JP6856209B2 - Underwater propulsion device and underwater exploration device - Google Patents

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Description

本発明は、水中推進装置、より詳しくは、プロペラ推進方式の水中推進装置、および、当該水中推進装置を利用して水中を航行する水中探査装置に関する。 The present invention relates to an underwater propulsion device, more specifically, a propeller propulsion type underwater propulsion device, and an underwater exploration device that navigates underwater using the underwater propulsion device.

従来、自律型無人潜水機（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＡＵＶ）や遠隔操作無人探査機（Ｒｅｍｏｔｅｌｙ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の水中探査装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この水中探査装置は、自律的に水中を航行し、搭載された種々のセンサにより、海洋生態系の観察や海底探査等を行う。水中探査装置では、同じ速度で長時間、水中で動き続けられることが重要である。 Conventionally, underwater exploration devices such as an autonomous underwater vehicle (AUV) and a remotely operated vehicle (Remotery Operated Vehicle) are known (see, for example, Patent Document 1). This underwater exploration device autonomously navigates underwater and uses various sensors mounted on it to observe marine ecosystems and explore the seafloor. It is important for underwater exploration equipment to be able to continue moving in water at the same speed for a long time.

一般的に、プロペラ式の推進装置では、 薄くて長いプロペラ翼を有するプロペラを比較的ゆっくりと回転させることで、流体力学的に推進効率が向上する。したがって、小さなプロペラを高速で回転させるよりも、大きなプロペラをゆっくり回転させることが推進効率の観点から好ましい。 Generally, in a propeller-type propulsion device, the propulsion efficiency is improved hydrodynamically by rotating a propeller having thin and long propeller blades relatively slowly. Therefore, it is preferable to slowly rotate the large propeller rather than rotating the small propeller at high speed from the viewpoint of propulsion efficiency.

従来の水中探査装置用の水中推進装置では、特許文献１に記載のように、出力が大きい一つの電動機でプロペラを回転させる。また、電動機は、使用状態において水中に暴露されるため、耐水性および耐圧性が要求される。 In the conventional underwater propulsion device for an underwater exploration device, as described in Patent Document 1, the propeller is rotated by one electric motor having a large output. Further, since the electric motor is exposed to water in the used state, water resistance and pressure resistance are required.

特開２００９−９６３９６号公報JP-A-2009-96396

上記のように、従来、水中推進装置に用いられる電動機には、高出力だけでなく、耐水性および耐圧性も要求されるため、水中推進装置が高コストになってしまうという問題があった。さらに、大型で重い高出力の電動機を使用するため、水中推進装置のサイズおよび重量が大きくなるという問題もあった。 As described above, the electric motor conventionally used for the underwater propulsion device is required to have not only high output but also water resistance and pressure resistance, so that there is a problem that the underwater propulsion device becomes expensive. Further, since a large and heavy high-power electric motor is used, there is also a problem that the size and weight of the underwater propulsion device become large.

そこで、本発明は、小型化、軽量化および低コスト化を図ることが可能な水中推進装置および水中探査装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an underwater propulsion device and an underwater exploration device capable of reducing the size, weight, and cost.

本発明に係る水中推進装置は、
水中探査装置の本体部に取り付けられ、前記本体部に推力を付与する水中推進装置であって、
プロペラシャフトと、前記プロペラシャフトの先端部に設けられた複数枚のプロペラ翼とを有するプロペラと、
前記プロペラを回転駆動する複数の駆動部と、
を備えることを特徴とする。 The underwater propulsion device according to the present invention
An underwater propulsion device that is attached to the main body of an underwater exploration device and applies thrust to the main body.
A propeller shaft, a propeller having a plurality of propeller blades provided at the tip of the propeller shaft, and a propeller.
A plurality of drive units that rotationally drive the propeller,
It is characterized by having.

また、前記水中推進装置において、
前記各駆動部は、前記プロペラシャフトの外周部に機械的に接続された回転部と、前記回転部を回転させる電動機とを有してもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
Each drive unit may have a rotating portion mechanically connected to the outer peripheral portion of the propeller shaft and an electric motor for rotating the rotating portion.

また、前記水中推進装置において、
前記各駆動部は、前記電動機を収容する容器を有してもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
Each drive unit may have a container for accommodating the electric motor.

また、前記水中推進装置において、
前記回転部は、前記水中推進装置の使用状態において水中に暴露されるようにしてもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
The rotating portion may be exposed to water in the state of use of the underwater propulsion device.

また、前記水中推進装置において、
前記プロペラシャフトが挿入され、前記プロペラシャフトを回転自在に支持する筒状の支持軸部をさらに備え、
前記回転部は、前記プロペラシャフトの周面に突設された円板部に機械的に接続されるようにしてもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
The propeller shaft is inserted, and a tubular support shaft portion that rotatably supports the propeller shaft is further provided.
The rotating portion may be mechanically connected to a disc portion projecting from the peripheral surface of the propeller shaft.

また、前記水中推進装置において、
前記プロペラシャフトは筒状であり、
前記プロペラシャフトに挿入され、前記プロペラシャフトを回転自在に支持する支持軸部をさらに備え、
前記回転部は、前記プロペラシャフトの周面に突設された円板部に機械的に接続されるようにしてもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
The propeller shaft has a tubular shape and has a tubular shape.
A support shaft portion that is inserted into the propeller shaft and rotatably supports the propeller shaft is further provided.
The rotating portion may be mechanically connected to a disc portion projecting from the peripheral surface of the propeller shaft.

また、前記水中推進装置において、
前記プロペラシャフトは、同軸回転可能に構成された複数のシャフト構成部材を有し、前記各シャフト構成部材の先端部には少なくとも１枚のプロペラ翼が設けられるようにしてもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
The propeller shaft may have a plurality of shaft components configured to be coaxially rotatable, and at least one propeller blade may be provided at the tip of each shaft component.

前記各駆動部は、各々に対応する前記シャフト構成部材を回転駆動する
また、前記水中推進装置において、
前記プロペラシャフトは、筒状に形成された第１のシャフト構成部材と、前記第１のシャフト構成部材に挿通された第２のシャフト構成部材とを有してもよい。 Each of the drive units rotationally drives the shaft component corresponding to each, and in the underwater propulsion device,
The propeller shaft may have a first shaft constituent member formed in a tubular shape and a second shaft constituent member inserted into the first shaft constituent member.

また、前記水中推進装置において、
前記第１および第２のシャフト構成部材は、前記回転部に機械的に接続される円板部を有してもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
The first and second shaft components may have a disk portion that is mechanically connected to the rotating portion.

また、前記水中推進装置において、
前記プロペラシャフトは、永久磁石を有し、
前記各駆動部は、前記永久磁石に隣接するように設けられたコイルを有し、前記プロペラシャフトの長手方向に並設されているようにしてもよい。 Further, in the underwater propulsion device,
The propeller shaft has a permanent magnet and
Each drive unit may have a coil provided adjacent to the permanent magnet and may be arranged side by side in the longitudinal direction of the propeller shaft.

本発明に係る水中探査装置は、
本体部と、
前記本体部の後尾部に取り付けられた本発明に係る水中推進装置と、
を備えることを特徴とする。 The underwater exploration device according to the present invention is
With the main body
The underwater propulsion device according to the present invention attached to the tail portion of the main body portion,
It is characterized by having.

また、前記水中探査装置において、
前記複数の駆動部を収容するカバー部をさらに備えてもよい。 In addition, in the underwater exploration device,
A cover unit for accommodating the plurality of drive units may be further provided.

本発明によれば、小型化、軽量化および低コスト化を図ることが可能な水中推進装置および水中探査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an underwater propulsion device and an underwater exploration device capable of reducing the size, weight and cost.

実施形態に係る水中探査装置の全体図である。It is the whole view of the underwater exploration apparatus which concerns on embodiment. 第１の実施形態に係る水中推進装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the underwater propulsion device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る水中推進装置の一部断面図である。It is a partial sectional view of the underwater propulsion apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 第１の実施形態に係る水中推進装置の電気回路を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit of the underwater propulsion apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る水中推進装置の一部断面図である。It is a partial sectional view of the underwater propulsion apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 第３の実施形態に係る水中推進装置の一部断面図である。It is a partial sectional view of the underwater propulsion apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る水中推進装置の一部断面図である。It is a partial sectional view of the underwater propulsion apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第４の実施形態の変形例１に係る水中推進装置の一部断面図である。It is a partial cross-sectional view of the underwater propulsion apparatus which concerns on the modification 1 of the 4th Embodiment. 第４の実施形態の変形例２に係る水中推進装置の一部断面図である。It is a partial sectional view of the underwater propulsion apparatus which concerns on the modification 2 of 4th Embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, components having the same function are designated by the same reference numerals.

（水中探査装置）
図１を参照して、実施形態に係る水中探査装置１３０について説明する。水中探査装置１３０は、水中を自律的に航行し、海底等の探査を行う自律型無人潜水機（ＡＵＶ）である。なお、本発明に係る水中探査装置は、ＡＵＶに限定されず、例えば、遠隔操作により水中を航行する遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）でもよい。 (Underwater exploration device)
The underwater exploration device 130 according to the embodiment will be described with reference to FIG. The underwater exploration device 130 is an autonomous underwater vehicle (AUV) that autonomously navigates underwater and explores the seabed and the like. The underwater vehicle according to the present invention is not limited to the AUV, and may be, for example, a remotely operated vehicle (ROV) that navigates underwater by remote control.

図１に示すように、水中探査装置１３０は、魚雷形状の本体部１３１と、水中推進装置１とを備えている。水中推進装置１は、本体部１３１の後尾部１３１ａに取り付けられており、本体部１３１に推力を付与する。本体部１３１のサイズは、例えば、全長約４．５ｍ、直径約６０ｃｍである。なお、本体部１３１内部は水で満たされている。上記の水中探査装置１３０は均圧型であるが、本発明に係る水中探査装置はこれに限られるものではなく、耐圧型であってもよい。 As shown in FIG. 1, the underwater exploration device 130 includes a torpedo-shaped main body 131 and an underwater propulsion device 1. The underwater propulsion device 1 is attached to the tail portion 131a of the main body portion 131, and applies thrust to the main body portion 131. The size of the main body 131 is, for example, a total length of about 4.5 m and a diameter of about 60 cm. The inside of the main body 131 is filled with water. The underwater exploration device 130 described above is a pressure equalizing type, but the underwater exploration device according to the present invention is not limited to this, and may be a pressure resistant type.

本体部１３１の形状は、魚雷形状に限らず、例えば、円筒形状、卵形状、直方体形状、角柱形状、円錐形状もしくは角錐形状等の形状、またはそれらの形状の任意の組み合わせの形状であってもよい。 The shape of the main body 131 is not limited to the torpedo shape, and may be, for example, a cylindrical shape, an egg shape, a rectangular parallelepiped shape, a prismatic shape, a conical shape, a pyramid shape, or any combination of these shapes. Good.

また、図１に示すように、水中探査装置１３０は、後尾部１３１ａに取り付けられたカバー部１５０をさらに備えている。このカバー部１５０は、先細の筒状であり、駆動部２０（後述）を収容する。カバー部１５０は、水中探査装置１３０の流体抵抗を減らすように、本体部１３１と滑らかに繋がる形状を有する。なお、図１では、プロペラ翼１２は、カバー部１５０から露出しているが、カバー部１５０内に収容されてもよい。 Further, as shown in FIG. 1, the underwater exploration device 130 further includes a cover portion 150 attached to the tail portion 131a. The cover portion 150 has a tapered tubular shape and accommodates the drive portion 20 (described later). The cover portion 150 has a shape that smoothly connects to the main body portion 131 so as to reduce the fluid resistance of the underwater exploration device 130. Although the propeller blade 12 is exposed from the cover portion 150 in FIG. 1, it may be housed in the cover portion 150.

なお、カバー部１５０に吸水口１５１が設けられてもよい。これにより、水中探査装置１３０が水中を航行する際にカバー部１５０内部に水が取り込まれ、水中推進装置１を効率良く冷却することができる。 The cover portion 150 may be provided with a water absorption port 151. As a result, when the underwater exploration device 130 navigates underwater, water is taken into the cover portion 150, and the underwater propulsion device 1 can be efficiently cooled.

本体部１３１の内部には、観測目的や観測対象に応じた各種のセンサ・測定装置、制御部１３９およびバッテリシステム１４０等が収容される。 Inside the main body 131, various sensors / measuring devices, a control unit 139, a battery system 140, and the like are housed according to the purpose of observation and the object of observation.

センサ・測定装置として、ドップラ式速度計（Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｌｏｇ：ＤＶＬ）１３５、ジャイロコンパス１３６、深度計（図示していない）が設けられている。なお、ジャイロコンパス１３６の代わりに、姿勢方位センサまたは慣性航法装置が設けられてもよい。また、図１に示すように、本体部１３１の先頭部分に、マルチビームソーナー（Ｍｕｌｔｉ−ｂｅａｍ ｓｏｎａｒ）１３４が設けられてもよい。 As a sensor / measuring device, a Doppler velocity log (DVL) 135, a gyro compass 136, and a depth meter (not shown) are provided. Instead of the gyro compass 136, an attitude orientation sensor or an inertial navigation system may be provided. Further, as shown in FIG. 1, a multi-beam sonar 134 may be provided at the head portion of the main body 131.

通信装置として、本体部１３１に、音波通信トランスデューサ１３７および無線通信アンテナ１３８を設けてもよい。無線通信アンテナ１３８として、ＧＰＳ信号を受信することが可能なものを用いてもよい。 As the communication device, the sound wave communication transducer 137 and the wireless communication antenna 138 may be provided in the main body 131. As the wireless communication antenna 138, one capable of receiving GPS signals may be used.

図１に示すように、本体部１３１の先頭部分に、水中探査装置１３０の引き上げの際に使用するホイストリング（ｈｏｉｓｔ ｒｉｎｇ）１４１を設けてもよい。また、本体部１３１の中央上部に、ホイスト（Ｔｏｐ−ｍｉｄｄｌｅ ｈｏｉｓｔ ｐｏｉｎｔ）１４２を設けてもよい。 As shown in FIG. 1, a hoist ring 141 used when pulling up the underwater exploration device 130 may be provided at the head portion of the main body 131. Further, a hoist (Top-middle hoist point) 142 may be provided in the upper center of the main body 131.

本体部１３１の外面には、後述のパワーケーブル４５および制御ケーブル４６と接続するための防水コネクタ（図示せず）が設けられている。 A waterproof connector (not shown) for connecting to the power cable 45 and the control cable 46, which will be described later, is provided on the outer surface of the main body 131.

また、本体部１３１の後部には、図１に示すように、Ｘ舵（昇降舵、方向舵）１４３が設けられている。 Further, as shown in FIG. 1, an X rudder (elevator, rudder) 143 is provided at the rear portion of the main body 131.

制御部１３９は、コンピュータ等の電子システムを含み、各種センサ・測定装置を制御する。この制御部１３９は水中推進装置１の制御も行う。 The control unit 139 includes an electronic system such as a computer and controls various sensors / measuring devices. The control unit 139 also controls the underwater propulsion device 1.

バッテリシステム１４０は、バッテリと、当該バッテリを管理するためのバッテリ管理ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）とを有する。バッテリは、例えば、二次電池（リチウムイオン電池等）または燃料電池である。バッテリが供給する電力により、水中推進装置１のほか、上記の各種センサ、測定装置、通信装置および制御部等が動作する。 The battery system 140 includes a battery and a battery management unit (Battery Management Unit: BMU) for managing the battery. The battery is, for example, a secondary battery (such as a lithium ion battery) or a fuel cell. In addition to the underwater propulsion device 1, the various sensors, measuring devices, communication devices, control units, and the like described above are operated by the electric power supplied by the battery.

次に、水中推進装置に係る第１〜第４の実施形態について説明する。 Next, the first to fourth embodiments relating to the underwater propulsion device will be described.

（第１の実施形態）
図２〜図５を参照して、第１の実施形態に係る水中推進装置１について説明する。 (First Embodiment)
The underwater propulsion device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

第１の実施形態に係る水中推進装置１は、プロペラ１０と、このプロペラ１０を回転駆動する複数の駆動部２０と、プロペラ１０を回転自在に支持する支持軸部３０と、制御基板４１や各種ケーブル等を収納する収納ボックス４０とを備えている。 The underwater propulsion device 1 according to the first embodiment includes a propeller 10, a plurality of drive units 20 for rotationally driving the propeller 10, a support shaft portion 30 for rotatably supporting the propeller 10, a control board 41, and various types. It is provided with a storage box 40 for storing cables and the like.

プロペラ１０は、プロペラシャフト１１と、このプロペラシャフト１１の先端部に設けられた複数枚のプロペラ翼１２とを有する。プロペラ１０は、例えば金属（アルミニウム、ステンレスなど）からなる。 The propeller 10 has a propeller shaft 11 and a plurality of propeller blades 12 provided at the tip of the propeller shaft 11. The propeller 10 is made of, for example, a metal (aluminum, stainless steel, etc.).

なお、本実施形態では、プロペラ翼１２の数は４枚であるが、これに限定されるものではない。また、本実施形態では、プロペラ１０は固定ピッチプロペラであるが、他の種類のプロペラ（例えば二重反転プロペラ、可変ピッチプロペラ）であってもよい。 In the present embodiment, the number of propeller blades 12 is 4, but the number is not limited to this. Further, in the present embodiment, the propeller 10 is a fixed pitch propeller, but other types of propellers (for example, a counter-rotating propeller, a variable pitch propeller) may be used.

また、図２〜図４に示すように、プロペラシャフト１１の周面には円板部１３が突設されている。この円板部１３の回転軸はプロペラシャフト１１の回転軸と同じである。本実施形態では、円板部１３は、外周に凹凸が設けられており、歯車として構成されている。 Further, as shown in FIGS. 2 to 4, a disk portion 13 is provided so as to project from the peripheral surface of the propeller shaft 11. The rotation axis of the disk portion 13 is the same as the rotation axis of the propeller shaft 11. In the present embodiment, the disk portion 13 is provided with irregularities on the outer circumference and is configured as a gear.

各駆動部２０は、プロペラシャフト１１に機械的に接続された回転部２１と、回転部２１を回転させる電動機２２と、電動機２２を収容する容器２３とを有する。駆動部２０は、回転部２１を介してプロペラ１０を回転駆動する。 Each drive unit 20 has a rotating unit 21 mechanically connected to the propeller shaft 11, an electric motor 22 for rotating the rotating unit 21, and a container 23 for accommodating the electric motor 22. The drive unit 20 rotationally drives the propeller 10 via the rotating unit 21.

回転部２１は、電動機２２の回転軸２２ａに接続されており、電動機２２により回転される。本実施形態では、回転部２１は、外周に凹凸が設けられた歯車として構成されている。なお、回転部２１は、遊星歯車機構等の変速機構を含んでもよい。また、回転部２１は、防錆等の観点から、樹脂（例えば、塩化ビニール）製であることが好ましい。 The rotating portion 21 is connected to the rotating shaft 22a of the electric motor 22, and is rotated by the electric motor 22. In the present embodiment, the rotating portion 21 is configured as a gear having irregularities on the outer circumference. The rotating unit 21 may include a speed change mechanism such as a planetary gear mechanism. Further, the rotating portion 21 is preferably made of a resin (for example, vinyl chloride) from the viewpoint of rust prevention and the like.

回転部２１は、プロペラシャフト１１の外周部に機械的に接続されている。本実施形態では、回転部２１は、円板部１３と歯合することで、プロペラシャフト１１に機械的に接続されている。なお、回転部２１とプロペラシャフト１１は、ベルト機構またはチェーン機構により機械的に接続されてもよいし、あるいは、回転部２１および円板部１３の各々の外周にゴム等の摩擦材を設けることにより機械的に接続されてもよい。 The rotating portion 21 is mechanically connected to the outer peripheral portion of the propeller shaft 11. In the present embodiment, the rotating portion 21 is mechanically connected to the propeller shaft 11 by engaging with the disc portion 13. The rotating portion 21 and the propeller shaft 11 may be mechanically connected by a belt mechanism or a chain mechanism, or a friction material such as rubber may be provided on the outer periphery of each of the rotating portion 21 and the disk portion 13. May be mechanically connected by.

図３に示すように、回転部２１は、水中推進装置１の使用状態において、水中に暴露される。これにより、プロペラシャフト１１と回転部２１の接続部分を効率的に冷却することができるとともに、水を潤滑剤として利用することができる。また、回転部２１を収容する容器が不要であるため、水中推進装置１の小型化および低コスト化を図ることができる。 As shown in FIG. 3, the rotating portion 21 is exposed to water in the state of use of the underwater propulsion device 1. As a result, the connection portion between the propeller shaft 11 and the rotating portion 21 can be efficiently cooled, and water can be used as a lubricant. Further, since the container for accommodating the rotating portion 21 is not required, the size and cost of the underwater propulsion device 1 can be reduced.

複数の電動機２２は、各々の容器２３内に収容されている。容器２３内に収容された電動機２２は、ネジ等により収納ボックス４０に固定されている。 The plurality of electric motors 22 are housed in each container 23. The electric motor 22 housed in the container 23 is fixed to the storage box 40 with screws or the like.

複数の電動機２２が回転部２１を同じ回転速度で回転させ、それによりプロペラ１０は回転駆動される。図４に示すように、各電動機２２は、プロペラシャフト１１の外周に配置されている。好ましくは、各電動機２２はプロペラシャフト１１に対して対称に配置される。 A plurality of electric motors 22 rotate the rotating portion 21 at the same rotation speed, whereby the propeller 10 is rotationally driven. As shown in FIG. 4, each electric motor 22 is arranged on the outer periphery of the propeller shaft 11. Preferably, each electric motor 22 is arranged symmetrically with respect to the propeller shaft 11.

電動機２２は、本体部１３１内のバッテリから供給される直流電力で動作する直流モータである。図５に示すように、各電動機２２は、パワーケーブル４５を介して、本体部１３１のバッテリから電力が供給される。各電動機２２は、制御基板４１からの制御信号により制御される。制御基板４１は、制御ケーブル４６により本体部１３１の制御部１３９に接続されている。パワーケーブル４５と制御ケーブル４６は一本のケーブルにまとめられてもよい。 The electric motor 22 is a DC motor that operates with DC power supplied from a battery in the main body 131. As shown in FIG. 5, each electric motor 22 is supplied with electric power from the battery of the main body 131 via the power cable 45. Each electric motor 22 is controlled by a control signal from the control board 41. The control board 41 is connected to the control unit 139 of the main body unit 131 by the control cable 46. The power cable 45 and the control cable 46 may be combined into one cable.

なお、電動機２２は、直流モータに限定されず、例えば、交流モータあるいはエアモータであってもよい。交流モータの場合、バッテリの直流電力をインバータ（図示せず）により変換した交流電力が電動機２２に供給される。 The electric motor 22 is not limited to the DC motor, and may be, for example, an AC motor or an air motor. In the case of an AC motor, AC power obtained by converting the DC power of the battery by an inverter (not shown) is supplied to the electric motor 22.

複数の電動機２２の出力はそれぞれ、ほぼ等しい。例えば、プロペラ１０を回すのに１ｋＷの出力が必要とされる場合、本実施形態では４個の電動機を使用するので、電動機２２として出力が約２５０Ｗのものを使用する。このように水中推進装置１では、複数の電動機２２間で負荷分散が図られ、各電動機２２の出力は抑制される。このため、比較的小型で安価な電動機を用いることができる。 The outputs of the plurality of electric motors 22 are almost equal to each other. For example, when an output of 1 kW is required to rotate the propeller 10, since four electric motors are used in this embodiment, an electric motor 22 having an output of about 250 W is used. In this way, in the underwater propulsion device 1, the load is distributed among the plurality of electric motors 22, and the output of each electric motor 22 is suppressed. Therefore, a relatively small and inexpensive electric motor can be used.

なお、本実施形態では、４個の電動機２２によりプロペラ１０を回転させるが、電動機の数はこれに限らず、２個、３個または５個以上であってもよい。 In the present embodiment, the propeller 10 is rotated by four electric motors 22, but the number of electric motors is not limited to this, and may be two, three, or five or more.

容器２３は、電動機２２を収容する均圧容器であり、内部が絶縁油で満たされている。なお、浅海用の場合は容器２３として耐圧容器を用いてもよい。前述のように電動機２２として比較的小型のものが使用可能であるため、容器２３も小型のものを使用することが可能となる。これにより、容器２３として安価なものを使用することができる。 The container 23 is a pressure equalizing container for accommodating the electric motor 22, and the inside is filled with insulating oil. In the case of shallow water, a pressure-resistant container may be used as the container 23. As described above, since a relatively small electric motor 22 can be used, it is possible to use a small container 23 as well. As a result, an inexpensive container 23 can be used.

支持軸部３０は、プロペラシャフト１１を回転自在に支持する。図３に示すように、支持軸部３０は筒状の部材であって、プロペラシャフト１１が支持軸部３０に挿入される。 The support shaft portion 30 rotatably supports the propeller shaft 11. As shown in FIG. 3, the support shaft portion 30 is a tubular member, and the propeller shaft 11 is inserted into the support shaft portion 30.

プロペラシャフト１１と支持軸部３０の間には、プロペラシャフト１１を軸支する軸受け部３３が設けられている。この軸受け部３３は、防錆や割れ防止の観点から、樹脂製（例えばテフロン（登録商標））であることが好ましい。その他、軸受け部３３はセラミック製であってもよい。 A bearing portion 33 that pivotally supports the propeller shaft 11 is provided between the propeller shaft 11 and the support shaft portion 30. The bearing portion 33 is preferably made of resin (for example, Teflon (registered trademark)) from the viewpoint of preventing rust and cracking. In addition, the bearing portion 33 may be made of ceramic.

支持軸部３０の周面には貫通孔（図示せず）が設けられている。このため、使用状態では、左右の軸受け部３３と、プロペラシャフト１１と、支持軸部３０とで画成される空間が周囲の水で満たされる。これにより、支持軸部３０とプロペラシャフト１１との接続部分等を効率的に冷却することができるとともに、水を潤滑剤として利用することができる。 A through hole (not shown) is provided on the peripheral surface of the support shaft portion 30. Therefore, in the used state, the space defined by the left and right bearing portions 33, the propeller shaft 11, and the support shaft portion 30 is filled with the surrounding water. As a result, the connection portion between the support shaft portion 30 and the propeller shaft 11 can be efficiently cooled, and water can be used as a lubricant.

また、図２および図３に示すように、支持軸部３０にはフランジ部３１および３２が設けられている。支持軸部３０およびフランジ部３１，３２は、一体的に形成されており、金属製（例えばアルミ製、ステンレス製、チタン製）である。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the support shaft portion 30 is provided with flange portions 31 and 32. The support shaft portion 30 and the flange portions 31 and 32 are integrally formed and are made of metal (for example, made of aluminum, stainless steel, or titanium).

フランジ部３１は収納ボックス４０を固定するためのものであり、フランジ部３２は水中推進装置１を本体部１３１に固定するためのものである。図１に示すように、フランジ部３１および３２には、孔３１ａおよび３２ａがそれぞれ設けられている。孔３１ａには、収納ボックス４０を固定するためのネジ（図示せず）が挿通される。孔３２ａには、水中推進装置１を本体部１３１の後尾部１３１ａに固定するためのネジ（図示せず）が挿通される。 The flange portion 31 is for fixing the storage box 40, and the flange portion 32 is for fixing the underwater propulsion device 1 to the main body portion 131. As shown in FIG. 1, the flange portions 31 and 32 are provided with holes 31a and 32a, respectively. A screw (not shown) for fixing the storage box 40 is inserted into the hole 31a. A screw (not shown) for fixing the underwater propulsion device 1 to the tail portion 131a of the main body portion 131 is inserted into the hole 32a.

収納ボックス４０は、図２および図３に示すように、中心孔が設けられた環状の容器であり、フランジ部３１に固定されている。収納ボックス４０の中心孔に支持軸部３０が挿通される。収納ボックス４０には、電動機２２を制御するための制御基板４１、および各種ケーブル（電力供給線、通信線など）が収納される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the storage box 40 is an annular container provided with a central hole, and is fixed to the flange portion 31. The support shaft portion 30 is inserted into the center hole of the storage box 40. The storage box 40 houses a control board 41 for controlling the electric motor 22 and various cables (power supply line, communication line, etc.).

上記のように、水中推進装置１では、複数の駆動部２０により一つのプロペラ１０を回転駆動する。換言すれば、水中推進装置１では、複数の駆動部２０間で負荷分散を行う。このため、各駆動部２０の電動機２２として、小型軽量で安価なものを使用することができる。また、電動機２２の小型化に合わせて、電動機２２を収容する容器２３も小型化できるとともに、安価なものを使用することができるようになる。よって、本実施形態によれば、水中推進装置の小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる。 As described above, in the underwater propulsion device 1, one propeller 10 is rotationally driven by a plurality of drive units 20. In other words, in the underwater propulsion device 1, the load is distributed among the plurality of drive units 20. Therefore, as the electric motor 22 of each drive unit 20, a small, lightweight, and inexpensive electric motor can be used. Further, in line with the miniaturization of the electric motor 22, the container 23 for accommodating the electric motor 22 can also be miniaturized, and an inexpensive one can be used. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size, weight, and cost of the underwater propulsion device.

さらに、水中推進装置１では複数の駆動部２０で一つのプロペラ１０を回転駆動するため、例えば一個の電動機２２が故障しても、残りの電動機２２により推力がなくなってしまうことを回避することができる。よって、本実施形態によれば、水中推進装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。 Further, in the underwater propulsion device 1, since one propeller 10 is rotationally driven by a plurality of drive units 20, even if one electric motor 22 fails, it is possible to prevent the remaining electric motors 22 from losing thrust. it can. Therefore, according to the present embodiment, the durability and reliability of the underwater propulsion device can be improved.

また、水中推進装置１を用いることで、水中探査装置１３０の小型化、軽量化および低コスト化を図ることができるともに、耐久性および信頼性を向上させることができる。 Further, by using the underwater propulsion device 1, it is possible to reduce the size, weight and cost of the underwater exploration device 130, and to improve the durability and reliability.

（第２の実施形態）
次に、図６および図７を参照して、第２の実施形態に係る水中推進装置１Ａについて説明する。第１の実施形態との相違点の一つは、プロペラシャフトの構成である。第１の実施形態ではプロペラシャフトは中実の棒状部材であったが、第２の実施形態では、プロペラシャフトが筒状に形成されており、支持軸部がプロペラシャフトに挿入される。以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態について説明する。 (Second embodiment)
Next, the underwater propulsion device 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. One of the differences from the first embodiment is the configuration of the propeller shaft. In the first embodiment, the propeller shaft was a solid rod-shaped member, but in the second embodiment, the propeller shaft is formed in a tubular shape, and the support shaft portion is inserted into the propeller shaft. Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment.

第２の実施形態に係る水中推進装置１Ａは、プロペラ１０Ａと、このプロペラ１０Ａを回転駆動する複数の駆動部２０と、プロペラ１０Ａを回転自在に支持する支持軸部３０Ａと、収納ボックス４０とを備えている。 The underwater propulsion device 1A according to the second embodiment includes a propeller 10A, a plurality of drive units 20 for rotationally driving the propeller 10A, a support shaft portion 30A for rotatably supporting the propeller 10A, and a storage box 40. I have.

プロペラ１０Ａは、筒状のプロペラシャフト１１Ａと、このプロペラシャフト１１Ａの先端部に設けられた複数枚のプロペラ翼１２とを有する。 The propeller 10A has a tubular propeller shaft 11A and a plurality of propeller blades 12 provided at the tip of the propeller shaft 11A.

また、図６および図７に示すように、プロペラシャフト１１Ａの周面には、円板部１３Ａが突設されている。円板部１３Ａの回転軸はプロペラシャフト１１Ａの回転軸と同じである。本実施形態では、円板部１３Ａは、外周に凹凸が設けられており、歯車として構成されている。 Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a disk portion 13A is provided so as to project from the peripheral surface of the propeller shaft 11A. The rotation axis of the disk portion 13A is the same as the rotation axis of the propeller shaft 11A. In the present embodiment, the disk portion 13A is provided with irregularities on the outer circumference and is configured as a gear.

支持軸部３０Ａは、プロペラシャフト１１Ａを回転自在に支持する。支持軸部３０Ａは、図６に示すように、中実の棒状部材であって、筒状のプロペラシャフト１１Ａに挿入されている。 The support shaft portion 30A rotatably supports the propeller shaft 11A. As shown in FIG. 6, the support shaft portion 30A is a solid rod-shaped member, and is inserted into the tubular propeller shaft 11A.

プロペラシャフト１１Ａの周面には貫通孔（図示せず）が設けられている。このため、使用状態では、左右の軸受け部３３と、プロペラシャフト１１Ａと、支持軸部３０Ａとで画成される空間が周囲の水で満たされる。これにより、プロペラシャフト１１Ａと軸受け部３３の接続部分等を効率的に冷却することができるとともに、水を潤滑剤として利用することができる。 A through hole (not shown) is provided on the peripheral surface of the propeller shaft 11A. Therefore, in the used state, the space defined by the left and right bearing portions 33, the propeller shaft 11A, and the support shaft portion 30A is filled with the surrounding water. As a result, the connection portion between the propeller shaft 11A and the bearing portion 33 can be efficiently cooled, and water can be used as a lubricant.

回転部２１は、プロペラシャフト１１Ａの外周部に機械的に接続されている。本実施形態では、回転部２１は、外周に凹凸が設けられた歯車として構成されている。回転部２１は、円板部１３Ａと歯合することで、プロペラシャフト１１Ａに機械的に接続される。なお、回転部２１とプロペラシャフト１１Ａは、ベルト機構またはチェーン機構により機械的に接続されてもよいし、あるいは、回転部２１および円板部１３Ａの各々の外周にゴム等の摩擦材を設けることにより機械的に接続されてもよい。 The rotating portion 21 is mechanically connected to the outer peripheral portion of the propeller shaft 11A. In the present embodiment, the rotating portion 21 is configured as a gear having irregularities on the outer circumference. The rotating portion 21 is mechanically connected to the propeller shaft 11A by engaging with the disc portion 13A. The rotating portion 21 and the propeller shaft 11A may be mechanically connected by a belt mechanism or a chain mechanism, or a friction material such as rubber may be provided on the outer periphery of each of the rotating portion 21 and the disk portion 13A. May be mechanically connected by.

複数の電動機２２が各々の回転部２１を回転させ、それによりプロペラ１０Ａは回転駆動される。なお、図７に示すように、各電動機２２は、プロペラシャフト１１Ａの外周に配置されている。 A plurality of electric motors 22 rotate each rotating portion 21, whereby the propeller 10A is rotationally driven. As shown in FIG. 7, each electric motor 22 is arranged on the outer periphery of the propeller shaft 11A.

上記のように、水中推進装置１Ａでは、複数の駆動部２０により一つのプロペラ１０Ａを回転駆動する。このため、第１の実施形態と同様に、水中推進装置の小型化、軽量化および低コスト化を図ることができるとともに、水中推進装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。 As described above, in the underwater propulsion device 1A, one propeller 10A is rotationally driven by a plurality of drive units 20. Therefore, as in the first embodiment, the underwater propulsion device can be miniaturized, lightened, and cost-reduced, and the durability and reliability of the underwater propulsion device can be improved.

（第３の実施形態）
次に、図８を参照して、第３の実施形態に係る水中推進装置１Ｂについて説明する。第１および第２の実施形態との相違点の一つは、プロペラシャフトの構成である。第１および第２の実施形態では、プロペラシャフトが一つの部材から構成されていたが、第３の実施形態では、プロペラシャフトが、同軸回転可能に構成された複数のシャフト構成部材から構成される。以下、第１および第２の実施形態との相違点を中心に第３の実施形態について説明する。 (Third Embodiment)
Next, the underwater propulsion device 1B according to the third embodiment will be described with reference to FIG. One of the differences from the first and second embodiments is the configuration of the propeller shaft. In the first and second embodiments, the propeller shaft is composed of one member, but in the third embodiment, the propeller shaft is composed of a plurality of shaft components configured to be coaxially rotatable. .. Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on the differences from the first and second embodiments.

第３の実施形態に係る水中推進装置１Ｂは、プロペラ１０Ｂと、このプロペラ１０Ｂを回転駆動する複数の駆動部２０と、プロペラ１０Ｂを回転自在に支持する支持軸部３０と、収納ボックス４０とを備えている。なお、図８では、支持軸部３０および収納ボックス４０は省略している。 The underwater propulsion device 1B according to the third embodiment includes a propeller 10B, a plurality of drive units 20 for rotationally driving the propeller 10B, a support shaft portion 30 for rotatably supporting the propeller 10B, and a storage box 40. I have. In FIG. 8, the support shaft portion 30 and the storage box 40 are omitted.

回転部２１は、プロペラシャフト１１Ｂの外周部に機械的に接続されている。本実施形態では、回転部２１は、外周に凹凸が設けられた歯車として構成されている。回転部２１は、後述の円板部１７または１８と歯合することで、プロペラシャフト１１Ｂに機械的に接続される。なお、回転部２１とプロペラシャフト１１Ｂは、ベルト機構またはチェーン機構により機械的に接続されてもよいし、あるいは、回転部２１および円板部１７（または１８）の各々の外周にゴム等の摩擦材を設けることにより機械的に接続されてもよい。 The rotating portion 21 is mechanically connected to the outer peripheral portion of the propeller shaft 11B. In the present embodiment, the rotating portion 21 is configured as a gear having irregularities on the outer circumference. The rotating portion 21 is mechanically connected to the propeller shaft 11B by engaging with the disc portion 17 or 18 described later. The rotating portion 21 and the propeller shaft 11B may be mechanically connected by a belt mechanism or a chain mechanism, or friction of rubber or the like on the outer periphery of each of the rotating portion 21 and the disk portion 17 (or 18). It may be mechanically connected by providing a material.

プロペラ１０Ｂは、プロペラシャフト１１Ｂと、このプロペラシャフト１１Ｂの先端部に設けられた複数枚のプロペラ翼１２とを有する。 The propeller 10B has a propeller shaft 11B and a plurality of propeller blades 12 provided at the tip of the propeller shaft 11B.

プロペラシャフト１１Ｂは、同軸回転可能に構成されたシャフト構成部材１５（第１のシャフト構成部材）およびシャフト構成部材１６（第２のシャフト構成部材）を有する。本実施形態では、シャフト構成部材１５は筒状部材であり、シャフト構成部材１６は中実の棒状部材である。そして、シャフト構成部材１６が筒状のシャフト構成部材１５に挿通されている。シャフト構成部材１５とシャフト構成部材１６の間には、軸受け部３４が設けられている。 The propeller shaft 11B has a shaft constituent member 15 (first shaft constituent member) and a shaft constituent member 16 (second shaft constituent member) configured so as to be coaxially rotatable. In the present embodiment, the shaft constituent member 15 is a tubular member, and the shaft constituent member 16 is a solid rod-shaped member. Then, the shaft constituent member 16 is inserted through the tubular shaft constituent member 15. A bearing portion 34 is provided between the shaft constituent member 15 and the shaft constituent member 16.

シャフト構成部材１５および１６は、それぞれ、回転部２１に機械的に接続される円板部１７および１８を有する。円板部１７および１８の回転軸は、プロペラシャフト１１Ｂの回転軸と同じである。本実施形態では、円板部１７および１８は、外周に凹凸が設けられており、歯車として構成されている。 The shaft components 15 and 16 have disc portions 17 and 18, which are mechanically connected to the rotating portion 21, respectively. The rotation axes of the discs 17 and 18 are the same as the rotation axes of the propeller shaft 11B. In the present embodiment, the disc portions 17 and 18 are provided with irregularities on the outer circumference and are configured as gears.

シャフト構成部材１５の周面には貫通孔（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、使用状態では、シャフト構成部材１５とシャフト構成部材１６との間の空間が周囲の水で満たされる。これにより、シャフト構成部材１５とシャフト構成部材１６との接続部分等を効率的に冷却することができるとともに、水を潤滑剤として利用することができる。 A through hole (not shown) may be provided on the peripheral surface of the shaft component 15. In this case, in the used state, the space between the shaft constituent member 15 and the shaft constituent member 16 is filled with the surrounding water. As a result, the connecting portion between the shaft constituent member 15 and the shaft constituent member 16 can be efficiently cooled, and water can be used as a lubricant.

シャフト構成部材１５および１６の先端部には、それぞれ１枚のプロペラ翼１２が設けられている。なお、各シャフト構成部材に２枚以上のプロペラ翼を設けてもよい。すなわち、シャフト構成部材の先端部には少なくとも１枚のプロペラ翼が設けられる。 One propeller blade 12 is provided at each of the tip portions of the shaft constituent members 15 and 16. Two or more propeller blades may be provided on each shaft component. That is, at least one propeller blade is provided at the tip of the shaft component.

図８では、シャフト構成部材１５に設けられたプロペラ翼１２と、シャフト構成部材１６に設けられたプロペラ翼１２とで、プロペラシャフト１１Ｂの軸方向位置（すなわち、取り付け位置）が異なっている。これに限らず、各プロペラ翼１２の軸方向位置を揃えてもよい。例えば、筒状のシャフト構成部材１５の先端部に切り欠きを設け、この切り欠きにシャフト構成部材１６のプロペラ翼１２の付け根部分を収容することで各プロペラ翼１２の軸方向位置を同じにすることができる。 In FIG. 8, the propeller blade 12 provided on the shaft component 15 and the propeller blade 12 provided on the shaft component 16 have different axial positions (that is, mounting positions) of the propeller shaft 11B. Not limited to this, the axial positions of the propeller blades 12 may be aligned. For example, a notch is provided at the tip of the tubular shaft constituent member 15, and the base portion of the propeller blade 12 of the shaft constituent member 16 is accommodated in the notch so that the axial positions of the propeller blades 12 are the same. be able to.

なお、シャフト構成部材の数は２つに限らず、３つ以上であってもよい。すなわち、３つ以上のシャフト構成部材が同軸回転可能に組み合わされてプロペラシャフトを構成してもよい。 The number of shaft constituent members is not limited to two, and may be three or more. That is, three or more shaft constituent members may be combined so as to be coaxially rotatable to form a propeller shaft.

各電動機２２は、プロペラシャフト１１Ｂの外周に配置されている。複数の電動機２２が各々の回転部２１を回転させ、それによりプロペラ１０Ｂ（シャフト構成部材１５および１６）は回転駆動される。 Each electric motor 22 is arranged on the outer periphery of the propeller shaft 11B. A plurality of electric motors 22 rotate their respective rotating portions 21, whereby the propellers 10B (shaft components 15 and 16) are rotationally driven.

より詳しくは、各駆動部２０は、各々に対応するシャフト構成部材１５，１６を回転駆動する。すなわち、図８においてプロペラシャフト１１Ｂの上側にある駆動部２０の電動機２２は、シャフト構成部材１６を回転駆動する。プロペラシャフト１１Ｂの下側にある駆動部２０の電動機２２は、シャフト構成部材１５を回転駆動する。これによりプロペラ１０Ｂは回転駆動される。各プロペラ翼１２の回転速度が同じになるように、円板部１７，１８の直径等を考慮して、各電動機２２の回転速度を制御する。 More specifically, each drive unit 20 rotationally drives the shaft constituent members 15 and 16 corresponding to each. That is, in FIG. 8, the electric motor 22 of the drive unit 20 on the upper side of the propeller shaft 11B rotationally drives the shaft component 16. The electric motor 22 of the drive unit 20 on the lower side of the propeller shaft 11B rotationally drives the shaft component 15. As a result, the propeller 10B is rotationally driven. The rotation speed of each electric motor 22 is controlled in consideration of the diameters of the discs 17 and 18 so that the rotation speed of each propeller blade 12 is the same.

なお、ホールセンサまたはレゾルバ等で電動機２２の角度を検出することで、プロペラ翼１２間の角度を制御してもよい。プロペラ翼１２が２枚の場合は、プロペラ翼１２間の角度が１８０°になるように電動機２２を制御してもよい。また、プロペラ翼１２が４枚の場合は、プロペラ翼１２間の角度が９０°になるように電動機２２を制御してもよい。 The angle between the propeller blades 12 may be controlled by detecting the angle of the electric motor 22 with a hall sensor, a resolver, or the like. When there are two propeller blades 12, the electric motor 22 may be controlled so that the angle between the propeller blades 12 is 180 °. When there are four propeller blades 12, the electric motor 22 may be controlled so that the angle between the propeller blades 12 is 90 °.

上記のように、水中推進装置１Ｂでは、複数の駆動部２０が、各々に対応づけられたシャフト構成部材を回転させることで、プロペラ１０Ｂを回転駆動する。このため、第１および第２の実施形態と同様に、水中推進装置の小型化、軽量化および低コスト化を図ることができるとともに、水中推進装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。 As described above, in the underwater propulsion device 1B, the plurality of drive units 20 rotationally drive the propeller 10B by rotating the shaft constituent members associated with each of the drive units 20. Therefore, as in the first and second embodiments, the underwater propulsion device can be miniaturized, lightened, and cost-reduced, and the durability and reliability of the underwater propulsion device can be improved. ..

（第４の実施形態）
次に、図９を参照して、第４の実施形態に係る水中推進装置１Ｃについて説明する。第１〜第３の実施形態との相違点の一つは、プロペラシャフトと駆動部が機械的に接続されていない点である。第４の実施形態では、永久磁石が設けられたプロペラシャフトが、ダイレクトドライブ方式の電動機における回転子のように直接駆動される。以下、第１〜第３の実施形態との相違点を中心に第４の実施形態について説明する。 (Fourth Embodiment)
Next, the underwater propulsion device 1C according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. One of the differences from the first to third embodiments is that the propeller shaft and the drive unit are not mechanically connected. In the fourth embodiment, the propeller shaft provided with the permanent magnet is directly driven like a rotor in a direct drive type electric motor. Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on the differences from the first to third embodiments.

第４の実施形態に係る水中推進装置１Ｃは、プロペラ１０Ｃと、このプロペラ１０Ｃを回転駆動する複数の駆動部６０と、プロペラ１０Ｃを回転自在に支持する支持軸部３０と、収納ボックス４０とを備えている。なお、図９では、支持軸部３０および収納ボックス４０は省略している。 The underwater propulsion device 1C according to the fourth embodiment includes a propeller 10C, a plurality of drive units 60 for rotationally driving the propeller 10C, a support shaft portion 30 for rotatably supporting the propeller 10C, and a storage box 40. I have. In FIG. 9, the support shaft portion 30 and the storage box 40 are omitted.

プロペラ１０Ｃは、プロペラシャフト１１Ｃと、このプロペラシャフト１１Ｃの先端部に設けられた複数枚のプロペラ翼１２とを有する。プロペラシャフト１１Ｃは、永久磁石５０を有する。この永久磁石５０は、図９に示すように、プロペラシャフト１１Ｃの周面を覆う円筒状の磁石である。 The propeller 10C has a propeller shaft 11C and a plurality of propeller blades 12 provided at the tip of the propeller shaft 11C. The propeller shaft 11C has a permanent magnet 50. As shown in FIG. 9, the permanent magnet 50 is a cylindrical magnet that covers the peripheral surface of the propeller shaft 11C.

各駆動部６０は、永久磁石５０に隣接するように設けられたコイルを有する。より詳しくは、各駆動部６０は、図９に示すように、プロペラシャフト１１Ｃを囲繞するように設けられた環状のコイルを有する。これらのコイルに半導体スイッチにより生成された所定波形の電流を流すことで、プロペラシャフト１１Ｃが回転駆動される。すなわち、本実施形態では、駆動部６０が固定子として、プロペラシャフト１１Ｃが回転子として機能するブラシレスモータが構成されるといえる。 Each drive unit 60 has a coil provided adjacent to the permanent magnet 50. More specifically, as shown in FIG. 9, each drive unit 60 has an annular coil provided so as to surround the propeller shaft 11C. The propeller shaft 11C is rotationally driven by passing a current having a predetermined waveform generated by the semiconductor switch through these coils. That is, in the present embodiment, it can be said that a brushless motor is configured in which the drive unit 60 functions as a stator and the propeller shaft 11C functions as a rotor.

なお、各駆動部６０のコイルは均圧容器に収容される。この場合、容器内を絶縁油で満たすか、ポッティング剤で封止する。また、浅海用の場合は、耐圧容器を用いてもよい。 The coils of each drive unit 60 are housed in a pressure equalizing container. In this case, the inside of the container is filled with insulating oil or sealed with a potting agent. For shallow water, a pressure-resistant container may be used.

図９に示すように、各駆動部６０は、プロペラシャフト１１Ｃの長手方向に並設されている。これにより、駆動部６０のコイルの径を抑制しつつ所定の出力を得ることができる。その結果、水中推進装置１Ｃが本体部１３１に取り付けられた際に水中探査装置１３０の径が水中推進装置の部分で大きくなることを防止し、水中探査装置１３０の流体抵抗を小さくすることができる。 As shown in FIG. 9, each drive unit 60 is arranged side by side in the longitudinal direction of the propeller shaft 11C. As a result, a predetermined output can be obtained while suppressing the diameter of the coil of the drive unit 60. As a result, when the underwater propulsion device 1C is attached to the main body 131, it is possible to prevent the diameter of the underwater exploration device 130 from becoming large at the portion of the underwater propulsion device and reduce the fluid resistance of the underwater exploration device 130. ..

複数の駆動部６０がプロペラシャフト１１Ｃを直接回転させ、それによりプロペラ１０Ｃは回転駆動される。 The plurality of drive units 60 directly rotate the propeller shaft 11C, whereby the propeller 10C is rotationally driven.

上記のように、水中推進装置１Ｃでは、複数の駆動部６０により一つのプロペラ１０Ｃを回転駆動する。このため、第４の実施形態によれば、第１〜第３の実施形態と同様に、水中推進装置の小型化、軽量化および低コスト化を図ることができるとともに、水中推進装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。さらに、第４の実施形態によれば、水中推進装置の静音性やメンテナンス性を向上させることができる。 As described above, in the underwater propulsion device 1C, one propeller 10C is rotationally driven by a plurality of drive units 60. Therefore, according to the fourth embodiment, as in the first to third embodiments, the underwater propulsion device can be made smaller, lighter, and less costly, and the durability of the underwater propulsion device can be reduced. And reliability can be improved. Further, according to the fourth embodiment, the quietness and maintainability of the underwater propulsion device can be improved.

以下、第４の実施形態の変形例１および２について説明する。いずれの変形例の場合も、第４の実施形態の上記効果を奏する。 Hereinafter, modifications 1 and 2 of the fourth embodiment will be described. In any of the modified examples, the above-mentioned effect of the fourth embodiment is obtained.

＜変形例１＞
本変形例に係る水中推進装置１Ｃでは、図１０に示すように、プロペラシャフト１１Ｃに傘部１９が設けられている。そして、永久磁石５０は、プロペラシャフト１１Ｃの周面ではなく、傘部１９の内周面に設けられている。 <Modification example 1>
In the underwater propulsion device 1C according to this modification, as shown in FIG. 10, an umbrella portion 19 is provided on the propeller shaft 11C. The permanent magnet 50 is provided not on the peripheral surface of the propeller shaft 11C but on the inner peripheral surface of the umbrella portion 19.

＜変形例２＞
本変形例に係る水中推進装置１Ｃでは、図１１に示すように、プロペラシャフト１１Ｃに複数の円板部１４が長手方向に沿って設けられている。各円板部１４には、永久磁石５０が設けられている。そして、駆動部６０が円板部１４に相対するように配置されている。なお、永久磁石５０は環状のものであってもよいし、あるいは、扇形等の形状を有する複数の磁石を円板部１４に設けてもよい。 <Modification 2>
In the underwater propulsion device 1C according to this modification, as shown in FIG. 11, a plurality of disk portions 14 are provided on the propeller shaft 11C along the longitudinal direction. A permanent magnet 50 is provided on each disk portion 14. The drive unit 60 is arranged so as to face the disk unit 14. The permanent magnet 50 may be annular, or a plurality of magnets having a fan shape or the like may be provided on the disk portion 14.

上記変形例１および２のような構成によっても、複数の駆動部６０がプロペラシャフト１１Ｃを直接回転させて、プロペラ１０Ｃを回転駆動することが可能である。その他、第２の実施形態で説明したプロペラシャフト１１Ａのように、支持軸部に回転自在に設けられた筒状のプロペラシャフトがダイレクトドライブ方式により回転駆動されるようにしてもよい。 Even with the configurations as in the first and second modifications, the plurality of drive units 60 can directly rotate the propeller shaft 11C to rotationally drive the propeller 10C. In addition, as in the propeller shaft 11A described in the second embodiment, a tubular propeller shaft rotatably provided on the support shaft portion may be rotationally driven by a direct drive method.

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive of additional effects and various modifications of the present invention, but the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments. Various additions, changes and partial deletions are possible without departing from the conceptual idea and purpose of the present invention derived from the contents defined in the claims and their equivalents.

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 水中推進装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ プロペラ
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ プロペラシャフト
１２ プロペラ翼
１３，１３Ａ，１４ 円板部
１５，１６ シャフト構成部材
１７，１８ 円板部
１９ 傘部
２０，６０ 駆動部
２１ 回転部
２２ 電動機
２３ 容器
３０，３０Ａ 支持軸部
３１，３２ フランジ部
３１ａ，３２ａ 孔
３３，３４ 軸受け部
４０ 収納ボックス
４１ 制御基板
４５ パワーケーブル
４６ 制御ケーブル
５０ 永久磁石
１３０ 水中探査装置
１３１ 本体部
１３４ マルチビームソーナー
１３５ ドップラ式速度計（ＤＶＬ）
１３６ ジャイロコンパス
１３７ 音波通信トランスデューサ
１３８ 無線通信アンテナ
１３９ 制御部
１４０ バッテリシステム
１４１，４２ ホイストリング
１４３ Ｘ舵
１５０ カバー部
１５１ 吸水口
Ｂ バッテリ
Ｃ 中心軸 1,1A, 1B, 1C Underwater propulsion device 10, 10A, 10B, 10C Propeller 11, 11A, 11B, 11C Propeller shaft 12 Propeller blade 13, 13A, 14 Disc portion 15, 16 Shaft component 17, 18 Disc portion 19 Umbrellas 20, 60 Drives 21 Rotating parts 22 Electric motors 23 Containers 30, 30A Support shafts 31, 32 Flangees 31a, 32a Holes 33, 34 Bearings 40 Storage box 41 Control board 45 Power cable 46 Control cable 50 Permanent magnet 130 Underwater exploration device 131 Main body 134 Multi-beam sonar 135 Doppler speedometer (DVL)
136 Gyrocompass 137 Sonic communication transducer 138 Wireless communication antenna 139 Control unit 140 Battery system 141,42 Hoist ring 143 X Rudder 150 Cover unit 151 Water inlet B Battery C Central axis

Claims (12)

水中探査装置の本体部に取り付けられ、前記本体部に推力を付与する水中推進装置であって、
プロペラシャフトと、前記プロペラシャフトの先端部に設けられた複数枚のプロペラ翼とを有するプロペラと、
前記複数枚のプロペラ翼が同じ方向に回転するように前記プロペラを回転駆動する複数の駆動部と、
を備えることを特徴とする水中推進装置。 An underwater propulsion device that is attached to the main body of an underwater exploration device and applies thrust to the main body.
A propeller shaft, a propeller having a plurality of propeller blades provided at the tip of the propeller shaft, and a propeller.
A plurality of drive units that rotationally drive the propellers so that the plurality of propeller blades rotate in the same direction,
An underwater propulsion device characterized by being equipped with. 前記各駆動部は、前記プロペラシャフトの外周部に機械的に接続された回転部と、前記回転部を回転させる電動機とを有することを特徴とする請求項１に記載の水中推進装置。 The underwater propulsion device according to claim 1, wherein each drive unit has a rotating portion mechanically connected to an outer peripheral portion of the propeller shaft and an electric motor for rotating the rotating portion. 前記各駆動部は、前記電動機を収容する容器を有することを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。 The underwater propulsion device according to claim 2, wherein each drive unit has a container for accommodating the electric motor. 前記回転部は、前記水中推進装置の使用状態において水中に暴露されることを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。 The underwater propulsion device according to claim 2, wherein the rotating portion is exposed to water in a state of use of the underwater propulsion device. 前記プロペラシャフトが挿入され、前記プロペラシャフトを回転自在に支持する筒状の支持軸部をさらに備え、
前記回転部は、前記プロペラシャフトの周面に突設された円板部に機械的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。 The propeller shaft is inserted, and a tubular support shaft portion that rotatably supports the propeller shaft is further provided.
The underwater propulsion device according to claim 2, wherein the rotating portion is mechanically connected to a disk portion projecting from the peripheral surface of the propeller shaft. 前記プロペラシャフトは筒状であり、
前記プロペラシャフトに挿入され、前記プロペラシャフトを回転自在に支持する支持軸部をさらに備え、
前記回転部は、前記プロペラシャフトの周面に突設された円板部に機械的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。 The propeller shaft has a tubular shape and has a tubular shape.
A support shaft portion that is inserted into the propeller shaft and rotatably supports the propeller shaft is further provided.
The underwater propulsion device according to claim 2, wherein the rotating portion is mechanically connected to a disk portion projecting from the peripheral surface of the propeller shaft. 前記プロペラシャフトは、同軸回転可能に構成された複数のシャフト構成部材を有し、前記各シャフト構成部材の先端部には少なくとも１枚のプロペラ翼が設けられ、
前記各駆動部は、各々に対応する前記シャフト構成部材を回転駆動することを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。 The propeller shaft has a plurality of shaft components configured to be coaxially rotatable, and at least one propeller blade is provided at the tip of each shaft component.
The underwater propulsion device according to claim 2, wherein each drive unit rotationally drives the shaft component corresponding to the respective drive unit. 前記プロペラシャフトは、筒状に形成された第１のシャフト構成部材と、前記第１のシャフト構成部材に挿通された第２のシャフト構成部材とを有することを特徴とする請求項７に記載の水中推進装置。 The seventh aspect of claim 7, wherein the propeller shaft has a first shaft constituent member formed in a tubular shape and a second shaft constituent member inserted into the first shaft constituent member. Underwater propulsion device. 前記第１および第２のシャフト構成部材は、前記回転部に機械的に接続される円板部を有することを特徴とする請求項８に記載の水中推進装置。 The underwater propulsion device according to claim 8, wherein the first and second shaft constituent members have a disk portion mechanically connected to the rotating portion. 前記プロペラシャフトは、永久磁石を有し、
前記各駆動部は、前記永久磁石に隣接するように設けられたコイルを有し、前記プロペラシャフトの長手方向に並設されていることを特徴とする請求項１に記載の水中推進装置。 The propeller shaft has a permanent magnet and
The underwater propulsion device according to claim 1, wherein each drive unit has a coil provided adjacent to the permanent magnet and is arranged side by side in the longitudinal direction of the propeller shaft. 本体部と、
前記本体部の後尾部に取り付けられた請求項１〜１０のいずれかに記載の水中推進装置と、
を備えることを特徴とする水中探査装置。 With the main body
The underwater propulsion device according to any one of claims 1 to 10, which is attached to the tail portion of the main body portion.
An underwater exploration device characterized by being equipped with. 前記複数の駆動部を収容するカバー部をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の水中探査装置。 The underwater exploration apparatus according to claim 11, further comprising a cover portion for accommodating the plurality of drive portions.
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