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(jī)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(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)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(yùn)行的大型二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)是龐大并高效的動力產(chǎn)生機(jī)器。這些發(fā)動機(jī)中的最大者在94轉(zhuǎn)/分時產(chǎn)生大約100.000 kW的動力，總長度為33米并且重量接近3500噸。這些發(fā)動機(jī)附有驅(qū)動發(fā)電機(jī)—一即所謂的發(fā)電機(jī)組一一的輔助柴 油發(fā)動機(jī)。發(fā)電機(jī)組在發(fā)電機(jī)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(jī)的輔助設(shè)備包括例如高壓液壓泵、氣壓泵(壓 縮機(jī))、潤滑油泵、燃油供給泵、燃油循環(huán)泵、海水泵、氣釭套冷卻水 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)動的一一例如輔助風(fēng)扇，或 者通#械傳動機(jī)構(gòu)(即，鏈條或齒輪)從大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的 曲軸獲得動力一一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(jī)連同其液壓操作的排氣門在發(fā) 動機(jī)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(jī)啟動過程中需要少量的液壓。因此，在發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)的電能由發(fā)電機(jī)組提供。發(fā)電機(jī)組還在發(fā)動機(jī)停止期間為大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)組還提供船上的由多種消 耗裝置一一例如用于貨船的冷卻系統(tǒng)一一使用的熱力以及電力、以及 在主發(fā)動機(jī)停止時用于照明和為電氣設(shè)^^提供能量的電能。從燃油效率的觀點(diǎn)來看，由于能量在大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的曲軸處高效地產(chǎn)生，所以從大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的曲軸獲WO^能以驅(qū)動輔助設(shè)備是有吸引力的。然而，從曲軸獲#械能僅能夠用于允 許在輔助設(shè)備與曲軸之間實(shí)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(jī)械傳動以連接到曲軸，所以在大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的低負(fù)載運(yùn)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(jī)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(jī)的最大額定功率的1.8 %至2.3 o/o的范圍內(nèi)。從曲軸獲取能量的另一缺點(diǎn)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^！ 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(jī)之間的位置靈活性以及形成連 接的相對容易JL^決定性作用的地方使用電動機(jī)，例如用于輔助風(fēng)扇.最大的二沖程柴油發(fā)動機(jī)是龐大的，且單個發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生大于 100.000 kW的動力。驅(qū)動輔助設(shè)備的電動機(jī)僅消耗發(fā)動機(jī)曲軸動力的 一小部分，但就絕對值而言是大電動機(jī)。例如，具有68,520 kW的最 大額定功率的曼恩柴油發(fā)動機(jī)(MAN B&W Diesel) 12K98MOC采用 四個155 kW的電動機(jī)，每個電動機(jī)驅(qū)動四個輔助風(fēng)扇。這種大功率 的電動機(jī)是相對昂貴的設(shè)備。導(dǎo)致它們高價(jià)格的原因是由于低產(chǎn)量以 及與大型電動一目關(guān)聯(lián)的冷卻問題。電動機(jī)具有緊湊并封閉的構(gòu)造， 并因?yàn)槠渥陨硖攸c(diǎn)而難以冷卻。 一定尺寸以上的發(fā)動機(jī)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(jī)的輔助設(shè)備供應(yīng) 能量的電動機(jī)是油冷的。此外，保險(xiǎn)7>司要求500 kW以上的電動機(jī) 是受過鑒定的，這樣導(dǎo)致它們的市場價(jià)格顯著上升。這種尺寸的電動機(jī)典型為異步電動機(jī)。為可變地控制這些電動機(jī) 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(yùn)行，即使主電動機(jī)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(jī) 仍是以滿功率運(yùn)行，所以這只不過是在浪費(fèi)能量。至今為止避免該能 量浪費(fèi)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(jī)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(yùn)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(shí)上輔助風(fēng)扇通常以非最佳速;^運(yùn)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(jī)、發(fā)電機(jī)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(jì)復(fù)雜而且實(shí)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(jī)。 由于主發(fā)動機(jī)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M 造成極其可靠的機(jī)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(jī)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耽良動 機(jī)而不是一個大型發(fā)動機(jī)、從而提供適當(dāng)?shù)娜哂鄟韺?shí)現(xiàn)。然而，從燃 料效率和操作成本的觀點(diǎn)來看，在船舶中安裝兩個較小的發(fā)動機(jī)來取 代一個較大的發(fā)動機(jī)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)明的目的在于提供一種大型的二沖程船用柴 油發(fā)動機(jī)，其中改善了對輔助設(shè)備的動力供應(yīng)。根據(jù)權(quán)利要求1，該目的通過提供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(jī)來實(shí)現(xiàn)，其包括 一個或多個輔助風(fēng)扇，其用 于在低發(fā)動機(jī)負(fù)載時排出所述氣缸的排氣； 一個或多個液壓泵或泵站，其用于為^>￡系統(tǒng)和/或潤滑和/或燃料系統(tǒng)供應(yīng)加壓流體；以及一個或 多個電動機(jī)，其驅(qū)動所述一個或多個輔助風(fēng)扇以及所述一個或多個液 壓泵或泵站。本發(fā)明的另一目的在于為大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的輔助風(fēng)扇提供 更有效的動力供應(yīng)。根據(jù)權(quán)利要求7，該目的通過提供一種大型渦輪增壓多氣釭二沖程 十字頭式柴油發(fā)動機(jī)來實(shí)現(xiàn)，其包括 一個或多個輔助風(fēng)扇，其用于 在低發(fā)動機(jī)負(fù)栽時從所述氣缸排出排氣，而在高發(fā)動機(jī)負(fù)載時渦輪增 壓機(jī)排出所述氣缸的排氣；液壓泵或泵站，其由電動機(jī)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(jī)的液壓氣門致動器提 供改善的動力供應(yīng)。根據(jù)權(quán)利要求16，該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)，其包括大型的渦輪增壓多氣釭二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)； 一個或多個發(fā)電機(jī)，其由從所述大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā) 動機(jī)獲取的動力和/或 一個或多個輔助柴油發(fā)電機(jī)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(jī)負(fù)載時排出氣釭的排 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(jī)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)。根據(jù)權(quán)利要求21，該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)，其包括大型的二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)，其經(jīng)由驅(qū)動軸連 接到螺旋槳； 一個或多個發(fā)電機(jī)組，其包括原動力和發(fā)電機(jī)，用于獨(dú) 立于所述大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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M供應(yīng)系統(tǒng)的用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng)。根據(jù)權(quán)利要求29,該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)，其包括大型的二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)，其經(jīng)由驅(qū)動軸連 接到螺旋槳； 一個或多個發(fā)電機(jī)組，其包括原動力和發(fā)電機(jī)，用于獨(dú) 立于所述大型的二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)驅(qū)動，以產(chǎn)生用于與大型二沖程發(fā)動^4目關(guān)聯(lián)的高壓^ta流體消耗裝置的高壓M流體。通過使用輔助柴油發(fā)動機(jī)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(jī)和電動機(jī)，同時仍能夠獨(dú)立于所述 大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)相關(guān)聯(lián)的輔助設(shè)備的系 統(tǒng)。根據(jù)權(quán)利要求33,該目的通過提供一種用于大型海輪的推進(jìn)系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)，其包括大型二沖程單流十字頭式柴油發(fā)動機(jī)，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i殳備，其與所述大型二沖程柴油發(fā)動W目關(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^S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(jī)，能夠提高效率，因?yàn)榕c電動機(jī) 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(jī)的其它 目的、特征、優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(jī)的側(cè)視圖，并示出了 9 到12釭發(fā)動機(jī)的長度，圖2是圖1中的發(fā)動機(jī)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(jī)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(shí)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(shí)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(jī)負(fù)載函數(shù)的^La動力消耗的圖，圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(shí)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(jī)負(fù)載函數(shù)的:^泵馬達(dá)以;SJC電機(jī)的動力 消耗的圖，圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)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IO是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)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ll是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)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(shí)施方式
在下面具體的描述中，將通過優(yōu)選實(shí)施方式來描述包括大型二沖 程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)的用于海輪的推進(jìn)系統(tǒng)。圖1和圖2示出具有98 cm活塞直徑的大型低速二沖程十字頭式 直列柴油發(fā)動機(jī)10，其是推進(jìn)系統(tǒng)的核心。這些發(fā)動機(jī)典型地具有6至16個直列的氣缸。圖1中描述了 8釭發(fā)動機(jī)10的側(cè)視圖，同時還 有示出此發(fā)動機(jī)的9、 10、 U和12缸模式的輪廓的額外線條。在發(fā)動 機(jī)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虹漠型的28米的機(jī)器的絕對尺寸。發(fā)動M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(jī)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(jì)的A形曲軸箱架12安裝在底座11上。氣釭架13安M 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^L每個氣缸14的頂部上。氣缸架13iE^載燃料噴射系統(tǒng)19、排 氣匯集器16、渦輪增壓機(jī)17以及掃氣匯集器18。渦輪增壓機(jī)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 i史置在 各渦輪增壓機(jī)17與掃氣匯集器18之間。在發(fā)動機(jī)的操作過程中，一 旦發(fā)動機(jī)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(jī)負(fù)載超it^動機(jī)最大持 續(xù)功率的30 % - 50 %時，渦輪增壓機(jī)17獨(dú)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 i殳置有呈貫通橫板21形式的加強(qiáng)板， 該加強(qiáng)板4吏曲軸箱架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)置的貨搶2以及機(jī)艙3的船舶1的尾部。大型二沖程發(fā)動機(jī)IO剛好設(shè)置在分隔機(jī)槍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(jī)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(jī)需要一系列的輔助系統(tǒng)，例如電氣系統(tǒng)氣醫(yī)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 件一一例如由一個或多個電子控制器或計(jì)算機(jī)(未示出)控制的岡以 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(jī)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(shí)施方式。推進(jìn)系統(tǒng)包括電氣控制的二沖程發(fā)動 機(jī)10。電力由兩個發(fā)電機(jī)組40產(chǎn)生。發(fā)電機(jī)組包括耦聯(lián)到發(fā)電機(jī)的 四沖程柴油發(fā)動機(jī)。在圖4中示出兩個發(fā)電機(jī)組40,但是可以是一個 大型發(fā)電機(jī)組或者多于兩個的較小發(fā)電機(jī)組。當(dāng)大型二沖程發(fā)動機(jī)IO 不運(yùn)作時一一例如當(dāng)船舶停泊時一一發(fā)電機(jī)組40也提供電力。當(dāng)大型 二沖程電動機(jī)IO不運(yùn)作時，發(fā)電機(jī)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(jī)組40 接收電力的電動機(jī)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(jī)IO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(jī)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(jī)10的所有負(fù)載水平下都將所需的一一而不會多于所 需的一一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(diǎn)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(shí)施方式中，共軌45中的重燃油不僅輸送到將燃油噴射 到氣釭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(dú)的液 壓系統(tǒng)。然而應(yīng)當(dāng)理解，所有描述的實(shí)施方式能夠容易地改型成包括 獨(dú)立的高壓液壓系統(tǒng)一一其用于例如為排氣門致動器供應(yīng)能量一一以 及獨(dú)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(jī) 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# (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(jī)操作時).液壓馬達(dá)可屬 于低速運(yùn)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(jī)IO的輸出軸之間。當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)1^作時離合器59#^, 而當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)發(fā)生故障時離合器59分離，從而、M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(jī)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(jī)IO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(jī)不操作時電力操作的液壓泵站能夠操 作，根據(jù)本實(shí)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(jī)啟動期間供應(yīng)液壓動力的啟動泵系統(tǒng)。示例一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(jī)是曼恩柴油發(fā)動機(jī)(MAN B&W Diesel) 12K98ME-C，其具有12釭、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(jī)在104轉(zhuǎn)/分時具有 68.520 kW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(shí)施方式中，用于產(chǎn)生電力的動力量位于2740 kW與6850 kW之間。液壓動力供應(yīng)系統(tǒng)需要能夠在110 %負(fù)載時輸送1360 kW。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(shí)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(yùn)行'^La馬達(dá)(下文 參照圖6更加具體地描述)之外其與第一實(shí)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';^a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(diǎn)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 620 kW。在更高的負(fù)載下，渦輪增壓機(jī)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1336 kW，并且在110 %的負(fù)栽下再次達(dá)到峰值1336 kW。緊急操作當(dāng)大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(shí)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(shí)施方式中沒有任何離合 器的^/分離)。根據(jù)第二實(shí)施方式，如圖6所示，液壓馬達(dá)53是帶有星形或扇形 設(shè)置的多個氣釭的低速運(yùn)行容積式機(jī)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)置于氣釭體76中的氣釭75內(nèi)運(yùn)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，從而形成在氣釭體 76和凸輪曲線78上的扭矩。在氣釭體76中具有能夠轉(zhuǎn)動的滑動裝置 79，用于將高壓燃油80分配到氣釭。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636000 Nm的扭矩(2055kW)。帶有12K98ME-C發(fā)動機(jī)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636000 Nm (2055 kW )。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 :fe^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(shí)現(xiàn)4至5哩/小時的速度，而在104轉(zhuǎn)/分時巡M度為 14至15哩/小時的M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(shí)施方式，通過在4^動機(jī)負(fù)載下利用液壓馬達(dá)驅(qū) 動渦輪增壓機(jī)，輔助風(fēng)扇的功能可由渦輪增壓機(jī)或多個渦輪增壓W 代。由液壓馬達(dá)添加到渦輪增壓機(jī)的額外動力使得在低發(fā)動機(jī)負(fù)載時 渦輪增壓機(jī)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(jī)負(fù)載期間，根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，通過操作作為液壓泵 連接到渦輪增壓機(jī)的液壓馬達(dá)，渦輪增壓機(jī)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(jī)的過 剩能量能夠回收利用并使用于在高發(fā)動機(jī)負(fù)載時需要最高輸入的^H 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(shí)施方式。該推進(jìn)系統(tǒng)包括電氣控制的二沖程 發(fā)動機(jī)IO。由發(fā)電機(jī)組40以及由發(fā)電機(jī)61產(chǎn)生電力，通過經(jīng)由W^ 傳動裝置63從曲軸獲取的動力來驅(qū)動發(fā)電機(jī)61。發(fā)動機(jī)組40包括耦 聯(lián)到發(fā)電機(jī)一一其功率低于發(fā)電機(jī)61——的四沖程柴油發(fā)動機(jī)。發(fā)電 機(jī)組40在大型二沖程發(fā)動機(jī)10不運(yùn)行時一一例如當(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(jī)61。當(dāng)大型二 沖程發(fā)動機(jī)10不運(yùn)行時，發(fā)動機(jī)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^iaa 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(jī)IO中間負(fù)載7jc平處是最高的，而在高于大型二沖程柴油 發(fā)動機(jī)IO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《更僅示出一個)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(jī)負(fù)載的情形下當(dāng)由渦輪增壓機(jī)17替代供 應(yīng)掃氣時〗吏輔助風(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(jī)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^H動力消耗、以短劃線示出 輔助風(fēng)扇18a的動力消耗并以點(diǎn)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(jī))。在45%負(fù)載時，用于輔助風(fēng)扇的動 力需求達(dá)到峰值620 kW。在更高的負(fù)栽時，渦輪增壓機(jī)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(shí)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(shí)施方式能夠容易地改型成包括獨(dú)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(dú)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?yàn)橛呻娏μ峁┠芰康囊簤罕谜灸軌蛟诖笮投_程發(fā)動機(jī)10不 操作時操作，所以根據(jù)第三實(shí)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(jī)啟動期間供應(yīng)、;^s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(shí)施方式。該推進(jìn)系統(tǒng)包括電氣控制的二沖程 發(fā)動機(jī)IO。由發(fā)電機(jī)組40以;SJL電機(jī)61產(chǎn)生電力，通過由機(jī)械傳動 裝置63從曲軸獲取的動力來驅(qū)動發(fā)電機(jī)61。發(fā)動機(jī)組40在大型二沖 程發(fā)動機(jī)10不運(yùn)行時一一例如當(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(jī)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M傳動裝置 41從曲軸獲取的動力來驅(qū)動泵站44。機(jī)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—一的液壓動力?？勺兣帕勘?9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(jī)IO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(jī)10的最大持續(xù)功率的 40% -50%的負(fù)載水平時為零?？勺兣帕勘?1的容積與液壓馬達(dá)49 的需求相匹配。帶有控制岡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(jī)負(fù)載下供應(yīng)到共軌45和^ta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(shí)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、^H系統(tǒng)。然而 應(yīng)當(dāng)理解，所有描述的實(shí)施方式能夠容易地改型成包括獨(dú)立的高壓液 壓系統(tǒng)一一其用于例如為排氣門致動器供應(yīng)能量一一以及獨(dú)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?yàn)橛呻娏μ峁┠芰康囊簤罕?9的閥74類似于緊急操作地在發(fā) 動機(jī)啟動期間處于打開位置中，所以根據(jù)第四實(shí)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(jī)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(shí)施方式。該大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)10 附帶有一個或多個發(fā)電機(jī)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(jī)10的輔助柴油發(fā)動機(jī)108 — 一優(yōu)選為4沖程柴油發(fā)動機(jī)一一驅(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(jī)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it^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)急返航動力水平下一一 例如最大負(fù)載的50 % - 60 % ——操作大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)。在本實(shí) 施方式中，在正常的發(fā)動機(jī)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(jī)輸出的1.8%至2.3% )的至少兩 倍(即，約為最大主發(fā)動機(jī)輸出的3.6%至5% )。 '^H泵44和107都 能夠獨(dú)立于大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)地進(jìn)行操作。第五實(shí)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(jī)出 乎意料M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(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)最大速度下運(yùn)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(jī)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(shí)施方式。該大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)IO 附帶有兩個發(fā)電機(jī)組40。電動機(jī)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，M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7JC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(jī)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)卯供應(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(jī)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)由氣釭套、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。一個或多個、;^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。壓栽泵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。一個或多個液壓馬達(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。一個或多個液壓馬達(dá)98 (僅示出 一個)經(jīng)由管道52為 一個或多個 壓縮機(jī)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。一個或多個液壓馬達(dá)100 (僅示出一個)經(jīng)由管道52為一個或多 個起錨機(jī)101 (僅示出一個)供應(yīng)動力以起錨和拋錨。起錨機(jī)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 A^重機(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)一一在運(yùn)栽可燃貨物的船舶上 尤其如此。在帶有電氣控制的大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)的最大功率的1.5%。通it^ 上述的實(shí)施方式中大量使用液壓馬達(dá)來代替電動機(jī)，液壓作用可在大 型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(qiáng)。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
1.一種大型的渦輪增壓多氣缸二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)，包括一個或多個輔助風(fēng)扇，其用于在低發(fā)動機(jī)負(fù)載時排出所述氣缸的排氣；一個或多個液壓泵或泵站，其用于為液壓系統(tǒng)和/或潤滑和/或燃料系統(tǒng)供應(yīng)加壓流體；以及一個或多個電動機(jī)，其驅(qū)動所述一個或多個輔助風(fēng)扇以及所述一個或多個液壓泵或泵站。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)，其中，每個所述輔助風(fēng)扇經(jīng)由 離合器連接到相應(yīng)的電動機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)，還包括構(gòu)造為用以接合和分開 所述離合器的控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)，其中，所述控制器構(gòu)造成當(dāng)所^L動機(jī)負(fù)載下降到低于第一閾值時^所述離合器，并且當(dāng)所^L動 機(jī)負(fù)載上升至高于第二閾值時分開所述離合器。
5. 根據(jù)權(quán)利要1至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)，其中，所述一個或 多個液壓泵或泵站屬于變排量的類型，所述液壓泵或泵站的排量由所述 控制器控制，并且所述控制器構(gòu)造成控制所述泵的排量以確保所述一個 或多個電動機(jī)所需的扭矩不超過預(yù)定的閾值。
6. 根據(jù)權(quán)利要1至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)動機(jī)，其中，所述一個或 多個電動機(jī)在所有發(fā)動機(jī)操作狀態(tài)下驅(qū)動所述一個或多個液壓泵或泵 站，從而允許所述發(fā)動機(jī)不需要發(fā)動機(jī)啟動泵站地啟動。
7. —種大型的渦輪增壓多氣釭二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)，包括: 一個或多個輔助風(fēng)扇，其用于在低發(fā)動機(jī)負(fù)載時從所述氣釭排出排氣， 而在高發(fā)動機(jī)負(fù)載時一個或多個渦輪增壓機(jī)排出所述氣釭的排氣；M泵或泵站，其由電動機(jī)和/或由從曲軸獲取的動力和/或由獨(dú)立的柴油發(fā)動機(jī)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣釭二沖程柴油發(fā)動 機(jī)，其中，在低發(fā)動機(jī)負(fù)載時所述一個或多個渦輪增壓機(jī)由所述液壓馬達(dá)驅(qū)動以在^ic動機(jī)負(fù)載時排出所述氣缸的排氣，而在較高的發(fā)動機(jī)負(fù)載時所述一個或多個渦輪增壓機(jī)不需要所述液壓馬達(dá)協(xié)助地排出所述 氣缸的排氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣釭二沖程柴油發(fā)動 機(jī)，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(jī)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)所述 主泵站或所述第二泵站之一發(fā)生故障時，另一泵站將應(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。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動 機(jī)，還包括發(fā)電機(jī)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(jī)不操作以及操作時都能夠供應(yīng)氣醫(yī)動力。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動機(jī)，還包括應(yīng)急M系統(tǒng)，所述應(yīng)急^a系統(tǒng)由驅(qū)動所述輔助風(fēng)扇馬達(dá)系統(tǒng)的其它部分的管道。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣釭二沖程柴油發(fā)動 機(jī)，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(jī)連接到螺旋槳； 一個或多個輔助柴油發(fā)電機(jī)組，用于供應(yīng)電力；至少一個所述泵站由電動機(jī)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(jī)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。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣釭二沖程柴油發(fā)動 機(jī)，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(yùn)行:^馬達(dá)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型的渦輪增壓多氣缸二沖程柴油發(fā)動 機(jī)，其中，所述^it運(yùn)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。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的大型的渦輪增壓多氣釭二沖程柴 油發(fā)動機(jī)，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。
16. —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釭二沖程十字頭式柴油發(fā)動機(jī)；一個或多個發(fā)電機(jī)，其由從所述大型的渦輪增壓多氣釭二沖程柴油 發(fā)動機(jī)獲取的動力和/或一個或多個輔助柴油發(fā)電機(jī)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^il動機(jī)負(fù)載時排出氣釭的排氣，所 述輔助風(fēng)扇由M馬達(dá)驅(qū)動；一個或多個高壓泵或高壓泵站，其由電動機(jī)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^Mt。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16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;U^各種載荷^Hf 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。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16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(jī)的獲取所述動力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中所^C電機(jī)包括 驅(qū)動軸，其設(shè)置在所述大型二沖程發(fā)動機(jī)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(jī)發(fā)生故障的情況下船舶的應(yīng)急返航動力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16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(jī)不操作以及操作時，所述高壓泵站都能夠供應(yīng)液壓動力。
21. 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(jī)，其經(jīng)由驅(qū)動軸連接到螺旋槳； 一個或多個發(fā)電機(jī)組，其包括原 動力和發(fā)電機(jī)，用于獨(dú)立于所述大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述液壓馬達(dá)是低 速運(yùn)行排量W^系統(tǒng)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述低速運(yùn)行液壓活塞馬達(dá)具有s&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M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。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23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(yùn)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。
25. 低速運(yùn)行液壓馬達(dá)的應(yīng)用，當(dāng)大型海輪的主發(fā)動機(jī)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(yùn)行液壓 馬達(dá)來供應(yīng)應(yīng)急返航動力。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的應(yīng)用，其中，所述驅(qū)動軸能夠與主發(fā) 動機(jī)分開。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的應(yīng)用，其中，所述低速運(yùn)行液壓馬達(dá) 是帶有多個呈星形或扇形布置的氣釭的容積式機(jī)喊系統(tǒng)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27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；至少一個氣釭體，其具有多 個氣缸以及在這些氣釭中運(yùn)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(yùn)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。
29. —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(jī)，其經(jīng)由驅(qū)動軸連接到螺旋槳； 一個或多個發(fā)電機(jī)組，其包 括原動力和發(fā)電機(jī)，用于獨(dú)立于所述大型的二沖程柴油發(fā)動機(jī)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(jī)驅(qū)動，以產(chǎn)生用于與大型二沖程發(fā)動機(jī)相關(guān)聯(lián)的高壓液壓流體消耗裝置的高 壓M流體。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29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(jī)或從曲軸獲取的動力驅(qū)動的高壓液壓泵或泵站。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29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。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29或31所述的推進(jìn)系統(tǒng)，其中，所述液壓馬達(dá) 驅(qū)動一個或多個包括冷卻泵、裝卸泵、^^錨機(jī)、潤滑油泵以及輔助風(fēng)扇 的組.
33. —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(jī)，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，每個氣釭設(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M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)動糾目關(guān)聯(lián)、由旋轉(zhuǎn)動 力驅(qū)動，其特征在于，所述多個輔助i殳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。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33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(jī)的組。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33或34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;W目關(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。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33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^M目關(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(jī)和索軌的組。
全文摘要
一種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(jī)，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(jī)，其作為第二原動力耦聯(lián)到發(fā)電機(jī)。主發(fā)動機(jī)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(jī)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。液壓動力由一個或多個高壓泵或泵站提供，高壓泵或泵站由從大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的曲軸獲取的動力、電動機(jī)或輔助柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動。
文檔編號F02B37/10GK101283171SQ200580051784
公開日2008年10月8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