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FR2847550A1 - Car ferry propelled by electrical motor comprises compartmentalized deck defining upper passenger part and lower part enclosing electrical propulsion motor supplied by gas turbine driven alternator - Google Patents

Car ferry propelled by electrical motor comprises compartmentalized deck defining upper passenger part and lower part enclosing electrical propulsion motor supplied by gas turbine driven alternator Download PDF

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Publication number
FR2847550A1
FR2847550A1 FR0214831A FR0214831A FR2847550A1 FR 2847550 A1 FR2847550 A1 FR 2847550A1 FR 0214831 A FR0214831 A FR 0214831A FR 0214831 A FR0214831 A FR 0214831A FR 2847550 A1 FR2847550 A1 FR 2847550A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
gas turbine
ship
alternator
compartmentalized
propelled
Prior art date
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Withdrawn
Application number
FR0214831A
Other languages
French (fr)
Inventor
Eric Chapuis
Jean Francois Bruneteau
Peter Nielsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom SA
Original Assignee
Alstom SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom SA filed Critical Alstom SA
Priority to FR0214831A priority Critical patent/FR2847550A1/en
Publication of FR2847550A1 publication Critical patent/FR2847550A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/30Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/54Ferries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

The car ferry comprises a compartmentalized deck (2) defining an upper part (4) dedicated to passengers and a lower part (5) enclosing an electrical propulsion motor. The motor is electrically supplied by an alternator driven by a gas turbine (8) located in the upper part. The alternator and gas turbine are located near a chimney (12) in the upper part.

Description

L'invention concerne un navire, notamment un paquebot ou un car-ferry,The invention relates to a ship, in particular a liner or a car ferry,

comprenant un pont de compartimentage définissant une partie supérieure dédiée à des passagers, et une partie inférieure incluant au moins un moteur de propulsion électrique, ce moteur étant alimenté par un alternateur entraîné par une turbine à gaz. L'invention traite plus particulièrement de l'aménagement des moyens de propulsion d'un tel navire. Ces moyens de propulsion qui incluent notamment le moteur électrique, l'alternateur et la turbine à gaz sont placés dans un espace machine qui est situé sous le pont de compartimentage. Le pont de compartimentage, situé au dessus de la ligne de flottaison, est le pont jusqu'auquel s'élèvent des cloisons étanches,  comprising a compartmentalisation bridge defining an upper part dedicated to passengers, and a lower part including at least one electric propulsion engine, this engine being powered by an alternator driven by a gas turbine. The invention relates more particularly to the arrangement of the means of propulsion of such a ship. These propulsion means which include in particular the electric motor, the alternator and the gas turbine are placed in a machine space which is located under the compartmentalization bridge. The compartmentalization bridge, located above the waterline, is the bridge up to which watertight bulkheads rise,

et dont la position est définie en application de la réglementation en vigueur.  and whose position is defined in application of the regulations in force.

Cette réglementation précise des critères de stabilité à respecter par le navire en cas d'avarie, comme par exemple une limite de gîte après envahissement par l'eau d'un ou deux compartiments contigus situés sous le pont de compartimentage. En cas d'avarie, l'espace machine est susceptible d'être envahi par l'eau ce qui risque d'entraîner la perte totale de la production d'énergie. Le moteur de propulsion électrique qui est situé dans la partie inférieure, peut être placé dans l'espace machine, ou encore dans une nacelle étanche encore appelée "pod" fixée à la coque du navire, cette nacelle étant apte à tourner par rapport à la coque pour propulser et diriger  These regulations specify stability criteria to be observed by the ship in the event of damage, such as for example a list limit after water invasion by one or two contiguous compartments located under the compartmentalisation deck. In the event of damage, the machine space is liable to be invaded by water, which risks causing total loss of energy production. The electric propulsion motor which is located in the lower part, can be placed in the machine space, or even in a watertight nacelle also called "pod" fixed to the hull of the ship, this nacelle being able to turn relative to the hull to propel and steer

le navire.vessel.

La partie inférieure qui constitue l'espace machine est généralement reliée à l'atmosphère par un espace vertical particulier appelé "casing", de grandes dimensions situé sensiblement au centre du navire. Ce casing qui traverse verticalement toute la partie supérieure du navire se prolonge en une cheminée, et abrite différentes conduites provenant de l'espace machine. Ces conduites sont typiquement des conduites d'évacuation des gaz de combustion en provenance des moteurs diesel ou des turbines à gaz de production de l'énergie électrique et des autres équipements non dédiés à la production de cette énergie. Il s'agit aussi de conduites d'alimentation en air frais des moyens de production de l'énergie et de ventilation de l'espace machine. L'espace même du casing entre les conduites peut aussi être directement utilisé pour faire circuler de l'air de ventilation de l'espace  The lower part which constitutes the machine space is generally connected to the atmosphere by a particular vertical space called "casing", of large dimensions located substantially in the center of the ship. This casing which vertically crosses the entire upper part of the ship extends into a chimney, and shelters various pipes coming from the machine space. These pipes are typically pipes for evacuating combustion gases from diesel engines or gas turbines for the production of electrical energy and other equipment not dedicated to the production of this energy. They are also fresh air supply lines for the means of energy production and ventilation of the machine space. The casing space between the pipes can also be directly used to circulate air for ventilation of the space

machine et pour installer des moyens d'accès et de circulation de personnes.  machine and to install means of access and movement of people.

Compte tenu de la taille des conduites qu'il abrite, ce casing a généralement des dimensions très importantes, ce qui réduit significativement l'espace disponible en partie supérieure du navire, et  Given the size of the pipes it houses, this casing generally has very large dimensions, which significantly reduces the space available in the upper part of the ship, and

constitue par là même une limitation en termes de rentabilisation du navire.  thereby constitutes a limitation in terms of profitability of the vessel.

Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant une solution permettant de supprimer le casing dans un navire à propulsion électrique. A cet effet, l'invention a pour objet un navire, notamment un paquebot ou un car-ferry, comprenant un pont de compartimentage définissant une partie supérieure dédiée à des passagers, et une partie inférieure incluant au moins un moteur de propulsion électrique, ce moteur étant alimenté par un alternateur entraîné par une turbine à gaz, caractérisé en ce que l'alternateur  The object of the invention is to remedy this drawback by proposing a solution which makes it possible to eliminate casing in an electrically propelled ship. To this end, the subject of the invention is a ship, in particular a liner or a car ferry, comprising a compartmentalisation bridge defining an upper part dedicated to passengers, and a lower part including at least one electric propulsion motor, this engine being powered by an alternator driven by a gas turbine, characterized in that the alternator

et la turbine à gaz sont disposés en partie supérieure du navire.  and the gas turbine are arranged in the upper part of the ship.

L'ensemble des moyens de production d'énergie se trouve ainsi au dessus de la ligne de flottaison et est conservé en cas d'avarie. Le compartimentage étanche est ainsi indépendant des ensembles alternateur et turbine, ce qui permet de réduire significativement la taille des compartiments et facilite la mise en oeuvre des critères de stabilité résiduelle après avarie. Compte tenu du fait que la turbine à gaz est disposée en partie supérieure du navire et que les gaz de combustion issus de la turbine sont directement évacués vers l'extérieur, la présence d'un casing n'est plus requise. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention d'autres moyens générateurs de gaz de combustion tels que des incinérateurs, ou des chaudières sont également placés en partie supérieure du navire au lieu d'être situés dans l'espace machine, ce qui procure un gain d'espace supplémentaire pour la partie supérieure qui est dédiée aux passagers. Dans ce mode de réalisation, les gaz de combustion de ces équipements sont  All of the energy production means are thus above the waterline and are preserved in the event of damage. The watertight compartmentalization is thus independent of the alternator and turbine assemblies, which makes it possible to significantly reduce the size of the compartments and facilitates the implementation of the criteria of residual stability after damage. Given the fact that the gas turbine is arranged in the upper part of the ship and that the combustion gases from the turbine are directly discharged to the outside, the presence of a casing is no longer required. In a preferred embodiment of the invention, other means for generating combustion gases such as incinerators or boilers are also placed in the upper part of the ship instead of being located in the machine space, which provides additional space savings for the upper section, which is dedicated to passengers. In this embodiment, the combustion gases from this equipment are

évacués par des tuyauteries disposées dans un puits à tuyaux.  evacuated by pipes arranged in a pipe well.

Contrairement au casing, le puits à tuyaux est un espace étroit fermé non  Unlike casing, the pipe well is a narrow closed space not

prévu pour être accessible à du personnel technique.  intended to be accessible to technical personnel.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple  The invention will now be described in more detail, and with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment by way of example.

non limitatif.not limiting.

La figure 1 est une représentation schématique d'un navire de l'art antérieur; La figure 2 est une représentation schématique d'un navire selon l'invention La figure 3 est une représentation schématique d'une variante du navire  Figure 1 is a schematic representation of a vessel of the prior art; Figure 2 is a schematic representation of a ship according to the invention Figure 3 is a schematic representation of a variant of the ship

selon l'invention.according to the invention.

Figure 1, un navire tel que connu dans l'art antérieur comprend une coque 1 incluant sensiblement au quart de sa hauteur un pont de compartimentage 2. Ce pont de compartimentage 2 qui est situé au dessus de la ligne de flottaison 3 définit une séparation entre une partie supérieure 4 du navire dédiée principalement à des passagers et une partie inférieure 5 qui comprend vers l'arrière un espace machines 6 divisé en plusieurs compartiments. Les différents compartiments sont séparés par des cloisons étanches 7, de manière à limiter les risques en cas d'avarie. Dans l'exemple de la figure 1, l'espace machines 6 renferme un ensemble de turbines à gaz  Figure 1, a ship as known in the prior art comprises a hull 1 including substantially at a quarter of its height a dividing bridge 2. This dividing bridge 2 which is located above the waterline 3 defines a separation between an upper part 4 of the ship dedicated mainly to passengers and a lower part 5 which comprises aft a machine space 6 divided into several compartments. The various compartments are separated by watertight partitions 7, so as to limit the risks in the event of damage. In the example of FIG. 1, the machine space 6 contains a set of gas turbines

associées à des alternateurs repérés par la référence 8.  associated with alternators identified by reference 8.

Ces éléments communiquent avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un casing 11 qui se prolonge en une cheminée 12 située au dessus du dernier  These elements communicate with the atmosphere via a casing 11 which extends into a chimney 12 located above the last

pont découvert du navire qui correspond sensiblement au toit du navire.  open deck of the ship which corresponds substantially to the roof of the ship.

Dans l'exemple de cette figure, un ensemble de conduites 8' situé dans le casing relie la turbine à l'extérieur pour emmener de l'air comburant et pour évacuer des gaz de combustion. Compte tenu des puissances en jeu dans un tel navire, ces conduites ont des diamètres importants, de sorte que le casing 11 a lui même un volume très élevé qui s'étend sur toute la hauteur  In the example of this figure, a set of pipes 8 'located in the casing connects the turbine to the outside to bring in combustion air and to evacuate combustion gases. Given the powers involved in such a ship, these pipes have large diameters, so that the casing 11 itself has a very high volume which extends over the entire height

de la partie supérieure du navire.from the top of the ship.

Dans un tel navire les dimensions du casing sont telles qu'il est avantageux de l'utiliser pour disposer des conduites de faibles dimensions, qui sont repérées par 9' dans la figure. Ces conduites de faible dimensions correspondent à des équipements produisant des gaz de combustion, ces équipements peuvent être par exemple un incinérateur de déchets, ou une chaudière dédiée à la production de vapeur utilisée par de équipements  In such a vessel, the dimensions of the casing are such that it is advantageous to use it to dispose of small-sized pipes, which are marked with 9 'in the figure. These small pipes correspond to equipment producing combustion gases, this equipment can for example be a waste incinerator, or a boiler dedicated to the production of steam used by equipment.

auxiliaires tels que des réchauffeurs.  auxiliaries such as heaters.

Selon l'invention, la turbine à gaz et l'alternateur repérés par 8 sont disposés dans la partie supérieure du navire, ce qui est représenté schématiquement sur la figure 2. Le casing peut ainsi être supprimé puisqu'il n'est plus nécessaire qu'il abrite les conduites d'alimentation en air frais de combustion, de ventilation de l'espace machine, ni les conduites d'évacuation du gaz de combustion en provenance de la turbine. Selon l'invention, les ensembles tels que 8 sont situés dans des emplacements aussi judicieux que possible en partie supérieure du navire en vue de faciliter  According to the invention, the gas turbine and the alternator identified by 8 are arranged in the upper part of the ship, which is shown diagrammatically in FIG. 2. Casing can thus be eliminated since it is no longer necessary except '' it houses the supply lines for fresh combustion air, ventilation of the machine space, and the combustion gas evacuation pipes from the turbine. According to the invention, the assemblies such as 8 are located in locations as judicious as possible in the upper part of the ship in order to facilitate

l'alimentation en air des turbines et l'évacuation des gaz de combustion.  the air supply to the turbines and the evacuation of combustion gases.

Dans l'exemple illustré sur la figure 3, deux ensembles turbine et alternateur 8 sont positionnés en partie supérieure du navire. L'un de ces ensembles est situé au niveau du dernier pont découvert du navire, à proximité de la cheminée 12, de sorte que la conduite d'évacuation 8' correspondante débouche directement dans la cheminée 12, si bien qu'elle est beaucoup plus courte que dans l'exemple de la figure 1. L'autre ensemble turbine à gaz et alternateur est situé en partie avant du navire, également au niveau du dernier pont découvert du navire, de sorte que la conduite d'évacuation 8' correspondante débouche directement à l'air libre en ayant aussi une longueur très faible. Avantageusement, les turbines sont montées dans des caissons revêtus d'une isolation phonique, de manière à préserver le confort des passagers qui sont situés en partie supérieure 4. L'alimentation en carburant des turbines est réalisé avec des tuyauteries à partir de la partie inférieure du navire, et les alternateurs délivrent un courant électrique qui est transféré par des câbles électriques non représentés vers le ou les moteurs via des tableaux de distribution et des moyens de protection et de contrôle/commande dans l'espace machine 6 situé en partie inférieure 5 du navire. Des chaudières de récupération des calories contenues dans les gaz d'échappement des turbines peuvent être installées sur les conduits d'échappement de celles-ci. La vapeur produite est utilisée pour les besoins de chauffage du navire ou alimente une turbine à vapeur couplée à un alternateur ce qui procure un surcroît d'énergie électrique. Ce groupe turboalternateur de faibles dimensions et ne nécessitant pas de conduit d'air sera  In the example illustrated in FIG. 3, two turbine and alternator assemblies 8 are positioned in the upper part of the ship. One of these assemblies is located at the last open deck of the ship, near the chimney 12, so that the corresponding evacuation pipe 8 'opens directly into the chimney 12, so that it is much more shorter than in the example in FIG. 1. The other gas turbine and alternator assembly is located in the forward part of the ship, also at the level of the last exposed deck of the ship, so that the corresponding evacuation pipe 8 'opens out directly in the open air, also having a very short length. Advantageously, the turbines are mounted in boxes coated with sound insulation, so as to preserve the comfort of the passengers who are located in the upper part 4. The fuel supply to the turbines is carried out with pipes from the lower part of the ship, and the alternators deliver an electric current which is transferred by electric cables not shown to the engine (s) via distribution boards and means of protection and control / command in the machine space 6 located in the lower part 5 of the ship. Boilers for recovering the calories contained in the exhaust gases from the turbines can be installed on the exhaust ducts of the latter. The steam produced is used for the heating needs of the ship or powers a steam turbine coupled to an alternator which provides additional electrical energy. This small turbo generator set that does not require an air duct will be

avantageusement placé en partie basse du navire.  advantageously placed in the lower part of the ship.

Comme indiqué plus haut, les ensembles 8 peuvent être placés à tout endroit approprié dans la partie supérieure 4, comme dans l'exemple de la figure 2, o deux ensembles 8 sont montés sous la cheminée 12, ce qui présente l'avantage de simplifier en les réunissant les tuyauteries et câblages reliant ces ensembles à l'espace machine 6 situé sous le pont de compartimentage 2. Dans les exemples des figures, le navire est propulsé par une hélice 10 associée à un safran, mais l'invention s'applique également au cas o l'hélice et le moteur de propulsion sont montés dans une nacelle étanche encore appelée pod, apte à tourner par rapport au navire pour le diriger et le propulser. La combinaison d'une propulsion par pod avec un ou plusieurs ensembles turbine et alternateur situés en partie supérieure du navire permet de libérer un espace important dans l'espace machine, pour attribuer cet espace à une autre utilisation. Un gain d'espace supplémentaire peut encore être obtenu en plaçant également d'autres ensembles générateurs de gaz de combustion en partie supérieure 4 du navire. Un ensemble 9 peut ainsi être placé à l'arrière du navire, en partie supérieure. Cet ensemble comprend par exemple un ou plusieurs incinérateurs de déchets ainsi qu'une ou plusieurs chaudières annexes destinées par exemple à maintenir à température certaines parties du navire. De manière analogue, la longueur des conduites correspondantes 9' est diminuée, et celles-ci débouchent directement dans l'atmosphère sans  As indicated above, the assemblies 8 can be placed at any suitable place in the upper part 4, as in the example in FIG. 2, where two assemblies 8 are mounted under the chimney 12, which has the advantage of simplifying by joining together the pipes and cables connecting these assemblies to the machine space 6 located under the compartmentalization deck 2. In the examples of the figures, the ship is propelled by a propeller 10 associated with a rudder, but the invention applies also in the case where the propeller and the propulsion engine are mounted in a watertight nacelle also called a pod, capable of turning relative to the ship to steer and propel it. The combination of pod propulsion with one or more turbine and alternator assemblies located in the upper part of the vessel frees up significant space in the machine space, to allocate this space for another use. Additional space savings can also be obtained by also placing other sets of combustion gas generators in the upper part 4 of the ship. An assembly 9 can thus be placed at the rear of the ship, in the upper part. This assembly comprises for example one or more waste incinerators as well as one or more auxiliary boilers intended for example to keep certain parts of the ship at temperature. Similarly, the length of the corresponding pipes 9 'is reduced, and these lead directly into the atmosphere without

emprunter de casing.borrow from casing.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1/ Navire, notamment paquebot ou car-ferry, comprenant un pont de compartimentage (2) définissant une partie supérieure (4) dédiée à des passagers, et une partie inférieure (5) incluant au moins un moteur de propulsion électrique, ce moteur étant alimenté par un alternateur entraîné  1 / Vessel, in particular ocean liner or car ferry, comprising a compartmentalisation bridge (2) defining an upper part (4) dedicated to passengers, and a lower part (5) including at least one electric propulsion motor, this motor being powered by a driven alternator par une turbine à gaz (8), caractérisé en ce que l'alternateur et la turbine à gaz (8) sont disposés en partie supérieure (4) du navire.  by a gas turbine (8), characterized in that the alternator and the gas turbine (8) are arranged in the upper part (4) of the ship. 2/ Navire selon la revendication 1, comprenant en partie supérieure (4) une cheminée (12), l'alternateur et la turbine à gaz (8) étant disposés à  2 / ship according to claim 1, comprising in the upper part (4) a chimney (12), the alternator and the gas turbine (8) being arranged at proximité de la cheminée (12).near the chimney (12). 3/ Navire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'alternateur et/ou la turbine à gaz (8) est disposé dans un caisson pourvu d'une isolation phonique.  3 / Vessel according to claim 1 or 2, wherein the alternator and / or the gas turbine (8) is arranged in a box provided with sound insulation. 4/ Navire selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant des  4 / Vessel according to one of claims 1 to 3, comprising équipements (9) générateurs de gaz de combustion situés en partie  equipment (9) combustion gas generators located in part supérieure.higher.
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