JPH05319378A - 水中推進装置 - Google Patents
水中推進装置Info
- Publication number
- JPH05319378A JPH05319378A JP13974392A JP13974392A JPH05319378A JP H05319378 A JPH05319378 A JP H05319378A JP 13974392 A JP13974392 A JP 13974392A JP 13974392 A JP13974392 A JP 13974392A JP H05319378 A JPH05319378 A JP H05319378A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- propeller
- propulsion device
- rotor
- shaft
- shroud
- Prior art date
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 高出力、高信頼性且つ低騒音の艦船用二段式
水中推進装置を提供する。 【構成】 水中推進装置1は、吸水口5及び排水口7を
有するシュラウド3と、吸水口と排水口の間に位置する
ようにシュラウド内の中央に設けた固定状態の外側シャ
フト及び回転自在な内側シャフトを有するシャフト集合
体9と、それぞれが前記固定外側シャフトに回転自在に
取付けられた別々のハブ19を含む第1及び第2のプロ
ペラ17とを有する。第2プロペラは第1プロペラの下
流側に配置されている。水中推進装置は更に、第1及び
第2のプロペラを別々に回転させる第1及び第2の電動
機34,35を有する。各電動機は、プロペラのうちの
1つの外周部の周りに設けた回転子37及び回転子を囲
むようにシュラウドに取付けた固定子39を含む。スラ
スト軸受集合体で第1及び第2のプロペラのハブとシャ
フト集合体の間に発生するスラスト荷重を吸収する。
水中推進装置を提供する。 【構成】 水中推進装置1は、吸水口5及び排水口7を
有するシュラウド3と、吸水口と排水口の間に位置する
ようにシュラウド内の中央に設けた固定状態の外側シャ
フト及び回転自在な内側シャフトを有するシャフト集合
体9と、それぞれが前記固定外側シャフトに回転自在に
取付けられた別々のハブ19を含む第1及び第2のプロ
ペラ17とを有する。第2プロペラは第1プロペラの下
流側に配置されている。水中推進装置は更に、第1及び
第2のプロペラを別々に回転させる第1及び第2の電動
機34,35を有する。各電動機は、プロペラのうちの
1つの外周部の周りに設けた回転子37及び回転子を囲
むようにシュラウドに取付けた固定子39を含む。スラ
スト軸受集合体で第1及び第2のプロペラのハブとシャ
フト集合体の間に発生するスラスト荷重を吸収する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水中推進装置、特に、
潜水艦及びその他の特殊艦船の2次推進装置に好適な高
出力、低騒音2段式水中推進装置に係わる。
潜水艦及びその他の特殊艦船の2次推進装置に好適な高
出力、低騒音2段式水中推進装置に係わる。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電動機
型推進装置はすでに公知である。この種の推進装置は通
常艦船にも利用できるが、信頼性、低騒音及び耐衝撃性
が重視される潜水艦の2次駆動装置として特に有用であ
る。公知のこの種推進装置は出力シャフトがプロペラに
連結されている“カン詰めされた”またはウエット・ワ
インディング形電動機を装備するのが普通である。しか
し、カン詰めモーターをプロペラによる水流のすぐ前方
または後方に配置するから、水流を妨げる結果となり、
ひいては騒音を発生させると共に推進装置本来の有効ス
ラストを低下させることになる。水流妨害によるスラス
ト損失を補償するためにはより高速、より小径のモータ
ーを使用すればよいが、モーターのシャフト回転速度が
高いとプロペラのキャビテーションも高くなり、騒音レ
ベルがさらに高くなる。
型推進装置はすでに公知である。この種の推進装置は通
常艦船にも利用できるが、信頼性、低騒音及び耐衝撃性
が重視される潜水艦の2次駆動装置として特に有用であ
る。公知のこの種推進装置は出力シャフトがプロペラに
連結されている“カン詰めされた”またはウエット・ワ
インディング形電動機を装備するのが普通である。しか
し、カン詰めモーターをプロペラによる水流のすぐ前方
または後方に配置するから、水流を妨げる結果となり、
ひいては騒音を発生させると共に推進装置本来の有効ス
ラストを低下させることになる。水流妨害によるスラス
ト損失を補償するためにはより高速、より小径のモータ
ーを使用すればよいが、モーターのシャフト回転速度が
高いとプロペラのキャビテーションも高くなり、騒音レ
ベルがさらに高くなる。
【0003】このような問題点を克服するため、本出願
人は米国特許第4,831,297号に開示されている
ような一体モーター型推進装置を開発した。この推進装
置はジェット・エンジンに似た構造を具え、主要部分と
して吸水口及び排水口を有する円筒状シュラウド、複数
の支持羽根によってシュラウド内にこれと同心状にに取
付けられたシャフトに回転自在に取付けられたハブを有
するプロペラ、及びプロペラ羽根の周りに設けた環状回
転子とシュラウド内にこれと一体に設けた固定子とを含
むプロペラ駆動用電動機から成る。この公知推進装置の
斬新な設計は所与の重量及びサイズにおける推進装置の
スラスト出力を著しく増大すると同時に、シュラウドを
流体力学的に形成することでプロペラが極めて自由な水
流を発生させることができ、従って、発生する騒音量を
軽減することができる。推進装置の低騒音性はシュラウ
ドの遮音特性によってさらに高められる。
人は米国特許第4,831,297号に開示されている
ような一体モーター型推進装置を開発した。この推進装
置はジェット・エンジンに似た構造を具え、主要部分と
して吸水口及び排水口を有する円筒状シュラウド、複数
の支持羽根によってシュラウド内にこれと同心状にに取
付けられたシャフトに回転自在に取付けられたハブを有
するプロペラ、及びプロペラ羽根の周りに設けた環状回
転子とシュラウド内にこれと一体に設けた固定子とを含
むプロペラ駆動用電動機から成る。この公知推進装置の
斬新な設計は所与の重量及びサイズにおける推進装置の
スラスト出力を著しく増大すると同時に、シュラウドを
流体力学的に形成することでプロペラが極めて自由な水
流を発生させることができ、従って、発生する騒音量を
軽減することができる。推進装置の低騒音性はシュラウ
ドの遮音特性によってさらに高められる。
【0004】上記一体モーター型推進装置は当該技術分
野におけるめざましい進歩であるが、出願人はこの装置
の設計に関連して、潜水艦用としての有用性を損なうよ
うな制約がいくつもあることに気付いた。例えば、この
公知装置のスラスト出力を大幅に増大させ、しかも騒音
の発生を軽減できれば、この装置の用途を緊急時のバッ
クアップ用や単なる操縦用以外にまで広げることができ
ることになる。スラスト出力を増大させることができれ
ば、潜水艦の1次推進系をオフライン状態にする必要が
生じた場合、1次推進系に劣らぬ予備推進系として機能
することができる。この公知推進装置を大型化すること
で出力を増大させることができるのはいうまでもない。
しかし、潜水艦に利用する場合、推進装置の幅に制限が
あるから、装置全体を大型化してスラストを必要レベル
まで増大させることはできない。具体的には、推進装置
の幅が広くなると、戦闘中に潜水艦が受ける前後方向衝
撃波の影響に曝される推進装置の面積が広くなる。最初
にシュラウド内のプロペラに流入する海水がこの流入す
る海水のキャビテーションに起因する許容限度を超える
騒音の発生を回避するため完全とまではいかなくてもほ
とんど妨害なく流入しなければならないことも設計上の
制約である。このキャビテーションは、例えば、プロペ
ラ・シャフトをシュラウド内径に固定する上流側支持羽
根またはプロペラ・シャフト上流端の拡径を必要とする
軸受機構によって発生させられる可能性がある。この公
知推進装置に関連する他の制約は周期的にメンテナンス
または交換を必要とする水潤滑スラスト及びラジアル軸
受の設計にある。このようなメンテナンスや交換を行う
には装置を乾ドック入りさせねばならず、これらの軸受
は部品の機械的構成上、推進装置をほとんど完全に分解
しなければならない。出願人はまた、この公知推進装置
に使用される電動機は設計上回転子と固定子の電磁結合
効果を高めようとすれば回転子の外径と固定子の内径と
の間隔を極めて狭くせざるを得ないことに気付いた。こ
のような狭い間隔は固定子と回転子の間に介在する薄い
水膜による抗力を発生させるだけでなく、(固定子から
発生する磁界の不均整のため常にある程度は存在する)
回転子を流れる調波電流を増大させることによって騒音
を増大させ、回転子を振動させる。固定子の内径と回転
子の外径との間隔を狭くせざるを得なければ、推進装置
に高レベルの機械的衝撃が加わったり、海水中の異物が
固定子と回転子の間に詰まったりした場合、推進装置の
重要部分に損傷を生ずる。
野におけるめざましい進歩であるが、出願人はこの装置
の設計に関連して、潜水艦用としての有用性を損なうよ
うな制約がいくつもあることに気付いた。例えば、この
公知装置のスラスト出力を大幅に増大させ、しかも騒音
の発生を軽減できれば、この装置の用途を緊急時のバッ
クアップ用や単なる操縦用以外にまで広げることができ
ることになる。スラスト出力を増大させることができれ
ば、潜水艦の1次推進系をオフライン状態にする必要が
生じた場合、1次推進系に劣らぬ予備推進系として機能
することができる。この公知推進装置を大型化すること
で出力を増大させることができるのはいうまでもない。
しかし、潜水艦に利用する場合、推進装置の幅に制限が
あるから、装置全体を大型化してスラストを必要レベル
まで増大させることはできない。具体的には、推進装置
の幅が広くなると、戦闘中に潜水艦が受ける前後方向衝
撃波の影響に曝される推進装置の面積が広くなる。最初
にシュラウド内のプロペラに流入する海水がこの流入す
る海水のキャビテーションに起因する許容限度を超える
騒音の発生を回避するため完全とまではいかなくてもほ
とんど妨害なく流入しなければならないことも設計上の
制約である。このキャビテーションは、例えば、プロペ
ラ・シャフトをシュラウド内径に固定する上流側支持羽
根またはプロペラ・シャフト上流端の拡径を必要とする
軸受機構によって発生させられる可能性がある。この公
知推進装置に関連する他の制約は周期的にメンテナンス
または交換を必要とする水潤滑スラスト及びラジアル軸
受の設計にある。このようなメンテナンスや交換を行う
には装置を乾ドック入りさせねばならず、これらの軸受
は部品の機械的構成上、推進装置をほとんど完全に分解
しなければならない。出願人はまた、この公知推進装置
に使用される電動機は設計上回転子と固定子の電磁結合
効果を高めようとすれば回転子の外径と固定子の内径と
の間隔を極めて狭くせざるを得ないことに気付いた。こ
のような狭い間隔は固定子と回転子の間に介在する薄い
水膜による抗力を発生させるだけでなく、(固定子から
発生する磁界の不均整のため常にある程度は存在する)
回転子を流れる調波電流を増大させることによって騒音
を増大させ、回転子を振動させる。固定子の内径と回転
子の外径との間隔を狭くせざるを得なければ、推進装置
に高レベルの機械的衝撃が加わったり、海水中の異物が
固定子と回転子の間に詰まったりした場合、推進装置の
重要部分に損傷を生ずる。
【0005】最新式の公知推進装置の長所をすべて維持
しながら、しかも潜水艦用として許容される最大幅を超
えない機構で比較的多量のスラストを発生させることの
できる潜水艦などに使用するための改良型一体モーター
式推進装置の実現が望まれていることは明らかである。
理想としては、このような推進装置は公知装置よりも騒
音が少なく、機械的衝撃を受けたり、海水中の異物が詰
まっても回転子及び固定子が損傷し難いように回転子と
固定子との間隔を狭くしなくてもよい設計を採用するこ
とになる。修理やメインテナンス作業が必要な場合、水
中推進装置を乾ドック入りさせたり、大がかりな分解を
行わなくても軸受集合体に容易にアクセスできるのでな
ければならない。さらに、利用できるスラストをより効
率的に発生させることができ、公知推進装置よりも信頼
性が高くなければならない。
しながら、しかも潜水艦用として許容される最大幅を超
えない機構で比較的多量のスラストを発生させることの
できる潜水艦などに使用するための改良型一体モーター
式推進装置の実現が望まれていることは明らかである。
理想としては、このような推進装置は公知装置よりも騒
音が少なく、機械的衝撃を受けたり、海水中の異物が詰
まっても回転子及び固定子が損傷し難いように回転子と
固定子との間隔を狭くしなくてもよい設計を採用するこ
とになる。修理やメインテナンス作業が必要な場合、水
中推進装置を乾ドック入りさせたり、大がかりな分解を
行わなくても軸受集合体に容易にアクセスできるのでな
ければならない。さらに、利用できるスラストをより効
率的に発生させることができ、公知推進装置よりも信頼
性が高くなければならない。
【0006】
【課題を解決するための手段】広義において、本発明は
公知装置の制約を克服する2段式水中推進装置を提案す
るものである。本発明の水中推進装置は吸水口及び排水
口を有するシュラウドと、シュラウド内の中心に設けら
れたシャフト集合体と、それぞれがシャフト集合体に回
転自在に取付けられた別々のハブを含む上流側及び下流
側プロペラと、上流側及び下流側プロペラを別々に回転
させる上流側及び下流側電動機から成り、各モーターは
プロペラの1つの周囲に設けた回転子及びシュラウドの
周りに設けた固定子を含むと共に第1及び第2プロペラ
のハブとシャフト集合体の間に発生するスラスト荷重を
吸収する第1及び第2スラスト軸受集合体をも含み、ス
ラスト軸受集合体はいずれもシャフト集合体の下流端に
配置されている。シャフト集合体は上流側及び下流側プ
ロペラのハブが回転自在に取付けられている非回転外側
シャフトと、外側シャフトに対して回転自在であり、上
流側プロペラからのスラストを第1スラスト軸受集合体
へ伝達するため上流側プロペラのハブに連結された内側
シャフトを含む。このように構成したから、上流側プロ
ペラに流入する水にキャビテーションを発生させて望ま
しくない騒音の発生を招くスラスト軸受集合体をシャフ
ト集合体の上流端に配置する方式を回避できる。上流側
プロペラのハブと回転自在な内側シャフトの間の心ずれ
を補償するため、この2つの部品を自在継手を介して相
互に連結することが好ましい。
公知装置の制約を克服する2段式水中推進装置を提案す
るものである。本発明の水中推進装置は吸水口及び排水
口を有するシュラウドと、シュラウド内の中心に設けら
れたシャフト集合体と、それぞれがシャフト集合体に回
転自在に取付けられた別々のハブを含む上流側及び下流
側プロペラと、上流側及び下流側プロペラを別々に回転
させる上流側及び下流側電動機から成り、各モーターは
プロペラの1つの周囲に設けた回転子及びシュラウドの
周りに設けた固定子を含むと共に第1及び第2プロペラ
のハブとシャフト集合体の間に発生するスラスト荷重を
吸収する第1及び第2スラスト軸受集合体をも含み、ス
ラスト軸受集合体はいずれもシャフト集合体の下流端に
配置されている。シャフト集合体は上流側及び下流側プ
ロペラのハブが回転自在に取付けられている非回転外側
シャフトと、外側シャフトに対して回転自在であり、上
流側プロペラからのスラストを第1スラスト軸受集合体
へ伝達するため上流側プロペラのハブに連結された内側
シャフトを含む。このように構成したから、上流側プロ
ペラに流入する水にキャビテーションを発生させて望ま
しくない騒音の発生を招くスラスト軸受集合体をシャフ
ト集合体の上流端に配置する方式を回避できる。上流側
プロペラのハブと回転自在な内側シャフトの間の心ずれ
を補償するため、この2つの部品を自在継手を介して相
互に連結することが好ましい。
【0007】2組の羽根部材がシャフト集合体をシュラ
ウド内に支持し、すべての羽根部材を上流側プロペラの
下流側に配置することにより装置から発生する騒音を軽
減する。第1組の羽根部材はシャフト集合体の上流側及
び下流側プロペラのハブの間に位置する部分をシュラウ
ドの内壁に連結し、第2組の羽根部材はシャフト集合体
の下流端に配置された第1及び第2スラスト軸受を囲む
ハウジングをシュラウドの内壁に連結する。シャフト集
合体とシュラウド内壁との間のこのような頑丈な2点連
結は機械的衝撃に対する推進装置の耐性を高めるのに寄
与する。また、第2組の羽根部材は下流側プロペラの出
口からの渦状水流を軸方向水流に変えるように流体力学
的に形成することが好ましい。シャフト集合体の下流側
が、単一の排出ジェット水流を作動中の装置から発生す
る騒音量を一段と軽減する複数の小さいジェット水流に
分ける溝付き先細ノズルを画定することが好ましい。
ウド内に支持し、すべての羽根部材を上流側プロペラの
下流側に配置することにより装置から発生する騒音を軽
減する。第1組の羽根部材はシャフト集合体の上流側及
び下流側プロペラのハブの間に位置する部分をシュラウ
ドの内壁に連結し、第2組の羽根部材はシャフト集合体
の下流端に配置された第1及び第2スラスト軸受を囲む
ハウジングをシュラウドの内壁に連結する。シャフト集
合体とシュラウド内壁との間のこのような頑丈な2点連
結は機械的衝撃に対する推進装置の耐性を高めるのに寄
与する。また、第2組の羽根部材は下流側プロペラの出
口からの渦状水流を軸方向水流に変えるように流体力学
的に形成することが好ましい。シャフト集合体の下流側
が、単一の排出ジェット水流を作動中の装置から発生す
る騒音量を一段と軽減する複数の小さいジェット水流に
分ける溝付き先細ノズルを画定することが好ましい。
【0008】出力を増大させ、作動中の装置から発生す
る騒音をさらに軽減するため、各モーターは誘導型モー
ターの場合よりも回転子と固定子とのギャップを広くす
ることを可能にする永久磁石型回転子を含む。回転子内
の磁石列の周りにネットワーク状にダンパー・バー及び
導電ウェッジを設けることにより、このような措置を講
じなければ磁石中を流れて振動を発生させる調波電流を
軽減すると共にモーターの始動を助ける。
る騒音をさらに軽減するため、各モーターは誘導型モー
ターの場合よりも回転子と固定子とのギャップを広くす
ることを可能にする永久磁石型回転子を含む。回転子内
の磁石列の周りにネットワーク状にダンパー・バー及び
導電ウェッジを設けることにより、このような措置を講
じなければ磁石中を流れて振動を発生させる調波電流を
軽減すると共にモーターの始動を助ける。
【0009】両スラスト軸受を収容するハウジングはメ
ンテナンスまたは交換作業の際に両軸受へのアクセスを
容易にする着脱自在なカバーを含むことが好ましい。
ンテナンスまたは交換作業の際に両軸受へのアクセスを
容易にする着脱自在なカバーを含むことが好ましい。
【0010】添付図面に沿って本発明を以下に詳述す
る。
る。
【0011】
【実施例】同一の構成部分に同一の参照番号を付してあ
る図1、2、3及び4から明らかなように、本発明の推
進装置1は主要部分として、入口5及び内部が溝付き収
斂又は先細ノズル状に形成されている出口7を有するシ
ュラウド集合体3を含む。シュラウド集合体3の内部の
回転軸線に沿って2組の支持羽根13、29を介してシ
ャフト集合体9を取付ける。シャフト集合体9は複数の
放射状前方羽根13によってシュラウド集合体3内に固
定されている外側の固定状態の管状シャフト11を含
み、前記前方羽根13は係止リング14を介してシャフ
ト11に固定されている(図4)。外側固定管状シャフ
ト11内の中心に内側回転シャフト16が配置されてい
る。この回転シャフト15は推進装置1の複式スラスト
軸受集合体25に冷却/潤滑水を送る中心孔16を含
む。前方プロペラ17にはハブ19へ収斂する複数の放
射状羽根18を設ける。ハブ19は図示のように、外側
固定シャフト11の上流端周りに回転自在に支持され
る。同様に、後方プロペラ21にもハブ23へ収斂する
放射状羽根22を設け、ハブ23を外側固定シャフト1
1の下流部分の周りに回転自在に支持される。作動中、
前方プロペラ17は後方プロペラ21を“過給する”こ
とによってスラスト発生効率を高める。従って、後方プ
ロペラ21を前方プロペラ17よりもやや高い回転速度
で動作させることが好ましい。また、前方プロペラ17
及び後方プロペラ21の羽根18、21のピッチを互い
に逆方向にして両プロペラ17、21を互いに反対方向
に回転させることにより、搭載されている推進装置1が
艦船に作用させるトルクを完全に消すか、少なくとも軽
減することが好ましい。
る図1、2、3及び4から明らかなように、本発明の推
進装置1は主要部分として、入口5及び内部が溝付き収
斂又は先細ノズル状に形成されている出口7を有するシ
ュラウド集合体3を含む。シュラウド集合体3の内部の
回転軸線に沿って2組の支持羽根13、29を介してシ
ャフト集合体9を取付ける。シャフト集合体9は複数の
放射状前方羽根13によってシュラウド集合体3内に固
定されている外側の固定状態の管状シャフト11を含
み、前記前方羽根13は係止リング14を介してシャフ
ト11に固定されている(図4)。外側固定管状シャフ
ト11内の中心に内側回転シャフト16が配置されてい
る。この回転シャフト15は推進装置1の複式スラスト
軸受集合体25に冷却/潤滑水を送る中心孔16を含
む。前方プロペラ17にはハブ19へ収斂する複数の放
射状羽根18を設ける。ハブ19は図示のように、外側
固定シャフト11の上流端周りに回転自在に支持され
る。同様に、後方プロペラ21にもハブ23へ収斂する
放射状羽根22を設け、ハブ23を外側固定シャフト1
1の下流部分の周りに回転自在に支持される。作動中、
前方プロペラ17は後方プロペラ21を“過給する”こ
とによってスラスト発生効率を高める。従って、後方プ
ロペラ21を前方プロペラ17よりもやや高い回転速度
で動作させることが好ましい。また、前方プロペラ17
及び後方プロペラ21の羽根18、21のピッチを互い
に逆方向にして両プロペラ17、21を互いに反対方向
に回転させることにより、搭載されている推進装置1が
艦船に作用させるトルクを完全に消すか、少なくとも軽
減することが好ましい。
【0012】特に図4から明らかなように、推進装置は
前後プロペラ17、21とシャフト集合体9の外側回転
シャフト11との間に発生するスラスト荷重を吸収する
複式スラスト軸受集合体25を装備している。スラスト
軸受集合体25は一括して涙滴形軸受ハウジング27に
収容され、ハウジング27の流体力学的プロフィルがシ
ュラウド集合体3の下流端の出口ノズルプロフィルを補
完してこの領域における流体抵抗を極力小さくする。軸
受ハウジング27は後方の羽根29によってシュラウド
集合体3と同心関係に整列した状態に保持された円錐台
形ハウジング支持部材28を含む。軸受ハウジング27
はボルト31を介してハウジング支持部材28に着脱自
在に固定された円錐形の着脱自在な後方カバー30をも
含む。軸受ハウジング27内に収容されるスラスト軸受
の詳細は後述する。
前後プロペラ17、21とシャフト集合体9の外側回転
シャフト11との間に発生するスラスト荷重を吸収する
複式スラスト軸受集合体25を装備している。スラスト
軸受集合体25は一括して涙滴形軸受ハウジング27に
収容され、ハウジング27の流体力学的プロフィルがシ
ュラウド集合体3の下流端の出口ノズルプロフィルを補
完してこの領域における流体抵抗を極力小さくする。軸
受ハウジング27は後方の羽根29によってシュラウド
集合体3と同心関係に整列した状態に保持された円錐台
形ハウジング支持部材28を含む。軸受ハウジング27
はボルト31を介してハウジング支持部材28に着脱自
在に固定された円錐形の着脱自在な後方カバー30をも
含む。軸受ハウジング27内に収容されるスラスト軸受
の詳細は後述する。
【0013】前後の電動機34、35は前後のプロペラ
17、21を別々に駆動する。各電動機は前後プロペラ
17、21の羽根18、22の周縁に連結された回転子
と、各電動機34、35の回転子37を囲むシュラウド
集合体3内に設けた固定子39とを含む。推進装置1の
頂部には各電動機34、35の固定子39に給電するた
めの端子集合体41を設ける。電動機34、35はいず
れも誘導型非同期電動機でもよいが、電力を有用な仕事
に変換する効率が高いという点で永久磁石型電動機が好
ましい。永久磁石型モーターを採用することにより、各
モーター34、35の回転子37と固定子39の間のギ
ャップを広げることができ、これによって推進装置1か
ら発生する騒音を軽減することができる。それぞれ独立
のスラスト軸受を有する機械的に独立の2つのプロペラ
17、21を駆動するのに別々の電動機34、35を使
用するから、電動機34、35のいずれか一方またはプ
ロペラ17、21のいずれか一方が損傷したり作動不能
に陥っても推進装置1が有効なスラストを発生させるこ
とができるように水中推進装置1に貴重な予備的スラス
ト発生能力が与えられる。
17、21を別々に駆動する。各電動機は前後プロペラ
17、21の羽根18、22の周縁に連結された回転子
と、各電動機34、35の回転子37を囲むシュラウド
集合体3内に設けた固定子39とを含む。推進装置1の
頂部には各電動機34、35の固定子39に給電するた
めの端子集合体41を設ける。電動機34、35はいず
れも誘導型非同期電動機でもよいが、電力を有用な仕事
に変換する効率が高いという点で永久磁石型電動機が好
ましい。永久磁石型モーターを採用することにより、各
モーター34、35の回転子37と固定子39の間のギ
ャップを広げることができ、これによって推進装置1か
ら発生する騒音を軽減することができる。それぞれ独立
のスラスト軸受を有する機械的に独立の2つのプロペラ
17、21を駆動するのに別々の電動機34、35を使
用するから、電動機34、35のいずれか一方またはプ
ロペラ17、21のいずれか一方が損傷したり作動不能
に陥っても推進装置1が有効なスラストを発生させるこ
とができるように水中推進装置1に貴重な予備的スラス
ト発生能力が与えられる。
【0014】ここで前方プロペラ17と外側の固定シャ
フト11の間の機械的接続方式を詳細に説明する。前方
プロペラ17のハブ19と固定シャフト11の間には一
対のラジアル軸受45a、45bが介在し、これらラジ
アル軸受45a、45bのそれぞれは環状ブッシング4
7から成り、ハブ19の内径に形成した環状凹部48
a、48bに嵌め込まれている。各ブッシング47はモ
ネルメタルのような軸受材料で形成するのが好ましい。
各ラジアル軸受45a、45bは環状ブッシング47の
内径を被覆するエラストマー・リング49をも含む。シ
ャフト集合体9の内側回転シャフト19は前方プロペラ
17から発生するスラストを複式スラスト軸受集合体2
5へ伝達する。このため、ボルト55を介してハブ19
の前縁に連結した環状部材53を有する自在継手51を
設ける。この環状部材53は回転シャフト15の上流端
を囲む一体形成環状フランジ63に存在する固定用ナッ
ト61のヘッド59を受容する複数の円筒状凹部57を
含む。固定用ナット61のヘッドと環状部材53の円筒
状凹部57との間に“遊び”があるから、自在継手51
はハブ19と回転シャフト15の間に心ずれがあっても
これを補償することができる。環状部材53の内側部分
は環状係止ナット69を介して回転シャフト15の上流
端の周りに固定されている動揺リング65及びスペーサ
ー・リング67によってフランジ63の周りに保持され
る。環状部材53と動揺リング65の間で互いに咬合す
る補完関係の凸/凹面も自在継手51が環状部材53と
フランジ63との間の不整列を補償するのを助ける。自
在継手51の環状部材53にボルト73を介して着脱自
在に半球形端部キャップ71を取付ける。また、内側回
転シャフト15の外径と外側固定シャフト11の内径の
間に一対の互いに間隔を保つラジアル軸受75a、75
bを介在させる。先に述べたラジアル軸受45a、45
bの場合と同様に、ラジアル軸受75a、75bのそれ
ぞれはモネルメタルで形成され、凹部79a、79bに
それぞれ配置された管状ブッシング77を含む。エラス
トマー・リング81が各管状ブッシング77の内径を被
覆している。ラジアル軸受75a、75bは内側及び外
側シャフト15、11の内の摩擦を軽減するだけでな
く、両シャフトの同心整列関係維持にも寄与する。
フト11の間の機械的接続方式を詳細に説明する。前方
プロペラ17のハブ19と固定シャフト11の間には一
対のラジアル軸受45a、45bが介在し、これらラジ
アル軸受45a、45bのそれぞれは環状ブッシング4
7から成り、ハブ19の内径に形成した環状凹部48
a、48bに嵌め込まれている。各ブッシング47はモ
ネルメタルのような軸受材料で形成するのが好ましい。
各ラジアル軸受45a、45bは環状ブッシング47の
内径を被覆するエラストマー・リング49をも含む。シ
ャフト集合体9の内側回転シャフト19は前方プロペラ
17から発生するスラストを複式スラスト軸受集合体2
5へ伝達する。このため、ボルト55を介してハブ19
の前縁に連結した環状部材53を有する自在継手51を
設ける。この環状部材53は回転シャフト15の上流端
を囲む一体形成環状フランジ63に存在する固定用ナッ
ト61のヘッド59を受容する複数の円筒状凹部57を
含む。固定用ナット61のヘッドと環状部材53の円筒
状凹部57との間に“遊び”があるから、自在継手51
はハブ19と回転シャフト15の間に心ずれがあっても
これを補償することができる。環状部材53の内側部分
は環状係止ナット69を介して回転シャフト15の上流
端の周りに固定されている動揺リング65及びスペーサ
ー・リング67によってフランジ63の周りに保持され
る。環状部材53と動揺リング65の間で互いに咬合す
る補完関係の凸/凹面も自在継手51が環状部材53と
フランジ63との間の不整列を補償するのを助ける。自
在継手51の環状部材53にボルト73を介して着脱自
在に半球形端部キャップ71を取付ける。また、内側回
転シャフト15の外径と外側固定シャフト11の内径の
間に一対の互いに間隔を保つラジアル軸受75a、75
bを介在させる。先に述べたラジアル軸受45a、45
bの場合と同様に、ラジアル軸受75a、75bのそれ
ぞれはモネルメタルで形成され、凹部79a、79bに
それぞれ配置された管状ブッシング77を含む。エラス
トマー・リング81が各管状ブッシング77の内径を被
覆している。ラジアル軸受75a、75bは内側及び外
側シャフト15、11の内の摩擦を軽減するだけでな
く、両シャフトの同心整列関係維持にも寄与する。
【0015】内側回転シャフト15の下流端は前方プロ
ペラ1次スラスト軸受85のランナー83にこれら両部
品の相対回転を防ぐキー87と、環状係止ナット89と
を介して連結されている。ランナー83の上流側にエラ
ストマー・ランナー・プレート91を配置してあり、こ
のランナー・プレート91は固設軸受プレート95の下
流端を画定する円形軸受面と咬合する。軸受プレート9
5の上流側は軸受支持プレート101の凹面と補完関係
にある凸面を含む。この軸受支持プレート101はボル
ト31を介して軸受ハウジング27の上記ハウジング支
持部材28に固定されている。複数のばね付きスタッド
集合体103は凸面97と凹面99との間に或る程度の
“心振れ”を起こる余裕を残しながら軸受プレート95
を軸受支持プレートと連結する。凸面97と凹面99が
互いにある程度動くことができるから、ランナー83、
軸受プレート95及び軸受支持プレート101の間の不
整列を補償しやすい。ランナー83は前方プロペラ2次
スラスト軸受105のためのランナーとしても作用す
る。この2次スラスト軸受105はランナー83の背面
107と、軸受ハウジング27の着脱自在な後方カバー
30内に形成された環状突縁109との間に画定され
る。前方プロペラ2次スラスト軸受105は前方プロペ
ラが“水力回転”状態にあるとき、または推進装置1が
反転動作する時に前方プロペラが発生させるスラスト荷
重を与える。
ペラ1次スラスト軸受85のランナー83にこれら両部
品の相対回転を防ぐキー87と、環状係止ナット89と
を介して連結されている。ランナー83の上流側にエラ
ストマー・ランナー・プレート91を配置してあり、こ
のランナー・プレート91は固設軸受プレート95の下
流端を画定する円形軸受面と咬合する。軸受プレート9
5の上流側は軸受支持プレート101の凹面と補完関係
にある凸面を含む。この軸受支持プレート101はボル
ト31を介して軸受ハウジング27の上記ハウジング支
持部材28に固定されている。複数のばね付きスタッド
集合体103は凸面97と凹面99との間に或る程度の
“心振れ”を起こる余裕を残しながら軸受プレート95
を軸受支持プレートと連結する。凸面97と凹面99が
互いにある程度動くことができるから、ランナー83、
軸受プレート95及び軸受支持プレート101の間の不
整列を補償しやすい。ランナー83は前方プロペラ2次
スラスト軸受105のためのランナーとしても作用す
る。この2次スラスト軸受105はランナー83の背面
107と、軸受ハウジング27の着脱自在な後方カバー
30内に形成された環状突縁109との間に画定され
る。前方プロペラ2次スラスト軸受105は前方プロペ
ラが“水力回転”状態にあるとき、または推進装置1が
反転動作する時に前方プロペラが発生させるスラスト荷
重を与える。
【0016】次に、後方プロペラ21、外側固定シャフ
ト11及び複式スラスト軸受集合体25の連結態様を説
明する。後方プロペラ21のハブ23は一対のラジアル
軸受113a、113bを介して外側固定シャフト11
の周りに回転自在に取付けられ、ラジアル軸受113
a、113bのそれぞれはハブ23の内径に設けた環状
凹部117a、117b内に設けたモネル(Monel)メタ
ル製の管状ブッシング115を含む。各環状ブッシング
115の内径をエラストマー・リング119が被覆して
いる。ボルト122を介してハブ23に連結されたスラ
スト・スリーブ121が後方プロペラ21によるスラス
トを後方プロペラ1次スラスト軸受123に伝達する。
前記前方プロペラ1次スラスト軸受105と同様に、こ
の後方プロペラ軸受123は前記軸受123とスラスト
・スリーブ123の相対回転を防ぐキー127と、環状
係止ナット129とを介してスラスト・スリーブ123
の下流端に固定されているランナー125を含む。ラン
ナー125の上流面にエラストマー・ランナー・プレー
ト131を設けてある。このエラストマー・ランナー・
プレート131は軸受プレート135の下流面に存在す
る軸受面133と咬合する。軸受プレート135の上流
面は軸受支持プレート141の凹面139と補完関係に
ある凸面を含む。ばね付きスタッド集合体143は軸受
プレート135と軸受支持プレート141とがある程度
相対運動できる余裕を残しているから、これら両部品間
に僅かな不整列が生じてもこれを補償することができ
る。軸受支持プレート141はボルト145を介してハ
ウジング支持部材28に固定されている。前記前方プロ
ペラ1次スラスト軸受85のランナー83と同様に、ラ
ンナー125も後方プロペラ2次スラスト軸受146の
環状下流面148と軸受支持プレート101の全面14
9の間に画定される前記後方プロペラ2次スラスト軸受
146のためのランナーとして作用する。この後方プロ
ペラ2次スラスト軸受146は後方プロペラが“水力回
転”の状態にある時、または装置1が反転動作する時に
発生するスラスト荷重を支える。
ト11及び複式スラスト軸受集合体25の連結態様を説
明する。後方プロペラ21のハブ23は一対のラジアル
軸受113a、113bを介して外側固定シャフト11
の周りに回転自在に取付けられ、ラジアル軸受113
a、113bのそれぞれはハブ23の内径に設けた環状
凹部117a、117b内に設けたモネル(Monel)メタ
ル製の管状ブッシング115を含む。各環状ブッシング
115の内径をエラストマー・リング119が被覆して
いる。ボルト122を介してハブ23に連結されたスラ
スト・スリーブ121が後方プロペラ21によるスラス
トを後方プロペラ1次スラスト軸受123に伝達する。
前記前方プロペラ1次スラスト軸受105と同様に、こ
の後方プロペラ軸受123は前記軸受123とスラスト
・スリーブ123の相対回転を防ぐキー127と、環状
係止ナット129とを介してスラスト・スリーブ123
の下流端に固定されているランナー125を含む。ラン
ナー125の上流面にエラストマー・ランナー・プレー
ト131を設けてある。このエラストマー・ランナー・
プレート131は軸受プレート135の下流面に存在す
る軸受面133と咬合する。軸受プレート135の上流
面は軸受支持プレート141の凹面139と補完関係に
ある凸面を含む。ばね付きスタッド集合体143は軸受
プレート135と軸受支持プレート141とがある程度
相対運動できる余裕を残しているから、これら両部品間
に僅かな不整列が生じてもこれを補償することができ
る。軸受支持プレート141はボルト145を介してハ
ウジング支持部材28に固定されている。前記前方プロ
ペラ1次スラスト軸受85のランナー83と同様に、ラ
ンナー125も後方プロペラ2次スラスト軸受146の
環状下流面148と軸受支持プレート101の全面14
9の間に画定される前記後方プロペラ2次スラスト軸受
146のためのランナーとして作用する。この後方プロ
ペラ2次スラスト軸受146は後方プロペラが“水力回
転”の状態にある時、または装置1が反転動作する時に
発生するスラスト荷重を支える。
【0017】複式スラスト軸受集合体25内のスラスト
軸受はすべて水潤滑されると同時に水冷される。このた
め、支持プレート110の周縁に半径方向孔150を設
けてある。この半径方向孔150は環状スペース154
に達する横方向の孔152で終わっている。環状スペー
ス154はランナー83に連結されたエラストマー・ラ
ンナー・プレート151と軸受プレート95の下流軸受
面93との界面の外縁と連通する。環状スペース154
は支持プレート101に形成した第1の半径方向内孔1
55とも連通する。この半径方向孔155は装置1のシ
ュラウド3を通過する周囲の海水をエラストマー・ラン
ナー・プレート91と軸受プレート95の軸受面93と
の界面の内径へ誘導する。シャフト集合体9の内側回転
シャフト15に半径方向の排水孔156a、156bを
設ける。この排水孔156は内側回転シャフト15の中
心孔16と連通する。前記中心孔16は軸受ハウジング
27の着脱自在な後方カバー30の開口端164を介し
て周囲の海水と連通する。支持プレート101の第1半
径方向内孔155を通過した海水が排水孔156a、1
56bまたは軸受ハウジング27の着脱自在な後方カバ
ー30の突縁109に設けた排水孔162だけを通過す
るのを防ぐため、図示の位置に迷路状流路158、16
0を設ける。着色自在カバー30の後部に設けた上記開
口端164が排水孔162を周囲の海水と連通させる。
軸受はすべて水潤滑されると同時に水冷される。このた
め、支持プレート110の周縁に半径方向孔150を設
けてある。この半径方向孔150は環状スペース154
に達する横方向の孔152で終わっている。環状スペー
ス154はランナー83に連結されたエラストマー・ラ
ンナー・プレート151と軸受プレート95の下流軸受
面93との界面の外縁と連通する。環状スペース154
は支持プレート101に形成した第1の半径方向内孔1
55とも連通する。この半径方向孔155は装置1のシ
ュラウド3を通過する周囲の海水をエラストマー・ラン
ナー・プレート91と軸受プレート95の軸受面93と
の界面の内径へ誘導する。シャフト集合体9の内側回転
シャフト15に半径方向の排水孔156a、156bを
設ける。この排水孔156は内側回転シャフト15の中
心孔16と連通する。前記中心孔16は軸受ハウジング
27の着脱自在な後方カバー30の開口端164を介し
て周囲の海水と連通する。支持プレート101の第1半
径方向内孔155を通過した海水が排水孔156a、1
56bまたは軸受ハウジング27の着脱自在な後方カバ
ー30の突縁109に設けた排水孔162だけを通過す
るのを防ぐため、図示の位置に迷路状流路158、16
0を設ける。着色自在カバー30の後部に設けた上記開
口端164が排水孔162を周囲の海水と連通させる。
【0018】次いで、後方プロペラ1次及び2次スラス
ト軸受123、146の潤滑/冷却に関与する海水流路
について説明する。後方プロペラ21のハブ23とハウ
ジング支持部材28の間に半径方向の受水ギャップ16
7を設ける。この半径方向ギャップ167は海水中の異
物を流入させないように曲折した形状を呈してある。こ
の半径方向ギャップ167は半径方向スペース169に
連通し、半径方向スペース169は支持プレート141
に形成した半径方向内孔171と連通する。孔171を
出た海水は迷路状流路174及び環状導水スペース17
5を通って第2の半径方向内孔173に達する。ここで
も迷路状流路174が存在することによって、半径方向
内孔171を通過した海水がランナー125の周りを自
由に流れ、第2の半径方向内孔173を通過し、内側回
転シャフト15の排水孔166a、166bから流出す
るのが防止される。この迷路状流路174の存在による
圧力降下は冷却/潤滑海水流をエラストマー・ランナー
・プレート131と軸受プレート135の軸受面133
の間へ、さらに上記後方プロペラ2次スラスト軸受14
6の面へ誘導するのを助ける。
ト軸受123、146の潤滑/冷却に関与する海水流路
について説明する。後方プロペラ21のハブ23とハウ
ジング支持部材28の間に半径方向の受水ギャップ16
7を設ける。この半径方向ギャップ167は海水中の異
物を流入させないように曲折した形状を呈してある。こ
の半径方向ギャップ167は半径方向スペース169に
連通し、半径方向スペース169は支持プレート141
に形成した半径方向内孔171と連通する。孔171を
出た海水は迷路状流路174及び環状導水スペース17
5を通って第2の半径方向内孔173に達する。ここで
も迷路状流路174が存在することによって、半径方向
内孔171を通過した海水がランナー125の周りを自
由に流れ、第2の半径方向内孔173を通過し、内側回
転シャフト15の排水孔166a、166bから流出す
るのが防止される。この迷路状流路174の存在による
圧力降下は冷却/潤滑海水流をエラストマー・ランナー
・プレート131と軸受プレート135の軸受面133
の間へ、さらに上記後方プロペラ2次スラスト軸受14
6の面へ誘導するのを助ける。
【0019】図5及び6は前後プロペラ17、21を回
転駆動する電動機34、35の詳細を示す。すでに述べ
たように、電動機34、35はいずれもプロペラ17、
21の羽根18、22の周りに設けた回転子36と、回
転子36を囲み、シュラウド集合体3内に“カン詰めさ
れた”固定子39とから成るACモーターである。好ま
しい実施例では、電動機34、35はいずれも永久磁石
型のものであることが好ましい。誘導型ACモーターを
使用することもできるが、2つの理由から永久磁石型A
Cモーターの方が好ましい。第1に、電流を利用可能な
スラストに変換する効率については永久磁石型モーター
は誘導型モーターよりも約10%高い。第2に、この高
い効率を回転子37の外周と固定子39の内周との間の
ギャップを誘導型モーターの場合よりも広く設定しなが
ら実現することができる。推進装置1が作動している状
態で、このギャップは誘導型モーターなら0.25イン
チまたはそれ以下であるのに対して1.31cm(0.
50インチ)にも達する。広いギャップを採用すること
で、回転子37と固定子39の間の海水乱流膜によって
生ずる摩擦抗力が軽減されるだけでなく、推進装置1の
この特定箇所に発生する騒音量も軽減される。その他の
利点として、(固定子巻線から発生する磁界の望ましく
ない不均整が原因で起こる)調波電流発生量が少なく、
その結果、回転子37における調波電流の相互作用によ
る振動も少なくなる。固定子39での回転に伴う回転子
37の心ずれ動揺に起因する振動も軽減される。モータ
ー34、35に永久磁石型を使用することでギャップを
広くできるから、海水によってこのギャップに異物が運
び込まれて固定子39での回転子37の回転が妨げられ
たり停止したりする可能性は少なくなり、さらに、外部
衝撃に対する装置1全体の耐性が高められる。なぜな
ら、モーター34、35の回転子37に作用してこれを
固定子39に対して心ずれさせる衝撃による損傷に対す
る水中推進装置1の耐性が改善されるからである。
転駆動する電動機34、35の詳細を示す。すでに述べ
たように、電動機34、35はいずれもプロペラ17、
21の羽根18、22の周りに設けた回転子36と、回
転子36を囲み、シュラウド集合体3内に“カン詰めさ
れた”固定子39とから成るACモーターである。好ま
しい実施例では、電動機34、35はいずれも永久磁石
型のものであることが好ましい。誘導型ACモーターを
使用することもできるが、2つの理由から永久磁石型A
Cモーターの方が好ましい。第1に、電流を利用可能な
スラストに変換する効率については永久磁石型モーター
は誘導型モーターよりも約10%高い。第2に、この高
い効率を回転子37の外周と固定子39の内周との間の
ギャップを誘導型モーターの場合よりも広く設定しなが
ら実現することができる。推進装置1が作動している状
態で、このギャップは誘導型モーターなら0.25イン
チまたはそれ以下であるのに対して1.31cm(0.
50インチ)にも達する。広いギャップを採用すること
で、回転子37と固定子39の間の海水乱流膜によって
生ずる摩擦抗力が軽減されるだけでなく、推進装置1の
この特定箇所に発生する騒音量も軽減される。その他の
利点として、(固定子巻線から発生する磁界の望ましく
ない不均整が原因で起こる)調波電流発生量が少なく、
その結果、回転子37における調波電流の相互作用によ
る振動も少なくなる。固定子39での回転に伴う回転子
37の心ずれ動揺に起因する振動も軽減される。モータ
ー34、35に永久磁石型を使用することでギャップを
広くできるから、海水によってこのギャップに異物が運
び込まれて固定子39での回転子37の回転が妨げられ
たり停止したりする可能性は少なくなり、さらに、外部
衝撃に対する装置1全体の耐性が高められる。なぜな
ら、モーター34、35の回転子37に作用してこれを
固定子39に対して心ずれさせる衝撃による損傷に対す
る水中推進装置1の耐性が改善されるからである。
【0020】特に図6から明らかなように、固定子39
は等間隔で配置された複数の固定子鉄心巻線180を含
む。それぞれの固定子鉄心巻線180は端子ポスト集合
体41のリード線と接続している。各固定子鉄心巻線1
80は巻線180が発生させる磁界を伝導するが望まし
くない渦電流の伝導を遅らせる積層磁性鋼のリングから
形成された固定子鉄心182に収容される。鉄心182
を固定子、各積層リングの内径に存在する固定子鉄心巻
線収容スロットを互いに整列させるため、固定子鉄心1
82を形成している積層リングの外径周りに複数の保持
バー184を溶接する。固定子39全体は回転子37の
外周と対向する内壁188とシュラウド集合体3の外側
の一部を形成する外壁190を有する水密性固定子ハウ
ジング186内に収容される。
は等間隔で配置された複数の固定子鉄心巻線180を含
む。それぞれの固定子鉄心巻線180は端子ポスト集合
体41のリード線と接続している。各固定子鉄心巻線1
80は巻線180が発生させる磁界を伝導するが望まし
くない渦電流の伝導を遅らせる積層磁性鋼のリングから
形成された固定子鉄心182に収容される。鉄心182
を固定子、各積層リングの内径に存在する固定子鉄心巻
線収容スロットを互いに整列させるため、固定子鉄心1
82を形成している積層リングの外径周りに複数の保持
バー184を溶接する。固定子39全体は回転子37の
外周と対向する内壁188とシュラウド集合体3の外側
の一部を形成する外壁190を有する水密性固定子ハウ
ジング186内に収容される。
【0021】各電動機34、35の回転子37は炭素鋼
から成る磁石ハウジング・リング197内に設けた複数
の台形磁石195で形成されている。それぞれの磁石1
95はすぐれた磁界容量とB−H曲線特性にかんがみNb
Bfe 合金で形成するのが好ましい。各磁石195はボル
ト199と介してリング197に固定されたジルコニウ
ム・鋼・回転子ウエッジ198によって磁石ハウジング
・リング197内に保持される。好ましい実施例では、
回転子37内に約20個の台形磁石195を組み込む。
各磁石195の上端の上に中実銅ロッドから成る4本の
ダンパー・バー200を設ける。このダンパー・バー2
00は各磁石195の上端に固定した磁極キャップ部材
203に形成した凹部内に配置される。ダンパー・バー
200及び回転子ウエッジ198の目的は固定子巻線1
80から発生する磁界の望ましくない不均整の結果とし
て回転子37の頂面に発生する調波電流から磁石195
を保護することにある。即ち、このような調波電流が発
生するとすれば、高導電ダンパー・バー200及び回転
子ウエッジ198に集中し、前記ダンパー・バー及びウ
エッジがこれを安全に消散させる。もし回転子37にダ
ンパー・バー200及び回転子ウエッジ198が存在し
なければ、調波電流が直接磁石195中を流れて究極的
にはこれを減磁する。また、ダンパー・バー200及び
回転子ウエッジ198の組合わせが回転子37の始動を
容易にする一種のかご構造を形成する。回転子37は上
記固定子ハウジング186の内壁と、前後プロペラ1
7、21の羽根18、22の外周端をつなぐ内壁208
とを有する回転子ハウジング204内に密閉される。
から成る磁石ハウジング・リング197内に設けた複数
の台形磁石195で形成されている。それぞれの磁石1
95はすぐれた磁界容量とB−H曲線特性にかんがみNb
Bfe 合金で形成するのが好ましい。各磁石195はボル
ト199と介してリング197に固定されたジルコニウ
ム・鋼・回転子ウエッジ198によって磁石ハウジング
・リング197内に保持される。好ましい実施例では、
回転子37内に約20個の台形磁石195を組み込む。
各磁石195の上端の上に中実銅ロッドから成る4本の
ダンパー・バー200を設ける。このダンパー・バー2
00は各磁石195の上端に固定した磁極キャップ部材
203に形成した凹部内に配置される。ダンパー・バー
200及び回転子ウエッジ198の目的は固定子巻線1
80から発生する磁界の望ましくない不均整の結果とし
て回転子37の頂面に発生する調波電流から磁石195
を保護することにある。即ち、このような調波電流が発
生するとすれば、高導電ダンパー・バー200及び回転
子ウエッジ198に集中し、前記ダンパー・バー及びウ
エッジがこれを安全に消散させる。もし回転子37にダ
ンパー・バー200及び回転子ウエッジ198が存在し
なければ、調波電流が直接磁石195中を流れて究極的
にはこれを減磁する。また、ダンパー・バー200及び
回転子ウエッジ198の組合わせが回転子37の始動を
容易にする一種のかご構造を形成する。回転子37は上
記固定子ハウジング186の内壁と、前後プロペラ1
7、21の羽根18、22の外周端をつなぐ内壁208
とを有する回転子ハウジング204内に密閉される。
【0022】特に図4から明らかなように、シュラウド
集合体3はボルト214を介して前方プロペラ17の固
定子ハウジング186の上流壁に連結された丸い正面整
流部材212を含む。この固定子ハウジングのすぐ下流
には前方羽根13の外端をシュラウド集合体3の内径と
一体的に連結する上流側支持部材216を設ける。この
上流側支持部材216はボルト220を介して中心支持
フレーム218の内径に連結されている。プロペラ21
の固定子39の下流側支持リング222を設ける。この
リング222は後方羽根29をシュラウド集合体3に連
結し、ボルト224によって中心支持クレーム224に
固定される。このボルト224はシュラウド集合体3の
下流部分を形成する溝付きノズル226を中心支持フレ
ーム218に連結する機能をも果す。
集合体3はボルト214を介して前方プロペラ17の固
定子ハウジング186の上流壁に連結された丸い正面整
流部材212を含む。この固定子ハウジングのすぐ下流
には前方羽根13の外端をシュラウド集合体3の内径と
一体的に連結する上流側支持部材216を設ける。この
上流側支持部材216はボルト220を介して中心支持
フレーム218の内径に連結されている。プロペラ21
の固定子39の下流側支持リング222を設ける。この
リング222は後方羽根29をシュラウド集合体3に連
結し、ボルト224によって中心支持クレーム224に
固定される。このボルト224はシュラウド集合体3の
下流部分を形成する溝付きノズル226を中心支持フレ
ーム218に連結する機能をも果す。
【図1】本発明の2段式水中推進装置の斜視図である。
【図2】図1に示した推進装置の背面図である。
【図3】図1に示した推進装置の正面図である。
【図4】図1に示した推進装置の軸方向断面図である。
【図5】図1に示した推進装置の5−5線における部分
断面図である。
断面図である。
【図6】図5に破線の円で囲んだ部分の拡大図であり、
本発明に使用される電動機の1つの回転子及び固定子の
詳細な構造を示す。
本発明に使用される電動機の1つの回転子及び固定子の
詳細な構造を示す。
1 水中推進装置 3 シュラウド 5 吸水口 7 排水口 9 シャフト組立体 11 固定状態の外側シャフト 13 回転自在な内側シャフト 17 第1のプロペラ 19,23 ハブ 21 第2のプロペラ 34 第1の電動機 35 第2の電動機 37 回転子 39 固定子 85,123 スラスト軸受集合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレン レオナード モーリス アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 アリ ソン パーク ヘムロック ドライブ 3007 (72)発明者 レイモンド マーク カーフォ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 マリ スビル フォーブズ トレイル ドライブ 3638
Claims (15)
- 【請求項1】 吸水口及び排水口を有するシュラウド
と、前記吸水口と排水口の間に位置するように前記シュ
ラウド内の中央に設けた固定状態の外側シャフト及び回
転自在な内側シャフトを有するシャフト集合体と、それ
ぞれが前記固定外側シャフトに回転自在に取付けられた
別々のハブを含む第1及び第2のプロペラとを有し、第
2プロペラを第1プロペラの下流側に配置し、第1及び
第2のプロペラを別々に回転させる第1及び第2の電動
機を設け、各電動機は、前記プロペラのうちの1つの外
周部の周りに設けた回転子及び前記回転子を囲むように
前記シュラウドに取付けた固定子を含み、前記第1及び
第2のプロペラのハブと前記シャフト集合体の間に発生
するスラスト荷重を吸収する第1及び第2スラスト軸受
集合体を設け、スラスト軸受集合体はいずれもシャフト
集合体の下流端に配置され、前記シャフト集合体の前記
回転自在な内側シャフトは、前記第1プロペラによって
発生するスラスト荷重を前記第1スラスト軸受集合体に
伝達することを特徴とする水中推進装置。 - 【請求項2】 前記シュラウド内に前記シャフト集合体
を支持する複数の羽根部材を更に有し、水中推進装置か
ら発生する騒音を軽減するため前記羽根部材をすべて前
記第1のプロペラの下流側に配置したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の水中推進装置。 - 【請求項3】 前記ハブと前記回転自在な内側シャフト
との間の心ずれを補償するため、前記第1プロペラのハ
ブと前記回転自在な内側シャフトの間に設けた自在継手
を更に有することを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の水中推進装置。 - 【請求項4】 前記複数の羽根部材は、第1組及び第2
組の羽根部材を含み、前記第1組を前記シャフト集合体
の前記第1及び第2プロペラのハブの間に位置する部分
と前記シュラウドとの間に配置したことを特徴とする特
許請求の範囲第2項に記載の水中推進装置。 - 【請求項5】 第1及び第2スラスト軸受集合体を収容
するための軸受ハウジングを更に有し、前記ハウジング
が前記スラスト軸受集合体へのアクセスを可能にする着
脱自在なカバーを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の水中推進装置。 - 【請求項6】 第1及び第2スラスト軸受集合体を収容
するための軸受ハウジングを更に有し、前記第2組の羽
根部材を前記ハウジングと前記シュラウドの間に連結し
たことを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の水中
推進装置。 - 【請求項7】 第2プロペラの出口から押し出される渦
状の水流を軸方向の水流に変えるように前記第2組の羽
根部材を流体力学的に形成したことを特徴とする特許請
求の範囲第4項に記載の水中推進装置。 - 【請求項8】 前記第1及び第2スラスト軸受が機械的
に互いに独立であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の水中推進装置。 - 【請求項9】 前記第1及び第2電動機の回転子はいず
れも、回転子と固定子との間隔を広げることによって前
記回転子から発生する騒音及び前記回転子に作用する摩
擦抗力を軽減するための永久磁石を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の水中推進装置。 - 【請求項10】 前記軸受集合体のそれぞれが前記プロ
ペラによる前向きスラストに伴って発生する荷重を吸収
する1次スラスト軸受及び前記プロペラによる後ろ向き
スラストに伴って発生する荷重を吸収する2次スラスト
軸受を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の水中推進装置。 - 【請求項11】 吸水口及び排水口を有するシュラウド
と、前記吸水口と排水口の間に位置するように前記シュ
ラウド内の中心に取付けたシャフト集合体と、それぞれ
が前記固定外側シャフトに回転自在に取付けられた別々
のハブを含む第1及び第2のプロペラとを有し、第2プ
ロペラを第1プロペラの下流側に配置し、第1及び第2
のプロペラを別々に回転させる第1及び第2の電動機を
設け、各電動機は、前記プロペラのうちの1つの外周部
の周りに設けた回転子及び前記回転子を囲むように前記
シュラウドに取付けた固定子を含み、前記回転子が回転
子と固定子との間隔を広げることによって回転子から発
生する騒音及び前記回転子に作用する摩擦抗力を軽減す
るための永久磁石を含み、前記第1及び第2のプロペラ
のハブと前記シャフト集合体の間に発生するスラスト荷
重を吸収する第1及び第2スラスト軸受集合体を設け、
スラスト軸受集合体はいずれもシャフト集合体の下流端
に配置され、前記シャフト集合体を前記シュラウド内に
支持する複数の羽根部材を設け、羽根部材は全て、水中
推進装置から発生する騒音をさらに軽減するため前記第
1プロペラの下流側に配置されていることを特徴とする
水中推進装置。 - 【請求項12】 前記シャフト集合体が前記第1及び第
2プロペラのハブを回転自在に取付けてある固定状態の
外側シャフトと、外側シャフトに対して回転自在であ
り、前記第1プロペラからのスラストを第1スラスト軸
受集合体へ伝達するため第1プロペラのハブに連結され
た内側シャフトを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第11項に記載の水中推進装置。 - 【請求項13】 前記ハブと前記回転自在な内側シャフ
トの間の心ずれを補償するため前記第1プロペラのハブ
と前記回転自在な内側シャフトの間に設けた自在継手を
更に有することを特徴とする特許請求の範囲第12項に
記載の水中推進装置。 - 【請求項14】 シュラウドの下流側部分が排水流を複
数の小さい水流に分けることによって装置から発生する
騒音をさらに軽減する溝付きノズルを画定することを特
徴とする特許請求の範囲第11項に記載の水中推進装
置。 - 【請求項15】 前記電動機のそれぞれを独立に駆動す
ると共に前記第1及び第2プロペラの回転速度を調節す
るための可変周波数AC電源をも含むことを特徴とする
特許請求の範囲第11項に記載の水中推進装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13974392A JPH05319378A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 水中推進装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13974392A JPH05319378A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 水中推進装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05319378A true JPH05319378A (ja) | 1993-12-03 |
Family
ID=15252347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13974392A Withdrawn JPH05319378A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 水中推進装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05319378A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100818885B1 (ko) * | 2004-04-06 | 2008-04-01 | 차운철 | 축이 없는 프로펠러 장치 |
KR101155290B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2012-06-13 | 한국해양연구원 | 파력발전 시스템 |
KR101252192B1 (ko) * | 2010-12-22 | 2013-04-05 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 수중이동체 및 이의 운용시스템 |
CN114633862A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种采用单电机驱动的三级水下推进器 |
CN115071936A (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种独立驱动的三级水下推进器 |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP13974392A patent/JPH05319378A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100818885B1 (ko) * | 2004-04-06 | 2008-04-01 | 차운철 | 축이 없는 프로펠러 장치 |
KR101155290B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2012-06-13 | 한국해양연구원 | 파력발전 시스템 |
KR101252192B1 (ko) * | 2010-12-22 | 2013-04-05 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 수중이동체 및 이의 운용시스템 |
CN114633862A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种采用单电机驱动的三级水下推进器 |
CN114633862B (zh) * | 2020-12-15 | 2023-02-21 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种采用单电机驱动的三级水下推进器 |
CN115071936A (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种独立驱动的三级水下推进器 |
CN115071936B (zh) * | 2021-03-15 | 2024-02-06 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种独立驱动的三级水下推进器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |