JPH11245889A - 可変ピッチプロペラ装置 - Google Patents

可変ピッチプロペラ装置

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JPH11245889A
JPH11245889A JP10329312A JP32931298A JPH11245889A JP H11245889 A JPH11245889 A JP H11245889A JP 10329312 A JP10329312 A JP 10329312A JP 32931298 A JP32931298 A JP 32931298A JP H11245889 A JPH11245889 A JP H11245889A
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JP
Japan
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blades
rim
variable pitch
propeller device
rims
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Withdrawn
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JP10329312A
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English (en)
Inventor
Stephen Eaves
イーヴズ ステファン
James S Smith
エス スミス ジェイムズ
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Electric Boat Corp
Original Assignee
Electric Boat Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/06—Propeller-blade pitch changing characterised by use of non-mechanical actuating means, e.g. electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H2023/005—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements using a drive acting on the periphery of a rotating propulsive element, e.g. on a dented circumferential ring on a propeller, or a propeller acting as rotor of an electric motor

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡潔かつ効率的な機構によってプロペラ羽根
のピッチを変える。 【解決手段】 軸１６に回転可能に取り付けられたハブ
１４に、複数枚のプロペラ羽根１２が枢支され、各プロ
ペラ羽根１２の外方端部から延びる２本のラジアルピン
２０，２２が、周縁に永久磁石が配置された対応するリ
ムにそれぞれ支承されている。リムは、これらリムを囲
むステータ４４のコイルを励起することによって回動さ
れてプロペラを駆動し、ステータコイルに供給される電
流の位相関係を変えてリムの角度関係を変えることによ
り、プロペラ羽根１２のピッチが変更される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギと流
体エネルギとの間のエネルギ変換のための可変ピッチプ
ロペラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プロペラ羽根またはタービン羽根のピッ
チコントロールは、特に船舶産業界における運転効率お
よび融通性を改善するために一般的に用いられている。
かかる用途に対して、従来のピッチ可変プロペラまたは
タービンは、中空の支持軸に取り付けられた羽根を備
え、かつ上記中空軸を通って延びる複雑な操作機構を有
している。この形式の典型的な羽根回動機構は、米国特
許第３７８５７４７号および第４６４８３４５号に開示
されている。
【０００３】プロペラ羽根が駆動リムに取り付けられた
シャフトレスポンプもまた、種々の産業界で知られてい
る。これは、羽根がプロペラシャフトによって駆動され
る場合に起こり得るプロペラ羽根に向かう流体の流れに
対する制約または破壊を低減する利点を備えている。こ
のような機構は、米国特許第３７０８２５１号、第３９
１４６２９号、第４８３１２９７号、第５１８５５４５
号、第５２５２８５７号および第５３０６１８３号に開
示されている。
【０００４】米国特許第２９０９２２９号には、２つの
リムに連結されたファン羽根を備えた可逆ピッチファン
が開示されており、この可逆ピッチファンは、羽根また
はリムに応力を加えることによって、２位置間で角度が
シフトされて、ファンの送風方向を逆にし、ラジエータ
から塵埃を除去するようになっている。羽根は、羽根ま
たはリムの弾性によって、２位置のいずれかに係止され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の欠点を克服した可変ピッチプロペラ装置を提供す
ることにある。
【０００６】本発明の他の目的は、可動部品およびシャ
フトシールを取り除くことを通じて信頼性の改善された
簡潔つ効率的な機構によってプロペラ羽根のピッチを変
えることができる可変ピッチプロペラ装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のこれらおよびそ
の他の目的は、内方端部を中心ハブで支持され、かつ外
方端部が互い独立的に動き得る少なくとも２つのリムと
係合することにより角運動可能に支持された羽根を備え
たプロペラを設けることによって達成され、その結果、
リム間の角度関係を変えることによって、羽根の外方端
部の角度的方位が変えられる。
【０００８】１つの実施の形態においては、上記羽根の
外方端部が、羽根とリムとの間の相対角運動を許容する
ピンによってリムに取り付けられている。リムはまた、
リムを取り囲むステータ内の巻線の適切な動作によって
独立的に回動し得るように、それらの外周に沿って配置
された永久磁石を備えている。ステータ巻線に供給され
る電流間の位相関係を変えることによって、両リムの相
対的角度位置を変えることができ、これによって、リム
に連結された羽根のピッチが制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を説明する。
【００１０】図１に示されているように、可変ピッチプ
ロペラ装置１０は、中心軸１６上に取り付けられたハブ
１４によって内方端部を支持された３枚の羽根１２を備
えている。本実施の形態においては、羽根１２は、対応
する枢動連結機構１８によってハブ１４に連結されてい
る。２本のラジアルピン２０および２２が、羽根から突
出するように、かつ図２に示すように、２つのリム３６
および３８内の対応する開口２８および３０内に支承さ
れるように、各羽根１２の外方端部２６に取り付けられ
ている。
【００１１】リム３６の開口３０は円形で、羽根１２の
端部２６における中央のピン２２は、リム３６に対する
羽根１２の角運動は許容するが横方向の移動は許容しな
いように、開口３０に密に嵌め込まれている。一方、開
口２８は、リム３８に対するピン２０の角運動おとび横
方向の移動の双方を許容する横方向に延びるスロットを
形成している。その結果、リム３８をリム３６に対して
正逆方向に角度的にシフトすることによって、各羽根１
２のピッチを変えることができる。
【００１２】これを達成するために、各リム３６および
３８の周縁部には複数の永久磁石４０が、これら磁石の
Ｎ極とＳ極とが、リム３６および３８を取り囲む周面に
交互に存在するように配置されている。永久磁石４０か
ら狭いギャップ４２を隔ててステータ４４が設けられ、
このステータ４４は、図２に示されているように、リム
３６および３８内の磁石の位置に対応する位置に巻線４
８および５０の配列を備えている。ステータ４４はハウ
ジング５２内に収容され、このハウジング５２は、この
プロペラ装置を囲み、かつこのプロペラ装置の作動によ
って推進される船のような乗物に対し連結部材５４によ
って支持されている。
【００１３】このプロペラ装置を作動させるために、２
つのリム３６および３８を図１の矢５６で示される方向
に駆動するのみでなく、巻線４８および５０に供給され
る電流の位相関係によって、リム３６および３８の相互
の相対的角度位置をコントロールする態様で、独立した
ステータ巻線４８および５０に対する電気的励起が与え
られる。
【００１４】かくして、巻線４８および５０に供給され
る電流の位相関係を変えることによって、羽根１２のピ
ッチが望ましい態様で変えられるように、両リムの相対
的角度位置を変えることができる。各ラジアルピン２２
を、対応するプロペラ羽根の揚力の中心付近を通る半径
方向のライン上に配置することによって、推力発生トル
クの大部分がリム３６に分配され、トルクの比較的小さ
い部分がリム３８に分配される。これにより、リム３６
を大きなエネルギ源に直接連結するための出力リムとし
て用い、片やリム３８は比較的小パワーの電子速度制御
装置に接続して羽根のピッチを制御するコントロールリ
ムとすることができる利点がある。低パワー動作の間
は、リム３６に対する出力は取り除かれ、プロペラは、
機械的係止機構によって最大ピッチ限界に固定されるリ
ム３８によって専ら回転される。
【００１５】これに代わる機構においては、羽根１２の
それぞれが可撓的に変形し得る材料で形成され、羽根
は、ハブ１４に対し枢支ではなく剛的に連結されること
によって支持される。その結果、リム３６および３８の
相互の位相関係を変えると、羽根が捩られ、羽根の長さ
方向に沿った羽根のピッチ変化を生じ、それがある種の
用途には利点となる。
【００１６】さらに、本発明の可変ピッチプロペラ装置
は、駆動装置としてではなく、ハウジングを通過する液
体によって羽根１２を軸１６の周りに回転させ、これに
よって、ステータ巻線４８および５０に電流を発生させ
るタービン発電機として用いることができる。この場合
も、このタービン発電機に課せられる出力需要量に応じ
て羽根１２のピッチを変えるべく、ステータアセンンブ
リの巻線４８および５０における電流の位相関係を制御
することができる。
【００１７】以上、特定の実施の形態を参照して本発明
が説明されているが、本発明は、当業者であれば、多く
の変形、変更が考えられるであろう。例えば、この可変
ピッチプロペラ装置が備えているプロペラの羽根の数を
増やすことも減らすことも可能であり、また、２つのリ
ムでなく、３つのリムを用いて羽根のピッチを制御する
ことも可能である。また、羽根の形状を複雑に変えるた
めに、剛的に支持された可撓性を有する羽根とともに２
つ以上のリムを用いてもよい。さらに、磁気的、流体静
力学的または機械的なラジアルベアリング機構を用いて
リムと羽根とを支持することによって中心軸１６を全く
無くすこともできる。これは、軸およびその支持機構に
よって与えられる流れに対する制約を取り除く利点があ
る。さらに、ラジアルベアリングおよびプロペラ羽根と
リムとピンとの連結する適当な機械的構造によって、軸
は勿論、回転ハブも省略可能であろう。
【００１８】さらに、永久磁石リム構造に代えて、ステ
ータ巻線と相互作用をする棒状導体をリム内に埋め込ん
だインダクションモータを用いてもよく、このモータは
効率は低いが、ロータの滑りに対する許容誤差が大きい
ために、価格上の有利さと制御上の有利さとを備えてい
る。したがって、このような変形、変更も本発明の範囲
内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による可変ピッチプロペラ装置の一実施
の形態を示す、一部を断面とした側面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【符号の説明】
１０ 可変ピッチプロペラ装置 １２ 羽根 １４ ハブ １６ 中心軸 １８ 枢動連結機構 ２０，２２ ラジアルピン ２８，３０ 開口 ３６，３８ リム ４０ 永久磁石 ４４ ステータ ４８，５０ 巻線 ５２ ハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ エス スミス アメリカ合衆国 コネティカット州 06371 オールド ライム マイル クリ ーク ロード 264

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の巻線を備えたステータアセンブリ
    と、 該ステータアセンブリの内部に回転可能に支持された、
    放射状に突出する複数のプロペラ羽根と、 該複数のプロペラ羽根を囲む複数の互いに近接した回転
    可能なリムと、 前記羽根のそれぞれと、前記リムのそれぞれとの間に設
    けられた枢動連結機構とを備え、 前記ステータアセンブリ内の前記巻線が前記リムに対し
    て電磁的相互作用を生じさせて該リムおよび前記羽根を
    回転させ、かつ双方のリムの相対位置を変えて前記羽根
    のピッチを制御することを特徴とする可変ピッチプロペ
    ラ装置。
  2. 【請求項２】 対応するステータ巻線との相互作用を行
    うために、交互に極性を異にする永久磁石の配列が各リ
    ムの周縁部に取り付けられていることを特徴とする請求
    項１記載の可変ピッチプロペラ装置。
  3. 【請求項３】 前記ステータ巻線との相互作用を行うた
    めに、棒状導体の配列が各リムの周縁部に取り付けられ
    ていることを特徴とする請求項１記載の可変ピッチプロ
    ペラ装置。
  4. 【請求項４】 互いに近接した第１および第２のリムを
    備え、各羽根が、前記第１のリムに対しては角運動を行
    なうように、かつ前記第２のリムに対しては角運動およ
    び横方向移動の双方を行なうように支持されていること
    を特徴とする請求項１記載の可変ピッチプロペラ装置。
  5. 【請求項５】 中心ハブを備え、前記放射状に突出する
    複数のプロペラ羽根が前記中心ハブによって回転可能に
    支持されていることを特徴とする請求項１記載の可変ピ
    ッチプロペラ装置。
  6. 【請求項６】 中心ハブを備え、両リムの角度関係の変
    化によって生じる前記羽根のピッチ変化が前記羽根の長
    さ方向に沿って生じるように、前記羽根が可撓性材料で
    作成され、かつ前記中心ハブによって剛的に支持されて
    いることを特徴とする請求項１記載の可変ピッチプロペ
    ラ装置。
  7. 【請求項７】 前記ステータアセンブリが電気負荷に連
    結され、前記プロペラ羽根の機械的回転に応答して、電
    力を発生して前記電気負荷に供給することを特徴とする
    請求項１記載の可変ピッチプロペラ装置。
  8. 【請求項８】 前記ステータが電気エネルギを受けて電
    磁的駆動力を前記リムに供給して、前記プロペラ羽根を
    回転させることを特徴とする請求項１記載の可変ピッチ
    プロペラ装置。
  9. 【請求項９】 前記羽根と前記リムの一方との間の枢動
    連結機構は、捩り力よりも横力を前記羽根上により多く
    発生させるように、前記羽根のほぼ揚力中心を通って延
    びる半径方向のライン上にあることを特徴とする請求項
    １記載の可変ピッチプロペラ装置。
JP10329312A 1998-01-08 1998-11-19 可変ピッチプロペラ装置 Withdrawn JPH11245889A (ja)

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US09/004,433 US5967749A (en) 1998-01-08 1998-01-08 Controllable pitch propeller arrangement
US004433 1998-01-08

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JPH11245889A true JPH11245889A (ja) 1999-09-14

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JP (1) JPH11245889A (ja)

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