專利名稱：船舶推進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括大型二沖程十字頭式柴油發(fā)動機的船舶推進(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于船只推進(jìn)的大型二沖程柴油發(fā)動機是一種復(fù)雜的機器，其形成船只動力及推 進(jìn)系統(tǒng)的核心并包括一系列的輔助設(shè)備。 這些低速運行的大型二沖程十字頭式柴油發(fā)動機是龐大并高效的動力產(chǎn)生機器。 這些發(fā)動機中的最大者在94轉(zhuǎn)/分時產(chǎn)生大約100. OOOkW的動力，總長度為33米并且重 量接近3500噸。 這些發(fā)動機附有驅(qū)動發(fā)電機——即所謂的發(fā)電機組——的輔助柴油發(fā)動機。發(fā)電 機組在發(fā)電機停止期間以及在啟動過程中供電及供熱。 二沖程柴油發(fā)動機的輔助設(shè)備包括例如高壓液壓泵、氣壓泵(壓縮機)、潤滑油
泵、燃油供給泵、燃油循環(huán)泵、海水泵、氣缸套冷卻水泵、中央水泵以及輔助風(fēng)扇。 大多數(shù)列出的輔助設(shè)備或者是電力驅(qū)動的——例如輔助風(fēng)扇，或者通過機械傳動
機構(gòu)(即，鏈條或齒輪)從大型二沖程柴油發(fā)動機的曲軸獲得動力——例如在高壓液壓泵
或泵站的情況下。 電子控制的大型二沖程柴油發(fā)動機連同其液壓操作的排氣門在發(fā)動機操作過程 中使用相當(dāng)大量的液壓動力(約曲軸動力的1.5%至2% )。 在發(fā)動機啟動過程中需要少量的液壓。因此，在發(fā)動機啟動過程中由電動的較小 液壓泵或泵站提供液壓動力。由于發(fā)動機是通過利用壓縮空氣使氣缸加壓來啟動，所以至 少一部分的氣壓泵是電力驅(qū)動的。驅(qū)動這些液壓泵和氣壓泵的電動機的電能由發(fā)電機組提 供。發(fā)電機組還在發(fā)動機停止期間為大型二沖程柴油發(fā)動機保溫并且提供電能以在燃料管 道以及貯存器中循環(huán)重燃油。發(fā)電機組還提供船上的由多種消耗裝置——例如用于貨船的 冷卻系統(tǒng)——使用的熱力以及電力、以及在主發(fā)動機停止時用于照明和為電氣設(shè)備提供能 量的電能。 從燃油效率的觀點來看，由于能量在大型二沖程柴油發(fā)動機的曲軸處高效地產(chǎn) 生，所以從大型二沖程柴油發(fā)動機的曲軸獲取機械能以驅(qū)動輔助設(shè)備是有吸引力的。然而， 從曲軸獲取機械能僅能夠用于允許在輔助設(shè)備與曲軸之間實現(xiàn)簡單及直接連接的位置處， 且對于消耗相對少量能量的輔助設(shè)備而言并不非常有用。例如，由于輔助風(fēng)扇的位置需要 復(fù)雜的機械傳動以連接到曲軸，所以在大型二沖程柴油發(fā)動機的低負(fù)載運行(低于最大 額定功率的40%_50%)過程中幫助提供掃氣的輔助風(fēng)扇通常由電動機供應(yīng)能量。由輔 助風(fēng)扇消耗的動力非常多，典型地落在大型二沖程柴油發(fā)動機的最大額定功率的1.8%至 2.3%的范圍內(nèi)。從曲軸獲取能量的另一缺點在于需要高的傳動比以使低的曲軸速度(最大為100-200轉(zhuǎn)/分)增加到大多數(shù)輔助設(shè)備所需的較高速度。這些高的傳動比導(dǎo)致曲軸與動力消耗裝置之間的傳動機構(gòu)更加復(fù)雜并因此更加昂貴。 在動力源與驅(qū)動輔助設(shè)備的電動機之間的位置靈活性以及形成連接的相對容易度起決定性作用的地方使用電動機，例如用于輔助風(fēng)扇。 最大的二沖程柴油發(fā)動機是龐大的，且單個發(fā)動機能夠產(chǎn)生大于100. OOOkW的動力。驅(qū)動輔助設(shè)備的電動機僅消耗發(fā)動機曲軸動力的一小部分，但就絕對值而言是大電動機。例如，具有68. 520kW的最大額定功率的曼恩柴油發(fā)動機(MAN B&W Diesel) 12K98MC-C采用四個155kW的電動機，每個電動機驅(qū)動四個輔助風(fēng)扇。這種大功率的電動機是相對昂貴的設(shè)備。導(dǎo)致它們高價格的原因是由于低產(chǎn)量以及與大型電動機相關(guān)聯(lián)的冷卻問題。電動機具有緊湊并封閉的構(gòu)造，并因為其自身特點而難以冷卻。 一定尺寸以上的發(fā)動機無法由空氣冷卻來滿足。因此，多數(shù)用于為大型二沖程柴油發(fā)動機的輔助設(shè)備供應(yīng)能量的電動機是油冷的。此外，保險公司要求500kW以上的電動機是受過鑒定的，這樣導(dǎo)致它們的市場價格顯著上升。 這種尺寸的電動機典型為異步電動機。為可變地控制這些電動機速度所需的基于可控硅的變頻AC換流器極其昂貴，因此這些馬達(dá)典型地僅控制于接通/切斷狀態(tài)下。在輔助風(fēng)扇的情況下，這意味著風(fēng)扇不得不以全速運行，即使主電動機不需要輔助風(fēng)扇的滿輸出功率。因此，由于即使在需要以少得多的動力來驅(qū)動輔助風(fēng)扇的情況下電動機仍是以滿功率運行，所以這只不過是在浪費能量。至今為止避免該能量浪費的方法僅僅是通過投資上述非常昂貴的電子設(shè)備。 異步電動機僅能夠以取決于所采用的AC電流系統(tǒng)的頻率(50或60Hz)的預(yù)定速度運行，并且僅在極少數(shù)情況下這些轉(zhuǎn)速會與輔助風(fēng)扇的最佳轉(zhuǎn)速一致，從而事實上輔助風(fēng)扇通常以非最佳速度運行。 由于相對較高的起動電流，輔助風(fēng)扇之間相繼以6至10秒的間隔起動。 用于連接電機、發(fā)電機或控制設(shè)備的電纜是相對粗大的線纜，并且這些線纜的布
置受到大量的主要與安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的制約，并且因此設(shè)計復(fù)雜而且實施成本昂貴。 多數(shù)現(xiàn)代遠(yuǎn)洋航行的船舶都具有驅(qū)動大型螺旋槳的單個發(fā)動機。由于主發(fā)動機故
障而導(dǎo)致無法操縱的大型遠(yuǎn)洋航行船舶是一種非常不利并不安全的情況。因此，用于船舶
推進(jìn)的大型二沖程柴油發(fā)動機構(gòu)造成極其可靠的機器。然而，完全無故障的構(gòu)造是不存在
的，因此最近對冗余或在主發(fā)動機可能發(fā)生故障的情況下有最少量的應(yīng)急返航動力的要求
日益增加。該目的可通過在船舶中安裝兩個較小的并聯(lián)發(fā)動機而不是一個大型發(fā)動機、從
而提供適當(dāng)?shù)娜哂鄟韺崿F(xiàn)。然而，從燃料效率和操作成本的觀點來看，在船舶中安裝兩個較
小的發(fā)動機來取代一個較大的發(fā)動機并無吸引力。而且，單個大型螺旋槳的螺旋槳效率大
于兩個小型螺旋槳。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下，本發(fā)明的目的在于為大型二沖程柴油發(fā)動機的輔助風(fēng)扇提供更有效的動力供應(yīng)。 該目的通過提供一種大型渦輪增壓多氣缸二沖程十字頭式柴油發(fā)動機來實現(xiàn)，其包括一個或多個輔助風(fēng)扇，其用于在低發(fā)動機負(fù)載時從所述氣缸排出排氣，而在高發(fā)動機負(fù)載時渦輪增壓機排出所述氣缸的排氣；液壓泵或泵站，其由電動機和/或由從曲軸獲取
的動力驅(qū)動；以及一個或多個液壓馬達(dá)，其驅(qū)動所述一個或多個輔助風(fēng)扇。 本發(fā)明的另一目的為大型二沖程柴油發(fā)動機的液壓氣門致動器提供改善的動力供應(yīng)。 該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括大型的渦輪增壓多氣缸二沖程十字頭式柴油發(fā)動機；一個或多個發(fā)電機，其由從所述大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機獲取的動力和/或一個或多個輔助柴油發(fā)電機組來供應(yīng)動力以提供電力；一個或多個輔助風(fēng)扇，用于在低發(fā)動機負(fù)載時排出氣缸的排氣，所述輔助風(fēng)扇由液壓馬達(dá)驅(qū)動；一個或多個液壓泵或高壓泵站，其由電動機供應(yīng)動力以輸送高壓燃油；液壓氣門致動器，其用于致動所述排氣門，其中，所述液壓氣門致動器和所述液壓馬達(dá)之一或兩者都通過由所述一個或多個高壓泵或高壓泵站輸送的高壓燃油操作。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有改善的故障安全特性的大型二沖程船舶推進(jìn)系統(tǒng)。 該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括大型的二沖程十字頭式柴油發(fā)動機，其經(jīng)由驅(qū)動軸連接到螺旋槳；一個或多個發(fā)電機組，其包括原動力和發(fā)電機，用于獨立于所述大型二沖程柴油發(fā)動機的操作狀態(tài)地發(fā)電；高壓液壓泵站或泵，其由一個或多個電動機驅(qū)動；以及液壓活塞馬達(dá)，其能夠在所述大型二沖程柴油發(fā)動機發(fā)生故障時連接到所述驅(qū)動軸或所述螺旋槳以提供應(yīng)急返航動力。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有改善的靈活性及效率的、帶有液壓供應(yīng)系統(tǒng)的用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)。 該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括大型的二沖程十字頭式柴油發(fā)動機，其經(jīng)由驅(qū)動軸連接到螺旋槳；一個或多個發(fā)電機組，其包括原動力和發(fā)電機，用于獨立于所述大型的二沖程柴油發(fā)動機的操作狀態(tài)地發(fā)電；一個或多個高壓液壓泵站或泵，其由輔助柴油發(fā)動機驅(qū)動，以產(chǎn)生用于與大型二沖程發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的高壓液壓流體消耗裝置的高壓液壓流體。 通過使用輔助柴油發(fā)動機來驅(qū)動高壓泵或泵站，能夠從原動力直接產(chǎn)生液壓動力而不必經(jīng)由發(fā)電機和電動機，同時仍能夠獨立于所述大型二沖程柴油發(fā)動機的操作狀態(tài)地提供液壓動力。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)，其具有改善的用于驅(qū)動與大型二沖程柴油發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備的系統(tǒng)。 該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括大型二沖程單流十字頭式柴油發(fā)動機，其經(jīng)由驅(qū)動軸連接到螺旋槳；高壓泵或泵站，其供應(yīng)高壓液壓流體；多個氣缸，每個氣缸設(shè)置有至少一個排氣門以及用于致動所述至少一個排氣門的液壓氣門致動器；多個輔助設(shè)備，其與所述大型二沖程柴油發(fā)動機相關(guān)聯(lián)、由旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動，其中所述多個輔助設(shè)備中的至少一個或多個由通過高壓液壓流體供應(yīng)動力的容積式馬達(dá)驅(qū)動
通過使用液壓馬達(dá)而不是電動機，能夠提高效率，因為與電動機比較，能夠更加精確并靈活地控制由液壓馬達(dá)使用的動力量及其輸送速度。 通過具體的描述，根據(jù)本發(fā)明的船舶推進(jìn)系統(tǒng)以及發(fā)動機的其它目的、特征、優(yōu)點以及特性將變得明顯。


在本說明書的下面的詳細(xì)描述部分中，將參照附圖中示出的示例實施方式更加具體地解釋本發(fā)明，其中 圖1是大型傳統(tǒng)的8缸二沖程柴油發(fā)動機的側(cè)視圖，并示出了 9到12缸發(fā)動機的長度， 圖2是圖1中的發(fā)動機的正視圖， 圖3是海輪中的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的視圖，其中圖1所示的二沖程發(fā)動機經(jīng)由中間軸連接到螺旋槳， 圖4a是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的部件以及部件間連接的總體示意圖， 圖4b是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的部件以及部件間連接的總體示意圖， 圖5是示出作為發(fā)動機負(fù)載函數(shù)的液壓動力消耗的圖， 圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的液壓馬達(dá)的橫截面圖，所述液壓馬達(dá)能夠用作緊急馬達(dá)或應(yīng)急返航馬達(dá)， 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的部件以及部件間連接的總體示意圖， 圖8是示出作為發(fā)動機負(fù)載函數(shù)的液壓泵馬達(dá)以及發(fā)電機的動力消耗的圖，
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的部件以及部件間連接的總體示意圖， 圖10是根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的部件以及部件間連接的總體示意圖， 圖11是根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的部件以及部件間連接的總體示意圖。
具體實施例方式
在下面具體的描述中，將通過優(yōu)選實施方式來描述包括大型二沖程十字頭式柴油發(fā)動機的用于海輪的推進(jìn)系統(tǒng)。 圖1和圖2示出具有98cm活塞直徑的大型低速二沖程十字頭式直列柴油發(fā)動機IO，其是推進(jìn)系統(tǒng)的核心。這些發(fā)動機典型地具有6至16個直列的氣缸。圖1中描述了 8缸發(fā)動機10的側(cè)視圖，同時還有示出此發(fā)動機的9、10、11和12缸模式的輪廓的額外線條。在發(fā)動機10的下方示出以米為單位的標(biāo)尺，以指出這些長度范圍從8缸模型的約18米至14缸模型的28米的機器的絕對尺寸。 發(fā)動機從底座11構(gòu)建，底座11帶有用于曲軸1 (圖2)的主軸承。底座11根據(jù)可利用的生產(chǎn)設(shè)備分成適合尺寸的段。 參照由圖2中的虛線示出的特征，發(fā)動機包括經(jīng)由活塞桿29連接到十字頭24的活塞28。十字頭24由引導(dǎo)板23引導(dǎo)。連接桿30將十字頭24與曲軸1的曲軸銷連接。
焊接設(shè)計的A形曲軸箱架12安裝在底座11上。氣缸架13安裝在曲軸箱架12的頂部上。拉緊螺釘(未示出)將底座11連接到氣缸架13并將結(jié)構(gòu)保持在一起。氣缸14由氣缸架13承載。排氣門組件15安裝在每個氣缸14的頂部上。氣缸架13還承載燃料噴射系統(tǒng)19、排氣匯集器16、渦輪增壓機17以及掃氣匯集器18。渦輪增壓機17將空氣泵送到掃氣匯集器中。冷卻器(未示出)以及輔助風(fēng)扇18a設(shè)置在各渦輪增壓機17與掃氣匯集器18之間。在發(fā)動機的操作過程中，一旦發(fā)動機負(fù)載下降到30%-40%，輔助風(fēng)扇18a就會自動起動并將持續(xù)地操作，直到負(fù)載再次超過大約40%-50%。來自于壓力開關(guān)(未示出)的信號控制輔助風(fēng)扇的致動。當(dāng)發(fā)動機負(fù)載超過發(fā)動機最大持續(xù)功率的30%-50%時，渦輪增壓機17獨立地將足夠的空氣輸送到掃氣匯集器18。在較低負(fù)載的情況下，輔助風(fēng)扇18a向掃氣匯集器18提供所需掃氣量的全部或一部分。 在各氣缸之間，曲軸箱架12設(shè)置有呈貫通橫板21形式的加強板，該加強板使曲軸箱架12的縱向延伸的外壁22相互連接并且從A形曲軸箱架12的頂部延伸至底部，以增加其橫向剛度。 用于承受作用在十字頭24(圖2)上的橫向力的豎直引導(dǎo)板23例如通過焊接的方式安裝到橫板21上。每個引導(dǎo)板23的后側(cè)通過連接引導(dǎo)板23與橫板21的豎直延伸的額外壁25來支撐。引導(dǎo)板23、額外壁25以及橫板壁21形成高扭轉(zhuǎn)剛度的中空輪廓，其中容納拉緊螺釘26。 圖3示出具有典型設(shè)置的貨艙2以及機艙3的船舶1的尾部。大型二沖程發(fā)動機
10剛好設(shè)置在分隔機艙3與貨艙2的壁的后方。驅(qū)動軸5(也稱作中間軸)連接發(fā)動機4
的輸出軸與驅(qū)動螺旋槳7的螺旋槳軸6。驅(qū)動軸5可比圖示的要短。 推進(jìn)系統(tǒng)以及大型二沖程發(fā)動機需要一系列的輔助系統(tǒng)，例如 電氣系統(tǒng) 液壓動力供應(yīng)系統(tǒng)， 重燃油系統(tǒng)， 潤滑及冷卻油系統(tǒng)， 氣缸潤滑系統(tǒng)， 冷卻水系統(tǒng)， 中央冷卻水系統(tǒng)， 起動及控制空氣系統(tǒng)， 掃氣系統(tǒng)， 排氣系統(tǒng)，以及 操縱系統(tǒng)。 這些系統(tǒng)僅解釋到理解本發(fā)明所需的詳盡程度。特別地，將更加具體地描述動力消耗和/或輸送系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)都包括電氣控制部件——例如由一個或多個電子控制器或計算機(未示出)控制的閥以及馬達(dá)。 次于用于推進(jìn)的動力，發(fā)電是船上最大的燃料消耗，接下來是電氣控制的發(fā)動機中的高壓液壓系統(tǒng)。 在圖4a中通過部件以及部件間連接的總體圖來示出根據(jù)本發(fā)明的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的第一實施方式。推進(jìn)系統(tǒng)包括電氣控制的二沖程發(fā)動機10。電力由兩個發(fā)電機組40產(chǎn)生。發(fā)電機組包括耦聯(lián)到發(fā)電機的四沖程柴油發(fā)動機。在圖4中示出兩個發(fā)電機組40，但是可以是一個大型發(fā)電機組或者多于兩個的較小發(fā)電機組。當(dāng)大型二沖程發(fā)動機10不運作時——例如當(dāng)船舶停泊時——發(fā)電機組40也提供電力。當(dāng)大型二沖程電動機10不運作時，發(fā)電機組提供避免燃油系統(tǒng)中的重燃油固化(重燃油在4(TC以下不呈流體形式)所需的熱量。 高壓泵站44(由單個的可變排量泵表示，但是可包括多于一個的泵)經(jīng)由管道47將高壓燃油輸送到共軌45。泵站44由從發(fā)電機組40接收電力的電動機43驅(qū)動。蓄能器48(以單個的蓄能器示出，但是可由數(shù)個蓄能器形成)連接到管道47以調(diào)平壓力。
管道50在共軌45的下游分支于管道47并將高壓燃油供應(yīng)到驅(qū)動輔助風(fēng)扇18a的可變排量容積式馬達(dá)49。輔助風(fēng)扇18a所需的動力量是可變的，并且在剛好低于大型二沖程柴油發(fā)動機10中間負(fù)載水平處是最高的，而在高于大型二沖程柴油發(fā)動機10的最大持續(xù)功率的40% _45%的負(fù)載水平時為零。由于其沖程可變，馬達(dá)49能夠在大型二沖程柴油發(fā)動機10的所有負(fù)載水平下都將所需的——而不會多于所需的——動力量輸送到輔助風(fēng)扇18a。由于可以容易地適配液壓馬達(dá)49而以最佳轉(zhuǎn)速驅(qū)動輔助風(fēng)扇18a，所以從能量效率的觀點來看，使用液壓馬達(dá)49來驅(qū)動輔助風(fēng)扇18a還允許輔助風(fēng)扇具有最佳的尺寸。
在示出的實施方式中，共軌45中的重燃油不僅輸送到將燃油噴射到氣缸14 (圖1，2)中的噴射器(未示出)，而且還輸送到在排氣門組件15(圖1，2)中的液壓致動器(未示出)從而為其供應(yīng)能量。液壓致動器(未示出)提供用于排氣門(同樣未示出)的打開力，并且通過利用重燃油取代專用液壓液體來操作致動器，可以避免單獨的液壓系統(tǒng)。然而應(yīng)當(dāng)理解，所有描述的實施方式能夠容易地改型成包括獨立的高壓液壓系統(tǒng)一其用于例如
為排氣門致動器供應(yīng)能量——以及獨立的高壓燃料系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都具有其自己的泵和電動馬達(dá)。 包括各自的電子控制閥(未示出)的管道將燃料注射器和排氣門致動器連接到共軌45。從氣門致動器返回的流體經(jīng)由管道46引至油箱42。 管道52將共軌45與液壓馬達(dá)53連接。電氣控制閥51置于管道52中，用于控制加壓重燃油往液壓馬達(dá)53的流動。液壓馬達(dá)53用作緊急馬達(dá)或所謂的"應(yīng)急返航"馬達(dá)，用以在大型二沖程柴油發(fā)動機10發(fā)生故障的情況下推進(jìn)船舶。液壓馬達(dá)53通過齒輪箱57耦聯(lián)到驅(qū)動軸5。離合器56允許液壓馬達(dá)與驅(qū)動軸5接合(當(dāng)作為應(yīng)急返航馬達(dá)操作時)或分離(當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機操作時)。液壓馬達(dá)可屬于低速運行類型，例如對于已知類型的最大船舶推進(jìn)系統(tǒng)而言其操作范圍在0與20到40轉(zhuǎn)/分之間，從而齒輪箱的齒輪齒數(shù)比能夠接近或等于l。 包括軸向軸承的離合器59設(shè)置在驅(qū)動軸5與大型二沖程柴油發(fā)動機10的輸出軸之間。當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機操作時離合器59接合，而當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機發(fā)生故障時離合器59分離，從而液壓馬達(dá)53不必在驅(qū)動螺旋槳7的同時轉(zhuǎn)動大型二沖程柴油發(fā)動機10。離合器59中的軸向軸承的尺寸設(shè)定成能夠承受在緊急操作過程中由螺旋槳7產(chǎn)生的推進(jìn)力所導(dǎo)致的軸向力(這些軸向力遠(yuǎn)低于在常規(guī)操作過程中所產(chǎn)生的、由大型二沖程柴油發(fā)動機10中的軸向軸承處理的軸向力)。 由于當(dāng)大型二沖程發(fā)動機不操作時電力操作的液壓泵站能夠操作，根據(jù)本實施方式的推進(jìn)系統(tǒng)不需要通常包括于傳統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)中以在發(fā)動機啟動期間供應(yīng)液壓動力的啟動泵系統(tǒng)。
示例 —種用于大型集裝箱船舶的推進(jìn)系統(tǒng)。 大型二沖程發(fā)動機是曼恩柴油發(fā)動機(MAN B&W Diesel) 12K98ME_C，其具有12缸、 帶有98cm的缸徑、短行程(大約2. 8)并受電子控制(并不是凸輪軸控制)。該發(fā)動機在 104轉(zhuǎn)/分時具有68. 520kW的最大持續(xù)功率。 次于推進(jìn)能量，發(fā)電是船上最大的燃料消耗。所需的電功率取決于船舶的具體情
況，例如與冷卻貨物所需的電力相關(guān)，并且典型地位于4%至10%的范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的散裝貨
船所需電力位于該范圍的較低側(cè)而現(xiàn)代集裝箱船及冷藏船舶所需電力位于該范圍的較高
側(cè)。因此在本實施方式中，用于產(chǎn)生電力的動力量位于2740kW與6850kW之間。 液壓動力供應(yīng)系統(tǒng)需要能夠在110X負(fù)載時輸送1360kW。為了形成一個安全區(qū)，
泵站44的最大輸出為1500kW。 圖4b圖示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，除了液壓馬達(dá)53是帶有直接與主驅(qū)動 軸5配合的中空輸出軸54的低速運行液壓馬達(dá)(下文參照圖6更加具體地描述)之外其 與第一實施方式相同，從而能夠避免齒輪箱和離合器。 圖5的圖表以連續(xù)線示出排氣門致動器的液壓動力消耗、以短劃線示出驅(qū)動輔助 風(fēng)扇18a的液壓馬達(dá)49的動力消耗并以點劃線示出總共的動力消耗。在45%的負(fù)載時，用 于輔助風(fēng)扇的動力需求達(dá)到峰值620kW。在更高的負(fù)載下，渦輪增壓機17接替工作且液壓 馬達(dá)停止，或者通過將排量調(diào)節(jié)為零或通過切斷加壓重燃油往液壓馬達(dá)49的流動來停止 液壓馬達(dá)。在低于45%的負(fù)載下，控制液壓馬達(dá)49的排量，使得液壓馬達(dá)49將所需的動力 量準(zhǔn)確地輸送到輔助風(fēng)扇18a。 在45%負(fù)載下，閥致動器消耗716kW，并且在45%的負(fù)載下總共的消耗達(dá)到峰值 1336kW，并且在110%的負(fù)載下再次達(dá)到峰值1336kW。
緊急操作 當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機10發(fā)生故障時，控制閥51 (圖4a和4b)改變到打開位 置，并且需要緊急動力或"應(yīng)急返航"動力來推進(jìn)船舶。事實上，泵或泵站44的滿輸出功率 于是輸送至液壓馬達(dá)53。離合器56接合并且離合器59分離(在根據(jù)圖4b的實施方式中 沒有任何離合器的接合/分離)。 根據(jù)第二實施方式，如圖6所示，液壓馬達(dá)53是帶有星形或扇形設(shè)置的多個氣缸 的低速運行容積式機器。然而應(yīng)當(dāng)理解，可采用其它類型的液壓馬達(dá)。液壓活塞馬達(dá)53包 括滾子保持架活塞71，所述滾子保持架活塞71 —體地形成為滾子保持架部分72以及活塞 部分73。滾子保持架活塞71在設(shè)置于氣缸體76中的氣缸75內(nèi)運行。每個滾子保持架活 塞71迫壓滾子77抵靠內(nèi)部凸輪曲線78，從而形成在氣缸體76和凸輪曲線78上的扭矩。 在氣缸體76中具有能夠轉(zhuǎn)動的滑動裝置79，用于將高壓燃油80分配到氣缸。該類型的馬 達(dá)能夠在低速下提供高的扭矩，例如在約30轉(zhuǎn)/分時提供636000Nm的扭矩(2055kW)。
帶有12K98ME-C發(fā)動機的船舶典型地需要約30轉(zhuǎn)/分的螺旋槳速度來提供最低 的船舶速度(4至5哩/小時)以及在緊急情況下的海上操縱能力。以30轉(zhuǎn)/分驅(qū)動裝備 有12K98ME-C的船舶的螺旋槳所需的扭矩約為636000Nm(2055kW)。 所需的螺旋槳速度取決于船舶的類型。對于在104轉(zhuǎn)/分時最大巡航速度約為25 至26哩/小時的集裝箱船而言，在大約26轉(zhuǎn)/分的螺旋槳速度下將實現(xiàn)4至5哩/小時的速度，而在104轉(zhuǎn)/分時巡航速度為14至15哩/小時的散裝貨輪或油輪將需要約34轉(zhuǎn) /分的螺旋槳速度來維持4至5哩/小時的速度(然而，波浪或逆風(fēng)會降低船速)。
根據(jù)未圖示的實施方式，通過在低發(fā)動機負(fù)載下利用液壓馬達(dá)驅(qū)動渦輪增壓機， 輔助風(fēng)扇的功能可由渦輪增壓機或多個渦輪增壓機取代。由液壓馬達(dá)添加到渦輪增壓機的 額外動力使得在低發(fā)動機負(fù)載時渦輪增壓機也能夠產(chǎn)生足夠的掃氣。因此，輔助風(fēng)扇能夠 全部省略。在高發(fā)動機負(fù)載期間，根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，通過操作作為液壓泵連接到渦輪 增壓機的液壓馬達(dá)，渦輪增壓機中過剩的能量能夠轉(zhuǎn)化成液壓能。于是，在大型二沖程設(shè)備 高負(fù)載的情況下，渦輪增壓機的過剩能量能夠回收利用并使用于在高發(fā)動機負(fù)載時需要最 高輸入的液壓系統(tǒng)中。 在圖7中通過部件以及部件間連接的總體圖示出根據(jù)本發(fā)明的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的 第三優(yōu)選實施方式。該推進(jìn)系統(tǒng)包括電氣控制的二沖程發(fā)動機IO。由發(fā)電機組40以及由 發(fā)電機61產(chǎn)生電力，通過經(jīng)由機械傳動裝置63從曲軸獲取的動力來驅(qū)動發(fā)電機61。發(fā)動 機組40包括耦聯(lián)到發(fā)電機——其功率低于發(fā)電機61——的四沖程柴油發(fā)動機。發(fā)電機組 40在大型二沖程發(fā)動機10不運行時——例如當(dāng)船舶停泊時——提供電力，并且還在峰值 負(fù)載的情況下協(xié)助大型發(fā)電機61。當(dāng)大型二沖程發(fā)動機IO不運行時，發(fā)動機組也提供避免 燃油系統(tǒng)中的重燃油固化所需的熱量(重燃油在40°C以下不流動)。 高壓泵站65 (示出為單個的可變排量泵，但是可包括多于一個泵)經(jīng)由管道47將 高壓燃油輸送到共軌45。泵站65由接收來自發(fā)電機組40的電力的電驅(qū)動馬達(dá)64驅(qū)動。蓄 能器48 (示出為單個的蓄能器，但是可由數(shù)個蓄能器形成)連接到管道47用以調(diào)平壓力。
輔助風(fēng)扇18a所需的動力量是改變的，并且在剛好低于大型二沖程柴油發(fā)動 機10中間負(fù)載水平處是最高的，而在高于大型二沖程柴油發(fā)動機10的最大持續(xù)功率的 40%-45%的負(fù)載水平時為零。輔助風(fēng)扇18a(為了簡便僅示出一個)也通過電驅(qū)動馬達(dá) 64驅(qū)動。電驅(qū)動馬達(dá)64經(jīng)由離合器67或其它的可分離連接裝置連接到輔助風(fēng)扇18a，用 于在高于約40% _50%發(fā)動機負(fù)載的情形下當(dāng)由渦輪增壓機17替代供應(yīng)掃氣時使輔助風(fēng) 扇18a從電驅(qū)動馬達(dá)64斷開。電驅(qū)動馬達(dá)64經(jīng)由離合器66或其它的可分離連接裝置連 接到泵站65，以能夠在輔助風(fēng)扇18a由電動機64驅(qū)動時斷開液壓泵65。
圖8的圖表以連續(xù)線示出液壓泵的液壓動力消耗、以短劃線示出輔助風(fēng)扇18a的 動力消耗并以點劃線示出總共的動力消耗(數(shù)字對應(yīng)于曼恩12K98ME-C柴油發(fā)動機)。在 45X負(fù)載時，用于輔助風(fēng)扇的動力需求達(dá)到峰值620kW。在更高的負(fù)載時，渦輪增壓機17接 替并且通過斷開離合器67而使輔助風(fēng)扇18a從電驅(qū)動馬達(dá)64斷開。 在第三實施方式中，共軌45中的重燃油不僅輸送到將燃油噴射到氣缸14(圖1， 2)中的噴射器(未示出)而且還輸送到在排氣門組件15(圖1，2)中的液壓致動器(未示 出)，用于為它們供應(yīng)能量。液壓致動器(未示出)提供排氣門(同樣未示出)的打開力， 并且通過利用重燃油取代專用液壓液體來操作致動器而能夠避免很大一部分的液壓系統(tǒng)。 然而應(yīng)當(dāng)理解，該實施方式能夠容易地改型成包括獨立的用于例如為排氣門致動器供應(yīng)能 量的高壓液壓系統(tǒng)以及獨立的高壓燃料系統(tǒng)，每個都具有其自己的泵和電驅(qū)動馬達(dá)。
包括各自的電子控制閥(未示出)的管道將燃料注射器和排氣門致動器連接到共 軌45。從氣門致動器返回的流體經(jīng)由管道46引至油箱42。 因為由電力提供能量的液壓泵站能夠在大型二沖程發(fā)動機10不操作時操作，所以根據(jù)第三實施方式的推進(jìn)系統(tǒng)不需要通常包括于傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)中用以在發(fā)動機啟動期 間供應(yīng)液壓動力的啟動泵系統(tǒng)。 在圖9中通過部件以及部件間連接的總體圖示出根據(jù)本發(fā)明的船舶推進(jìn)系統(tǒng)的 第四優(yōu)選實施方式。該推進(jìn)系統(tǒng)包括電氣控制的二沖程發(fā)動機10。由發(fā)電機組40以及發(fā) 電機61產(chǎn)生電力，通過由機械傳動裝置63從曲軸獲取的動力來驅(qū)動發(fā)電機61。發(fā)動機組 40在大型二沖程發(fā)動機10不運行時——例如當(dāng)船舶停泊時——供應(yīng)電力并且還可以在峰 值負(fù)載下協(xié)助大型發(fā)電機61。 高壓泵站44(其示出為單個的可變排量泵，但是可包括多于一個的泵)經(jīng)由管道 47將高壓燃油輸送到共軌45。通過由機械傳動裝置41從曲軸獲取的動力來驅(qū)動泵站44。 機械傳動裝置41可包括齒輪和/或鏈條。蓄能器48 (示出為單個蓄能器，但是可由數(shù)個蓄 能器形成)連接到管道47以調(diào)平壓力。 可變排量泵69輸送用于液壓馬達(dá)49——其驅(qū)動輔助風(fēng)扇18a——的液壓動力?？?變排量泵69由電驅(qū)動馬達(dá)68驅(qū)動。管道50將高壓燃油供應(yīng)到驅(qū)動輔助風(fēng)扇18a的變排量 容積式馬達(dá)49。輔助風(fēng)扇18a所需的動力量是改變的，并且在大型二沖程柴油發(fā)動機10的 低負(fù)載水平處是最高的，而在高于大型二沖程柴油發(fā)動機10的最大持續(xù)功率的40%-50% 的負(fù)載水平時為零。可變排量泵71的容積與液壓馬達(dá)49的需求相匹配。
帶有控制閥74的管道70將可變排量泵連接到燃料共軌45，以用于在液壓泵站45 故障的情況下將緊急液壓動力供應(yīng)到燃料共軌45以及液壓馬達(dá)49。典型地，可變排量泵 69的容積對應(yīng)于在15%的發(fā)動機負(fù)載下供應(yīng)到共軌45和液壓馬達(dá)49的、用于氣門致動器 以及噴射器的液壓動力的總需求。如果主泵站44故障，則控制閥74打開且可變排量泵69 將高壓燃油輸送到共軌45以及液壓馬達(dá)49。 在第四實施方式中，共軌中的重燃油不僅輸送到將燃油噴射到氣缸14 (圖1 ， 2)中 的噴射器，而且還輸送到排氣門組件15(圖1，2)中的液壓致動器(未示出)，以給它們供應(yīng) 能量。液壓致動器(未示出)提供排氣門(同樣未示出)的打開力，并且通過利用重燃油 取代專用液壓液體來操作致動器，使得能夠避免很大一部分的液壓系統(tǒng)。然而應(yīng)當(dāng)理解，所 有描述的實施方式能夠容易地改型成包括獨立的高壓液壓系統(tǒng)——其用于例如為排氣門 致動器供應(yīng)能量——以及獨立的高壓燃料系統(tǒng)，每個都具有其自己的泵和電驅(qū)動馬達(dá)。
包括各自的電子控制閥(未示出)的管道將燃料注射器和排氣門致動器連接到共 軌45。從氣門致動器返回的流體經(jīng)由管道46引至油箱42。 因為由電力提供能量的液壓泵69的閥74類似于緊急操作地在發(fā)動機啟動期間處 于打開位置中，所以根據(jù)第四實施方式的推進(jìn)系統(tǒng)不需要通常包括于傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)中以在 發(fā)動機啟動期間供應(yīng)液壓動力的啟動泵系統(tǒng)。 圖10圖示出本發(fā)明的第五實施方式。該大型二沖程柴油發(fā)動機10附帶有一個或 多個發(fā)電機組40(僅示出一個)并附帶有一個或多個泵組106(僅示出一個)。泵組106包 括直接由遠(yuǎn)小于大型二沖程柴油發(fā)動機10的輔助柴油發(fā)動機108——優(yōu)選為4沖程柴油 發(fā)動機——驅(qū)動的大型可變排量泵107。用于液壓系統(tǒng)的高壓流體的大部分由泵組106形 成。用于液壓系統(tǒng)的高壓流體的少部分由通過電動機43驅(qū)動的高壓可變排量泵44形成。 可替代地(未示出)，泵44能夠通過從曲軸獲取的動力驅(qū)動。存在具有不同驅(qū)動單元的兩 個高壓泵或泵站為液壓系統(tǒng)提供了冗余，保證具有足夠的液壓動力以在應(yīng)急返航動力水平下——例如最大負(fù)載的50%-60%——操作大型二沖程柴油發(fā)動機。在本實施方式中，在正 常的發(fā)動機操作過程中，液壓系統(tǒng)驅(qū)動液壓排氣門致動器以及輔助風(fēng)扇。因此，安裝的液壓 動力是安裝在傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)中的典型液壓動力(約為最大主發(fā)動機輸出的1.8%至2.3%) 的至少兩倍(即，約為最大主發(fā)動機輸出的3. 6%至5% )。液壓泵44和107都能夠獨立于 大型二沖程柴油發(fā)動機的運行狀態(tài)地進(jìn)行操作。 第五實施方式的構(gòu)造允許大型安裝的液壓動力可最終用于為應(yīng)急返航推進(jìn)裝置 的液壓馬達(dá)供應(yīng)動力。從而，如果大型二沖程發(fā)動機出乎意料地發(fā)生故障，則液壓動力可通 過泵組108和電驅(qū)動泵44產(chǎn)生。在這種情況下，電氣控制閥51打開，且液壓動力供給到優(yōu) 選為參照圖6描述的類型的兩個低速運行液壓馬達(dá)53。液壓馬達(dá)53配置有帶通孔的驅(qū)動 軸54，該驅(qū)動軸54優(yōu)選地配合并連接到驅(qū)動軸5。液壓馬達(dá)53能夠以大型二沖程發(fā)動機 的最大操作速度的約25%至33%驅(qū)動驅(qū)動軸，且最大動力輸出為大型二沖程柴油發(fā)動機 的最大輸出的約2%至5%。這足以確保其中安裝有推進(jìn)系統(tǒng)的船舶保持是可操縱的。
因此，液壓馬達(dá)53將總是與驅(qū)動軸一起轉(zhuǎn)動，即，當(dāng)大型二沖程發(fā)動機10操作時 也一起轉(zhuǎn)動。為了在液壓馬達(dá)53只是隨著驅(qū)動軸5被動轉(zhuǎn)動時降低液壓馬達(dá)53中的阻力 /摩擦損失，通過液壓操縱抬升滾子保持架活塞71，使其不與凸輪曲線78接觸。
如果液壓馬達(dá)53是無法承受在大型二沖程發(fā)動機最大速度下運行的類型或者 是無法反轉(zhuǎn)的類型，則離合器或可分離的連接裝置(未示出)設(shè)置在中空的輸出軸54之 間(許多大型二沖程柴油發(fā)動機能夠反轉(zhuǎn)，這是針對帶有固定節(jié)距螺旋槳的推進(jìn)系統(tǒng)的需 求)。 圖11圖示出本發(fā)明的第六實施方式。該大型二沖程柴油發(fā)動機10附帶有兩個發(fā) 電機組40。電動機43驅(qū)動可變排量類型的大型液壓高壓泵44。來自高壓泵44的高壓流 體供給到共軌45中。除了輔助風(fēng)扇馬達(dá)49和排氣門致動器之外，液壓系統(tǒng)還經(jīng)由管道52 為驅(qū)動離心式海水泵82(為了冗余的目的設(shè)置兩個泵)的兩個液壓馬達(dá)81供應(yīng)動力。海 水泵82從海水入口 83抽吸海水，經(jīng)由中央冷卻器84并返回到海水出口 85。中央冷卻器 84是由耐海水材料制成的殼式、管式或板式熱交換器。 經(jīng)由管道52，液壓系統(tǒng)還為驅(qū)動中央離心式冷卻水泵87的兩個液壓馬達(dá)86供應(yīng) 動力。中央冷卻水泵87泵送淡水經(jīng)過中央冷卻器84、經(jīng)過潤滑油冷卻器88、經(jīng)過氣缸套冷 卻水冷卻器89、經(jīng)過大型二沖程發(fā)動機10的多個部件(未示出)然后返回。
此外，液壓系統(tǒng)還經(jīng)由管道52為驅(qū)動潤滑油泵91 (為了冗余的目的設(shè)置兩個泵) 的兩個液壓馬達(dá)90供應(yīng)動力。潤滑油泵91泵送潤滑油經(jīng)過油冷卻器88、經(jīng)過大型二沖程 發(fā)動機10的多個零件和部件并返回。 經(jīng)由管道52供應(yīng)動力的兩個液壓馬達(dá)92驅(qū)動兩個離心式氣缸套冷卻水泵93。 氣缸套冷卻水泵93泵送水經(jīng)過氣缸套冷卻水冷卻器89、經(jīng)由氣缸套、氣缸蓋和排氣門并返 回。氣缸套冷卻水還用于燃油排放管的保溫。 —個或多個液壓馬達(dá)95(僅示出一個)經(jīng)由管道52為一個或多個壓載泵94(僅 示出一個)供應(yīng)動力。壓載泵94從繞船舶設(shè)置的各個壓載箱(未示出)抽取流體并泵送 到各個的壓載箱，以使船舶水平。 —個或多個液壓馬達(dá)97(僅示出一個)經(jīng)由管道52為一個或多個如用于例如油 輪中的裝卸泵96(僅示出一個)供應(yīng)動力。
—個或多個液壓馬達(dá)98(僅示出一個)經(jīng)由管道52為一個或多個壓縮機99(僅
示出一個)供應(yīng)動力，從而產(chǎn)生用于例如控制和啟動空氣系統(tǒng)的壓縮空氣。 —個或多個液壓馬達(dá)100(僅示出一個)經(jīng)由管道52為一個或多個起錨機101(僅
示出一個)供應(yīng)動力以起錨和拋錨。起錨機可用于放松或拉進(jìn)位于船舶四周的不同位置中
的其它鏈條或索纜，或者可以是起重機的索軌。 在船舶的不同位置使用直接從大型二沖程柴油發(fā)動機的液壓系統(tǒng)供給高壓流體的液壓馬達(dá)具有能夠在船舶上避免許多大功率電纜、連接裝置、開關(guān)和電動機的效果，同時由于在液壓系統(tǒng)中沒有火花產(chǎn)生部件，所以還具有提高防火功能的優(yōu)點——在運載可燃貨物的船舶上尤其如此。 在帶有電氣控制的大型二沖程柴油發(fā)動機的傳統(tǒng)推進(jìn)裝置中的液壓作用典型地約為大型二沖程柴油發(fā)動機的最大功率的1.5%。通過在上述的實施方式中大量使用液壓馬達(dá)來代替電動機，液壓作用可在大型二沖程柴油發(fā)動機的最大功率的約3%至約6%的范圍內(nèi)。 上述"高壓泵"和"高壓液壓流體"中使用的術(shù)語"高壓"涵蓋高于8巴的任何壓強。 盡管為了說明的目的已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些具體描述僅用于說明的目的，且本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠做出多種改型而不背離本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
一種大型的渦輪增壓多氣缸二沖程十字頭式柴油發(fā)動機，包括一個或多個輔助風(fēng)扇，其用于在低發(fā)動機負(fù)載時從所述氣缸排出排氣，而在高發(fā)動機負(fù)載時一個或多個渦輪增壓機排出所述氣缸的排氣；液壓泵或泵站，其由電動機和/或由從曲軸獲取的動力和/或由獨立的柴油發(fā)動機驅(qū)動；以及一個或多個液壓馬達(dá)，其驅(qū)動所述一個或多個輔助風(fēng)扇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，其中，在低發(fā)動 機負(fù)載時所述一個或多個渦輪增壓機由所述液壓馬達(dá)驅(qū)動以在低發(fā)動機負(fù)載時排出所述 氣缸的排氣，而在較高的發(fā)動機負(fù)載時所述一個或多個渦輪增壓機不需要所述液壓馬達(dá)協(xié) 助地排出所述氣缸的排氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，包括主泵站，其 用于將液壓動力供應(yīng)到排氣門致動器，所述主泵站由從曲軸獲取的動力或由一個或多個電 驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動；以及第二泵站，其由一個或多個電動機驅(qū)動，所述第二泵站將液壓動力供應(yīng) 到驅(qū)動所述一個或多個輔助風(fēng)扇和/或燃料注射器的所述液壓馬達(dá)，并且當(dāng)另一泵站發(fā)生 故障時，所述主泵站或所述第二泵站之一將應(yīng)急液壓動力供應(yīng)到驅(qū)動所述一個或多個輔助 風(fēng)扇的液壓馬達(dá)以及所述排氣門致動器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，還包括發(fā)電機 組，其帶有自身的用于產(chǎn)生電力的原動力；液壓動力站，其由一個或多個電驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動， 并在所述大型二沖程柴油發(fā)動機不操作以及操作時都能夠供應(yīng)液壓動力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，還包括應(yīng)急液壓 系統(tǒng)，所述應(yīng)急液壓系統(tǒng)由驅(qū)動所述輔助風(fēng)扇馬達(dá)的泵形成并且包括將驅(qū)動所述輔助風(fēng)扇 馬達(dá)的所述泵連接到所述液壓系統(tǒng)的其它部分的管道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，還包括驅(qū)動軸， 其將所述大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機連接到螺旋槳；一個或多個輔助柴油發(fā) 電機組，用于供應(yīng)電力；至少一個所述泵站由電動機驅(qū)動，用于輸送受壓流體；至少一個液 壓馬達(dá)，其構(gòu)造用于當(dāng)所述大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機發(fā)生故障時驅(qū)動中間 軸或所述螺旋槳軸，以供應(yīng)應(yīng)急返航動力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，其中，所述為了 提供應(yīng)急返航動力而驅(qū)動所述曲軸的所述液壓馬達(dá)是低速運行液壓馬達(dá)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，其中，所述低速 運行液壓馬達(dá)直接耦聯(lián)到所述驅(qū)動軸或螺旋槳軸，或者與所述驅(qū)動軸或所述螺旋槳軸大致 以1比1的齒輪傳動比嚙合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機，其中離合器 或能夠分離的連接裝置設(shè)置在所述曲軸與所述驅(qū)動軸之間。
10. —種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)，包括 大型的渦輪增壓多氣缸二沖程十字頭式柴油發(fā)動機；一個或多個發(fā)電機，其由從所述大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機獲取的動力 和/或一個或多個輔助柴油發(fā)電機組來供應(yīng)動力以提供電力；一個或多個輔助風(fēng)扇，用于在低發(fā)動機負(fù)載時排出氣缸的排氣，所述輔助風(fēng)扇由液壓 馬達(dá)驅(qū)動；一個或多個高壓泵或高壓泵站，其由電動機供應(yīng)動力以輸送高壓燃油；液壓氣門致動器，其用于致動所述排氣門，其中，所述液壓氣門致動器和所述液壓馬達(dá)之一或兩者都通過由所述一個或多個高壓 泵或高壓泵站輸送的高壓燃油操作。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述被供應(yīng)以電力動力的高壓泵或高壓泵站具有足夠大的功率，用以滿足在各種載荷條件下所有的所述液壓氣門致動器和/或所 有的液壓馬達(dá)對高壓流體的需求。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，直接或間接地從所述曲軸和/或所述渦輪 增壓機的軸獲取所述動力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中所述發(fā)電機包括驅(qū)動軸，其設(shè)置在所述大型二沖程發(fā)動機的曲軸與所述海輪的螺旋槳之間； 液壓馬達(dá)，其連接到或能夠連接到所述驅(qū)動軸以驅(qū)動所述驅(qū)動軸； 由此，用于驅(qū)動所述驅(qū)動軸的所述液壓馬達(dá)的功率以及被供應(yīng)以電力的所述高壓泵或高壓泵站的功率大到足以作為在所述大型二沖程發(fā)動機發(fā)生故障的情況下船舶的應(yīng)急返航動力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述大型二沖程柴油發(fā)動機不操作以 及操作時，所述高壓泵站都能夠供應(yīng)液壓動力。
15. 用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)，包括大型的二沖程十字頭式柴油發(fā)動機，其經(jīng)由驅(qū)動 軸連接到螺旋槳；一個或多個發(fā)電機組，其包括原動力和發(fā)電機，用于獨立于所述大型二沖 程柴油發(fā)動機的操作狀態(tài)地發(fā)電；高壓液壓泵站或泵，其由一個或多個電動機驅(qū)動；以及 液壓活塞馬達(dá)，其能夠在所述大型二沖程柴油發(fā)動機發(fā)生故障時連接到所述驅(qū)動軸或所述 螺旋槳軸以提供應(yīng)急返航動力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述液壓馬達(dá)是低速運行排量機械系統(tǒng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述低速運行液壓活塞馬達(dá)具有配合到 所述驅(qū)動軸或所述螺旋槳軸的中空驅(qū)動軸，并且或者直接地連接到所述驅(qū)動軸或螺旋槳 軸、或者經(jīng)由離合器連接到所述螺旋槳軸，所述離合器使得所述液壓馬達(dá)能夠選擇性地接 合到所述驅(qū)動軸或螺旋槳軸以及與所述驅(qū)動軸或螺旋槳軸分離。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述液壓馬達(dá)包括在具有突出部分的凸 輪上運行的滾子保持架活塞，并且當(dāng)所述液壓馬達(dá)不操作時所述滾子保持架活塞被抬升。
19. 低速運行液壓馬達(dá)的應(yīng)用，當(dāng)大型海輪的主發(fā)動機發(fā)生故障時，應(yīng)用能夠連接到所 述大型海輪的驅(qū)動軸或螺旋槳的所述低速運行液壓馬達(dá)來供應(yīng)應(yīng)急返航動力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的應(yīng)用，其中，所述驅(qū)動軸能夠與主發(fā)動機分開。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的應(yīng)用，其中，所述低速運行液壓馬達(dá)是帶有多個呈星形或 扇形布置的氣缸的容積式機械系統(tǒng)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的應(yīng)用，其中，所述液壓活塞馬達(dá)包括殼體；至少一個帶有 內(nèi)凸輪曲線的凸輪盤；至少一個氣缸體，其具有多個氣缸以及在這些氣缸中運行的活塞； 帶有靜壓軸承的滾子保持架；滾子，其在所述凸輪曲線與所述滾子保持架之間運行，所述保 持架以一定的繞角包繞所述滾子；以及用于所述滾子的引導(dǎo)構(gòu)件。
23. —種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)，包括大型的二沖程十字頭式柴油發(fā)動機，其經(jīng)由 驅(qū)動軸連接到螺旋槳；一個或多個發(fā)電機組，其包括原動力和發(fā)電機，用于獨立于所述大型的二沖程柴油發(fā)動機的操作狀態(tài)地發(fā)電；一個或多個高壓液壓泵站或泵，其由輔助柴油發(fā)動機驅(qū)動，以產(chǎn)生用于與大型二沖程發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的高壓液壓流體消耗裝置的高壓液壓流體。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述推進(jìn)系統(tǒng)還包括由電動機或從曲軸獲取的動力驅(qū)動的高壓液壓泵或泵站。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述消耗裝置包括一個或多個包括液壓馬達(dá)、燃料注射器和液壓致動器的組。
26. —種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)，包括大型二沖程單流十字頭式柴油發(fā)動機，其經(jīng)由驅(qū)動軸連接到螺旋槳；高壓泵或泵站，其供應(yīng)高壓液壓流體；多個氣缸，每個氣缸設(shè)置有至少一個排氣門以及用于致動所述至少一個排氣門(4)的液壓氣門致動器(9);多個輔助設(shè)備，其與所述大型二沖程柴油發(fā)動機相關(guān)聯(lián)、由旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動，其特征在于，所述多個輔助設(shè)備中的至少一個或多個由通過高壓液壓流體供應(yīng)動力的容積式馬達(dá)驅(qū)動。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述輔助設(shè)備包括一個或多個包括冷卻水泵、潤滑油泵、輔助風(fēng)扇、應(yīng)急返航馬達(dá)和壓縮機的組。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述船舶包括多個不與所述大型二沖程柴油發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動設(shè)備，所述不相關(guān)聯(lián)的設(shè)備由通過來自于所述高壓泵或泵站輸出的高壓液壓流體驅(qū)動的容積式馬達(dá)驅(qū)動。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述不與所述大型二沖程發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的船上設(shè)備包括一個或多個包括壓載泵、裝卸泵、起錨機和索軌的組。
全文摘要
用于大型海輪的推進(jìn)和動力系統(tǒng)。本發(fā)明涉及用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括大型的渦輪增壓多氣缸二沖程十字頭式柴油發(fā)動機，其作為主原動力耦聯(lián)到螺旋槳軸；以及一個或多個小得多的柴油發(fā)動機，其作為第二原動力耦聯(lián)到發(fā)電機。主發(fā)動機需要電力、液壓動力以及氣動力從而能夠啟動并操作。在短暫停止的過程中主發(fā)動機需要熱力以及少量液壓動力，并且在啟動過程中需要液壓動力、氣動力和電力。根據(jù)本發(fā)明，在主發(fā)動機停止，主發(fā)動機啟動和主發(fā)動機操作期間提供液壓動力的液壓泵站由從由較小的柴油發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機獲取動力的電動機驅(qū)動。
文檔編號F01L9/02GK101713328SQ20091022477
公開日2010年5月26日 申請日期2005年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月5日
發(fā)明者埃里克·阿哈斯韋魯森, 尼爾斯·亨里克·內(nèi)伊高 申請人:曼狄賽爾公司