JP2549003Y2 - 電動機を内蔵したポッドプロペラ - 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装置たるポッドプロペラに係
り、詳しくはポッド内に内蔵した電動機の冷却を簡単且
つ効率的に行えるようにしたポッドプロペラに関する。

〔従来の技術〕

在来の舶用推進装置は、１軸船の場合で云えば、船外
に配置されたスクリュープロペラ、スクリュープロペラ
を支持駆動するプロペラ軸、船体とプロペラ軸の間に設
けられる軸封装置（船外側および船内側）、プロペラ軸
を支持する船尾軸受、船尾軸受を内包支持し船体と係合
する船尾管、プロペラ軸と結合しこれを駆動する中間軸
（場合によっては複数）、中間軸と結合しこれを駆動す
るとともにプロペラ軸、中間軸を介して伝えられる推力
を船体に伝えるための推力軸、中間軸および推力軸を船
体から支える軸受、推力軸に働く推力を船体に伝える推
力軸受、推力軸を駆動する主機、２軸船にあっては更に
船外の張出軸受などが追加構成される。

このように推進装置と船体との係合関係は非常に多岐
に渡っているが、それらがいずれも相当程度の精度を要
するにもかかわらず、それらの多くの工事がいずれも船
台上や船内工事に委ねられているため、能率が悪く、著
しく不経済になっている。

これに対して、電動機（或いは実開昭52-105798号公
報、実開昭56-65244号公報記載のように油圧モータもあ
り得る）を内蔵したポッドプロペラにあっては、推進装
置が（主機＋発電機）および（電動機＋推進器）とユニ
ット化し得て、それらの精度を要する関連機器の係合関
係工事が全て工場内で完工され、船体との係合関係が著
しく単純、低精度化される。

そこで、対象船の所要馬力を前記ユニットの台数で調
節するなどの対応をすることにすれば、標準化された推
進装置の工場での大量生産によるコストダウンや、装置
を取換えることによって、その保守、点検を工場で実施
することで船上でのメンテナンスレスなどの新しい展開
の可能性がある。また、船内に軸系がないので船内スペ
ースの有効利用が可能になる。

また、第６図に示すようにポッドプロペラ30ではプロ
ペラ31を水流Ｓの方向におくことが可能になり、翼への
流入角の変動が減少し、プロペラ31が発生する振動、騒
音およびプロペラ31自身のキャビテーションなどによる
損傷が低減する利得がある。この問題をもう少し詳しく
説明すると、第５図（ａ）が在来の２軸鮒などに採用さ
れている代表的なプロペラ32の配置例があるが、構造上
プロペラ32に流入する水流Ｓの方向とプロペラ軸33の方
向との間にはαなる角度がある。このためプロペラ翼の
或る半径ｒで切断した翼断面32Aと水流Ｓとの関係は第
５図（ｃ）に示すようになる。この図でｖはプロペラに
流入する水の流速、ｒωはプロペラ32の回転に伴う周
速、ｗはｖとｒωで作られる相対流速で、翼断面32Aと
水流Ｓの相関は主としてこのｗで規定される。

今、第５図（ｂ）の部分図に示すようにプロペラ翼が
Ａ点とＣ点にあるときは、ほぼ翼の設計点で作動するこ
とになるが、Ｂ点では相対流速ｗ、翼の迎角とも最大に
なり、この点で翼は最大の推力を発生し、翼の背面側に
しばしばキャビテーションを発生する。Ｄ点では相対流
速ｗ、翼の迎角とも最小になり、発生推力も最小とな
る。場合によっては、圧力面側にキャビテーションが発
生することがある。傾斜角αの存在によってこのように
プロペラは１回転を１サイクルとする変動荷重を受ける
と共に、しばしばこれにキャビテーションが重畳され、
厳しい振動騒音を発生する。実際の現象は、船体や軸張
出軸受の存在によって、より複雑で厳しい現象を呈す。

これに対し、第６図のポッドプロペラ30の場合には、
プロペラ31を水流Ｓに平行に配置することができるの
で、概略ABCD各点で同一の推力を発生し、キャビテーシ
ョンの発生も最小限になると共に、キャビテーションが
発生しても、その体積変化が小さいため振動、騒音が最
小限になる。キャビテーションによる振動、騒音はキャ
ビテーションの体積変化の２次の微係数に強く依存す
る、と云われている。

なお、図中、Ｈは船体、Ｒは舵を示す。第６図では舵
が図示されていないが、ポッドプロペラ30では推進器を
旋回して舵とすることも可能である。

以上のようにポッドプロペラは優れた特性を持ってい
るが、電動機をポッド内に組み込むと、プロペラ径に対
して、ポッド径が相対的に大きくなってしまい、推進効
率が大幅に低下してしまうという問題がある。この電動
機の外径を小さくする方法にロータを細長くすることが
行われているが、大馬力のものではこれにも限度があ
る。高速回転によって小型化を図っていく方法がある
が、高速回転で小型化して行くと、単位体積当たりの発
熱量が増大していくから電動機の冷却問題を解決するこ
とが必要となる。

このように従来はポッドプロペラ採用の阻害要因が幾
つか存在するため、その特性を充分生かすに至っていな
い。

本考案の目的は、推進効率上の事由により高速、小型
化された、ポッドに内蔵された電動機の発熱量を該ポッ
ド部に連設された放熱器或いはストラットの一部に放熱
スペースを設けて、ここで効率よく放熱させるようにし
て電動機の大馬力化等を果たし、ポッドプロペラの有効
性を高めることにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的達成のため、第１考案の要旨は、魚雷形状の
ポッドがストラットを介して船体に支持され、該ポッド
の一端にプロペラ軸に係合するスクリュープロペラを備
えたポッドプロペラにおいて、該プロペラ軸を減速機を
介して駆動するための電動機を該ポッドに内蔵すると共
に、該電動機を内包するポッド部に放熱器を一体的に連
設し、上記ストラットと該放熱器とで一つの流線形断面
を形成し、該放熱器内に仕切板を途中の高さまで延設
し、かつ、ガイドプレートを適宜配設し、該電動機内の
高温空気を該放熱器内で循環させて、該放熱器の表面か
らの放熱により該高温空気を冷却するようにしたことを
特徴とする、電動機を内蔵したポッドプロペラにある。

また、第２考案の要旨は、魚雷形状のポッドが流線形
断面をしたストラットを介して船体を支持され、該ポッ
ドの一端にプロペラ軸に係合するスクリュープロペラを
備えたポッドプロペラにおいて、該プロペラ軸を減速機
を介して駆動するための電動機を該ポッドに内蔵すると
共に、上記ストラットの一部に放熱スペースを設け、該
放熱スペースに仕切板を途中の高さまで延設し、かつ、
ガイドプレートを適宜配設し、該電動機内の高温空気を
該放熱スペースで循環させて、該ストラットの表面から
の放熱により該高温空気を冷却するようにしたことを特
徴とする、電動機を内蔵したポッドプロペラにある。

［作用］ 第１考案のポッドプロペラでは、電動機を内包するポ
ッド部とこれに連なる放熱器を一体的に構成し、電動機
内の高温空気をこの放熱器内において循環させるように
して、電動機内の温度の平準化を図ると共に、水流のあ
る相当程度の接水表面積を利用して所要の放熱作用を得
る。これによって、電動機を高速、小型化した場合の効
率的な冷却作用が得られる。また、仕切板とガイドプレ
ートにより放熱器内に高温空気が循環する経路が形成さ
れる。これによって、高温空気は放熱器内をまんべんな
く循環し、放熱器の表面から外部の水流への放熱により
効率よく冷却される。また、ポッドを支持するストラッ
トを放熱器とで一つの流線形断面を形成しているので放
熱器による流体抵抗の増加は少ない。

第２考案のポッドプロペラでも上記第１考案と同様の
作用が得られる。

〔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図は本考案を適用したポッドプロペラの側断面図
である。

図示するように、船体Ｈにストラット１が突設され、
このストラット１に魚雷形状のポッド２が連接され、ポ
ッド２の前端にスクリュープロペラ３が装着されてい
る。

ストラット１は船体Ｈにポッド２を支持固定し、スク
リュープロペラ３の推力を船体Ｈに伝えると共に、図示
していないが後述の電動機Ｍを駆動するための動力線、
減速機等の潤滑油を司るための油配管などを内包する。
この部分で潤滑油の冷却を行うことも考えられる。スト
ラット１を図示するように船体Ｈに固定せず、通常の舵
の舵板のように操舵できるように構成しておけば、操舵
システムを省略できる。

スクリュープロペラ３はプロペラハブ3aに装着され、
プロペラハブ3aにはプロペラ軸４が挿着され、スクリュ
ープロペラ３と一体的に係合し、これを支持駆動する。
プロペラ軸４は外部ケーシングを構成するポッド２内に
延設されている。プロペラ軸４とポッド２との間に軸封
装置５が設けられており、海水の流入、油の流出を防い
でいる。6a、6bはプロペラ軸４を回転自在に支持する軸
受で、軸受6bはスクリュープロペラ３の推力も併せ支持
する。

プロペラ軸４の後端には２段目遊星減速機G2が配設さ
れている。この２段目遊星減速機G2は、プロペラ軸４と
同一軸線上に２段目遊星減速機入力軸７が配置され、こ
の入力軸７に装着された太陽歯車８と、ポッド２に支持
された内歯歯車９と、これらと同軸上で回転する遊星キ
ャリア10に支持され、太陽歯車８と内歯歯車９とに噛合
する複数個（例えば５個）の遊星歯車11から構成されて
いる。遊星キャリア10はプロペラ軸４に一体的に装着さ
れ、上記遊星歯車11は遊星キャリア10に突設された遊星
軸10aによって軸支される。

上記２段目遊星減速機入力軸７は軸受12を介して回転
自在にポッド２に支持されており、この入力軸７の後端
には１段目遊星減速機G1が配設されている。すなわち、
この１段目遊星減速機G1は、上記と同様に２段目遊星減
速機入力軸７と同一軸線上に１段目遊星減速機入力軸13
が配置され、この入力軸13に装着された太陽歯車14と、
ポッド２に支持された内歯歯車15と、これらと同軸上で
回転する遊星キャリア16に支持され、太陽歯車14および
内歯歯車15と噛合する複数個（例えば３個）の遊星歯車
17から構成されている。遊星キャリア16は２段目遊星減
速機の入力軸７に一体的に装着され、上記遊星歯車17は
遊星キャリア16に突設された遊星軸16aによって軸支さ
れる。

上記１段目遊星減速機入力軸13は軸受18を介して回転
自在にポッド２に支持されている。そして、この入力軸
13の後端はたわみ継手19を介して後述するポッド２内に
内蔵された電動機Ｍのロータ20のロータ軸20aに連結さ
れている。このたわみ継手19は、構造上充分な芯出しが
難しいことに鑑みて、また、組立、分解を難無く行える
例えばギヤカップリングなどの継手が好適である。

なお、図中、2Aは内部ケーシングを示し、高度の寸法
精度を要求される各機器の組立てを予め工場で行ってお
き、ポッド２に組み込む方式としたもので、減速機G1、
G2、プロペラ軸４および軸封装置５が一体化されてい
る。ポッド２に直接取り付けような構造様式も可能であ
る。

上記ポッドプロペラにおいて、スクリュープロペラ３
に対するポッド径をその抵抗すなわち推進器の効率の見
地から、1/3程度に押さえようとすれば、経験によれば
スクリュープロペラ３は低回転に、後述の電動機Ｍは高
速回転にする必要があり、結果として遊星減速機を上述
のように２段程度配置することが必要である。

一方、ポッド２の後部の区画部22には推進効率の事由
により高速、小型化された電動機Ｍが内蔵されている。
電動機Ｍのロータ軸20aの前後端は区画板22a、22bに設
けた軸受23、24によって回転自在に支持されており、ロ
ータ軸20aの後端部に電動機冷却用のファン25が設けら
れている。なお、26は軸封装置で、減速機G1、G2、たわ
み継手19などに使用される潤滑油が電動機Ｍの配置用区
画部22に侵入するのを防止する。21は電動機のステータ
を示す。

電動機Ｍの配置用区画部22のポッド部にこれに連なる
放熱器27が設けられており、第２図に示す如く前記スト
ラット１と形状的に連なって一つの流線形断面を形成し
ている。これによって流体抵抗の増加が防止される。

なお、ポッド２の長さが大きくなった場合には、第３
図（ａ）に示すようにストラット１を前後に設けてポッ
ド２を船体Ｈに支持し、両ストラット１の間に放熱器27
を設けるようにする。そして、第３図（ｂ）に示す如く
これら前後のストラット１と放熱器27とで一つの流線形
断面を形成する。

また、第１図のストラット１を放熱器27の位置まで大
きく拡大（つまり、ストラット１が放熱器27を包含する
如く）形成して、第４図（ａ）に示すように、この拡大
されたストラット１の一部に電動機Ｍの放熱スペース27
Aを設けるように構成する場合もあり得る。この場合、
ストラット１自身が流線形断面をなす（同図（ｂ）参
照）。

第１図において、放熱器27はファン25によって送られ
て来た高温の空気をその表面から放熱させる役割を担
う。特に、ポッド２を強度的に支持する必要はない。放
熱器27を電動機Ｍを内包するポッド部分（区画部22）と
一体的に形成し、図示するように右側のポッド主体部か
ら分解できるようにしておけば、構造上の構成が容易に
なると共に、電動機Ｍのみのメンテナンス等が容易とな
る。

放熱器27内は途中の高さまで延設された仕切板28で左
右に区画され、しかもファン25によって送られて来た高
温の空気を極力効率よく冷却するためにガイドプレート
29が適宜配設されている。従って、高温空気はファン25
によって強制的に左側の区画からガイドプレート29等に
沿って上昇し、放熱器27内で外部の水流で冷却され、こ
こで放熱しながら右側の区画に入って下降し、電動機Ｍ
の冷却空気入り口側に循環されていく。

図示するような構成で所要の放熱が出来ない時には放
熱器27を熱伝導率の優れた材料を用いたり、更に内部に
海水の通路を流れ方向に形成して接水面積を拡大する事
などが考えられる。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案によれば、電動機に内包するポッ
ド部に連なる放熱器を設けて、或いはストラットの一部
を電動機の放熱スペースに利用するようにしたので、冷
却効率が高められ、高速、小型化された電動機の発熱の
処理が簡便にできる。

また、仕切板とガイドプレートによって高温空気が循
環する経路が形成され、これによって、高温空気を放熱
器内または放熱スペースでまんべんなく循環させ、放熱
器またはストラットの表面から外部の水流への放熱によ
り効率よく冷却できる。

このように、駆動電動機を高速回転させることによっ
て小型化し、推進性能に影響するポッド径／プロペラ径
比を改善すると共に、その時問題となる電動機の発熱量
を他の要素に悪影響を及ぼすことなく、放熱器またはス
トラットの一部に形成した放熱スペースより放熱できる
ようにしてポッドプロペラの大馬力化、高効率化を果た
し、その有用性を高めることができる。

なお、第１考案のように放熱器とストラットとで一つ
の流線形断面を形成するようにしたので流体抵抗の増加
は極力防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したポッドプロペラの側断面図、
第２図は第１図におけるＡ−Ａ断面図、第３図（ａ）
（ｂ）はストラットを前後に配置した場合のポッドプロ
ペラの側面図とそのＢ−Ｂ断面図、第４図（ａ）（ｂ）
はストラットの一部に放熱スペースを設けた場合のポッ
ドプロペラの側面図とそのＣ−Ｃ断面図である。 第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）と第６図は従来技術の説明図
である。 １……ストラット、２……ポッド、３……スクリュープ
ロペラ、４……プロペラ軸、25……ファン、27……放熱
器、27A……放熱スペース、G1、G2……遊星減速機、Ｍ
……電動機、Ｈ……船体。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】魚雷形状のポッドがストラットを介して船
   体に支持され、該ポッドの一端にプロペラ軸に係合する
   スクリュープロペラを備えたポッドプロペラにおいて、 該プロペラ軸を減速機を介して駆動するための電動機を
   該ポッドに内蔵すると共に、該電動機を内包するポッド
   部に放熱器を一体的に連設し、上記ストラットと該放熱
   器とで一つの流線形断面を形成し、 該放熱器内に仕切板を途中の高さまで延設し、かつ、ガ
   イドプレートを適宜配設し、該電動機内の高温空気を該
   放熱器内で循環させて、該放熱器の表面からの放熱によ
   り該高温空気を冷却するようにしたことを特徴とする、
   電動機を内蔵したポッドプロペラ。
2. 【請求項２】魚雷形状のポッドが流線形断面をしたスト
   ラットを介して船体に支持され、該ポッドの一端にプロ
   ペラ軸に係合するスクリュープロペラを備えたポッドプ
   ロペラにおいて、 該プロペラ軸を減速機を介して駆動するための電動機を
   該ポッドに内蔵すると共に、上記ストラットの一部に放
   熱スペースを設け、 該放熱スペースに切板を途中の高さまで延設し、かつ、
   ガイドプレートを適宜配設し、該電動機内の高温空気を
   該放熱スペースで循環させて、該ストラットの表面から
   の放熱により該高温空気を冷却するようにしたことを特
   徴とする、電動機を内蔵したポッドプロペラ。