JPH04506196A - 水中翼推進システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水中翼推進システム 技術分野 本発明は、水中翼船の推進システムに関し、さらに詳細には、共通の動力源に作 動的に連結されていて、船艇モードの運転と空挺モードの運転とを転換する水中 翼船として水中プロペラと、エアープロペラとの間で推力荷重を自動的に転換す るための、組合された水中プロペラとエアープロペラ推進システムに関する。

発明の背景 水中翼船は典型的に排水型船体のポートから成っており、これに、航空機の翼の 翼型デザインが空気中の揚力を与えるのと全く同様の方法で、水中を走行すると き揚力を発生する「翼」または水中翼が取付けられている。

水中翼船が「船艇モードＪ　（ｈｕｌｌ−ｂｏ「ｎｅ　ｍｏｄｅ　）と呼ばれる 低速で運転しているとき、船体は従来の排水型船体として機能し船を水上に支持 する。船が高速度に達すると、水中翼上の水の流れによって与えられる揚力が、 完全に船体を水面から持ち上げる。この時点て、船は「空挺モードＪ　（ｆｏｉ ｌ−ｂｏｒｎｅ　ｍｏｄｅ　）で運転を続ける。一旦水面から離れると、船体は もはや水または荒波の摩擦抵抗を受けないので、高速度にしてより安定した走行 ができる。

市販されている水中翼船の推進システムは通常船舶用ディーゼルエンジンをもち 、これが、船体の下方から突出している長い傾斜軸端に設けられたプロペラを駆 動する。水中プロペラは高速では効率が悪く、この速度でも水中翼船は運転でき るが、大きな馬力を必要とするので、空挺モードのときの水中プロペラの使用は 最高速度に制限がある。この欠点を克服する１つの方法は、水ジェツトを使用す ることである。この方法は水中のプロペラよりもいくらか速度を増せるが、水ジ ェツトの入口開口部および追加の装置が重量を増加し、かつ抗力が起こり、船の 速度を制限する。

これらの欠点を克服する１つの提案は、エアープロペラまたはジェットエンジン のような水に依存しない推進システムを使用することである。この提案の欠点は 、水中翼船が船艇モードで運転しているとき、操縦が非常に難しいことである。

さらに、エアープロペラは遷移速度に船を加速するとき水中のプロペラ程有効で ない。したがって、水中翼船の推進システムでは、船が船艇モードにあるとき加 速および操縦性を提供し、かつまた空挺モードの高速運転のための有効最大推力 を提供する必要性本発明は船が船艇モードおよび空挺モードで運転できる水中翼 船のための組合わされたエアーおよび水中推進システムを提供する。この推進シ ステムは、水を横切って水平に水中翼船を推進するように位置づけされた少なく とも１つのエアープロペラと、水を横切って水平に水中翼船を推進するように位 置づけされた少なくとも１つの水中プロペラとを具備する。好ましくは、少なく とも１台のモータ手段が、エアープロペラおよび水中プロペラ双方のプロペラを 駆動するために可動的に連結される。

本発明の他の見地によれば、第１のエアープロペラと第２のエアープロペラが水 を横切って水平に水中翼船を推進するように位置づけされる、そして第１の水中 プロペラと第２の水中プロペラが、水を横切って水平に水中翼船を推進するよう に位置づけされる。第１の駆動モータが、第１のエアープロペラおよび第１の水 中プロペラに可動的に連結され、そして第２の駆動モータが、第２のエアープロ ペラおよび第２の水中プロペラに可動的に連結されていて、船艇モードがら空挺 モードへの移行中、推力荷重が自動的に第１および第２の水中プロペラから第１ および第２のエアープロペラに移される。好ましくは、エアープロペラにばかこ い板が取付けられる。

本発明の他の態様によれば、第１および第２の水中プロペラは、垂直および水平 運動のために船の船体に回動可能に取付けられる。

本発明のさらに他の態様によれば、第１の駆動モータおよび第２の駆動モータの 各々は、対の各モータの選択的嵌脱が可能であるクラッチを介してミキシングギ ヤーボックスに可動的に連結された１対の駆動モータから成木発明の特徴および 利点は、添付図面と共に、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理 解されると共に、より容易に理解されるであろう。

図１は、本発明によって形成された推進システムを利用した水中翼船の部分的側 面図である。

図２は、図１の推進システムの設備を示す水中翼船の絵画的な平面図である。

詳細な説明 図１および図２で示すように、水中翼推進システム１０は、水中翼船１４の船尾 １２に配置されている。推進システム１０は、双発エアープロペラ１８と組合せ て双発水中プロペラ１６を利用している。好ましくはエアープロペラばかこい板 が取付けられていて、推力を船の船尾１２の方に導いている。エアープロペラ１ ８および水中プロペラ１６は、共通の動力源２０、好ましくは船１４の船体２４ の内側に対に取付けられた４台のディーゼルエレンジン２２によって動力を与え られる。

エンジン２２は理想的には、　１４５のインゼクターを有し、各々が２．３００ ＋、ｐ、ｍで最大１．０８０馬力を出力するデトロイトディーゼル１２Ｖ　９２ Ｔ　Ａエンジンである。巡航速度では、出力は約６００馬力である。これらのエ ンジンは、ミシガン州、デトロイト市にあるデトロイトディーゼルによって製造 されている。

２台のエンジン２２の出力は出力軸２３を介して、各エンジン２２のための、ク ラッチを有している共通のミキシングギヤーボックス３０に連結されている。こ の配置では、対の各エンジン２２は、ミキシングギヤーボックス３０によって別 々に嵌脱される。これは、１台のエンジン故障のときでも水中翼の連続運転を可 能にする。

好ましい実施態様では、エアープロペラ１８は、騒音レベルを減少するため低チ ップ速度を有している可変ピッチである。各エアープロペラ１８は、下部９０度 ギヤーボックス３７に連結された下部水平軸３１と、下部ギヤーボックス３７お よび上部９０度ギヤーボックス３９とに連結した垂直軸３２と、上部ギヤーボッ クス３９をエアープロペラ１８に連結している上部水平軸３３とを含むギヤー列 を介してそれぞれのミキシングギヤーボックス３０に直接ギヤ一連結されている 。好ましい実施態様では、各かこい板２６内に取付けられた単一のエアープロペ ラ１８を例示しているが、２つの逆回転エアープロペラは、各かこい板２６内に 設けてもよい。

各水中プロペラ１６は好ましくは外部駆動部３５に回動可能に結合したプロペラ 軸２８に分けられ、プロペラ軸２８および水中プロペラ１６を船体２４に対して 水平に前後に、または垂直方向に上下に可動できるようにしている。プロペラ軸 ２８の回動軸運動は、船が船艇モードで運転されているとき船１４に大きな操縦 性を与え、かつまた船艇モードがら空挺モードに船１４が移行するとき、水中プ ロペラ１６の速やかな引っ込みを可能にし、抗力を減少し、移行時間を少なくす る。各水中プロペラ１６は、対のエンジン２２に水中プロペラ１６の選択的な係 合を可能にする、クラッチを具備した可変ギヤーボックス３４に連結された駆動 軸２９を経てミキシングギヤーボックス３０にギヤ一連結されている。可変ギヤ ーボックス３４は、時計方向または反時計方向への水中プロペラ１６の駆動を可 能にする。

水中翼船１４が、船艇モードで運転しているとき、水中翼３６は、図１の点線に よって示された位置まで、水中３８から垂直に上げられる。船艇モードのときの 操縦は、回動軸に取付けた水中プロペラ１６によって行われる。さらに、水中プ ロペラは何れも波止場につけるとき操縦性をよくするため異なる推力を与えるよ うに逆転することができる。波止場付近での操縦性をよくするためのさらに他の 助けとして、図１に示すように船首に反動エンジン４０を取付けてもよい。

水中翼船１４が離水のため加速するとき、かこわれたエアープロペラ１８は、低 いエアー速度のため水中プロペラ１６よりも効果が少ない。したがって、主推力 は水中プロペラ１６から得られる。速度が増して、船体２４が水中３８から浮上 するにしたがって、水中プロペラ１６はエアープロペラ１８よりも効果が少なく なる。好ましい実施態様では、水中プロペラ１６は、船１４が約２０ノツトで走 行するとき、最高効率に達し、そしてエアープロペラ１８は、約４０ノツトのと き最高効率に達する。船が船艇モードがら空挺モードに変る時点で、推力荷重は 自動的にエアープロペラ１８に移される。空挺モードへの移行が終ると、水中プ ロペラ１６は、ギヤーボックス３４のクラッチによってエンジン２２から離脱し て、船体２４内に引き上げられる。この時点で、かこわれた高性能エアープロペ ラ１８が船１４を最高速度、約４２ノツトに加速する。

組合されたエアーおよび水中推進システムの水中翼に関して解決すべき問題の１ つは、一定の前進推力の発生である。船艇モードがら空挺モードへの水中翼の移 行中、最大一定推力を発生させるために、可変ピッチのエアープロペラ１８を設 け、水中プロペラ１６により使用されない馬力をも使用して、その馬力を推力に 変換する。代表的な実施態様では、エアープロペラ１８は、従来の低速度型ハブ １９に取付けたハミルトンスタンダード７１１１Ａ−１８のような羽根を用いる 。この装置の利点は、プロペラピッチが自動的に種々の馬力の大きさに調整でき て、最大の推力を発生することである。水中翼の船体が、水面から離れて浮上し たとき、水中プロペラ１６は水中から持ち上げられ、もはや馬力を吸収せず、推 力を発生しない。水中プロペラ１６によって今まで吸収されていた馬力は、プロ ペラ１８のピッチ変化によってエアープロペラ１８に伝えることができる。これ は手動でも行うことができるが、好ましい方法は、市販で入手可能な定速度また はガバナー制御型ハブ１９を使用することである。

水中プロペラ１６およびエンジン２２を制御するのに簡単な電子制御システムが 使用される。回動軸に取付けたプロペラ軸２８の水平位置は、船のかじの柄に設 けた電子スイッチによって制御され、プロペラ軸２８の種々の水平位置決めを可 能にする。さらに、電子スイッチは、可変ギヤーボックス３４を介して、水中プ ロペラ１６の前進または後進運転モードの選択を可能にする。最後に、エンジン ２２の速度は、エンジンのガバナーに連結したスロットルによって制御される。

離水および巡航中、スロットルは、典型的にエンジンを最大能力で運転させるよ うに設定される。

上記の説明から明らかなように、本発明によって構成された水中翼推進システム は、船が船艇モードから空挺モードに変るとき、水中翼船を効率的に推進するた め、水中プロペラの最大推力、および共通の動力源に連結されかこい板をつけた エアープロペラの有効高速推力を利用している。水中翼船が空挺モードにあると き、水中から水中推進システムを除くことによって、抗力が減少して、その結果 高速能力が得られる。さらに、エアープロペラによって発生した追加の推力が、 空挺モードのとき高効率で巡航速度を増加させる。これは水中翼船で今までに達 成されたよりも大きな実能力および長い航続距離を可能にする。

本発明の思想および範囲から逸脱することなくこのシステムに対して種々修正し たものができることは理解できるであろう。たとえば、船１４が船艇モードにあ るとき、推力を発生し、操縦性を与えるため、水中プロペラの代りにジェットポ ンプが使用されてもよい。船体２４が水中から浮上し、そしてジェットポンプが キャビテーションしたとき、かこわれたエアープロペラ１８が、加速および巡航 のための推力を与える。さらに、かこわれたエアープロペラは、水中プロペラの 駆動システムと別の駆動システムを有してもよい。すなわち離水のために水中プ ロペラに連結された高馬力エンジンおよび巡航のためにエアープロペラに連結さ れた低馬力エンジンである。したがって、本発明は、本願に特定的に記載したの と異なる他の方法でも実施できる。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成３年９月５日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．船艇モードまたは船艇モードのいづれかで運転可能な水中翼船のための推進 システムにおいて、水を横切って水平に水中翼船を推進するように位置づけされ た少なくとも１つの可変ピッチエアープロペラと、水を横切って水平に水中翼船 を推進するように位置づけされた少なくとも１つの水中プロペラと、前記少なく とも１つのエアープロペラおよび前記少なくとも１つの水中プロペラを駆動する ため、前記少なくとも１つのエアープロペラおよび前記少なくとも１つの水中プ ロペラに可動的に連結されている少なくとも１つのモータ手段とからなることを 特徴とする推進システム。
2. ２．前記少なくとも１つのエアープロペラがかこい板を取付けられている請求項 １記載の推進システム。
3. ３．前記少なくとも１つのプロペラが、垂直運動のため前記水中翼船に回動自在 に取付けられている請求項２記載の推進システム。
4. ４．前記少なくとも１つのモータ手段が、前記少なくとも１つのエアープロペラ および前記少なくとも１つの水中プロペラから前記少なくとも１つのモータ手段 を選択的に嵌脱できるように、クラッチ手段によって前記少なくとも１つのエア ープロペラおよび前記少なくとも１つの水中プロペラに可動的に連結されている 請求項２記載の推進システム。
5. ５．船艇モードまたは、船艇モードのいづれかで運転できる水中翼船のための推 進システムにおいて、水を横切って水平に水中翼船を推進するように位置づけさ れている第１の可変ピッチエアープロペラおよび第２の可変ピッチエアープロペ ラと、 水を横切って水平に水中翼船を推進するように位置づけされた第１の水中プロペ ラおよび第２の水中プロペラと、 前記第１のエアープロペラおよび前記第１の水中プロペラを駆動するため、前記 第１のエアープロペラおよび前記第１の水中プロペラに可動的に連結されている 第１の駆動モータと、 前記第２のエアープロペラおよび前記第２の水中プロペラを駆動するため、前記 第２のエアープロペラおよび前記第２の水中プロペラに可動的に連結されている 第２の駆動モータと、 からなることを特徴とする推進システム。
6. ６．前記第１の駆動モータが、クラッチ手段によって選択的に係合するため、前 記第１のエアープロペラおよび前記水中プロペラに可動的に連結されており、そ して前記第２の駆動モータが、第２のクラッチ手段によって選択的に係合するた め、前記第２のエアープロペラおよび前記第２の水中プロペラに可動的に連結さ れている請求項５記載の推進システム。
7. ７．前記第１の水中プロペラおよび前記第２の水中プロペラが、垂直連動のため 前記水中翼船に回動自在に取付けられている請求項６記載の推進システム。
8. ８．前記第１のエアープロペラおよび前記第２のエアープロペラが、かこい板を 取付けられている請求項６記載の推進システム。