JPS61235295A - 無駆動軸プロペラ装置 - 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】 １１ユｐμ月透互 本発明は、船舶や海洋構造物を推進または移動させるた
めのプロペラ装置に関するものであり、更に詳述するな
らば、無駆動軸プロペラ装置に関するものである。

従来の技術 タンカー、貨物船、客船、潜水艇などの艦船や海洋構造
物の推進または移動は、プロペラによって一般に行われ
ている。そのプロペラの駆動構造を、第３図を参照して
船の場合について説明するならば、そのプロペラ１０は
、船舶の船体１２の外に配置され、船体の内部に具体的
には機関室１４内に設置された主機関１６（ディーゼル
エンジンや電気モータなど）にプロペラ軸１８が結合さ
れている。

そのプロペラ軸１８は、船体の外壁と機関室隔壁２０と
の間に延在する封水船尾管２２内に収容され、その封水
船尾管２２には、船尾管軸受２４が配置されてプロペラ
軸１８を回転自在に支持している。そして、封水船尾管
２２の両端には、それぞれ、船尾管後部封水部２６及び
船尾管前部封水部２８が設けられている。更に、プロペ
ラ軸１８は、機関室１４内において中間軸３０に結合さ
れ、その中間軸３０は、中間軸受３２に回転自在に支持
され、且つ主機関１６の出力軸３４に結合されている。

その出力軸３４は、主機関内部において推力軸受３６に
支持されている。なお、プロペラ１０の後方には、舵３
８が配置されている。

かくして、主機関１６が駆動されることにより、その出
力軸３４０回転が、中間軸３０を介してプロペラ軸１８
に伝えられ、プロペラ１０が回転される。その際の船尾
管２２への水の侵入は、船尾管後部封水部２６及び船尾
管前部封水部２８によって阻止される。

発明が解決しようとする問題点 以上のような構造のプロペラ推進装置は、船舶の推進乃
至移動に関しては、十分な歴史を経てほぼ完全な形まで
完成している。

しかし、次のような大きな問題がある。

第１の問題は、機械的に回転するプロペラ軸１８が貫通
する船尾管２２からの浸水を防止するために、船尾管２
２を封水構造にしなければならないことである。このよ
うに、船体外と船体内とを結合する管を設けることは、
その構造を完全な封水構造としなければならず、非常に
面倒であり且つその部分に多大な費用を要する。この封
水は、特に、高深度まで潜水する潜水艦や潜水艇にとっ
ては重大な問題である。

第２の問題は、中間軸３０を設けなければならないこと
である。この中間軸は、保守点検の際、プロペラ軸１８
を船体内に引き出す必要があるため、そのスペースを確
保するものである。従って、機関室を十分な大きさにし
なければならず、船舶にとって貴重な船内空間を相当に
割り当てる必要があり、このことは、船舶にとって大き
な問題である。

第３の問題は、プロペラｌＯ１プロペラ軸１８、中間軸
３０及び主機関１６を同一軸線上に配置しなければなら
ず、その軸方向長が長く、機関室配置上の制約となって
いる。

そこで、本発明の第１の目的は、船尾管のように、船体
外のプロペラと船体内とを貫通して封水構造が必要な管
を必要とせず、プロペラ駆動から封水の問題を解消した
プロペラ装置を提供することである。

また、本発明の第２の目的は、中間軸のような主機関と
プロペラとの間に介在する機械的動力伝達手段を必要と
せず、また、プロペラと駆動源とを一直線に配置する必
要のないプロペラ装置を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、プロペラ羽根と、該プ
ロペラ羽根の周囲に設けられたプロペラダクトと、該プ
ロペラダクトに設けられたリニアモータの回転子と、該
回転子に協働するように船体側に設けられたリニアモー
タの固定子とを具備することを特徴とする無駆動軸プロ
ペラ装置が提供される。

一作里 以上のような本発明による無駆動軸プロペラ装置におい
ては、プロペラ羽根の周囲に設けられたプロペラダクト
と、そのプロペラダクトに協働するように船体側部分と
が、リニアモータの回転子と固定子とをそれぞれ構成し
ているので、船体側部分の固定子を電気的に付勢するこ
とにより、回転子が固定子に対して相対移動する。すな
わち、プロペラダクトが回転し、その結果、プロペラ羽
根が回転して、推力を発生する。

ス違」 以下、添付図面を参照して本発明による無駆動軸プロペ
ラ装置の実施例を説明する。

第１図（ａ）及びら）は、本発明を実施した船の無駆動
軸プロペラ装置のプロペラ部分の後面図及び一部所面側
面図である。第１図に示すように、本発明による無駆動
軸プロペラ装置のプロペラは、回転軸４０にほぼ等角度
関係に配置された複数のプロペラ羽根４２と、そのプロ
ペラ羽根４２の周囲に設けられたプロペラダクト４４と
から構成されている。

その回転軸４０は、船体を貫通せず、その前部は、船体
４６の船体隔壁４８の外側から船体の縦軸方向に後方に
延在する支持部５０に設けられた回転軸受５２に支持さ
れ、また、回転軸４０の後部は、舵５４の下方支持部５
６に設けられた回転軸受５８に支持されている。更に、
回転軸４０の前方端部には、拡径部６０が設けられ、そ
の拡径部６０を挟むように推力軸受６２及び６４が設け
られている。かくして、プロペラは、その回転に対して
軸受５２及び５８で支持され、また、その回転によって
生じる推力に対しては推力軸受６２及び６４で支持され
ている。

一方、プロペラダクト４４の外周面には、その全周にわ
たって、リニア誘導電動機の回転子導体（二次導体）６
６及び回転子鉄心（二次鉄心）６８が埋め込まれている
。そして、船体４６のプロペラダクト４４に対設する部
分に、リニア三相誘導電動機の固定子７０が設置されて
いる。固定子７ｉｌｌは、第１図（ａ）に示すように、
プロペラダクトの周方向に、プロペラダクトの実質的な
長さにわたって広がり、その固定子鉄心及び固定子巻線
は、プロペラダクトの周方向に配列されている。また、
固定子７０の磁極面が船体４６の外板面と同一面にあり
、且つ、その第１図（ａ）に示すように、プロペラダク
ト４４の外周面にできる限り近接して位置し、磁気抵抗
をできるだけ小さくすると共に磁力線がプロペラダクト
面に対してほぼ垂直に生じるようになされている。

以上の構造において、プロペラダクト及びすニア誘導電
動機の固定子７０などは、全て水没するようになされて
いる。

また、上記したプロペラ装置は、第２図に示すような駆
動装置により駆動される。第２図において、参照番号７
２は、ディーゼルエンジンなどの原動機であり、その出
力軸には、三相交流発電機７４が結合されている。その
発電機７４の出力は、船内の一般負荷に供給されると共
に、整流機７６により直流に変換されて、インバータ７
８に供給される。

このインバータ７８は、船橋操縦装置８０からの速度設
定信号により制御され、その設定速度に見合う周波数の
三相電力を固定子７０に供給する。

かくして、固定子７０は、プロペラダクトの外周面の回
転子に対設している磁極面に移動磁界を発生する。その
移動磁界は、プロペラダクトの回転子の二次鉄心６８を
透過して、その結果、二次導体に渦電流を生じさせ、そ
の電流と磁界との相互作用により回転力が発生する。従
って、プロペラ羽根４２がその回転軸４０を中心にして
回転して推力を発生する。そして、その回転速度は、イ
ンバータ７８が固定子７０に供給する三相電力の周波数
を制御することにより簡単に制御することができる。

かくして、プロペラ装置は、プロペラダクトに設けられ
たプロペラ羽根乃至はその回転軸に、船体内の電動機を
機械的を結合する必要がなく、また、プロペラダクトに
対して何隻電気的な結線をする必要なく、プロペラを水
中で回転駆動することができる。

なお、上記した実施例では、リニアモータを三相誘導電
動機で構成したが、三相同期電動機で構成するようにし
てもよい。

また、上記実施例では、回転軸４０をプロペラに設け、
その回転軸４０を回転自在に支持している。

しかし、回転軸４０を設けずにまたは支持せずに、プロ
ペラダクトにガイドを設け、そのガイドに沿ってプロペ
ラダクトが滑動することによりプロペラが回転するよう
にしてもよい。しかし、水の抵抗などを考慮すると、回
転軸４０を設けてそれを支持することが最も簡単且つ確
実にプロペラを支持することができる。

以上、本発明を船の推進プロペラの場合について説明し
たが、本発明は、通常の船舶、潜水艇、海洋構造物など
のサイドスラスタ−や、高深度潜水艇の推進用及び姿勢
制御用のプロペラにも適用できる。特に、プロペラ軸の
封水を必要としないので、高深度潜水艇に使用した場合
、その効果は極めて大きい。

１訓９皇】 以上の説明から明らかなように、本発明による無駆動軸
プロペラ装置は、従来のプロペラ装置では得れない、次
のような優れた効果を奏する。

■　プロペラ駆動源が、プロペラダクトと船体側の固定
子とで構成されたリニア電動機であるので、他に機械的
な駆動源を必要とせず且つ機関室を近くに設ける必要が
ない。従って、プロペラ装置を機関室から離れたどのよ
うな場所にも設けることができると共に、反対に機関室
をプロペラ装置から離れたどのような場所にも設置する
ことができる。

■　プロペラと船体内とを結合する必要がないので、封
水船尾管おような封水構造の管を設ける必要がないため
、プロペラ駆動軸まわりの封水の問題から完全に開放さ
れる。

■　また、中間軸を必要としないので、それだけ機関室
のスペースを小さくすることができる。

■　更に、中間軸がな（、且つ、プロペラを直接リニア
モータに構成して電気的に駆動しているので、機械的動
力伝達手段が必要なく、また、プロペラ、プロペラ軸、
中間軸及び主機関を同一軸線上に配置しなければならな
い問題はない。それ故、機関室内の諸設備の配置が自由
であり、且つ従来に比して狭いスペースで足りる。

■　プロペラの周囲にプロペラダクトを設け、且つその
プロペラダクトを駆動するので、プロペラの剛性が増大
する。

■　プロペラの支持軸はトルク伝達の必要がないので、
その直径を小さくすることができる。

■　また、リニアモータの駆動電力を周波数制御するこ
とにより、プロペラの回転数を自由にすなわち無制限に
選択することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（５）は、本発明を実施した船の無駆
動軸プロペラ装置のプロペラ部分の後面図及び一部所面
側面図、 第２図は、第１図のプロペラ装置の駆動装置の電気的な
系統図、 第３図は、従来のプロペラ装置の概略図である。 〔主な参照番号〕 １０・・プロペラ、　　１２・・船体、１４・・機関室
、　　　１６・・主機関、１８・・プロペラ軸、　２０
・・機関室隔壁、２２・・封水船尾管、　２４・・船尾
管軸受、２６．２８・・船尾管封水部、 ３０・・中間軸、　　　３４・・出力軸、３６・・推力
軸受、　　３８・・舵、 ４０・・回転軸、　　　４２・・プロペラ羽根、４４・
・プロペラダクト、４８・・船体隔壁、５０・・支持部
、　　　５２・・回転軸受、５６・・下方支持部、　５
８・・回転軸受、６０・・拡径部、　　　６２．６４・
・推力軸受、６６・・回転子の二次導体、 ６８・・回転子の二次鉄心６８． ７０・・固定子、　　　７２・・原動機、７４・・交流
発電機、　７６・・整流機、７８・・インバータ、 ８０・・船橋操縦装置 特許出願人　　住友重機械工業株式会社復代理人　　弁
理士　新居正彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロペラ羽根と、該プロペラ羽根の周囲に設けら
   れたプロペラダクトと、該プロペラダクトに設けられた
   リニアモータの回転子と、該回転子に協働するように船
   体側に設けられたリニアモータの固定子とを具備するこ
   とを特徴とする無駆動軸プロペラ装置。