JPS6128558B2 - - Google Patents

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JPS6128558B2
JPS6128558B2 JP15167678A JP15167678A JPS6128558B2 JP S6128558 B2 JPS6128558 B2 JP S6128558B2 JP 15167678 A JP15167678 A JP 15167678A JP 15167678 A JP15167678 A JP 15167678A JP S6128558 B2 JPS6128558 B2 JP S6128558B2
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JP
Japan
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rotating machine
speed
generator
rotating
clutch
Prior art date
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JP15167678A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5579798A (en
Inventor
Toshio Ooyama
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明はプロペラ軸発電機を利用する船舶推
進装置の改良に関する。 軸発電機そのものについては、これを非常の際
に推進電動機として利用するアイデアが知られて
いるが、電磁継手などを使用するため冷却方法や
効率の点で問題があり、回転機も巻線形交流機を
使用するものが多く、大容量になるとスリツプリ
ングの保守等で難点が指摘されている。 一方、静止形周波数変換装置(サイリスタイン
バータ等)を利用した軸発電システムが実用化さ
れているが、一般に短絡電流を流す必要性から、
他励式インバータが使用される。しかし、この場
合は無効電力を系統に供給するための同期調相機
の運転が必要であり、この調相機は独立に装備す
ると不経済となる。 また、可変ピツチプロペラ(CPP)をもつ船で
は主機回転数は一定であればよいが、通常、低ピ
ツチにおける安全性と操縦性能の観点から高速・
低速の2連制御とするのが一般的である。固定ピ
ツチプロペラ(FPP)をもつ船では、主機回転数
は操船の要求に応じて連続的に変えられる。そし
て、海面が穏やかな大洋航行中は、CPP船にし
ろ、FPP船にしろ、ほぼ一定回転数の運転が長時
間続くのである。ここでCPP船とFPP船の推進シ
ステムの問題を整理すると下記のようになる。 CPP船:一般に主機関の低速側では発電不可。船
内の他の発電機と軸発との並列運転も不可。 FPP船:専用の同期調速機が必要。主機関回転数
安定時も周波数変換装置を使用し、波形歪、効
率低下、信頼性低下の恐れがある。 そこでこの発明はCPP船、FPP船の欠点を設備
的に無駄がないよう相互に補なうとともに、軸発
電機の1つを推進電動機として使用し、非常の際
に電気推進させるようにした船舶推進装置を提供
するものである。 この発明の船舶推進装置は、推進用主機関の回
転をプロペラに伝達する歯車装置に嵌脱自在に制
御される第1クラツチを介して接続された第1の
交流回転機と、同歯車装置に嵌脱自在に制御され
る第2クラツチを介して接続され、且つ前記第1
の交流回転機に対し同期回転数に差をつけた第2
の交流回転機と、前記第2の交流回転機に嵌脱自
在の第3クラツチを介して接続され、前記第1の
交流回転機を発電機として使用する場合の発電機
駆動用原動機と、前記第1、第2の交流回転機の
電機子回路と電源母線との間に設けられる周波数
変換装置と、前記第1、第2の交流回転機の電機
子回路と電源母線とを直接接続する端子および前
記電機子回路を周波数変換装置を介て電源母線に
接続する端子とを有して周波数変換装置を運転モ
ードに従つて選択して前記第1、第2の交流回転
機のいずれか一方に任意に選択結合する切換スイ
ツチとを具備してなり、前記3つのクラツチは上
記切換スイツチの高速回転時、低速回転時、高速
安定時、低速安定時の運転モードに応じて第1、
第2の交流回転機の一方を軸発電として前記交流
回転機の一方を同期調相機とすることを特徴とす
る。 つぎに、図示する実施例に基づいてこの発明を
詳しく説明する。 第1図において、1は推進用主機関であり、こ
の動力は動力結合装置3を介してプロペラ4(可
変または固定ピツチを有する)に伝えられ、ま
た、歯車装置2を介して軸発電機に伝えられる。
歯車装置2には嵌脱自在のクラツチ12を介して
交流回転機8が接続されるとともに、もう1つの
嵌脱自在のクラツチ11を介して交流回転機7が
接続され、この交流回転機7にはさらにもう1つ
の嵌脱自在のクラツチ10を介して発電機駆動用
モータ5が接続されている。 これらの交流回転機7,8はいずれも軸発電が
主な用途であるが、交流回転機7は発電機駆動用
モータ5によつても駆動され得るし、同期調相機
にもなるものであり、また交流回転機8は推進用
電動機としても同期調相機としても使用可能であ
る。ただし、交流回転機7は交流回転機8よりも
同期回転数が高く設定されており、2速制御方式
のCPP船では、交流回転機7が高速側の主機関1
回転数に、交流回転機8が低速側の主機関1回転
数に夫々対応する。 一方、交流回転機7,8の電機子回路には切換
スイツチ13と周波数変換装置14が設けられて
いる。 切換スイツチ13は、交流回転機7,8に接続
する端子1a,2aと、周波数変換装置14を介
して電源母線18に接続する端子1bおよび周波
数変換装置14を介さずに直接電源母線18に接
続する端子2bとを備えている。 そして、この切換スイツチ13は後述する表の
6種類の運転モードが選択できるようになつてい
る。 また、周波数変換装置14は他励式インバータ
を使用し、軸発システムに使用するときは、その
中のサイリスタ点弧制御により不定周波数入力の
交流電力を一定周波数の交流出力に変え、また、
交流回転機8を推進電動機として使用するとき
は、入力部と出力部が逆になつて、同じくサイリ
スタの点弧制御により推進電動機の速度制御を行
なう。 そのほか、この実施例では別の発電機セツトと
して、発電機駆動用モータ6と交流回転機9が備
え付けられている。 なお、図中、15,16,17は夫々電機子回
路に設けられた回路保護装置を示す。
This invention relates to an improvement in a marine vessel propulsion system that utilizes a propeller shaft generator. As for the shaft generator itself, the idea of using it as a propulsion motor in an emergency is known, but since it uses electromagnetic couplings, there are problems with cooling methods and efficiency, and rotating machines also use wound AC Many use machines, and when the capacity becomes large, problems such as maintenance of slip rings have been pointed out. On the other hand, shaft power generation systems using stationary frequency converters (thyristor inverters, etc.) have been put into practical use, but generally due to the need to flow short-circuit current,
A separately excited inverter is used. However, in this case, it is necessary to operate a synchronous phase modifier to supply reactive power to the grid, and it would be uneconomical to install this phase modifier independently. In addition, ships with variable pitch propellers (CPP) only need to have a constant main engine rotational speed, but usually high-speed and
It is common to use low-speed dual control. On ships with fixed pitch propellers (FPP), the main engine speed can be varied continuously depending on the maneuvering demands. During ocean voyages where the sea surface is calm, both CPP and FPP vessels operate at a nearly constant rotational speed for long periods of time. The problems with the propulsion systems of CPP ships and FPP ships can be summarized as follows. CPP ships: Generally, power cannot be generated on the low speed side of the main engine. Parallel operation of the shaft generator with other generators on board is also not possible. FPP ship: Requires a dedicated synchronous governor. The frequency converter is used even when the main engine speed is stable, which may cause waveform distortion, reduced efficiency, and reduced reliability. Therefore, this invention compensates for the shortcomings of CPP ships and FPP ships so that there is no waste in terms of equipment, and also uses one of the shaft generators as a propulsion motor to propel ships electrically in case of an emergency. It provides a propulsion device. The marine propulsion device of the present invention includes a first AC rotating machine connected via a first clutch that is removably controlled to a gear device that transmits the rotation of a main propulsion engine to a propeller; The first clutch is connected via a second clutch that is controlled to be engageable and detachable;
The second AC rotating machine with a difference in synchronous rotation speed
an AC rotating machine; a prime mover for driving a generator when the first AC rotating machine is used as a generator, the motor being connected to the second AC rotating machine via a detachable third clutch; A frequency conversion device provided between the armature circuit of the first and second AC rotating machines and the power supply bus, and a terminal that directly connects the armature circuit of the first and second AC rotating machines and the power supply bus. and a terminal for connecting the armature circuit to a power supply bus through a frequency converter, and selects the frequency converter according to the operation mode to connect the frequency converter to one of the first and second AC rotating machines. The three clutches are provided with a selector switch that selects and connects the clutches as desired, and the three clutches select the first, first, and third clutches depending on the operation mode of the selector switch during high speed rotation, low speed rotation, high speed stability, and low speed stability.
One of the second AC rotating machines is a shaft power generator, and one of the AC rotating machines is a synchronous phase modifier. Next, the present invention will be explained in detail based on illustrated embodiments. In FIG. 1, 1 is a main propulsion engine, and this power is transmitted to a propeller 4 (having a variable or fixed pitch) via a power coupling device 3, and to a shaft generator via a gear device 2. Reportedly.
An AC rotating machine 8 is connected to the gear device 2 via a detachable clutch 12, and an AC rotating machine 7 is connected via another detachable clutch 11. A generator drive motor 5 is connected via another detachable clutch 10. Both of these AC rotating machines 7 and 8 are mainly used for shaft power generation, but the AC rotating machine 7 can also be driven by the generator drive motor 5 and can also be used as a synchronous phase adjuster. Furthermore, the AC rotating machine 8 can be used both as a propulsion motor and as a synchronous phase modifier. However, the synchronous rotation speed of the AC rotating machine 7 is set higher than that of the AC rotating machine 8, and in a two-speed control CPP ship, the AC rotating machine 7 is set to have a higher synchronous rotation speed than the main engine 1 on the high-speed side.
The rotational speed of the AC rotary machine 8 corresponds to one rotational speed of the main engine on the low speed side. On the other hand, the armature circuits of the AC rotating machines 7 and 8 are provided with a changeover switch 13 and a frequency conversion device 14. The changeover switch 13 has terminals 1a and 2a connected to the AC rotating machines 7 and 8, a terminal 1b connected to the power supply bus 18 via the frequency conversion device 14, and a terminal 1b connected directly to the power supply bus 18 without going through the frequency conversion device 14. Terminal 2b is provided. This changeover switch 13 is designed to allow selection of six operating modes shown in the table below. In addition, the frequency converter 14 uses a separately excited inverter, and when used in an axis-generated system, changes AC power at an input of an indefinite frequency into an AC output at a constant frequency by controlling the thyristor firing therein, and
When the AC rotating machine 8 is used as a propulsion motor, the input section and the output section are reversed, and the speed of the propulsion motor is similarly controlled by ignition control of the thyristor. In addition, in this embodiment, a generator drive motor 6 and an AC rotating machine 9 are provided as another generator set. In addition, in the figure, 15, 16, and 17 indicate circuit protection devices provided in the armature circuit, respectively.

【表】 つぎにこの実施例の船舶推進装置の作用を上表
に基づいて説明する。 () 通常航海中、主機関1はほぼ定格回転数で
運転される。また、2速制御方式のCPP船では
高速側に設定される。この状態では運転モード
が選択され、交流回転機7は周波数変換装置
14を介して一定電圧一定周波数の交流電力を
電源母線18に供給する。周波数変換装置14
は他励式インバータであつて、インバータおよ
び負荷への無効電力は、交流回転機8を同期調
相機として運転することにより、得られる。ク
ラツチ10と12は脱の状態、クラツチ11は
嵌合状態にある。軸発電システムの回転数対出
力特性の一例は第2図に示すとおりで、回転数
が軸発電機同期回転数80〜110%で定格出力kw
を得ることができる。この例では低速側交流回
転機8の同期回転数は高速側交流回転機7のそ
れの80%の点にある。 () 通常航海中でとくに海面が穏やかな場合、
プロペラ4の回転数は変動が小さく、安定する
ので、切換スイツチ13の運転モードをに選
ぶ。この場合は、交流回転機7の交流出力が周
波数変換装置14を介さず直接電源母線18に
供給されるので、周波数変換装置14や複雑余
分な回路を経由することによる不都合、すなわ
ち波形歪、効率低下、信頼性低下等の不都合を
回避することができる。 () つぎに港内や狭水道航行の場合のように操
船安全上、主機関1を減速するときとか、ある
いは2速制御のCPP船で、低速側に設定すると
きは、切換スイツチ13の運転モードをに選
択する。この場合の作用は交流回転機7と8が
入れ替るだけで前記と同じである。 () 同様に減速中で回転が交流回転機8の同期
回転数近傍で安定しているときは、運転モード
をに選ぶことにより、前記の通常航海中と同
様の作用を得る。さらに、この場合はクラツチ
10を嵌合しておけば、交流回転機7はスタン
バイ交流発電機として発電機セツト6および9
と同様に、万一の場合に備えることができる。 () 主機関1に異常があつた場合は、クラツチ
10と12を嵌合し、11を脱として発電機セ
ツト5および7、発電機セツト6および9を並
列運転する。結合装置3を切り離して切換スイ
ツチ13で運転モードを選択し、周波数変換
装置14で入出力を逆変換し、電源母線18の
一定周波数の交流電力を所要周波数に変換して
交流回転機8に供給し、これを電動機として速
度制御する。これによつてプロペラ4が回転
し、船舶を推進させるのである。 この発明の船舶推進装置は、上述した構成、作
用を有するため、 (1) 軸発電システムによる燃費節減が計れる。 (2) 2つの軸発電機を使用することによつて、広
範囲の主機関回転数で一定周波数を得ることが
できる。 (3) 主機関回転数が安定すれば、周波数変換装置
をバイパスするので、効率低下、波形歪、信頼
性低下等を防止することができる。 (4) 主機関に異常があつた場合、これを切離して
補助的に電気推進できる。等々、CPP、FPP軸
発船の欠点を補ない、長所を生した効率のよい
推進システムとなつている。
[Table] Next, the operation of the marine vessel propulsion system of this embodiment will be explained based on the above table. () During normal navigation, the main engine 1 is operated at approximately the rated speed. In addition, for CPP vessels with two-speed control system, the speed is set on the high-speed side. In this state, the operating mode is selected, and the AC rotating machine 7 supplies AC power of constant voltage and constant frequency to the power supply bus 18 via the frequency converter 14. Frequency conversion device 14
is a separately excited inverter, and reactive power to the inverter and load is obtained by operating the AC rotating machine 8 as a synchronous phase modifier. Clutches 10 and 12 are in the disengaged state, and clutch 11 is in the engaged state. An example of the rotation speed vs. output characteristic of a shaft power generation system is shown in Figure 2. When the rotation speed is 80 to 110% of the shaft generator synchronous rotation speed, the rated output is kW.
can be obtained. In this example, the synchronous rotation speed of the low-speed AC rotating machine 8 is 80% of that of the high-speed AC rotating machine 7. () If you are on a normal voyage and the sea surface is particularly calm,
Since the rotational speed of the propeller 4 has small fluctuations and is stable, the operation mode of the changeover switch 13 is selected. In this case, since the AC output of the AC rotating machine 7 is directly supplied to the power supply bus 18 without going through the frequency converter 14, the disadvantages of passing through the frequency converter 14 and complicated extra circuits, such as waveform distortion and efficiency Inconveniences such as deterioration and reliability can be avoided. () Next, when decelerating the main engine 1 for safety reasons such as when navigating in a port or through narrow channels, or when setting the main engine 1 to the low speed side on a two-speed controlled CPP ship, change the operation mode of the changeover switch 13. to select. The operation in this case is the same as above except that the AC rotating machines 7 and 8 are replaced. () Similarly, when the rotation is stable near the synchronous rotation speed of the AC rotary machine 8 during deceleration, by selecting the operation mode, the same effect as during normal voyage can be obtained. Furthermore, in this case, if the clutch 10 is engaged, the AC rotating machine 7 can be used as a standby AC generator to connect the generator sets 6 and 9.
Similarly, you can be prepared in case of an emergency. () If there is an abnormality in the main engine 1, engage the clutches 10 and 12, disconnect the clutches 11, and operate the generator sets 5 and 7 and the generator sets 6 and 9 in parallel. The coupling device 3 is disconnected, the operating mode is selected with the changeover switch 13, the input/output is reversely converted with the frequency converter 14, the constant frequency AC power of the power supply bus 18 is converted to the required frequency, and the AC power is supplied to the AC rotating machine 8. This is then used as an electric motor to control its speed. This causes the propeller 4 to rotate and propel the ship. Since the marine vessel propulsion device of the present invention has the above-described configuration and function, (1) fuel consumption can be reduced by the shaft power generation system; (2) By using two shaft generators, a constant frequency can be obtained over a wide range of main engine speeds. (3) Once the main engine speed is stabilized, the frequency converter is bypassed, so it is possible to prevent efficiency loss, waveform distortion, reliability loss, etc. (4) If there is an abnormality in the main engine, it can be disconnected and used for auxiliary electric propulsion. It is an efficient propulsion system that makes up for the shortcomings of CPP and FPP shaft launches and takes advantage of their advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例の船舶推進装置
の構成図、第2図は同実施例の軸発電システムに
おける回転数、出力特性の関係を示す。 1……主機関、2……歯車装置、4……プロペ
ラ、5,6……発電機駆動用原動機、7,8……
交流回転機、9……交流同期発電機、10,1
1,12……嵌脱自在クラツチ、13……切換ス
イツチ、14……周波数変換装置、18……電源
母線。
FIG. 1 is a block diagram of a marine vessel propulsion system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between rotation speed and output characteristics in a shaft power generation system according to the same embodiment. 1... Main engine, 2... Gear device, 4... Propeller, 5, 6... Generator drive prime mover, 7, 8...
AC rotating machine, 9...AC synchronous generator, 10,1
1, 12... removable clutch, 13... changeover switch, 14... frequency converter, 18... power supply bus.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 推進用主機関の回転をプロペラに伝達する歯
車装置に嵌脱自在に制御される第1クラツチを介
して接続された第1の交流回転機と、同歯車装置
に嵌脱自在に制御される第2クラツチを介して接
続され、且つ前記第1の交流回転機に対し同期回
転数に差をつけた第2の交流回転機と、前記第1
の交流回転機に嵌脱自在の第3クラツチを介して
接続され、前記第1の交流回転機を発電機として
使用する場合の発電機駆動用原動機と、前記第
1、第2の交流回転機の電機子回路と電源母線と
の間に設けられる周波数変換装置と、前記第1、
第2の交流回転機の電機子回路と電源母線とを直
接接続する端子および前記電機子回路を周波数変
換装置を介して電源母線に接続する端子とを有し
て周波数変換装置を運転モードに従つて選択して
前記第1、第2の交流回転機のいずれか一方に任
意に選択結合する切換スイツチとを具備してな
り、前記3つのクラツチは上記切換スイツチの高
速回転時、低速回転時、高速安定時、低速安定時
の運転モードに応じて第1、第2の交流回転機の
一方を軸発電として前記交流回転機の一方を同期
調相機とすることを特徴とする船舶推進装置。
1. A first AC rotating machine connected via a first clutch which is controlled to be freely fitted and removable to a gear device that transmits the rotation of the main propulsion engine to the propeller; a second AC rotating machine connected via a second clutch and having a different synchronous rotational speed from the first AC rotating machine;
a motor for driving a generator when the first AC rotating machine is used as a generator, the motor being connected to the AC rotating machine via a detachable third clutch; and the first and second AC rotating machines. a frequency conversion device provided between the armature circuit and the power supply bus;
The second AC rotating machine has a terminal for directly connecting the armature circuit and the power supply bus, and a terminal for connecting the armature circuit to the power supply bus through the frequency conversion device, and the frequency conversion device is controlled according to the operation mode. and a changeover switch that selectively connects the changeover switch to either one of the first and second AC rotating machines, and the three clutches operate when the changeover switch rotates at high speed, when it rotates at low speed, A marine vessel propulsion system characterized in that one of the first and second AC rotating machines is used as a shaft power generator and one of the AC rotating machines is used as a synchronous phase modifier depending on the operation mode during high-speed stability and low-speed stability.
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JPS5579798A JPS5579798A (en) 1980-06-16
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