JPH0741678Y2 - ポッドプロペラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は船舶の推進器たるポッドプロペラに係り、詳
しくは実翼角の電気式フィードバック装置を具備したポ
ッドプロペラに関する。

〔従来の技術〕

近時、船舶の推進器としてポッドプロペラなるものが用
いられるようになって来た。ポッドプロペラは第４図
（ａ）に示す従来のラインシャフト式に対し、同図
（ｂ）に示すようにプロペラ４を水流の方向に沿わせる
ことが出来るため、振動、キャビテーションの改善およ
び機関Ｍの配置上の利得があり、特に高速船ないし高速
艇の推進システムとして一つの可能性を持っていると言
える。反面、ポッドプロペラ１は特に高速の船舶におい
てポッド３およびこれを支えるストラット２の流体抵抗
の存在による推進性能の低下の問題があり、これを極小
化するための技術的対応が要求される。なお図中、Ｈは
船体を示す。

一般にポッドの特に外径寸法はポッド内に組み込まれる
機器によって決定される。プロペラの駆動電動機を組み
込む場合には、寸法を縮小するために超伝導モータの採
用などが考えられているが、通常のポッドプロペラは駆
動原動機を船内に装備して動力伝達のために傘歯車を用
いる。つまり、ポッドプロペラの一種で低速船を対象に
した従来公知の旋回スラスタにおいては、ストラットを
通って来た入力軸の伝達トルクがポッド内の傘歯車によ
って直角に曲げられ、プロペラを駆動する方式である
（例えば、特開昭58−161689号、特開昭52−15085号、
特開昭50−20493号公報参照）。傘歯車の技術的進歩が
ポッドプロペラを生んだと言えなくもないが、上記従来
技術の場合にはポッド内の傘歯車が問題となる。

傘歯車の径を縮小するためのアイディアとしてプロペラ
２個として、機構的には入力軸に一体ないし一体的に取
り付けられたピニオンに２個のギヤを係合させ、それぞ
れのギヤでそれぞれ２個のプロペラを駆動する所謂２重
反転プロペラとしてやれば、通常のラインシャフト方式
の場合に比して容易に２重反転プロペラが実現できる
（例えば、特開昭51−122298号公報参照）。この場合、
推進器自身の効率向上と共に伝達馬力が半分になること
でギヤのひいてはポッドの外径寸法を縮小することがで
きる。

ところで、２重反転プロペラは前述の如く推進器効率の
向上が得られるが、通常、これはピッチ一定の固定ピッ
チプロペラであるため、２つのプロペラの負荷分担のア
ンバランス、設計上および運航上のピッチ不適、微出力
運転、後進運転など固定ピッチプロペラに伴う種々の問
題がある。これらを解決することができるのが、可変ピ
ッチプロペラであるが、２個のプロペラ共に可変ピッチ
プロペラに代えることは構造上至難のわざである。つま
り、一般に可変ピッチプロペラでは、圧油を回転軸系
内にあるサーボモータに送り込むこと。実際の翼角信
号を回転軸系から取り出すことが必要であるが、これら
を、同時に前述の２個のプロペラについてコンパクト化
が要請されている狭隘なポッド内にそれぞれ配置するこ
とは必ずしも容易ではない。第５図に示すポッドプロペ
ラの一種であるサイドスラスタにおけるように従来の機
械式実翼角フィードバック装置では、図示する如くリン
クメカニズムＬが多く採用され（この他にも例えば上記
特開昭58−161689号、特開昭50−20493号公報参照）、
その固有のスペースが必要なため、結局２重反転プロペ
ラ付ポッドプロペラにおいては可変ピッチプロペラの実
現は困難である。

本考案の目的は、プロペラの配置を通常の２重反転プロ
ペラの如く２つのプロペラを直列に配置したタンデム形
でなく、２つのプロペラをポッドの前後端に配置した分
割形として２重軸の部分を排除した構成を対象とし、実
際の翼角信号を回転軸系から電気的に取り出して好まし
くは２つのプロペラを可変ピッチプロペラに構成せんと
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本考案にかかるポッドプロペラ
は、入力軸端部に設けた１つのピニオン傘歯車に２つの
ギヤ傘歯車を噛合し、このギヤ傘歯車それぞれに前記入
力軸と直角に設けたプロペラ軸がポッドを貫通した所に
スクリュープロペラを装備したポッドプロペラにおい
て、前記ポッドの長手方向の前後に装備されたプロペラ
の一方または両方を可変ピッチプロペラに構成し、前記
プロペラの翼を支持駆動および変節するプロペラハブ内
または隣接するプロペラ軸内に実際の翼角度の機械的な
変位を電気信号に変換する電気式翼角発信器を装備し、
前記プロペラ軸内に非接触で電磁誘導によって前記翼角
の電気信号を伝達する電磁誘導コイルからなる回転継手
を設け、前記入力軸の軸心部に軸受を介して支持された
チューブを装備し、このチューブ内に前記翼角信号を船
内へ伝達するための導線を導いて実翼角を船内に伝えて
実翼角の表示および翼角の制御に資するようにしたこと
を特徴とする。

〔作用〕

上記構成において、電気式翼角発信器により実際の翼角
度の機械的な変位を電気信号に変換し、その電気（翼
角）信号を電磁誘導コイルによる電磁誘導作用で電力移
送或いは電波移送することで実翼角を船内にフィードバ
ックする。つまり、在来の相当程度のスペースを必要と
する可変ピッチプロペラの機械式実翼角フィードバック
装置を電気式に置換し、その所要スペースの縮小を図っ
て、より複雑な構造になった２重反転プロペラ付ポッド
プロペラにも可変ピッチプロペラの組み込みを容易にす
る。

この際、機械構造内部奥深く組み込まれた接近性の悪い
電気機器に対する信頼性を、接触摺動部を排除し、導線
（リード線）に機械的な外力が働かないようにして保持
する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本考案にかかるポッドプロペラ１の一部切断側
面図である。

図において、ポッドプロペラ１の外形的構成は、船体Ｈ
に固着されたストラット２と、このストラット２の下端
に設けたポッド３と、このポッド３の両端に対象的にプ
ロペラ軸８に連設されたプロペラハブ５と、このプロペ
ラハブ５に突設された流体と係合して推力を発生するプ
ロペラ翼４とからなる。なお、ストラット２は本図の如
く船体Ｈに固定する場合と旋回式スラスタのように軸受
を介して船体に支持され、旋回できるようにすることも
できる。

上記ストラット２はポッド３を船体Ｈより支持するとと
もに、駆動用入力軸14、変節用圧油管19、図示しないが
ポット３内の各機器の循環油管その他を内包する。スト
ラット２は流体抵抗を減ずるため極力痩せ形にする必要
がある。

上記ポット３内にはプロペラ４を支持駆動するための一
連の機器が内包されている。ポッド３は流体抵抗を減ず
るために特に外径を小さく押さる必要がある。プロペラ
ハブ５内には各プロペラ翼４と係合するクロスヘッド６
が設けてあり、往復運動をプロペラ翼４の回転運動に変
えてプロペラのピッチ角を変更できるようになってい
る。このクロスヘッド６にはサーボピストン７が連結さ
れており、このピストン７によってプロペラハブ５内に
区画形成された油室5A、5Bにプロペラ軸８に形成された
圧油管路19Aが連通している。この圧油管路19Aにはプロ
ペラ軸８と最小隙間で嵌合した回転継手たる圧油導入環
12（これ自体は回転しない）を介して圧油管19が接続さ
れている。そして船体Ｈ内に設けた図示しない圧油ポン
プ、制御弁を介して制御された圧油が圧油管19から圧油
管路19Aを介して油室5Aないし5Bに送られるようになっ
ている。

なお、９は軸封装置でポッド３内への海水の侵入を防止
し、ポッド３内の油などの流出を防ぐ。10は軸受であ
り、プロペラ軸８を回転自在に支持、その反力をポッド
３に伝達する。

一方、上記左右のプロペラ軸８の内端にはそれぞれギヤ
傘歯車11が一体的又は一体に固着され、この２つのギヤ
傘歯車11に１つのピニオン傘歯車13が噛合している。こ
のピニオン傘歯車13には中空の入力軸14が一体的又は一
体に連結され、ストラット２内を通って船体Ｈ内まで延
設されている。従って、ピニオン傘歯車13は近似的には
半分の動力を伝える寸法で100％の動力伝達ができる。
入力軸14の上端には上部ギヤトレン16、17を有する。通
常、主機関（図示せず）の出力軸は水平配置される例が
多いので、このようなＺドライブ型が多い。18は主機関
に連なる上部入力軸を示す。

なお、上記入力軸14は上下端を軸受15で支持されてお
り、反力をストラット２に伝える。この場合下側の軸受
15はプロペラ４が対称配置されているため、軸直角反力
が構造上釣り合うため負荷能力が小さくて良く、また、
入力軸14の曲げ応力が働かないため曲りがなく傘歯車1
1、13との歯当たりも通常のものより有利になる。

上記の構成により、２重軸を排除した分割形の２重反転
プロペラが形成される。

本考案では２つのプロペラのうち少なくとも１つが可変
ピッチプロペラに構成され、そのプロペラの実翼角が電
気信号に変換されて船内へ送られるようになっている。

すなわち、プロペラ軸８内にはサーボモータピストン７
の変位を電気信号に変換するための電気式翼角発信器20
が設けられている。つまり、サーボモータピストン７の
変位が実翼角と１対１に対応しているので、この変位を
リニアシンクロ、リニアポテンショメータなどによって
電気信号に変換しようとするものである。

この翼角の電気信号（翼角信号ともいう）は導線24によ
って後述する電磁誘導型非接触回転継手21、導線支持装
置22等を経由して船内へ導かれる。

第２図はその電磁誘導型非接触回転継手21の詳細を示
す。

上記電気式翼角発信器20から出た導線24はプロペラ軸８
内を通ってリセス21jにコイル状に収納され、先端がコ
ネクタＣに接続されている。このコネクタＣから２次側
コイル21aへ導線24が、導通路21fからハウジング21gと
プロペラ軸８間の溝21iを通って導かれる。前記コネク
タＣは導線24の全てが一度に着脱できるプラグ方式のも
のが好適である。

上記ハウジング21gは組立、分解の便を図ったものであ
る。つまり、ハウジング21gにコネクタＣをプロペラ軸
８の外で結合したものをプロペラ軸８に組み込む時に導
線24がコイル状に上記リセス21j内に収納される。

このコイル状に収納された導線24の損傷防止のために熱
可塑性プラスチック注入口21eとこの注入口21eと同一構
造（図示せず）の空気抜き孔が設けてある。すなわち、
この注入口21eより熱可塑性プラスチックを注入すると
プラスチックが常温に戻った時、リセス21j内にある導
線24が固定され、プロペラ軸８が回転しても導線24が自
重や遠心力によって変位したり、擦れたり、力が掛かる
ことがなく、損傷が防止される。分割するときは、プロ
ペラ軸８の外部より温めやればプラスチックの可塑性を
取り戻し容易に分解できるようになる。その時、導線24
の絶縁材料はプラスチックの可塑性を取り戻す温度では
安定を保ち得るものを採用する必要がある。

中空円筒形の１次側コイル21bの外周側に前述した２次
側コイル21aが遊嵌されている。この２次側コイル21aは
プロペラ軸８に一体的に取り付けられ、プロペラ軸８と
ともに回転する。実際には組立分解上の都合よりハウジ
ング21gを介してプロペラ軸８に取り付けられている。
内径はプロペラ軸８と軸心を等しくした中空円筒形で、
１次側コイル21bと電磁的に係合して翼角信号を伝達す
る。

１次側コイル21bには中空軸21cが一体的に嵌着されてお
り、両端を軸受21dで支持され、１次側コイル21bの軸心
をプロペラ軸８の軸心に保持する。従って、この中空軸
21cはプロペラ軸８が回転しても回り止め23により静止
している。中空軸21cの周面には１次側コイル21bから出
た導線24の導入口21hが開設され、この導線24は軸端部
に設けられたコネクタＣに接続されている。このコネク
タＣは導線24の全てが一度に着脱できるプラグ方式のも
のが好適である。

なお、図示していないが、通常電気式翼角発信器20の出
力をそのまま取り出した場合、温度、湿度の変化あるい
は経年変化などのために大きな誤差が生じることに鑑
み、電気式翼角発信器20の例えば電圧などを一度周波数
に変換して、この周波数の形で信号伝達を行うことがし
ばしば行われる。この場合、前記電磁誘導コイル21a、2
1bは、最初電力を回転軸内に設けられている周波数変換
器などに供給し、更に出てきた周波数の形になった信号
を場合によってはFMなどの形で取り出す２重の機能が付
与されることになる。しかし、電力の移送も電波の移送
も電磁誘導という概念に包含されるものであって、上記
の電磁誘導型非接触回転継手21とはこのような機能を有
する場合も含む。

第３図は入力軸14の上下端に設けた導線支持装置22を示
す。

中空の入力軸14内にチューブ22aが設けてあり、この上
下両端が軸受15で支持されている。このチューブ22aの
下端には上述と同様なコネクタＣが設けられ、これより
チューブ22a内を導線24が上方の導線支持装置22に導か
れ、導線24に機械的な外力が働かないように保護してい
る。

22bはプラグを示し、必要に応じて上記と同様にここよ
り熱可塑性プラスチックをチューブ22a内に注入する。
この場合、空気抜き孔が別途必要なことは上記と同様で
ある。但し、チューブ22aは入力側14が回転しても回り
止め23により静止しているのでその必要性は少ない。

上記中空軸21cとチューブ22aの回転防止用に設けた回り
止め23は、その反対端がポッド３又は船体Ｈに固着され
ているが、いずれも軸受21d、15の摩擦を支えるだけの
ものであり、あまり強力なものにして逆に軸受反力を発
生することのないよう配慮されている。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、実翼角フィード
バックを電気信号により行って装置の所要スペースの縮
小を図り、より複数な構造になったポッドプロペラにも
可変ピッチプロペラを組み込むことが可能になる。この
結果、高効率のポッドプロペラで且つ船舶の全域の運転
範囲を効率よくカバーすることができる。また、360°
任意の角度に旋回できなくとも例えば±35°程度旋回で
きれば、舵が不要になり、在来のラインシャフト式推進
器を上回る推進システムが実現できる。

また、実翼角を電気変換して送信するので、従来の機械
式フィードバックに比較して翼角の制御精度を向上させ
ることができる。

電磁誘導を利用した非接触型の回転継手をプロペラ軸に
組み込む等によって、接触摺動部を排除し、リード線に
機械的な外力が働かないようにして電気機器の信頼性を
高めている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案にかかる実施例の説明図であっ
て、第１図は本案のポッドプロペラの一部切断側面図、
第２図は電磁誘導型非接触回転継手部の詳細図、第３図
は導線支持装置の詳細図である。 第４図（ａ）（ｂ）は従来のラインシャフトプロペラと
ポッドプロペラとの概略配置比較図、第５図は従来の機
械式実翼角フィードバック装置の説明図である。 １……ポッドプロペラ、２……ストラット、３……ポッ
ド、４……プロペラ（翼）、８……プロペラ軸、11……
ギヤ傘歯車、13……ピニオン傘歯車、14……入力軸、20
……電気式翼角発信器、21……電磁誘導型非接触回転継
手（電磁誘導コイル）、22……導線支持装置、22a……
チューブ、24……導線、Ｃ……コネクタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸端部に設けた１つのピニオン傘歯車
   に２つのギヤ傘歯車を噛合し、このギヤ傘歯車それぞれ
   に前記入力軸と直角に設けたプロペラ軸がポッドを貫通
   した所にスクリュープロペラを装備したポッドプロペラ
   において、 （ａ）前記ポッドの長手方向の前後に装備されたプロペ
   ラの一方または両方を可変ピッチプロペラに構成し、 （ｂ）前記プロペラの翼を支持駆動および変節するプロ
   ペラハブ内または隣接するプロペラ軸内に実際の翼角度
   の機械的な変位を電気信号に変換する電気式翼角発信器
   を装備し、 （ｃ）前記プロペラ軸内に非接触で電磁誘導によって前
   記翼角の電気信号を伝達する電磁誘導コイルからなる回
   転継手を設け、 （ｄ）前記入力軸の軸心部に軸受を介して支持されたチ
   ューブを装備し、このチューブ内に前記翼角信号を船内
   へ伝達するための導線を導いて実翼角を船内に伝えて実
   翼角の表示および翼角の制御に資するようにしたことを
   特徴とするポッドプロペラ。