JPH06191484A - 船舶用推進装置 - Google Patents
船舶用推進装置Info
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Abstract
すぐれた機能が実現され、かつ経済的にも技術的にも有
利な船舶用高出力主推進装置を製作する。 【構成】 ケーシング1aが内側から主として鉛直の数
個の力板5により支持され、これらの力板5が、組合さ
れた状態でケーシング1aの構造を補強かつ支持する部
材として、またケーシング1aに対し推進モータ2を固
定する部材として、更に推進モータ2のトルクに対する
反動力をケーシング1aに伝える部材として、更にま
た、推進モータ2の冷却材の管路壁部材として機能する
ようにした。
Description
段に記載の、船舶等用の主推進装置に関するものであ
る。
ト端部でプロペラに連結された電動モータを有する回転
可能の駆動ユニットから成る主推進装置が搭載された船
舶は、審査済み特許出願公告FI76977により公知
である。この出願公告には、問題の推進装置は、単に略
説されているだけであり、経済性や構造上の強度という
観点から満足のゆく形式で実現されていない。
公告FI76977により公知の推進装置を改良し、か
つ開発し、それによって、実際にすぐれた機能を有し、
かつ経済的にも技術的にも有利な船舶用高出力主推進装
置を製作することにある。
ド10メガワット(MW)以上の推進力を要する船舶に
特に適している。なぜなら、駆動ユニットの出力が高く
なれば、それだけ駆動ユニット最大直径とプロペラ直径
との比が有利になるからである。推進力が約1.5MW
の場合、前記の比は一般に約0.65である。推進力が
約10MWの場合、その比は0.4〜0.5となろう。
本発明が目指す値は、前記程度の低い値、もしくはそれ
以下の値である。
応する設備は、本発明を適用した場合、船体内に収容す
る必要はないので、船体内の空間は他の目的に利用でき
る。更に、船の駆動ユニットは船体内のどこにでも配置
できる。駆動ユニットから推進モータへのエネルギー伝
達は、電気ケーブルを介して行なわれるからである。更
に、船には舵が不要であり、したがって、それに関連す
る構造物も不要であるから、舵から船体へ伝わる振動も
生じなくなる。同時に船の操向性能も著しく改善され
る。
構造上の強度と駆動ユニットの冷却が要求される点であ
る。これらの問題は、請求項1に記載の通りに解決され
た。ほぼ鉛直のウェブ板により駆動ユニットのケーシン
グを内部から支持することによって、これらの力板が、
推進モータの取付部材としても、また推進モータによる
トルクに対する反動力をケーシングに伝える部材として
も機能する。同時に、これらの力板は、推進モータ用気
体状冷却材が出入する管路の壁部材としての機能も有し
ている。力板をこのように多目的利用することにより推
進装置の寸法および重量が低減される点が重要である。
半部より上半部のほうが大である。このため、推進モー
タは駆動ユニット内で偏心位置を占めるようにするのが
好ましい。そうすることにより、モータを保持する力板
用の空間が、モータの半径方向にモータの底部より頂部
に大きく設けられることになる。このことによって、ま
た、駆動ユニットとその鉛直の管状軸との間の移行が、
より連続的に行なわれることになり、このことは特に力
板の構造上の強度にとって好都合である。
の固定子と結合し、固定子の枠構造物と一体の部分を形
成するように設計することによって、スペースおよび重
量が節減される。このように固定子は、駆動ユニットの
支持構造体の一部をなしている。
個の力板により保持することにより、好ましい構造体が
得られる。技術上の理由から、冷却材の流入管路は、流
出管路よりモータ軸方向で狭くしておくのが好ましい。
モータ軸方向で測定した冷却材流入管路の幅は、モータ
軸方向長さの20%以下とする。この目的は、モータ端
部で流入管路を形成する力板の相互間隔を、モータ中央
部で流出管路を形成する力板のそれよりも狭くすること
によって達せられる。冷却材の一部は、力板外側のモー
タ端部のところから軸方向にモータに送られ、モータと
モータ固定子との間の空気間隙と、流出管路への固定子
半径方向開口とを通過する冷却材流を生ぜしめることが
できる。
ロペラからかなり間隔をおいて配置するのが好ましい。
駆動ユニットの最大直径が普通はモータの位置に来るか
らである。駆動ユニットの質量も、駆動ユニットの鉛直
旋回軸線に対して比較的均等に分割するようにする。最
善の解決策は、通常、推進モータの重心が、プロペラと
は反対側の駆動ユニット管状軸鉛直投影断面半部内に位
置するようにすることである。
推進モータはその長さと外径との比が0.5〜1.8、
好ましくは1.0から1.6となるように構成する。推
進モータは交流モータであるのがよい。この比により、
寸法と出力とに関して最上の設計が達成される。
後部、すなわち船の中央部より船底がかなり上方に位置
する部分に配置される。駆動ユニットは、したがって、
保護された位置に在り、そのプロペラは、船底の最も深
い個所よりも深いところには達することがない。この解
決策の場合、船の底面は、駆動ユニットの前方で最も深
い船底から駆動ユニット取付けレベルまで昇り勾配とな
っている。つまり、斜めの底面が駆動ユニットのすぐ前
方に位置している。船が前進すると、水はこの斜めの底
面に沿って流れ、つまり斜め上方へ流れ、下から斜め方
向にプロペラのところに達する。これは、特に駆動ユニ
ットが、けん引式プロペラ、すなわち駆動ユニットの前
端に配置されたプロペラの場合である。プロペラの機能
を出来るだけ効果的に発揮させるために、プロペラ軸
は、前記の斜め上方へ向う水流とほぼ平行に配置してお
く。この目的のためには、駆動ユニットをその鉛直旋回
軸線に対して一定角度をなすように取付けておく。その
さい、この旋回軸線とプロペラ軸との角度は89°〜7
0°、好ましくは85°〜75°とする。こうすること
によって、また、駆動ユニットの旋回軸構造体の長さが
低減され、この構造体の強度が高められる。更に、駆動
ユニットと旋回軸線との角度は90°として、旋回軸線
のほうを斜めに配置することによって、駆動ユニットが
斜め位置となるようにすることも可能である。しかしな
がら、この解決策は、始めに開示された解決策より劣っ
ている。
ペラとして作動する場合、その推進力は、駆動ユニット
外側に幾分斜めに取付けられた細長い案内羽根によって
増力することができる。この案内羽根は、駆動ユニット
を流過する水にプロペラの回転方向と反対の回転運動を
与える。これらの案内羽根は、原理的にはタービン装置
の案内羽根と同じ機能を有している。タービン装置の案
内羽根は、周知のようにタービンの、この駆動ユニット
の場合にはプロペラの、出力を増大させる。加えて、こ
れらの案内羽根は、駆動ユニットのケーシングを補強
し、ケーシングの強度を増大させる。氷の浮いた水のな
かでは、案内羽根によって氷塊が駆動ユニットに達しな
いようにそらされ、氷塊との接触による過大なひずみが
防止される。案内羽根の利用により、船の通常推進時に
プロペラがけん引プロペラとして作動する場合にも効果
は得られるが、その増力効果は推進プロペラの場合より
小さい。 "船の通常の推進”とは平常の輸送時の船の推
進状態を意味する。特殊な操船は通常の推進とは異な
る。
であるかに関係なく、プロペラ軸は、軸方向荷重を受け
るスラスト軸受を備えていなければならない。一好適実
施例の場合、このスラスト軸受は、プロペラと反対側の
駆動ユニット端部に配置されている。こうすることによ
り、周囲の水の冷却効果を有効に利用して軸受潤滑油を
冷却できる。軸受の回転運動は、周知のように、潤滑油
の循環に利用することができるので、潤滑油は適宜に配
置された冷却区域を流過することができる。スラスト軸
受とその油循環設備は駆動ユニットの端部の閉鎖スペー
スに配置するのが好ましい。
囲の水より高いレベルに与圧されている。これにより、
水が駆動ユニット内へ浸入しない利点が得られる。この
解決策の場合、ケーシング内の空間は密封され、空気圧
が圧縮機および制御装置により維持され、検知される必
要がある。推進モータに必要な空冷装置は、単数又は複
数の熱交換器により構成されている。この解決策は、本
発明の他の実施例にも利用できる。
転子の部分冷却とは、プロペラ軸内に縦方向冷却管路を
設けることによりプロペラ軸を介して行なうことができ
る。船の移動時にこの管路内を水が流過する。冷却能力
が最大となるのは、したがって、最大の冷却能力が必要
となる全速進行のときである。
1には駆動ユニット1と管状軸8とを有する外側ケーシ
ング1aが示されている。駆動ユニット1内には交流の
推進電動モータ2が配置され、このモータが直接にプロ
ペラ軸3と結合され、プロペラ軸3を駆動する。プロペ
ラ4はケーシング1aの外部のプロペラ軸に取付けられ
ている。図1にはプロペラは示されていず、図4に略示
されている。プロペラはけん引式か、又は推進式のいず
れかである。図1と図5の実施例はけん引式であり、図
2、図4、図6の実施例は推進式である。
ング1aに配置されている。これらの力板は、直接に推
進モータ2の固定子に取付けられているので、固定子支
持構造体に一体化され、同時にケーシング1aに推進モ
ータ2を取付け、かつ推進モータにより発生せしめられ
るトルクに対する反動力をケーシング1aに伝達する。
また、同時に力板5はケーシング1aの補強部材の機能
をも有している。更に、力板はモータ2の冷却に要する
冷却空気の流入・流出用の管路を形成する。矢印6a、
6bは冷却空気の流れ方向を示している。ケーシング1
aと推進モータ2とは、また、少なくとも1つの長手ウ
ェブ板5aによって支持されている。
明確に示されている。冷却空気の流入管路はモータ2の
両端部に設けられ、流出管路はモータの中央区域に設け
られている。矢印6cは、モータ2へ供給される冷却空
気の一部がモータ端側へ導かれることを示している。モ
ータ端側では、冷却空気は固定子と回転子との間の空気
間隙内へ突入し、間隙を通過して固定子の半径方向スロ
ットを拔け、流出管路へ流入する。既述のように流入管
路の幅は、モータ2の軸方向で流出管路の対応幅より著
しく狭い。
ト1と管状軸8との旋回軸線7の直下には配置されてい
ないことが分かる。つまり、モータ2の重心又はその中
心点は、プロペラ4とは反対側の、軸8の鉛直投影横断
面半部内に位置している。この配置によって旋回軸7に
対する好ましい質量配分が得られ、かつまた駆動ユニッ
ト1の良好な流線形状が得られる。図2の場合、プロペ
ラ4の直径Dに対する駆動ユニット1の直径dの比は、
0.5以下である。この値は比較的好都合な値である。
を利用してプロペラ軸3の軸受が冷却される。船が矢印
9方向へ移動すると、周囲の水がプロペラ軸3内に設け
られた軸方向冷却管路10内へ、矢印11が示すよう
に、押込まれる。管路10内の水流は、船が全速力で進
むときに、したがってまた最大の冷却を要するときに、
最も強くなる。水流は、プロペラ端部に半径方向管路が
設けられることにより増強せしめられる。これらの半径
方向管路内で、矢印11aにより示される水流が遠心力
により強められるからである。プロペラ4がけん引式プ
ロペラである場合、最も簡単な解決策は、冷却管路10
をプロペラ軸の全長とプロペラのハブとにわたって軸方
向に直線的に設けておくことである。
向スラストはスラスト軸受12により吸収される。この
軸受12は最大限の冷却を必要とする。この軸受12
は、また、壁13によって駆動ユニット1の内部空間の
残りの部分から隔離されている。密閉空間14は、これ
により駆動ユニットの一端を形成している。この空間1
4は周囲の水の冷却効果の影響を強く受ける。この影響
を利用することにより軸受12の潤滑油が、公知の手段
により空間14内を循環せしめられ、周囲の水により強
力な冷却作用を受ける。
って作動せしめられる発電機Gとが略示されている。こ
の組合せ装置は中央制御装置15に接続されている。装
置15は、発電機により発生せしめられる電力をケーブ
ル16を介して推進モータ2へ送る。ケーブル16は略
示されているだけである。モータ2は回転可能な駆動ユ
ニット1内に配置されているので、電力はスリップリン
グ装置17を介して推進モータへ導入されねばならな
い。駆動ユニット1の回転はかじ取りモータ18により
行なわれる。かじ取りモータ18は、管状軸8に取付け
られた歯付きリング20にピニオン19を介して作用す
る。船体の一部をなす構造体は符号21で示されてい
る。
ニット1内に偏心配置されている。モータ2の中心22
は、駆動ユニットの中心23より低位置にある。このた
め、力板5がモータ上方に、下方より幅広の部分5bを
有し、この部分によって力板5の構造上の強度が改善さ
れる。偏心率はモータ2の外径の約3〜5%となるよう
にされる。
外側には、いくぶん傾斜した細長い案内羽根24が取付
けられている。これらの案内羽根24は駆動ユニット1
を流過する水に矢印25方向の、すなわちプロペラ4の
回転方向とは反対方向の回転運動を与える。これによっ
て、プロペラの推進力を増強する作用が加えられる。同
時に、案内羽根24はケーシング1aの外側補強材とし
ても役立っている。
た状態が示されている。駆動ユニットは斜めに取付けら
れており、旋回軸線7とプロペラ軸3との間の角度は約
80°である。この解決策は、特にプロペラがけん引式
プロペラの場合に好適である。その場合、プロペラは船
底後方の上方へ傾斜している部分26の近くに位置して
おり、この部分では、水は主として矢印27の方向に流
れる。駆動ユニットが傾斜配置されることにより、プロ
ペラが、主として水がプロペラを流過する方向を向いて
作動する効果が得られる。このことは、推進効率を最大
限に高める観点から言って好都合なことである。駆動ユ
ニット1の図示の傾斜配置により、管状軸8の長さが短
縮され、それによって軸8の構造上の強度が著しく高め
られる。
内部空間が、密閉され、与圧下にある状態で示されてい
る。この圧力は、周囲の水圧の最大値を上回る値に保た
れているので、水の浸入は防止され、内部の設備が損害
を与えられることがない。この与圧は圧縮機28により
維持され、自動制御装置29によって制御される。この
システムには、必要な計器および(又は)監視設備30
が接続されている。推進モータ2の冷却が的確に行なわ
れるには、熱交換器31を用いねばならない。熱交換器
を通過して、冷却材、たとえば水又は空気が矢印6dの
方向へ送られる。密閉空間内に冷却空気を循環させるた
めには、単数又は複数のファン32が必要である。単数
又は複数の熱交換器による推進モータの冷却も、駆動ユ
ニットの内部空間が与圧されていない場合、又は他の理
由で密閉されていない場合には、利用できよう。
動する2基の推進モータ2a,2bが示されている。モ
ータ2aは直接にプロペラ4bに連結され、モータ2b
は直接にプロペラ4cに連結されている。この実施例の
場合は、プロペラ4b,4cが駆動ユニットの同一の端
部に配置されているが、それぞれ反対側の端部に取付け
ることも考えられる。プロペラ4bと4cとは反対方向
に回転する。各プロペラは、それぞれ固有のスラスト軸
受12a,12bを有している。推進モータ2a,2b
の空冷は、主として図1及び図2の場合と同様の形式で
行なわれるが、この実施例の場合は、4個のウェブ板5
のみが推進モータ2a,2bと交差配置されている。2
個以上のプロペラを反対方向に回転させることによっ
て、推進効率を改善できる。このこと自体は特許公告F
I75128により公知である。その場合、プロペラ
は、歯車装置を介して単一のモータから駆動出力を受取
るようにされている。しかし、2つの別個の電動モータ
を用いることは、特に高い推進出力の場合、経済的にも
技術的にも、かなり好ましい解決策である。
はなく、添付特許請求の範囲の枠内でいくつかの変更態
様も可能である。
略示斜視図。
面図。
断面図。
図。
した略示縦断面図。
Claims (12)
- 【請求項1】 高出力船舶等用の主推進装置であって、
前記船舶等内に軸頸が軸受けされた事実上鉛直の管状軸
(8)に結合され、かつこの軸(8)により回転可能な
水中駆動ユニット(1)を有しており、駆動ユニット
(1)と管状軸(2)とにより形成される中空ケーシン
グ(1a)が、プロペラ軸(3)に結合された電動推進
モータ(2)を取囲んでおり、プロペラ軸(3)が中空
ケーシング(1a)の外部で駆動プロペラ(4)に結合
されている形式のものにおいて、ケーシング(1a)
が、内側で主として鉛直の数個の力板(5)により支持
され、これらの力板(5)が、組合された状態で、ケー
シング(1a)の構造を補強かつ支持する部材として、
また、ケーシング(1a)に対して推進モータ(2)を
所定位置に固定する部材として、更に、推進モータ
(2)が発生させるトルクに対する反動力をケーシング
(1a)に伝える部材として、更にまた、推進モータ
(2)用の出入するガス状冷却材の導管の壁部材として
機能することを特徴とする、船舶用推進装置。 - 【請求項2】 推進モータ(2)が駆動ユニット(1)
内で偏心的な位置を有し、このためモータ(2)の半径
方向でモータ(2)の頂部側(5b)には、底部側より
も、モータ(2)を保持する力板(5)のための空間が
大きく設けられていることを特徴とする、請求項1記載
の推進装置。 - 【請求項3】 推進モータ(2)を保持する力板(5)
が、モータの固定子に直接に結合されており、固定子の
枠構造体を形成していることを特徴とする、請求項1又
は2記載の推進装置。 - 【請求項4】 推進モータ(2)が、プロペラ軸(3)
に対しほぼ直角に配置された5個の力板(5)により支
持されていることを特徴とする、請求項1から3のいず
れか1項に記載の推進装置。 - 【請求項5】 推進モータ(2)の重心が、プロペラ
(4)から最も遠くに位置する管状軸(8)の鉛直投影
横断面半部内に存在することを特徴とする、請求項1か
ら4のいずれか1項に記載の推進装置。 - 【請求項6】 推進モータ(2)の長さの、外径に対す
る比が0.5〜1.8、好ましくは1.0〜1.6であ
ることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載
の推進装置。 - 【請求項7】 プロペラ軸(3)と管状軸(8)の回転
軸線(7)との角度が89°〜70°、好ましくは85
°〜75°であり、プロペラ軸(3)の正常推進位置で
の同プロペラ軸(3)の角度位置が、プロペラ(4)の
位置で駆動ユニット(1)を流過する水の流れ方向に実
質的に合致することを特徴とする、請求項1から6のい
ずれか1項に記載の推進装置。 - 【請求項8】 中空ケーシング(1a)の外側に僅かに
傾斜して細長い案内羽根(24)が配置され、駆動ユニ
ット(1)を流過する水をプロペラ(4)の推進力を増
す方向へ変向させ、同時にケーシング(1a)の外側の
補強部材として機能していることを特徴とする、請求項
1から7のいずれか1項に記載の推進装置。 - 【請求項9】 プロペラ軸(3)からの軸方向荷重を受
ける油潤滑式スラスト軸受(12)が、プロペラ(4)
と反対側の、駆動ユニット(1)の端部に配置され、周
囲の水の冷却効果により軸受(12)の潤滑油が冷却さ
れる措置が取られていることを特徴とする、請求項1か
ら8のいずれか1項に記載の推進装置。 - 【請求項10】 ケーシング(1a)内の空間が、ケー
シング(1a)の周囲の水圧を上回るレベルに与圧され
ており、推進モータ(2)の空冷が熱交換器(31)を
介して行なわれることを特徴とする、請求項1から9の
いずれか1項に記載の推進装置。 - 【請求項11】 プロペラ軸(3)の軸受を冷却するた
めに、冷却管路(10)が、プロペラ軸(3)内に軸方
向に設けられ、この冷却管路内を周囲の水が流過するこ
とを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記
載の推進装置。 - 【請求項12】 駆動ユニット(1)内に少なくとも2
基の独立的に機能する推進モータ(2a,2b)が配置
され、これらのモータが、それぞれ固有の推進プロペラ
(4b,4c)に連結され、これらのプロペラを駆動す
ることを特徴とする、請求項1から11のいずれか1項
に記載の推進装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI924334 | 1992-09-28 | ||
| FI924334A FI96590C (fi) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | Laivan propulsiolaite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06191484A true JPH06191484A (ja) | 1994-07-12 |
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ID=8535929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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