JP4532659B2

JP4532659B2 - 船舶用推進装置

Info

Publication number: JP4532659B2
Application number: JP2000089681A
Authority: JP
Inventors: 輝人福岡; 純一常陸
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP2001270496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶用の推進装置であって、帆を有する船舶に取り付ける推進装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを搭載したセイルボートは知られており、帆以外の推進装置として、エンジンもしくは電動モータを配設し、スクリュウを駆動するものである。そして、エンジンから船体に伝わる振動を低減すべく、エンジンをゴムマウント上に配設したものも知られている。電動モータによりスクリュウを駆動するものは、充電されたバッテリを搭載し、蓄電量が少なくなれば、商用電源に接続または、エンジンにて充電機を駆動し、充電を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンをゴムマウント上に搭載し、振動の低減を行う場合には、船において、エンジンの回転数により発生する振動周波数域が一定でないため、ゴムマウントによる振動低減には限界がある。バッテリを搭載するものは、充電の際には必ず発電機を起動させる必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
【０００５】
請求項１においては、帆を有する船舶に配設する船舶用推進装置（３）であって、エンジン（１８）と、発電機（１７）と、バッテリ（１６）と、モータ（１１）と、プロペラ（１２）とを有し、該プロペラ（１２）は、該モータ（１１）により駆動すると共に、プロペラ開閉装置（１３）により開閉可能とし、該エンジン（１８）により発電機（１７）を駆動し、該発電機（１７）の電力を該バッテリ（１６）に蓄電し、該発電機（１７）とバッテリ（１６）の電力によりモータ（１１）を駆動可能とし、風が十分にある場合には、該プロペラ（１２）を閉じて帆走し、風が十分にあり、前記バッテリ（１６）の充電量が少ない場合には、該閉じた状態のプロペラ（１２）を前記プロペラ開閉装置（１３）により強制的に開かせ、該プロペラ（１２）を遊転させて、前記モータ（１１）により発電を行うものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【０００７】
図１は帆を有する船舶の全体構成を示す側面図、図２は推進装置の構成を示す概略図、図３は船舶の走行状態を示す概略図、図４は推進装置の側面断面図、図５はプロペラの開閉機構を示す側面断面図、図６はカムとプッシュロッドの構成を示す概略図、図７はプロペラの開閉状態を示す略図である。
【０００８】
図８はプロペラの開閉機構の他例を示す側面断面図、図９はカムとプッシュロッドの他の構成を示す概略図、図１０はバッテリ充電制御のフローチャートを示す図、図１１は電動走行制御のフローチャートを示す図である。
【０００９】
図１を用いて、船舶の構成について説明する。船体１の上部にはマスト４が立設されており、船底２には下方に向け推進装置３が配設されている。船体１の内部には、後述する発電機およびバッテリが搭載されており、バッテリもしくは発電機より、推進装置３に電力が供給される構成になっている。これにより、船舶は風のある場合にはマスト４に帆を張り、風により推進することができ、風のない場合には、推進装置３を駆動して進むことができるものである。
【００１０】
次に、推進装置３の制御構成について図２を用いて説明する。推進装置３は、該推進装置３の上部に配設されたモータ１１により駆動されるものである。該推進装置３への電力供給は操作レバー２０により調節されるものであり、該操作レバー２０により推進力を調節できる構成となっている。モータ１１には、バッテリ１６および発電機１７が接続されており、該バッテリ１６および発電機１７より電力が供給されるものである。発電機１７はエンジン１８に接続されており、該エンジン１８により駆動されるものである。発電機１７よりの電力は、インバータ１４を介してモータ１１に供給されるものであり、該インバータ１４はコントローラ１５により制御されるものである。コントローラ１５は操作レバー２０の操作に対応して電力制御を行うものである。なお、エンジン１８は防振装置１９上に配設されている。防振装置１９は、エンジン１８の運転時において発生する振動特性に合わせられており、該エンジン１８の振動を低減する構成になっている。
【００１１】
バッテリ１６は船内の電気機器２１に電力を供給するほかに、推進装置３のモータ１１に電力を供給するものである。バッテリ１６からモータ１１に供給される電力はインバータ１４において制御される。インバータ１４における電力制御は、コントローラ１５により行うものである。該コントローラ１５は操作レバー２０に対応してインバータ１４を制御して、モータ１１への電力供給を調節するものである。発電機１７において発生した電力は、インバータ１４を介してバッテリ１６に蓄電することが可能である。さらに、プロペラ１２を外力により回転させ、モータ１１を駆動して発電を行い、電力をバッテリ１６に充電することも可能である。
【００１２】
推進装置３のプロペラ１２は開閉自在に構成されており、操作レバー２０もしくは専用のスイッチにより開閉制御を行うものである。推進装置３にはプロペラ開閉装置１３が配設されており、これによりプロペラ１２を開閉する。プロペラ開閉装置１３はコントローラ１５に接続されており、該コントローラ１５に接続した操作レバー２０もしくは専用スイッチによりプロペラ開閉装置１３を制御するものである。また、コントローラ１５において、航行状態およびバッテリ１６の充電量に応じて自動的にプロペラ１２の開閉を行うこともできる。
【００１３】
上記の構成において、船舶を推進する際には、モータ１１により推進するものであり、推進装置３により航行する際の振動や騒音を低減することができるものである。さらに、バッテリ１６に充電を行うエンジン１８を一定の回転数で駆動することにより、該エンジン１８を支持する防振装置１９をその回転において発生する振動特性に一致させることができる。防振装置１９の振動特性をエンジン１８の振動特性に一致させることにより、防振装置１９の振動低減効果を最大限に発揮させることができる。これにより、モータ１１のみが駆動されている場合はもちろん、エンジン１８を始動している状態においても船体に伝達される振動を低減できる。そして、帆走時には、水の抵抗より発電を行うので、エンジン１８を始動する必要が無く、帆走時の静粛性を向上できる。以上のことより、エンジン１８の始動時間を減少し、排気ガスの排出量を低減できる。さらに、推進装置３は電力により駆動されるので、該推進装置３の配置レイアウトの自由度が増す。
【００１４】
次に、帆と推進装置を有する船舶の航行状態について説明する。帆と推進装置を有する船舶は、図３に示す如く、３つの航行状態を選択可能に構成されている。図３（ａ）は推進装置のみを駆動して航行する状態を示す図であり、図３（ｂ）は帆により風力を利用して航行する状態を示す図であり、図３（ｃ）は航行すると同時に発電を行う状態を示す図である。この船舶は、風の無い場合や入港する際には、図３（ａ）に示す如く、推進装置３を駆動して航行することができる。推進装置３は、前述の如くバッテリ１６の電力により駆動されるものである。もちろん、風の弱い場合においても、帆を張ると同時に推進装置３を駆動して航行することも可能である。風が十分にある場合には、図３（ｂ）に示す如く、帆を張り風力を利用して航行を行うものである。この際には、水の抵抗を減少すべく、プロペラ１２を閉じるものである。
【００１５】
さらに、風が十分にあり、バッテリ１６の充電量が少ない場合には、図３（ｃ）に示す如く、帆を張り風力を利用して航行を行うと同時に、プロペラ１２を開き、バッテリ１６に充電を行うものである。帆により航行する際に、プロペラ１２を開くことにより、水の抵抗でプロペラ１２が回転する。この回転力によりモータ１１を駆動して、発電を行うものである。風力エネルギーを利用してバッテリに充電を行うことができ、船内電気器具（照明、航海機器など）用の電力を確保するためにエンジンを始動する時間を少なくできる。これにより、大気汚染物資の排出低減を行える。
【００１６】
次に、推進装置３の構成について、図４を用いて説明する。推進装置３は船底２に取り付けられており、船底２より下方に突出した構成となっている。推進装置３はモータ１１、ケーシング２３、プロペラ１２により構成されている。ケーシング２３内には、モータ１１に接続したシャフト２４および伝導パイプ２５が配設されており、該シャフト２４と伝導パイプ２５を介してモータ１１の駆動力がプロペラ１２に伝達される。シャフト２４の上端にはモータ１１が接続されており、下端にはベベルギヤ２６が固設されている。伝導パイプ２５の前端にはベベルギヤ２７が固設されており、後端はプロペラ１２に接続されている。べベルギヤ２６とベベルギヤ２７は噛合しており、シャフト２４の駆動力を伝導パイプ２５に伝達する構成になっている。また、モータ１１はケーシング２３の上部に配設されるとともに、ステ−２９に接続されている。ステ−２９は防振ゴム２８を介して船底２に接続されている。このため、モータ１１の駆動により発生する振動を低減することができる。
【００１７】
ケーシング２３内には、さらにプロペラ１２の開閉を行うために、ロッド３０、プッシュロッド３１が内装されている。ロッド３０はケーシング２３内に上下方向に配設されており、該ロッド３０の下端にはカム３３が接続されている。カム３３は、ケーシング２３により構成されるガイド３５内に挿入されており、該ガイド３５内を上下に摺動する構成となっている。ガイド３５にはデテント機構３４が設けられるとともに、該ガイド３５の内側にプッシュロッド３１が突き出た構成となっている。
【００１８】
ガイド３５に挿入されるカム３３の前面および後面には、それぞれ凹部が設けられている。カム３３の前面に設けられた凹部は、デテント機構３４により位置調節を行うためのものである。ケーシング２３には前述の如く、デテント機構３４が配設されている。このデテント機構３４がカム３３の前面凹部に当接もしくは嵌合することにより、該カム３３がプロペラ１２を閉じる位置に保持されるものである。そして、カム３３の後面に構成した凹部はプッシュロッド３１の前後摺動を行うためのものである。カム３３の後面に設けた凹部には、プロペラ１２を閉じた状態で、プッシュロッド３１の前端が嵌合しており、カム３３を上方に摺動することにより、プッシュロッド３１の前端がカム３３の凹部より脱し、後方に摺動されるものである。プッシュロッド３１の後端近傍には、プロペラ１２の基部が軸３２に回動自在に枢支されている。プッシュロッド３１を後方に摺動させ、プロペラ１２の基部を回動させることにより、プロペラ１２が開く構成になっている。
【００１９】
次に、プロペラ１２の開閉機構について図６および図７を用いて説明する。図６（ａ）はプロペラが閉じた状態のカムとプッシュロッドの構成を示す図、図６（ｂ）はプロペラが開いた状態のカムとプッシュロッドの構成を示す図である。図６（ａ）に示す如く、プッシュロッド３１の前端はカム３３の後側凹部３３ｂと嵌合している状態においては、図７（ａ）に示す如く、プロペラ１２が閉じた状態となっている。この状態より、ロッド３０を引き上げると、カム３３を上方に摺動されるとともに、プッシュロッド３１がカム３３の後側面に沿って後方に摺動される。そして、図６（ｂ）に示す如く、プッシュロッド３１の前端がカム３３の平坦部に当接する。プッシュロッド３１の後端近傍には、プロペラ１２の基部に固設されたプロペラカム１２ｃ・１２ｃが配設されている。プッシュロッド３１が後方に摺動することにより、プロペラカム１２ｃが後方に回動される。これにともない、プロペラ１２が回動され、図７（ｂ）に示す如く、プロペラ１２が開くものである。
【００２０】
すなわち、上記の如く推進装置３内に配設したロッド３０を操作することにより、プロペラ１２の開閉を行うことができるものである。また、推進装置３内にプロペラ１２の開閉機構を配設できるため、推進装置３の外観をシンプルに構成することができる。ロッド３０の摺動操作としては、電気的制御もしくは手動で行うことも可能である。電気的制御手段としては、サーボモータ、ソレノイド等を用いることが可能であり、これらを前述のコントローラ１５に接続し、制御することが可能である。プロペラ１２の開閉を電気的手段により開閉する場合には、推進装置３が機械接続においては、独立となり、電気的接続を行うことにより作動させることができるものである。いいかえれば、推進装置３をユニット化し、他の船舶への配設を容易に行うことができる。
【００２１】
次に、プロペラ開閉機構の他の構成について、図８および図９を用いて説明する。図８および図９に示す構成は、ロッド３０を上下に摺動することにより、アーム３８を回動させ、プッシュロッド３１を前後に摺動させるものである。ロッド３０はアーム３８の一端に回動自在に接続されており、該アーム３８はケーシング２３に設けられたステ−３７に回動自在に枢支されている。ロッド３０を上下に摺動することにより、アーム３８が回動されるものである。アーム３８の他端には、プッシュアーム３９が接続されている。プッシュアーム３９はアーム３８に回動自在に接続されており、該プッシュアーム３８の他端はハウジング４１に回動自在に接続されている。ハウジング４１の前端はケーシング２３に構成されたガイド２３ｇに挿嵌されており、該ハウジング４１の動きは前後方向に規制される。また、ハウジング４１内にはスラストベアリング４０・４０が配設されている。
【００２２】
プッシュロッド３１の前端にはプレート３１ｄが固設されており、該プレート３１ｄは前記ハウジング４１内においてスラストベアリング４０・４０間に配設されるものである。これにより、プッシュロッド３１の前端がハウジング４１内において係止されるものである。そして、プッシュロッド３１の他端は、後方への摺動により、前述の実施例の如く、プロペラ１２の基部に当接し、プロペラ１２を開くものである。
【００２３】
図９（ａ）はプロペラが閉じた状態を示す概略図、図９（ｂ）はプロペラが開いた状態を示す概略図である。プロペラ１２が閉じた状態において、アーム３８およびプッシュアーム３９は、図９（ａ）に示す如く、傾斜した状態になっている。この状態より、ロッド３０を上方に摺動させることにより、アーム３８を回動し、図９（ｂ）に示すように、水平に位置させることにより、アーム３８がプッシュアーム３９を介して、ハウジング４１を後方に摺動させる。なお、ハウジング４１の動作方向はガイド２３ｇにより、前後方に規制されるものである。ハウジング４１が後方に摺動されることにより、プッシュロッド３１の後端に配設されたプレート３１ｄが、スラストベアリング４０に当接し、後方に摺動される。これにより、プッシュロッド３１が後方に摺動され、後端がプロペラカム１２ｃを回動させる。そして、プロペラカム１２ｃはプロペラ１２と一体的に回動するものであり、該プロペラカム１２ｃの回動により、プロペラ１２が開く構成となっている。
【００２４】
次に、バッテリの充電制御構成について説明する。バッテリ１６の充電制御は、図１０に示すフローチャートに従って行われるものである。まず、判断処理５１において、バッテリ５１の充電量が一定以上であるかの判断が行われる。そして、充電量が一定以上である場合には、処理５２において充電が中止され、判断処理５１にもどる。また、充電量が一定未満である場合には、処理５３において充電警報が発せられ、判断処理５４に移る。
【００２５】
判断処理５４は船舶を帆走により行っているか、電動航行を行っているかの判断をするものである。船舶が電動航行している場合には、処理５５において充電が開始され、判断処理５１に戻る。船舶が帆走している場合には、処理５６において、プロペラ開閉スイッチが『ＯＮ』となる。そして、処理５７・５８・５９は処理５６が行われることにより、必然的に行われる。処理５６において、プロペラ開閉スイッチが『ＯＮ』となることにより、プロペラ開閉装置１３が作動し、プロペラ１２が開く。開いたプロペラ１２は、水の抵抗によりプロペラ１２が遊転する。そして、プロペラ１２の回転がモータ１１に伝達され、モータ１１により発電が行われる。そして、バッテリ１６に充電される。この後に、判断処理５１に戻るものである。
【００２６】
すなわち、上記のバッテリ充電制御を行うことにより、帆走時のエンジン運転による振動および騒音を低減できる。バッテリの充電量を認識して、帆走時に少量の電力が不足している場合には、プロペラにより発電を行うので、船体に振動を与えることがない。また、エンジンの始動と停止の頻度が減少するので、エンジンの耐久性を向上できるばかりでなく、燃料使用量を減少できる。
【００２７】
次に、船舶の電動走行制御について、図１１を用いて説明する。図１１のフローチャートにおいて、制御を開始することにより、バッテリ１６の充電量の確認が行われる。充電量が一定以上である場合には、モータ１１が駆動され、さらに、バッテリ１６の充電量の確認が行われる。充電量が一定未満である場合には、充電警報が発せられる。そして、エンジン１８が始動し、発電機１７によりバッテリ１６に充電が行われる。この後に、モータ１１が駆動され、さらに、バッテリ１６の充電量の確認が行われる。
【００２８】
充電警報としては、操舵室において充電警報ランプを点灯させたり、警報音を鳴らす方法を用いることができる。もしくは、電動走行を停止することにより充電不足の警報とすることも可能である。このように、バッテリの充電量に応じて警報を発するので、バッテリの容量不足に対処でき、充電不足によるバッテリの寿命短縮を回避できる。
【００２９】
以上の如く、帆を有する船舶に配設する推進装置において、エンジンおよび発電機を有し、バッテリの電力によりモータを駆動する推進装置であって、バッテリの容量を認識し、不足時にはエンジンを始動して充電を行い、帆走時にはプロペラを遊転させてバッテリの充電を行うので、帆走時のエンジン運転による振動および騒音を解消できる。
【００３０】
また、帆を有する船舶に配設する推進装置において、エンジンおよび発電機を有し、バッテリの電力によりモータを駆動する推進装置であって、バッテリの容量を認識し、不足時には警報を発したのちにエンジンを始動してバッテリの充電を行うので、バッテリ容量が不足している場合の対処を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１に記載の如く、帆を有する船舶に配設する船舶用推進装置（３）であって、エンジン（１８）と、発電機（１７）と、バッテリ（１６）と、モータ（１１）と、プロペラ（１２）とを有し、該プロペラ（１２）は、該モータ（１１）により駆動すると共に、プロペラ開閉装置（１３）により開閉可能とし、該エンジン（１８）により発電機（１７）を駆動し、該発電機（１７）の電力を該バッテリ（１６）に蓄電し、該発電機（１７）とバッテリ（１６）の電力によりモータ（１１）を駆動可能とし、風が十分にある場合には、該プロペラ（１２）を閉じて帆走し、風が十分にあり、前記バッテリ（１６）の充電量が少ない場合には、該閉じた状態のプロペラ（１２）を前記プロペラ開閉装置（１３）により強制的に開かせ、該プロペラ（１２）を遊転させて、前記モータ（１１）により発電を行うので、風力エネルギーを利用してバッテリを充電することができる。船内電気器具用の電力を確保するためにエンジンを始動させる頻度が減少する。エンジン使用頻度を減少するので、排気ガスの排出量を低減できる。
【００３２】
また、プロペラのプロペラ開閉装置を設けたので、風が十分にある場合の帆走時にはプロペラを閉じて帆走することにより、帆走時の抵抗を軽減でき、帆走時の走行性が向上する。
また、風が十分にあり、前記バッテリの充電量が少ない場合には、該閉じた状態のプロペラを前記プロペラ開閉装置により強制的に開かせ、該プロペラを遊転させて、前記モータにより発電を行うので、風力エネルギーを利用してバッテリを充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】帆を有する船舶の全体構成を示す側面図。
【図２】推進装置の構成を示す概略図。
【図３】船舶の走行状態を示す概略図。
【図４】推進装置の側面断面図。
【図５】プロペラの開閉機構を示す側面断面図。
【図６】カムとプッシュロッドの構成を示す概略図。
【図７】プロペラの開閉状態を示す略図。
【図８】プロペラの開閉機構の他例を示す側面断面図。
【図９】カムとプッシュロッドの他の構成を示す概略図。
【図１０】バッテリ充電制御のフローチャートを示す図。
【図１１】電動走行制御のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
２船底
３推進装置
１１モータ
１２プロペラ
１３プロペラ開閉装置
１４インバータ
１５コントローラ
１６バッテリ
１７発電機
１８エンジン
１９防振装置

Claims

帆を有する船舶に配設する船舶用推進装置（３）であって、エンジン（１８）と、発電機（１７）と、バッテリ（１６）と、モータ（１１）と、プロペラ（１２）とを有し、該プロペラ（１２）は、該モータ（１１）により駆動すると共に、プロペラ開閉装置（１３）により開閉可能とし、該エンジン（１８）により発電機（１７）を駆動し、該発電機（１７）の電力を該バッテリ（１６）に蓄電し、該発電機（１７）とバッテリ（１６）の電力によりモータ（１１）を駆動可能とし、風が十分にある場合には、該プロペラ（１２）を閉じて帆走し、風が十分にあり、前記バッテリ（１６）の充電量が少ない場合には、該閉じた状態のプロペラ（１２）を前記プロペラ開閉装置（１３）により強制的に開かせ、該プロペラ（１２）を遊転させて、前記モータ（１１）により発電を行うことを特徴とする船舶用推進装置。