JP7055862B2 - 船用電気機械混合型推進及びエネルギー・システム - Google Patents
船用電気機械混合型推進及びエネルギー・システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7055862B2 JP7055862B2 JP2020513537A JP2020513537A JP7055862B2 JP 7055862 B2 JP7055862 B2 JP 7055862B2 JP 2020513537 A JP2020513537 A JP 2020513537A JP 2020513537 A JP2020513537 A JP 2020513537A JP 7055862 B2 JP7055862 B2 JP 7055862B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- hts
- ship
- ship propulsion
- generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/20—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
- H02K11/012—Shields associated with rotating parts, e.g. rotor cores or rotary shafts
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
- H02K11/014—Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
- H02K11/014—Shields associated with stationary parts, e.g. stator cores
- H02K11/0141—Shields associated with casings, enclosures or brackets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
- H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
- H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/20—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units
- B63H2021/202—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type
- B63H2021/205—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type the second power unit being of the internal combustion engine type, or the like, e.g. a Diesel engine
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/20—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units
- B63H2021/202—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type
- B63H2021/207—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type the second power unit being a gas turbine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
- Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
- Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
M(Ri2+Ro2)/2
この値は、本例の場合、約560kg・m2である。ターボ発電機における他のシステム・コンポーネントの回転慣性に対するEM遮蔽体の回転慣性は、次のとおりである。
回転慣性-コスト的に最適化された設計
EM遮蔽体 560kg・m2
内部鉄及びシャフト 143kg・m2
場及びサポート 87kg・m2
発電機回転子全体 790kg・m2
タービン 96kg・m2
全体 886kg・m2
M’(Ri’2+Ro’2)/2
この値は約1,477kg・m2である。ターボ発電機における他のシステム・コンポーネントの回転慣性に対するEM遮蔽体の回転慣性は、次のとおりである。
回転慣性-回転慣性的に最適化された設計
EM遮蔽体 1,477kg・m2
内部鉄及びシャフト 151kg・m2
場及びサポート 92kg・m2
発電機回転子全体 1,720kg・m2
タービン 96kg・m2
全体 1,816kg・m2
・既存の船殻に58MWの新しく導入された電力を提供するために、ER#1及びAMR#1に別の目的を振り向け、この電力は、最高速度まで船に給電するために、及び、兵器用の16MWの電力をさらに提供するために同時に使用され得る。
・船の長さを延ばさずに船に58MWの導入された電力を追加する。
・本システムは兵器動作中に分割バス配置をとる(パルス電力兵器負荷を船推進と一緒に1つのバスに組み合わせるが、クリーンな電力バスを必要とする船の戦闘用電力を分離する)ように、及び、船の他の動作している機能用のクリーンなタイプI電力を分離するように設計されている。
・本システムは、非戦闘期間中に1つのシェアされたバス(船推進+船の電力)へと分割バスを組み合わせるようにさらに設計される。
・船の機動性及び経済性に新しい柔軟性を追加する。主ガス・タービンのすべてが停止され得、船は、STBD HTS電気推進モーターに給電するために、2つの船のSSTGTGユニットのうちの1つを使用することにより、高燃料エコノミー・モードにおいて動作し得る。
・船の電気システムに柔軟性及び生存性を追加する。船の主電気バスに給電する(3)3.9MWのSSGTGの代わりに、ここでは、そのバスに給電することができる4つの独立した発電源である(2)3.9MWのSSGTGと(2)28.7MWのMTGが存在する。
Claims (23)
- 船の船殻に配置された電気機械混合型船推進及び電力システムにおいて、
第1のシャフトを介して第1のプロペラを排他的に駆動するように構成されると共に主減速ギアを介して前記第1のシャフトに接続された第1の機械型発電所と、
第2のシャフトを介して第2のプロペラを排他的に駆動するように構成された第2の電気型発電所であって、前記第2の電気型発電所が、前記第2のシャフトに相互接続された高温超伝導体(HTS)モーターを含む、第2の電気型発電所と、
前記第2のシャフトを介して前記第2のプロペラを駆動するように前記HTSモーターにエネルギー供給するために前記HTSモーターが接続された第1の電気型ネットワークと、
を備え、
前記HTSモーターが、前記主減速ギアより前記船の前記船殻において低く搭載され、前記主減速ギアが、第1の角度で前記第1のシャフトに相互接続され、前記HTSモーターが、第2の角度で前記第2のシャフトに相互接続され、前記第1の角度が、前記第2の角度より大きい、船推進及び電力システム。 - 前記第1の電気型ネットワークに相互接続された、及び前記第1の電気型ネットワークにより給電される、少なくとも1つの電気兵器システムをさらに含む、請求項1に記載の船推進及び電力システム。
- 船サービス電気型システムに給電するように構成された第2の電気型ネットワークをさらに含み、前記第2の電気型ネットワークが、前記第1の電気型ネットワークにも接続された接続解除スイッチに接続され、前記接続解除スイッチが、第1の電力ネットワーク及び第2の電力ネットワークを接続及び接続解除するように構成された、請求項2に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第2の電気型発電所が、第1の開閉器を介して前記第1の電力ネットワークに接続された少なくとも1つのHTS発電機を含む、請求項3に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第1の機械型発電所が、主減速ギアに相互接続された少なくとも1つのガス・タービン又はディーゼル・エンジン原動機を含み、前記主減速ギアが、前記第1のプロペラを駆動するように前記第1のシャフトに接続された、請求項4に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第2の電力ネットワークに相互接続された少なくとも1つの船サービス・ターボ発電機又はディーゼル発電機をさらに含む、請求項4に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第1の電気型ネットワークに少なくとも1つのパルス状電力負荷を接続する第2の開閉器をさらに含む、請求項6に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第1の機械型発電所が、船の第1のエンジン室に設置されるように構成され、前記第2の電気型発電所が、前記船における第2のエンジン室に設置されるように構成される、請求項7に記載の船推進及び電力システム。
- 前記船における前記第2のエンジン室に、第2の発電所の前記少なくとも1つのHTS発電機が含まれる、請求項8に記載の船推進及び電力システム。
- 前記HTSモーターが、前記少なくとも1つのHTS発電機より前記船の船殻において低く前記第2のエンジン室に搭載された、請求項9に記載の船推進及び電力システム。
- 少なくとも2つの動作モードにおいて前記船推進及び電力システムを動作させるように構成された制御装置をさらに含む、請求項10に記載の船推進及び電力システム。
- 第1のモードにおいて、前記制御装置が、前記第1の開閉器及び前記第2の開閉器を介して、それぞれ、前記少なくとも1つのHTS発電機及び前記少なくとも1つのパルス状電力負荷を前記第1の電気型ネットワークに接続するように構成され、前記制御装置が、前記接続解除スイッチを開いて前記第1の電力ネットワークを前記第2の電力ネットワークから分離するように構成されることにより、前記第1の電気型ネットワークが前記第2のシャフトを介して前記第2のプロペラを駆動するように前記HTSモーターに給電することと、前記少なくとも1つのパルス状電力負荷に同時に給電することとを可能にする、請求項11に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第1のモードにおいて、前記制御装置が、前記第2のシャフトを介して前記第2のプロペラを駆動するように前記第1の機械型発電所を動作させるようにさらに構成される、請求項12に記載の船推進及び電力システム。
- 第2のモードにおいて、前記制御装置が、前記第1の開閉器及び前記第2の開閉器を介して、それぞれ、前記少なくとも1つのHTS発電機を前記第1の電気型ネットワークに接続することと、前記少なくとも1つのパルス状電力負荷を前記第1の電気型ネットワークから接続解除することとをするように構成され、前記制御装置が、前記接続解除スイッチを閉じて前記第2の電力ネットワークに前記第1の電力ネットワークを接続することにより、前記第1の電気型ネットワークが前記第2の電力ネットワークに給電することと、同時に前記第2のシャフトを介して前記第2のプロペラを駆動するように前記HTSモーターに給電することとを可能にするように構成される、請求項11に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第2のモードにおいて、前記制御装置が、前記第2のシャフトを介して前記第2のプロペラを駆動するように前記第1の機械型発電所を動作させるようにさらに構成される、請求項14に記載の船推進及び電力システム。
- 第3のモードにおいて、前記制御装置が、前記第1の開閉器及び前記第2の開閉器を介して、それぞれ前記第1の電気型ネットワークから前記少なくとも1つのHTS発電機及び前記少なくとも1つのパルス状電力負荷を接続解除するように構成され、前記制御装置が、前記接続解除スイッチを閉じて前記第2の電力ネットワークに前記第1の電力ネットワークを接続することにより、前記第2の電気型ネットワークが前記第1の電力ネットワークに給電することと、同時に前記第2のシャフトを介して前記第2のプロペラを駆動するように前記HTSモーターに給電することとを可能にするように構成される、請求項11に記載の船推進及び電力システム。
- 前記第3のモードにおいて、前記制御装置が、前記第1の機械型発電所の動作を終了するように、及び、前記第2のプロペラが前記第2のシャフトを介してフェザーリングすることを可能にするようにさらに構成される、請求項16に記載の船推進及び電力システム。
- 請求項4に記載の船推進及び電力システムにおいて、
前記少なくとも1つのHTS発電機が、長軸及び第1の回転慣性を備え、さらに、
前記長軸の周りに位置するシリンダー状の固定子組立体と、
前記固定子組立体内に位置する、及び前記長軸の周りで前記固定子組立体内において回転するように構成された、シリンダー状の回転子組立体と、
を備え、前記回転子組立体が、
動作中、前記固定子組立体を結合する磁束を生成する少なくとも1つのHTS巻線組立体と、
前記少なくとも1つのHTS巻線組立体の周りに位置するシリンダー状の電磁遮蔽体であって、シリンダー状の前記電磁遮蔽体が、第2の回転慣性をもつ、シリンダー状の電磁遮蔽体と、
前記回転子組立体の前記少なくとも1つのHTS巻線組立体を冷却するための低温冷却システムと、を備え、
前記第2の回転慣性が、前記第1の回転慣性の少なくとも80パーセント(80%)である、
船推進及び電力システム。 - 少なくとも1つのHTS巻線が、p個のN極ペアを備える、請求項18に記載の船推進及び電力システム。
- 前記長軸から前記少なくとも1つのHTS巻線まで半径R1をもつ、請求項19に記載の船推進及び電力システム。
- シリンダー状の前記電磁遮蔽体が、厚さtをもち、厚さt>R1/pの50%である、請求項20に記載の船推進及び電力システム。
- シリンダー状の前記電磁遮蔽体が、金属を含む、請求項21に記載の船推進及び電力システム。
- 前記金属が、銅、鋼、鉛、金、タングステン、及び使用済みウランのうちの1つ又は複数を含んでよい、請求項22に記載の船推進及び電力システム。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/697,549 | 2017-09-07 | ||
US15/697,549 US10601299B2 (en) | 2017-09-07 | 2017-09-07 | High temperature superconductor generator with increased rotational inertia |
US201762597150P | 2017-12-11 | 2017-12-11 | |
US62/597,150 | 2017-12-11 | ||
PCT/US2018/049903 WO2019051195A1 (en) | 2017-09-07 | 2018-09-07 | ELECTRICAL AND MECHANICAL HYBRID POWER AND PROPULSION SYSTEM FOR A VESSEL |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020533219A JP2020533219A (ja) | 2020-11-19 |
JP7055862B2 true JP7055862B2 (ja) | 2022-04-18 |
Family
ID=63684592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020513537A Active JP7055862B2 (ja) | 2017-09-07 | 2018-09-07 | 船用電気機械混合型推進及びエネルギー・システム |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3678932B1 (ja) |
JP (1) | JP7055862B2 (ja) |
KR (1) | KR102327575B1 (ja) |
AU (1) | AU2018329736B2 (ja) |
ES (1) | ES2900056T3 (ja) |
WO (1) | WO2019051195A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110304228B (zh) * | 2019-08-09 | 2023-12-22 | 大连海事大学 | 具有飞轮储能系统的电池动力船舶及其使用方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004522399A (ja) | 2001-07-13 | 2004-07-22 | アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション | 構造により決まる初期過渡リアクタンスを有する超伝導回転機 |
US20070077830A1 (en) | 2003-11-19 | 2007-04-05 | Wolfgang Rzadki | Power generation, distribution, and on-board power supply system for low-emissive surface marine (navy) ships of different classes and sizes |
JP2009161167A (ja) | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Converteam Technology Ltd | 船舶用配電/推進システム |
JP2010091265A (ja) | 2003-08-01 | 2010-04-22 | Lockheed Martin Corp | 電磁ミサイル発射装置 |
US20120190554A1 (en) | 2009-09-30 | 2012-07-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Electric drive shaft and vehicle comprising such an electric drive shaft |
JP2016135632A (ja) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 三菱重工業株式会社 | 船舶の統合制御装置、それを備えた船舶、及び統合制御方法並びにプログラム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07315293A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-05 | Toshiba Corp | 船舶の電気推進制御装置 |
US5684690A (en) * | 1996-08-16 | 1997-11-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Integrated electrical power supply system for propulsion and service control |
DE102010009951B4 (de) * | 2010-03-02 | 2019-08-14 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zum Antrieb eines Fahrzeugs |
JP6289332B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2018-03-07 | 三菱重工業株式会社 | 船舶推進システムおよびこれを有する船舶 |
-
2018
- 2018-09-07 EP EP18778759.3A patent/EP3678932B1/en active Active
- 2018-09-07 AU AU2018329736A patent/AU2018329736B2/en active Active
- 2018-09-07 JP JP2020513537A patent/JP7055862B2/ja active Active
- 2018-09-07 KR KR1020207009643A patent/KR102327575B1/ko active IP Right Grant
- 2018-09-07 ES ES18778759T patent/ES2900056T3/es active Active
- 2018-09-07 WO PCT/US2018/049903 patent/WO2019051195A1/en unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004522399A (ja) | 2001-07-13 | 2004-07-22 | アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション | 構造により決まる初期過渡リアクタンスを有する超伝導回転機 |
JP2010091265A (ja) | 2003-08-01 | 2010-04-22 | Lockheed Martin Corp | 電磁ミサイル発射装置 |
US20070077830A1 (en) | 2003-11-19 | 2007-04-05 | Wolfgang Rzadki | Power generation, distribution, and on-board power supply system for low-emissive surface marine (navy) ships of different classes and sizes |
JP2009161167A (ja) | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Converteam Technology Ltd | 船舶用配電/推進システム |
US20120190554A1 (en) | 2009-09-30 | 2012-07-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Electric drive shaft and vehicle comprising such an electric drive shaft |
JP2016135632A (ja) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 三菱重工業株式会社 | 船舶の統合制御装置、それを備えた船舶、及び統合制御方法並びにプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200075824A (ko) | 2020-06-26 |
JP2020533219A (ja) | 2020-11-19 |
EP3678932B1 (en) | 2021-11-03 |
ES2900056T3 (es) | 2022-03-15 |
AU2018329736A1 (en) | 2020-03-26 |
WO2019051195A1 (en) | 2019-03-14 |
AU2018329736B2 (en) | 2021-06-10 |
EP3678932A1 (en) | 2020-07-15 |
KR102327575B1 (ko) | 2021-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109562836B (zh) | 电力推进系统 | |
US20200227966A1 (en) | Turbomachine | |
US9650120B2 (en) | Electric drive shaft and vehicle comprising such an electric drive shaft | |
EP3168968B1 (en) | Variable gear ratio electrical machine | |
US8299638B2 (en) | Propulsion system for ships | |
EP2658773B1 (en) | Propulsion system | |
US10669001B2 (en) | Hybrid electrical and mechanical propulsion and energy system for a ship | |
JP7055862B2 (ja) | 船用電気機械混合型推進及びエネルギー・システム | |
JP7154283B2 (ja) | 増加した回転慣性を含む高温超伝導体発電機 | |
US11794872B2 (en) | Electrical power system for a watercraft | |
CA3228543A1 (en) | Shaft generator for generating power during a generating process and/or for providing power during a motor operation | |
Dechambenoit | The Mermaid™ pod propulsion | |
Gieras et al. | Naval electric machines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200430 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210511 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210811 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220315 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220401 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220406 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7055862 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |