery 3 is heavy, in order to balance the weight of the gas turbine 1 as the main engine concentrated on the bow and the weight of the generator 2 driven by the gas turbine, 3 is set in the lower part of the hull near the stern motor 5. An exhaust passage 10A leading to the chimney 9 is also provided in the exhaust part of the diesel engine 1A.
[0025]
  In the hybrid marine propulsion device of the first embodiment described above, the gas turbine 1 that drives the first generator 2 and the diesel engine 1A that drives the second generator 2A are provided as the main engine of the ship. Propeller drive motor 5 that is operated by the electric power from 1 and 2 generators 2 and 2A is provided, so that the high speed (rated output) of gas turbine 1 is always maintained at the time of navigation, while long distances such as high speeds are used. When navigating at low speed, the diesel engine 1A also has high output, and when navigating at a low speed on a short-distance route, the diesel engine 1A is stopped or low output so that the fuel consumption efficiency is always as high as possible. The ship can be operated while maintaining high. And since the surplus part of the electric power generated by the first and second generators 2 and 2A is stored in the battery 3, the electric power of the battery 3 can be used for inboard lighting and the like.
[0026]
  When traveling at low speed, only the gas turbine 1 should be used at rated output and the diesel engine 1A should not be used, and load fluctuations due to weather and sea conditions should be handled by surplus power stored in the battery. As such, only when this is insufficient, the Diesel engine 1A handles the shortage, so that the ship can be operated while always maintaining high fuel consumption efficiency as a whole.
[0027]
  In addition, since the gas turbine 1 has a larger rated output than the diesel engine 1A, and the gas turbine 1 is always maintained at a high output with high efficiency (rated output) during operation, the fuel consumption efficiency is increased as a whole. Can be maintained.
[0028]
  Further, since the battery 3 is disposed in the lower part of the hull in the vicinity of the propeller drive motor 5, the weight of the battery 3 is appropriately distributed so as to keep the hull stable in relation to the arrangement of other inboard devices. It becomes like this.
[0029]
  In addition, the gas turbine 1 is provided at the bow, and the microbubble generator 7 connected to the exhaust passage of the gas turbine 1 is provided at the hull portion below the water surface of the bow.AndSince the microbubbles generated by the apparatus 7 flow from the bow to the stern while covering the outer surface of the hull below the water surface, the hull resistance (viscosity resistance) is reduced by using the exhaust gas of the gas turbine 1. Will be done efficiently.
[0030]
  Next, a second embodiment of the present invention will be described. Also in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2, a gas turbine 1 as a main engine and a first generator 2 driven by the same gas turbine at the bow portion. And a motor 5 that rotates the propeller 4 in the center of the stern by receiving power supplied from the switchboard 22 of the battery 3 through the power supply line 3a. Power is supplied from the first generator 2 at the bow to the battery 3 at the stern via the power distribution line 22 via the switchboard 22, but is supplied from the first generator 2. Of course, the electric motor 5 can be directly driven by the electric power via the switchboard 22.
[0031]
  AlsootherAs a main engine, a diesel engine 1A having a smaller rated output than the gas turbine 1 is also provided.2And as shown in FIG. 3, it is comprised so that the pump 30 which sucks outboard water from under the ship bottom may be driven.
[0032]
  The water discharged from the pump 30 is discharged as a propulsion water jet from the left and right nozzles 33P and 33S through the drain pipe 32 through the drain pipe branching portion 32a provided with the switching valve 31. It has become so.
[0033]
  Also in the second embodiment, a plurality of microbubble generators 7 for generating microbubbles along the outer surface of the hull by receiving the exhaust gas from the gas turbine 1 in the hull portion below the water surface of the bow. Is provided. That is, the first exhaust flow path 10 that reaches the chimney 9 via the exhaust flow path switching means 8 and the microbubble generator 7 that reaches the exhaust section of the gas turbine 1 via the exhaust flow path switching means 8. A second exhaust passage 11 is connected to the second exhaust passage 11, and a pump 13 that is operated by an auxiliary electric motor 12 is interposed in the second exhaust passage 11. The exhaust gas pumped by the pump 13 is connected to the manifold 14 and It is configured to be distributed to the plurality of microbubble generators 7 through the branch flow path 15.
[0034]
  The power supply to the auxiliary motor 12 is also performed from the battery 3 through the switchboard 22 and the power supply line 16, taking into consideration the arrangement of the power supply lines 3a and 6.16 and the arrangement of other inboard devices. The arrangement of the battery 3 is set. That is, in consideration of the fact that the battery 3 is heavy, in order to balance the weight of the gas turbine 1 as the main engine concentrated on the bow and the weight of the generator 2 driven by the gas turbine, 3 is set in the lower part of the hull near the stern motor 5. An exhaust passage 10A leading to the chimney 9 is also provided in the exhaust part of the diesel engine 1A.
[0035]
  In the hybrid marine propulsion device as the second embodiment described above, the propeller 4 at the center of the stern is driven by the gas turbine 1 mounted on the ship as the main engine via the generator 2 and the electric motor 5, while the other The discharge water from the pump 30 that is driven by the diesel engine 1A as the main engine and sucks outboard water is led to both the left and right sides and discharged as a propulsion water jet to the rear of the outboard. Since the hull wake also increases in this way, the effect of suppressing the occurrence of cavitation on the blade surface of the propeller 4 can be obtained.
[0036]
  In a harbor or the like, the hull can be steered by discharging the water jet to only one of the left and right sides by operating the switching valve 31 in the drain pipe branch 32a.
[0037]
  Furthermore, also in the case of this 2nd Embodiment, when navigating a long distance route etc. at high speed, maintaining the gas turbine 1 always at high output (rated output) at the time of navigation, the diesel engine 1A is also set to high output, When navigating a short-distance route or the like at low speed, the diesel engine 1A is stopped or the output is low, and the vessel can be operated while always maintaining high fuel consumption efficiency. And since the surplus part of the electric power generated by the first and second generators 2 and 2A is stored in the battery 3, the electric power of the battery 3 can be used for inboard lighting and the like.
[0038]
  When traveling at low speed, only the gas turbine 1 should be used at rated output and the diesel engine 1A should not be used, and load fluctuations due to weather and sea conditions should be handled by surplus power stored in the battery. As such, only when this is insufficient, the Diesel engine 1A handles the shortage, so that the ship can be operated while always maintaining high fuel consumption efficiency as a whole.
[0039]
  Also in the case of the second embodiment, the gas turbine 1 is provided at the bow, and the microbubble generator 7 connected to the exhaust passage of the gas turbine 1 is provided at the hull portion below the water surface of the bow. IsAndSince the microbubbles generated by the apparatus 7 flow from the bow to the stern while covering the outer surface of the hull below the water surface, the hull resistance (viscosity resistance) is reduced by using the exhaust gas of the gas turbine 1. Will be done efficiently.
[0040]
  Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 4 and 5, the gas turbine 1 and the diesel engine 1A are provided on the ship as the main engine in this embodiment as well. 1A is configured to drive a propeller 4 at the center of the stern.
[0041]
  The gas turbine 1 is provided at the bow portion, and the electric power from the generator 2 driven by the gas turbine 1 is provided in each of the stern portions of the stern portion via the switchboard 22 attached to the battery 3. 5P and 5S are supplied.
  In addition, pumps 30P and 30S that are driven by electric motors 5P and 5S to suck outboard water, respectively, are provided. Nozzles 33P and 33S that can be ejected are provided.
[0042]
  Further, a plurality of microbubble generators 7 for generating microbubbles along the hull outer plate surface by receiving the exhaust gas of the gas turbine 1 are provided in the hull portion below the water surface of the bow. That is, the first exhaust flow path 10 that reaches the chimney 9 via the exhaust flow path switching means 8 and the microbubble generator 7 that reaches the exhaust section of the gas turbine 1 via the exhaust flow path switching means 8. A second exhaust passage 11 is connected to the second exhaust passage 11, and a pump 13 that is operated by an auxiliary electric motor 12 is interposed in the second exhaust passage 11. The exhaust gas pumped by the pump 13 is connected to the manifold 14 and It is configured to be distributed to the plurality of microbubble generators 7 through the branch flow path 15.
  The power supply to the auxiliary motor 12 is also performed from the battery 3 through the switchboard 22 and the power supply line 16.
[0043]
  In the third embodiment described above, the propeller 4 at the center of the stern is driven by the diesel engine 1A mounted on the ship as the main engine, and electric power is generated from the generator 2 driven by the gas turbine 1 as the other main engine. Since the propulsion water jet is discharged to the rear of the ship by the electric motors 5P, 5S of the stern both sides operated by the supply and the pumps 30P, 30S driven by the electric motors 5P, 5S, respectively, the diesel engine 1A The ship speed is significantly increased compared with a conventional ship equipped with only the propeller, and the wake of the hull is increased as compared with the case of a propeller alone, so that the occurrence of cavitation on the propeller blade surface can be suppressed.
[0044]
  And according to an operation schedule, it becomes possible to aim at suppression of fuel consumption by adjusting the output of diesel engine 1A, maintaining gas turbine 1 at high output (rated output).
  In addition, for existing ships equipped with only a diesel engine as the main engine, it is possible to significantly improve propulsion performance without requiring large-scale modifications to the hull by adding a gas turbine as described above. become.
[0045]
  Further, also in the hybrid marine propulsion device of the third embodiment, the gas turbine 1 is provided in the bow portion, and the microbubbles connected to the exhaust passage of the gas turbine 1 in the hull portion below the water surface of the bow portion. Generator 7 is providedAndSince the microbubbles generated by the apparatus 7 flow from the bow to the stern while covering the outer surface of the hull below the water surface, the hull resistance (viscosity resistance) is reduced by using the exhaust gas of the gas turbine 1. Will be done efficiently.
[0046]
  Further, as a modification of the above-described third embodiment, the generator 2, the battery 3 and the motors 5P and 5S in the drive system having the gas turbine 1 as the main engine are omitted, and the gas turbine 1 is directly driven by the outboard. A pump for sucking water may be provided, and water may be supplied from the pump to the stern nozzles 30P and 30S. In this case, the generator 2, the battery 3, and the motors 5P and 5S can be omitted. Significant savings.
[0047]
【The invention's effect】
  As described above in detail, according to the hybrid marine propulsion device of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) As the main engine of the ship, a gas turbine that operates at rated output during cruising to drive the first generator and a diesel engine that adjusts the output according to the ship speed to drive the second generator When a propeller drive motor that is operated by the electric power from the first and second generators is provided, the above-described gas turbine is maintained at a high output at the time of sailing while navigating a long-distance route at high speed. The diesel engine also has a high output, and when navigating a short-distance route or the like at a low speed, the diesel engine can be operated at a low output so that the ship can be operated while constantly maintaining high fuel consumption efficiency. And since the surplus of the electric power generated by the first and second generators is stored in the battery, the electric power of the battery can be used for inboard lighting and the like.In addition, when a gas turbine is provided at the bow and a microbubble generator connected to the exhaust flow path of the gas turbine is provided at the hull portion below the water surface of the bow, microbubbles generated by the device are Since it flows while covering the outer surface of the hull below the water surface from the bow part to the stern part, the hull resistance (viscosity resistance) is reduced efficiently by using the exhaust gas of the gas turbine.
(2) If the gas turbine has a higher rated output than the diesel engine, the gas turbine will always maintain a high power (rated output) with good efficiency during operation. Can be maintained high. In connection with this, discharge | emission of global warming gas, such as a carbon dioxide, from a ship is reduced, and it can contribute to reduction of a global environmental load.
(3) When the battery is disposed in the lower part of the hull in the vicinity of the propeller driving motor, the weight of the battery is appropriately distributed so as to keep the hull stable in relation to the arrangement of other inboard devices. Become so.
(4) The above-mentioned gas turbine mounted on the ship as the main engine drives the propeller in the center of the stern via the generator and the motor, while it is driven by the diesel engine as the other main engine and sucks outboard water. Since the discharged water from the pump is guided to both left and right sides and discharged as a propulsion water jet to the rear of the ship, the ship speed increases significantly, and thus the hull wake increases. Therefore, an effect of suppressing the occurrence of cavitation on the blade surface of the propeller can be obtained.
(5) In a harbor or the like, it is possible to steer the hull by discharging the water jet to only one of the left and right sides by operating the switching valve at the drain pipe branch.
(6) A stern carp operated by a propeller in the center of the stern driven by a diesel engine mounted on the ship as a main engine and operated by receiving power from a generator driven by a gas turbine as another main engine Because the propulsion water jet is discharged to the rear of the ship by the motor driven by the motor and the pump driven by the motor, the ship speed increases significantly, and the hull wake is higher than that of the propeller alone. Therefore, the occurrence of cavitation on the propeller blade surface can be suppressed. And even for existing ships with only a diesel engine as the main engine, by adding a gas turbine as described above, it is possible to bring about a significant improvement in propulsion performance without requiring extensive remodeling of the hull. become.
(7) The propeller in the center of the stern is driven by the diesel engine mounted on the ship as the main engine, and the pumps that are driven directly by the gas turbine as the other main engine to suck outboard water When water is supplied to the water jet discharge nozzle, the same effect as in the above item (6) can be obtained, and since the water intake pump is directly connected to the gas turbine, the equipment cost is significantly reduced.
(8)In the case of the propulsion device using the water jet,When a gas turbine is provided at the bow, and a microbubble generator connected to the exhaust flow path of the gas turbine is provided in the hull portion below the water surface of the bow, the microbubbles generated by the device are transferred to the bow Since it flows while covering the outer surface of the hull below the water surface from the stern to the stern part, the hull resistance (viscous resistance) can be efficiently reduced by using the exhaust gas of the gas turbine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hull longitudinal sectional view schematically showing a ship provided with a hybrid marine propulsion device as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a hull longitudinal sectional view schematically showing a ship provided with a hybrid marine propulsion device as a second embodiment of the present invention.
3 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the main part of FIG.
FIG. 4 is a hull longitudinal sectional view schematically showing a ship equipped with a hybrid marine propulsion device as a third embodiment of the present invention.
5 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the main part of FIG. 4. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a ship operation schedule.
FIG. 7 is a graph showing fuel consumption characteristics of a diesel engine.
FIG. 8 is a graph showing fuel consumption characteristics of a gas turbine.
[Explanation of symbols]
  1 Gas turbine
  1A diesel engine
  2 First generator
  2A 2nd generator
  3 battery
  3a Feed line
  4 Propeller
  5 Electric motor
  5P, 5S motor
  6 Power supply line
  7 Microbubble generator
  8 Exhaust flow path switching means
  9 Chimney
  10 First exhaust passage
  10A Exhaust flow path
  11 Second exhaust passage
  12 Auxiliary motor
  13 Pump
  14 Manifold
  15 Branch flow path
  16 Power supply line
  22 Switchboard
  30 pumps
  30P, 30S pump
  31 Switching valve
  32a Discharge pipe branch
  33P, 33S nozzle

Claims (7)

船舶の主機関として巡航時に定格出力で作動するガスタービンと船速に応じて出力を調整すべきディーゼルエンジンとが船上に搭載されるとともに、上記ガスタービンにより駆動される第１発電機と上記ディーゼルエンジンにより駆動される第２発電機とが船上に搭載され、上記の第１発電機および第２発電機で発電された電力により作動するプロペラ駆動用主電動機と上記電力の余剰分を蓄えるバッテリーとが装備されており、上記ガスタービンが船首部に設けられ、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されてマイクロバブルを船体外面に沿い発生するマイクロバブル発生装置が設けられたことを特徴とする、ハイブリッド型舶用推進装置。A gas turbine that operates at a rated output during cruising as a main engine of the ship and a diesel engine whose output should be adjusted according to the ship speed are mounted on the ship, and the first generator driven by the gas turbine and the diesel A second generator driven by an engine is mounted on a ship, and a main motor for driving a propeller that is operated by the electric power generated by the first and second generators, and a battery that stores surplus power. A microbubble generator for generating microbubbles along the outer surface of the hull, wherein the gas turbine is provided at the bow, and is connected to the exhaust passage of the gas turbine in the hull part below the water surface of the bow A marine propulsion device characterized in that is provided . 上記ガスタービンが上記ディーゼルエンジンよりも大きい定格出力を有していることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド型舶用推進装置。  The hybrid marine propulsion device according to claim 1, wherein the gas turbine has a larger rated output than the diesel engine. 上記バッテリーが、上記プロペラ駆動用電動機の近傍において船体下部に配設されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド型舶用推進装置。  The hybrid marine propulsion device according to claim 1 or 2, wherein the battery is disposed in a lower part of a hull in the vicinity of the electric motor for driving the propeller. 船舶の主機関としてガスタービンとディーゼルエンジンとが船上に搭載されて、上記ガスタービンにより駆動される発電機と、同発電機で発電された電力により作動する電動機と、同電動機により駆動される船尾中央のプロペラとが設けられるとともに、上記ディーゼルエンジンにより駆動されて船外水を吸引するポンプと、同ポンプからの排出水を切替弁付き排水管分岐部を介し左右両舷へ導いて船外後方へ推進用ウォータージェットとして排出しうる排水管とが設けられたことを特徴とする、ハイブリッド型舶用推進装置。  A gas turbine and a diesel engine mounted on the ship as main engines of the ship, a generator driven by the gas turbine, an electric motor operated by the electric power generated by the generator, and a stern driven by the electric motor A central propeller and a pump driven by the diesel engine to suck outboard water, and discharge water from the pump to the left and right sides via a drain pipe branch with a switching valve A hybrid marine propulsion apparatus, characterized in that a drain pipe that can be discharged as a propulsion water jet is provided. 船舶の主機関としてディーゼルエンジンとガスタービンとが船上に搭載されて、上記ディーゼルエンジンにより駆動される船尾中央のプロペラが設けられるとともに、上記ガスタービンにより駆動される発電機と、同発電機で発電された電力により作動すべく船尾部の両舷内にそれぞれ設けられた電動機と、同電動機により駆動されて船外水を吸引するポンプと、同ポンプからの排出水を船尾両舷部でそれぞれ船外後方へ推進用ウォータージェットとして噴出しうるノズルとが設けられたことを特徴とする、ハイブリッド型舶用推進装置。  A diesel engine and a gas turbine are mounted on the ship as the main engine of the ship, a propeller at the stern center driven by the diesel engine is provided, a generator driven by the gas turbine, and power generation by the generator Motors installed in the stern of each stern to be operated by the generated power, a pump driven by the motor to suck outboard water, and discharged water from the pump at the stern both sides A hybrid marine propulsion device, characterized in that a nozzle capable of being ejected as a propulsion water jet to the outside rear is provided. 船舶の主機関としてディーゼルエンジンとガスタービンとが船上に搭載されて、上記ディーゼルエンジンにより駆動される船尾中央のプロペラが設けられるとともに、上記ガスタービンにより直接駆動されて船外水を吸引するポンプと、同ポンプからの排出水を船尾両舷部でそれぞれ船外後方へ推進用ウォータージェットとして噴出しうるノズルとが設けられたことを特徴とする、ハイブリッド型舶用推進装置。  A diesel engine and a gas turbine are mounted on the ship as a main engine of the ship, a propeller at the stern center driven by the diesel engine is provided, and a pump that is directly driven by the gas turbine and sucks outboard water A hybrid marine propulsion device, characterized in that a nozzle capable of ejecting water discharged from the pump as a propulsion water jet to the outside of the stern at both stern sides is provided. 上記ガスタービンが船首部に設けられ、船首部の水面下における船体部分に、上記ガスタービンの排気流路へ接続されてマイクロバブルを船体外面に沿い発生するマイクロバブル発生装置が設けられたことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１つに記載のハイブリッド型舶用推進装置。The gas turbine is provided at the bow, and a microbubble generator for generating microbubbles along the outer surface of the hull connected to the exhaust flow path of the gas turbine is provided at the hull portion below the water surface of the bow. The hybrid marine propulsion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the propulsion device is a hybrid marine propulsion device.
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