JP2012096751A

JP2012096751A - 船舶の推進装置

Info

Publication number: JP2012096751A
Application number: JP2010248455A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yamada; 智之山田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】ハブ渦の影響を低減することが可能な技術を提供する。
【解決手段】船舶の推進装置は、プロペラ４と、プロペラの後方に取り付けられた舵５と、舵に取り付けられ、プロペラのボス２の方向に流体を供給する流体供給手段９とを備える。流体供給手段９は、流体を押し出す加圧装置１０と、加圧装置１０が押し出した流体をボス２の位置に導く配管１１とを備える。ボス２の舵５に向く側の先端に窪み１３が形成される。流体の供給によりハブ渦の影響が抑制される。舵側に流体供給設備を設けるため、構成が簡単である。
【選択図】図２

Description

本発明は、船舶の推進装置に関する。

図１は、船舶の後尾部に取り付けられる推進装置の一例を示す側面図である。ボス１０２を介して回転翼型のプロペラ１０４が船体１０１に取り付けられる。プロペラ１０４は回転軸１０３を中心として回転する。プロペラ１０４の船尾側において、船体１０１に舵１０５が取り付けられる。

特許文献１には、船舶用プロペラの一例が挙げられている。この文献では、キャビテーションノイズを抑制するために、プロペラ翼に設けられた吹出し口から流体を噴出させる。

特開２００４−９９４３号公報

プロペラ１０４が回転すると、その後方に水流が形成される。その際、プロペラ１０４の後方の回転軸１０３の周囲にハブ渦１０６が発生する。このハブ渦１０６は、推進効率の低下の原因となる。ハブ渦の影響を低減する技術が望まれる。

以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の一側面において、船舶の推進装置は、プロペラ（４）と、プロペラ（４）の後方に取り付けられた舵（５、５ａ、５ｂ）と、舵（５、５ａ、５ｂ）に取り付けられ、プロペラ（４）のボス（２）の方向に流体を供給する流体供給手段（９、９ａ）とを備える。

本発明の他の側面において、ボス（２）の舵（５、５ａ、５ｂ）に向く側の先端に窪み（１３）が形成される。

本発明の更に他の側面において、流体供給手段（９）は、流体を押し出す加圧装置（１０）と、加圧装置（１０）が押し出した流体をボス（２）の位置に導く配管（１１）とを備える。

本発明の更に他の側面において、流体供給手段（９、９ａ）は、プロペラ（４）によって発生した水流を取り込む取入口（１４）と、取入口（１４）が取り込んだ水流をボス（２）の方向に導く配管とを備える。

本発明の更に他の側面において、流体供給手段は更に、船舶の船体（１）内部に設置される原動機と、配管の内部の水流にボス（２）の方向への推力を与える舵内プロペラと、原動機が生成する駆動力を舵内プロペラに伝達する伝達機構とを備える。

本発明の更に他の側面において、舵（５、５ｂ）は、船体（１）に固定される固定部（６、６ｂ）と、固定部に対して可動的に取り付けられた可動部（７、７ｂ）とを備える。固定部（６、６ｂ）の下端は、ボス（２）の中心軸（３）よりも低い。配管（１１）の下端部は固定部（６、６ｂ）に固定される。
船舶の推進装置。

本発明の更に他の側面において、固定部（６ｂ）は、船舶（１）の船底から第１深さまでの第１部分と、第１深さからボス（２）の中心軸よりも低く設定された固定部の下端の第２深さまでの第２部分とを備える。第２部分の水平面の断面積は、第１部分の水平面の断面積よりも小さい。

本発明の更に他の側面において、舵（５ａ）は、船体（１）に固定される固定部（６ａ）と、固定部に対して可動的に取り付けられた可動部（７ａ）とを備える。固定部の下端はボス（２）の中心軸（３）よりも高い。配管（１１）は固定部（６ａ）よりも下側で可動部（７ａ）の内部に配置される。可動部（７ａ）は、可動部が操舵によって動いたときに配管が動かないように形成された隙間を内部に有する。

本発明の一側面における船舶は、本発明による船舶の推進装置によって推進する。

本発明により、ハブ渦の影響を低減することが可能な技術が提供される。

図１は、船舶の推進装置を示す。図２は、船舶の推進装置を示す。図３は、船舶の推進装置を示す。図４は、船舶の推進装置を示す。図５は、推進装置の作用・効果を説明するための図である。図６は、推進装置の作用・効果を説明するための図である。図７は、船舶の推進装置を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図２は、本発明の一実施形態における船舶の推進装置を示す。船体１に回転軸３を中心として回転するボス２が取り付けられる。周方向に並ぶ複数の羽根からなるプロペラ４がボス２に取り付けられる。ボス２のプロペラ４より後方、すなわち舵５を向く側の先端の回転軸３付近に、窪みである凹部１３が形成される。ボス４は、概略的には回転軸３に向かって船尾方向に突出するが、凹部１３においては逆に、回転軸３に向かってボス２の根元側に向かって窪む。

船体１のプロペラ４よりも船尾側に、舵５が取り付けられる。舵５は固定部６と可動部７とを備える。固定部６は、船体１に対して固定される。固定部６の下端は、ボス２の回転軸３よりも低い。可動部７は、船体１から概ね鉛直方向に延長する旋回軸８を中心として固定部６に対して旋回する。その旋回によって船舶の進行方向が制御される。

船体１に、流体供給手段９が設置される。流体供給手段９は、コンプレッサ１０と配管１１を備える。舵５が取り付けられる部位の付近の船体１内に、流体（水や空気など）を押し出す加圧装置であるコンプレッサ１０が設置される。コンプレッサ１０から舵５の固定部６の内部を通ってボス２に流体を導くための配管１１が設置される。配管１１はその全体が固定部６に固定される。配管１１の一端に形成される供給口１２は、舵５の後方側で開口する。コンプレッサ１０が供給した流体は、供給口１２から回転軸３に平行にボス２の中心に向かって吹き出す。

次に、このような船舶推進装置の作用・効果について説明する。図５は、一般的なスクリュープロペラの例を示す。ボス１０２に取り付けられたプロペラ１０４が回転軸を中心に回転する。回転の中心軸に近い中心部１０７では流速が遅い。そのため、中心部１０７の外周付近でせん断が生じ、ハブ渦が発生して推進効率が低下する。またプロペラ１０４が生成する水流が中心部１０７の方に向く。その結果、水流の断面積Ａ１は小さくなり、長さＬ１は長くなる傾向となる。

それに対して本実施形態においては、図６に示されるように、供給口１２からプロペラ４の中心軸に向けて流体１６が吹き付けられる。この流体１６の流れによって、せん断流の発生が抑制される。また流体１６が回転軸３付近に供給されることにより、プロペラ４が生成する水流は中心軸の方向に引き寄せられず、より平行に近い流れとなる。その結果、水流の断面積Ａ２が大きくなり、長さＬ２が小さくなる。このような流れはエネルギーロスが少なく、推進効率に有利である。

流体を供給する機構を舵５の側に設けることにより、プロペラ４側に設備を追加しなくても上記の効果を得ることができる。プロペラ４の付近の船体は複雑な機構を有することが多いため、舵５の側に設備を追加する本実施形態は、構造の簡単さの点で有利である。

ボス２に凹部１３が形成されなくとも、上記の効果を得ることができる。凹部１３を形成すると、供給口１２からボス２の中心に向かって吹き出した水流が、凹部１３において反転して、プロペラ４と同じ向きの水流が形成される。この反転水流によって、上記の効果が更に向上する。

図３は、本発明の第２実施形態を示す。本実施形態においては、舵５ａの固定部６ａのみならず、可動部７ａの内部にも、配管１１が通される。配管１１の上部は固定部６ａの内部に配置されるが、供給口１２が形成される下部は可動部７ａの内部に位置する。配管１１の位置が固定部６ａに対して固定されていても操舵によって可動部７ａが旋回軸８を中心として旋回できるように、可動部７ａの内部に配管１１が相対的に移動できる隙間が形成される。

このような構成により、固定部６ａの下端をプロペラ４の回転軸３よりも高い位置とすることができる。その結果、可動部７ａの面積が増大し、舵の効率が向上する。

図４は、本発明の第３実施形態を示す。本実施形態においては、固定部６ｂは船底から第１深さまでの第１部分と、第１深さからプロペラ４の回転軸３より低い位置に設定された第２深さまでの第２部分を有する。第１部分に比べて第２部分は水平面内の断面積が小さい。配管１１は船底から供給口１２の深さまで固定部６ｂの内部に収まる。

このような構成においては、配管１１がすべて固定部６ｂの内部に配置されるため、構成が単純である。更に、固定部６ｂは第２部分において断面積が小さいため、可動部７ｂの面積を大きく取ることができ、舵の効率が向上する。

図７は、本発明の第４実施形態を示す。本実施形態においては、第１実施形態と比べて、コンプレッサ１０が必要とされない。本実施形態における流体供給手段９ａは、取入口１４と供給口１２とを結ぶ配管と、その配管に設けられるポンプ１５とを備える。供給口１２の位置は、第１実施形態と同じである。取入口１４は、供給口１２よりもプロペラ４の回転軸３から半径方向に離れた位置に形成される。例えば取入口１４は、プロペラ４の翼端の後方に配置されると、プロペラ４によって発生した水流を効率的に取り込むことができる。

舵５の内部にポンプ１５を駆動するための原動機を設置する場所を用意することが難しい場合がある。そのような場合には、原動機は船体１の内部に設置される。原動機が生成する駆動力は、伝達機構によって固定部６の内部を介して、配管の内部の水流にボス２の方向への推力を与えるための舵内プロペラ（ポンプ１５として機能する）に伝達される。

以上のような構成において、取入口１４から取り入れられた水がポンプ１５によって供給口１２に送られ、ボス２の凹部１３に供給される。その結果、実施の第１形態と同様の効果をコンプレッサ１０無しでも得ることができる。

本実施形態において、供給口１２はプロペラ４の回転軸の後方に位置し、負圧となる。取入口１４の付近は、水流の動圧がより高い。この圧力差が十分に大きい場合は、ポンプ１５を省略しても自然の圧力差によって取入口１４から取り入れた水を供給口１２からボス２に向かって吹き出すことができる。

１船体
２ボス
３回転軸
４プロペラ
５、５ａ舵
６、６ａ固定部
７、７ａ可動部
８旋回軸
９、９ａ流体供給手段
１０コンプレッサ
１１配管
１２供給口
１３凹部
１４取入口
１５ポンプ
１６流体
１０１船体
１０２ボス
１０３回転軸
１０４プロペラ
１０５舵
１０６ハブ渦
１０７中心部

Claims

プロペラと、
前記プロペラの後方に取り付けられた舵と、
前記舵に取り付けられ、前記プロペラのボスの方向に流体を供給する流体供給手段
とを具備する船舶の推進装置。
請求項１に記載された船舶の推進装置であって、
前記ボスの前記舵に向く側の先端に窪みが形成された
船舶の推進装置。
請求項１又は２に記載された船舶の推進装置であって、
前記流体供給手段は、
前記流体を押し出す加圧装置と、
前記加圧装置が押し出した前記流体を前記ボスの位置に導く配管
とを具備する船舶の推進装置。
請求項１又は２に記載された船舶の推進装置であって、
前記流体供給手段は、
前記プロペラによって発生した水流を取り込む取入口と、
前記取入口が取り込んだ水流を前記ボスの方向に導く配管
とを具備する船舶の推進装置。
請求項４に記載された船舶の推進装置であって、
前記流体供給手段は更に、
前記船舶の船体内部に設置される原動機と、
前記配管の内部の水流に前記ボスの方向への推力を与えるプロペラと、
前記原動機が生成する駆動力を前記プロペラに伝達する伝達機構
とを具備する船舶の推進装置。
請求項３から５のいずれか１項に記載された船舶の推進装置であって、
前記舵は、船体に固定される固定部と、前記固定部に対して可動的に取り付けられた可動部とを具備し、
前記固定部の下端は、前記ボスの中心軸よりも低く、
前記配管の下端部は前記固定部に固定される
船舶の推進装置。
請求項６に記載された船舶の推進装置であって、
前記固定部は、前記船舶の船底から第１深さまでの第１部分と、
前記第１深さから前記ボスの中心軸よりも低く設定された前記固定部の下端の第２深さまでの第２部分とを備え、
前記第２部分の水平面の断面積は、前記第１部分の水平面の断面積よりも小さい
船舶の推進装置。
請求項３から５のいずれか１項に記載された船舶の推進装置であって、
前記舵は、船体に固定される固定部と、前記固定部に対して可動的に取り付けられた可動部とを具備し、
前記固定部の下端は前記ボスの中心軸よりも高く、
前記配管は前記固定部よりも下側で前記可動部の内部に配置され、
前記可動部は、前記可動部が操舵によって動いたときに前記配管が動かないように形成された隙間を内部に有する
船舶の推進装置。
請求項１から８のいずれか１項に記載された船舶の推進装置によって推進する船舶。