JP2006510532A - 推進システムの配置 - Google Patents

Abstract

船尾側プロペラ（２２）及び船首側プロペラ（６）が逆向きの回転方向を有し、且つ船尾側プロペラと船首側プロペラが互いに向かい合っている、二重反転推進システム（ＣＲＰ）において、船首側プロペラに、ハブキャップ（３０）が取り付けられており、少なくとも二枚の均等に配置されたフロープレート（２８）が、前記ハブキャップ（３０）上に設けられ、且つ、これらのフロープレート（２８）は、前記ハブキャップ（３０）から径方向に突出している。

Description

この出願は、二重反転推進システム（ＣＲＰ：counter rotating propulsion system）の配置に係る。

推進システムは、通常、船の後部に配置される。プロペラには、ハブキャップが取り付けられ、このハブキャップは、通常、プロペラの締結ボルトの上を覆っている。船首側プロペラの各羽根の回りでの水の循環は、ハブの近くに渦を形成し、次いで、それらが合体して一つのハブ渦（hub vortex）を形成する。このハブ渦によるキャビテーションは、推進装置あるいは主プロペラの後方の舵に対して非常に有害であることが知られている。このハブ渦自体が侵食性を有するのみではなく、ハブ渦は、他の有害な形態のキャビテーションを、推進装置あるいは船尾側プロペラの羽根などのような構造上に発生させる可能性がある。

特に、ＣＲＰ推進の設計において、他のプロペラが主プロペラの近くに配置される場合、広範囲にわたる損傷を引き起こす可能性がある。操舵及び推進装置は、侵食性のハブ渦のために、能力が一部損なわれる。このことは、当該推進システムのメインテナンスの間隔を縮め、その結果、全体的なコストの増大を招く。

ハブ渦によるキャビテーションを防止するため、従来の方法では、プロペラの後方に、先の尖っていないキャップを取り付けていた。このキャップは、ハブキャップで大きな剥離（separation）を発生させることよって、ハブ渦を破壊する。しかし、二重反転プロペラの場合には、そのようやり方は、採用することができない。その理由は、剥離が、船尾側プロペラの羽根の上でのキャビテーションを誘発するからである。それは、特に、船尾側のスラスターが操舵モードで運転され、そのため、スラスターがある角度傾けられ、その結果、船首側プロペラと船尾側プロペラが同一の軸上から外れ、船尾側プロペラの羽根が回転中に剥離ゾーンを横切る状態になったときに、問題になる。

従って、本発明の目的は、渦によって引き起こされる上記の諸問題を解決する新しい配置を提供することにある。

この目的は、ＣＲＰシステムにおいて、本願の請求項１及び１１に規定された特徴によって実現される。本発明の更に有利な変形形態は、従属請求項の特徴部分に規定されている。この発明は、ＣＲＰ推進の設計における上述の問題を軽減または解消し、それによって、船尾側プロペラ及び推進装置自体の全体を損傷から保護する。

本発明は、侵食性のハブ渦によるキャビテーションの危険を伴うことなく、船首側のキャビテーションのハブの後方に位置する羽根の上での危険なキャビテーションを伴わずに、船首側プロペラの後方の推進装置による操舵能力を高める。その結果、推進装置の寿命を伸ばし、且つ補修コストを削減する。

本発明は、船首側プロペラの羽根により生ずる渦の流れを破壊すると言う発想に基づいている。プロペラのハブキャップ、詳しくはハブキャップの外観形状が、ハブキャップの外表面から突出し、均等に配置された少なくとも二枚のフロープレートから構成されるように形成される。フロープレートの数は、具体的には８以下であり、特に４つのフロープレートが最も効果的な結果をもたらす。

一方、ハブキャップ自体の形状は、流線型にすべきであり、キャップの直径とキャップの長さの比は、２以下である。それによって、フロープレート付きのハブキャップの後方で、剥離が拡大することがない。その結果、スラスターが船首側プロペラと同一の軸上にないときにも、船首側ハブの後方の剥離ゾーンでの、羽根のキャビテーションを無くすことができる。

ハブ渦が無くなることによって、船尾側プロペラ及び操舵可能な推進装置の安全な運転が可能になる。本発明は、推進システムまたはその周辺機器の、構造または運転方法について、他の変更を行う必要なく、実施可能である言う利点を備えている。更に、本発明は、主として、別個の部品を特別に作ることによって実現される。本発明はまた、既に就航中の推進装置に対しても適用可能である。

本発明の一つの特徴によれば、船首側ハブの後方での剥離を防止する目的で、二つのプロペラの間において、船首側プロペラに流線型のハブキャップが取り付けられる。

本発明の他の特徴によれば、船首側プロペラのハブキャップは、まっすぐで互いに同様な形状のフロープレートを備えている。このことは、最適な効果及びバランスのとれた構造をもたらす。

本発明の他の特徴によれば、フロープレートの数は、船首側プロペラの羽根の数に対して独立であり、フロープレートの位置は、船首側プロペラの羽根の位置に対して独立である。この特徴は、フロープレートの位置をプロペラの羽根に揃える必要がないので、ハブキャップの設計及び組み立てを容易にする。同一の構造のハブキャップを、異なる形状のプロペラに対して使用することができる。

本発明の更に他の特徴によれば、フロープレートの先端部の直径は、ハブ直径の最大値の０．４倍から２倍までの範囲内である。この範囲内で、本発明の装置は、特に優れた効果を発揮する。

フロープレートは、ハブキャップに、溶接またはボルト締めによって、固定される。フロープレートのサイズ及び形状は、容易に変更可能であり、必要な場合には、それぞれの要求に応じて変化する。もし、フロープレートが、既に就航中の船において使用される場合に、上記の可能性は好都合である。なお、上記の代わりに、ハブキャップをフロープレートとともに一体物として鋳造し、ハブキャップを統合された部品として取り扱うことも可能である。

更に好ましい特徴によれば、船尾側プロペラは方向を変えることが可能であり、従って、船尾側プロペラは船の推進及び舵取りに使用される。

本発明の一つの好ましい実施形態の詳細、優位性、及び更なる特徴は、以下の説明及び図面から明らかになるであろう。

図１に、推進装置２を示す。この推進装置は、船体４の下に取り付けられた二重反転プロペラ（ＣＲＰ）を備えている。主推進プロペラ、いわゆる船首側プロペラ６は、主駆動軸８に取り付けられている。主駆動軸８は、軸受けを介して船体４に支持されている。船首側プロペラ６は、例えばディーゼルエンジンのような駆動装置により直接駆動されるか、あるいは、デーゼル発電機から供給される電気及び周波数コンバータによって、電気的に駆動される。周波数コンバータについては、当該技術分野において良く知られている。

駆動装置、軸受、及びパワートランスミッションの他の特徴は、従来技術で用いられており、当該技術分野において良く知られている。従って、本発明を理解するため、ここでそれらについて詳しく説明する必要はない。船首側プロペラ６は、駆動軸８に取り付けられたハブ１０、及びそのハブ１０に固定されたプロペラの羽根１２を備えている。羽根の数、羽根の傾き及び羽根のサイズは、船の推進システムを設計する際に定められ、ケースに応じて変わり得る。羽根の傾きも、調整可能とすることができる。

船体４は、船底が船首側プロペラ８の上を覆うように湾曲し、船首側プロペラの後方において、船底が高い位置に移るように設計される。従って、船の最後尾において船底１４は、船首側プロペラの前方の船底１６よりも高い位置にある。船底１４の下側には、方向を変えることが可能な操舵装置１８が配置されている。この操舵装置は、例えば“ＡＺＩＰＯＤ”（登録商標）装置のような、方位角プロペラ装置からなり、船の操舵及び推進を行う。この操舵装置１８は、シャフト２０を備え、このシャフト２０は、その縦軸の回りで３６０度方向を変えることが可能なように支持されている。流線型のケーシング２１は、操舵プロペラ２２の駆動モータの回りを覆い、シャフト２０の下に取り付けられている。

操舵プロペラ２２は、駆動軸２４により駆動され、この駆動軸２４は、船首側プロペラの軸８と同一の高さに配置されている。

ＣＲＰの設計によれば、船首側プロペラ６の流線型のハブキャップ３０、及び操舵プロペラ２２のハブキャップ２６は、互いに向かい合っていて、船が前方に移動するとき、船首側プロペラ６と操舵プロペラ２２は、互いに反対方向に回転する。船の方向を変えるときには、操舵装置１８は、シャフト２０の縦軸の回りで回り、要求される操舵動作を実現する。

船首側のプロペラ及び操舵プロペラの回転面は、二つのプロペラが互いに向かい合っているとき、船首側プロペラの直径の２倍以上、互いに離れる。

船首側プロペラ６のハブキャップ３０及び操舵プロペラのハブキャップ２６は、このようにして、より近くに配置される。それによって引き起こされる渦及び応力は、このようにして、船首側プロペラのハブキャップに対して、更に操舵プロペラに対して、大きな影響を及ぼす。本発明の教えるところによれば、有害な影響を有するハブ渦によるキャビテーション及び船尾側プロペラの羽根のキャビテーションが、船首側プロペラの後方に流線型のハブ３０を配置し、そして、ハブキャップ３０の上にフロープレート２８を配置することによって、減少する。

本発明の好ましい実施形態によれば、図２ａ及び２ｂに示すように、４枚のフロープレート２８が、対称に即ち互いに等間隔で、ハブキャップ３０の外表面上に取り付けられる。ここで、図２ａは側面図、図２ｂは、船の後方から見た正面図である。ハブキャップの長さをＬ、直径をＤとするとき、比Ｄ／Ｌは２以下である。フロープレートは、まっすぐな板であり、主プロペラのハブキャップ２の表面に溶接され、またはボルトで固定されている。なお、フロープレート２は、プロペラのハブキャップの全体と一緒に鋳造することも可能である。

フロープレートは、ハブキャップ表面の全長を覆うように取り付けられており、フロープレートは、ハブキャップの先端部から僅かに突出し、ハブキャップ表面の外側で互いに接続されている。この例では、フロープレートの高さは、ハブキャップの径方向の寸法を超えない。このようにして、フロープレートは、ハブキャップの径よりも外側には伸びていない。フロープレートは、ハブキャップの表面から径方向に突出し、プロペラ軸の方向を向けて、傾き無しで取り付けられている。

フロープレートの先端部は、ハブの直径の最大値Ｄの０．４倍から２倍の範囲内で選択することができる。従って、この範囲は、プロペラの直径の約０．１２から０．４倍に対応する。

フロープレートの数は、プロペラの羽根の数により制約されることが無く、その値は、２から８までの間で選択することができるが、４枚のフロープレートが効果的であることが見出されている。フロープレートの位置もまた、プロペラの羽根の位置により制約されることが無く、その位置は、プロペラの羽根の位置に対応していても良いし、離れていても良い。

以上において、本発明について、その一つの形態を例として挙げて、説明してきたが、本発明には、多くの異なる実施形態があり、本発明の技術的範囲は、各請求項によって規定される。

本発明に基づくＣＲＰの配置の概略図である。 本発明に基づくハブキャップの側面図である。 図２ａのハブキャップの正面図である。

符号の説明

２・・・推進装置、４・・・船体、６・・・船首側プロペラ、８・・・主駆動軸、１０・・・ハブ、１２・・・プロペラの羽根、１４、１６・・・船底、１８・・・操舵装置、２０・・・シャフト、２１・・・ケーシング、２２・・・操舵プロペラ、２４・・・駆動軸、２６、３０・・・ハブキャップ、２８・・・フロープレート。

Claims (11)

1. 方向変化が可能なスラスター（１８）に組み付けられた船尾側プロペラ（２２）と、シャフト（８）またはスラスターに組み付けられた船首側プロペラ（６）と、を備えた二重反転推進装置であって、
   上記二つのプロペラは実質的に同一の軸線上に配置され、船尾側プロペラ（２２）と船首側プロペラ（６）は互いに逆向きの回転方向を有し、且つ、船尾側プロペラと船首側プロペラは互いに向かい合い、それらのプロペラはキャップ付きのハブを有している、二重反転推進装置において、
   少なくとも二枚の均等に配置されたフロープレート（２８）が、船首側プロペラ（６）のハブキャップ（３０）上に設けられ、且つ、これらのフロープレート（２８）は、ハブキャップ（３０）から径方向に突出していることを特徴とする二重反転推進装置。
2. 下記特徴を備えた請求項１に記載の装置：
   前記船首側のハブキャップ（３０）は、流線型に形成されている。
3. 下記特徴を備えた請求項１または２に記載の装置：
   前記船首側のハブキャップ（３０）は、長さに対する直径の比が２以下である。
4. 下記特徴を備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の装置：
   前記フロープレート（２８）は、まっすぐな板であって、互いに同様な形状を備えている。
5. 下記特徴を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の装置：
   前記フロープレート（２８）の数は、前記船首側プロペラ（６）の羽根（１２）の数に対して独立であり、
   前記フロープレート（２８）の位置は、前記船首側プロペラ（６）の羽根（１２）の位置に対して独立である。
6. 下記特徴を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の装置：
   前記フロープレート（２８）の先端部の直径は、ハブ直径の最大値の０．４倍から２倍までの範囲内である。
7. 下記特徴を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の装置：
   前記フロープレート（２８）は、前記ハブキャップ（３０）と一体化されている。
8. 下記特徴を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の装置：
   前記フロープレート（２８）は、前記ハブキャップ（３０）に溶接またはボルトを用いて固定されている。
9. 下記特徴を備えた請求項１から８のいずれか１項に記載の装置：
   前記船尾側プロペラ（２２）は、方向変化が可能であり、前記船尾側プロペラ（２２）は、船の推進及び舵取りに用いられる。
10. 下記特徴を備えた請求項１から９のいずれか１項に記載の装置：
    前記船首側プロペラ（６）の後方にある前記船尾側プロペラ（２２）は、流線型のキャップ（２６）を有している。
11. 二重反転推進装置であって、
    方向変化が可能なスラスター（１８）に組み付けられた船尾側プロペラ（２２）と、シャフト（８）またはスラスターに組み付けられた船首側プロペラ（６）と、を備え、
    船尾側プロペラと船首側プロペラは、実質的に同一の軸線上に配置され、
    船尾側プロペラ（２２）と船首側プロペラ（６）は、逆向きの回転方向を有し、且つ、船尾側プロペラと船首側プロペラは、互いに向かい合っており、
    上記二つのプロペラは、キャップ付きのハブを有しており、
    少なくとも二枚の均等に配置されたフロープレート（２８）が、前記船首側プロペラ（６）のハブキャップ（３０）上に設けられており、
    且つ、前記フロープレート（２８）は、前記ハブキャップ（３０）から径方向に突出している、二重反転推進装置。

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