CN102448811B - 船舶的推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶的推进装置，其具备左舷螺旋桨、右舷螺旋桨、左舷螺旋桨轴和右舷螺旋桨轴。左舷螺旋桨轴从船尾船身向后方延伸，与左舷螺旋桨连接。右舷螺旋桨轴从船尾船身向后方延伸，与右舷螺旋桨连接。左舷螺旋桨及右舷螺旋桨的螺旋桨直径设为Dp时，左舷螺旋桨的螺旋桨叶片的前端与右舷螺旋桨的螺旋桨叶片的前端的距离为0以上且0.5Dp以下。

Description

船舶的推进装置

技术领域

本发明涉及船舶的推进装置。

背景技术

作为船舶的推进装置的一例，已知有一机一轴(一架主机和一根螺旋桨)的方式及两机两轴(两架主机和两根螺旋桨)的方式。作为一般商船的推进装置，大多采用上述的一机一轴方式或两机两轴方式。分别将采用前者的船舶称为单螺旋桨船，将采用后者的船舶称为双螺旋桨船。

另外，伴随近些年的船舶的大型化，在单螺旋桨船的情况下，有时与螺旋桨的载荷度增加相伴的推进效率的降低、与气蚀范围的扩大相伴的船身振动的增加及锈蚀的产生会成为问题。已知上述的问题通过将船舶形成为双螺旋桨船就能够解決。其原因在于，当形成为双螺旋桨船时，每一根螺旋桨载荷度降低，螺旋桨效率得以提高，从而能够降低气蚀产生范围。

作为在船尾配置两根螺旋桨的例子，存在叠叶螺旋桨(OLP；OverlappingPropellers)的方式、联锁螺旋桨的方式及将螺旋桨左右排列的方式等。在OLP方式下，将两根螺旋桨前后错开配置，从船尾观察时，两根螺旋桨重叠配置。通过采用OLP方式，推进性能能够从单螺旋桨船改善5～10％左右。另外，在联锁螺旋桨方式下，配置成在一方的螺旋桨的叶片与叶片之间装入另一方的螺旋桨的叶片。在将螺旋桨左右排列的方式下，将螺旋桨排列而配置在船长方向的相同位置。

这里，在单螺旋桨船型的船尾构造中配置两根螺旋桨时的螺旋桨的位置关系从与船身中心线附近的缓流或船底涡流那样的船尾的纵向涡流的关系出发，优选将两根螺旋桨配置在船身中心附近。在船尾处，在通常的单螺旋桨船的螺旋桨的位置产生相对于船身中心线对称的一组内旋的船底涡流那样的缓流的纵向涡流。螺旋桨在流动缓慢的地点动作的情况与在流动不缓慢的地点动作的情况相比，效率变好，因此，通过在该纵向涡流附近使螺旋桨旋转，对船身中心线附近的缓流或纵向涡流进行回收，从而能够提高推进效率。在OLP方式的情况下，为了高效地回收船身中心附近的纵向涡流而提高推进性能，螺旋桨旋转方向大多采用外旋。

例如，在WO2006/095774号公报中记载有在单螺旋桨船型的船尾构造中采用OLP的情况的技术。图1A及图1B是表示WO2006/095774号公报的双螺旋桨船的船尾的结构的一部分的示意图。其中，图1A是从船底侧观察到的双螺旋桨船的船尾的示意图，图1B是从船侧观察到的示意图。另外，在该图中，双螺旋桨船100具有单螺旋桨船型的船尾，在船尾具备右舷螺旋桨110、左舷螺旋桨120及舵105。右舷螺旋桨110与穿过右舷船尾管111内的右舷螺旋桨轴112的一端连接。右舷螺旋桨轴112的另一端与船身内部的右舷主机131连接。右舷主机131经由右舷螺旋桨轴112使右舷螺旋桨110旋转。另外，左舷螺旋桨120与右舷螺旋桨110同样，与穿过左舷船尾管121内的左舷螺旋桨轴122的一端连接。左舷螺旋桨轴122的另一端与船身内部的左舷主机132连接。左舷主机132经由左舷螺旋桨轴122使左舷螺旋桨120旋转。另外，右舷船尾管111与船尾船身103之间及左舷船尾管121与船尾船身103之间分别通过托架翼片108、109结合。另外，舵105设置在右舷螺旋桨110及左舷螺旋桨120的后方且设置在船身中心线C上。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：WO2006/095774号公报

然而，在使用OLP方式的情况下，后方螺旋桨在旋转一周的期间交替通过被前方螺旋桨加速了的急流和船身中心附近的缓流中。例如，在图1A的情况下，后方的右舷螺旋桨110在旋转一周的期间交替通过被、前方的左舷螺旋桨120加速了的急流和船身中心C的附近的缓流中。因此，施加在后方螺旋桨的螺旋桨叶片上的载荷变大。其结果是，与单螺旋桨船相比，使用了OLP方式的双螺旋桨船存在后方螺旋桨的螺旋桨轴上的轴承力过大的可能性。

另外，因前方螺旋桨的旋转而新形成速度快的旋转流。从而，后方螺旋桨在非常复杂的流动中动作，必然导致螺旋桨气蚀产生范围变大。其结果是，可能会产生过大的振动。进而，前方螺旋桨自身也会产生气蚀。例如，从螺旋桨叶片的前端产生叶梢涡流气蚀(叶片端涡气蚀)。还可能因该气蚀在后方螺旋桨的螺旋桨叶片面上破裂等原因而导致该螺旋桨叶片产生锈蚀。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在抑制气蚀或锈蚀等的同时提高推进性能的推进装置及使用了该推进装置的船舶。另外，还提供一种能够防止螺旋桨轴上的轴承力过大且提高推进性能的船舶的推进装置及使用了推进装置的船舶。

本发明的第一方面涉及的船舶的推进装置具备左舷螺旋桨、右舷螺旋桨、左舷螺旋桨轴、右舷螺旋桨轴。左舷螺旋桨轴从船尾船身向后方延伸，与左舷螺旋桨连接。右舷螺旋桨轴从船尾船身向后方延伸，与右舷螺旋桨连接。左舷螺旋桨及右舷螺旋桨的螺旋桨直径设为Dp时，左舷螺旋桨的螺旋桨叶片的前端与右舷螺旋桨的螺旋桨叶片的前端的距离为0以上且0.5Dp以下。

由于左右舷的螺旋桨靠近船身中心线附近而以规定的距离(0≤d≤0.5Dp)配置，因此能够效率良好地回收船身中心附近的纵向涡流，能够提高推进性能。此外，由于左右舷的螺旋桨排列配置，因此能够大幅抑制后方螺旋桨的轴承力过大、气蚀范围扩大、产生锈蚀等情况的风险。

优选在上述的船舶的推进装置中，左舷螺旋桨轴及右舷螺旋桨轴配置成具有左舷螺旋桨轴与右舷螺旋桨轴的距离朝向船身后方逐渐减少这样的大于0度且为10度以下的水平倾度。

通过这样配置左舷螺旋桨轴及右舷螺旋桨轴，由此能够在左右舷的螺旋桨轴的船身侧的端部附近增大两螺旋桨轴间的距离。由此，能够容易地进行主机或辅助设备类等的配置设计。

优选在上述的船舶的推进装置中，左舷螺旋桨轴及右舷螺旋桨轴配置成具有左舷螺旋桨轴及右舷螺旋桨轴的距船底的高度朝向船身后方逐渐减少这样的大于0度且为10度以下的垂直倾度。

通过这样配置左舷螺旋桨轴及右舷螺旋桨轴，由此能够将距船底的高度在左右舷的螺旋桨轴的船身侧的端部附近取得较大。由此，能够容易地进行主机或辅助设备类等的配置设计。

优选在上述的船舶的推进装置中，左舷螺旋桨的中心高度与右舷螺旋桨的中心高度相同。

左舷螺旋桨的中心高度与右舷螺旋桨的中心高度相同在提高船舶的方向性或操纵性这一点更为优选。

优选在上述的船舶的推进装置中，船尾船身具有单螺旋桨船型的船尾构造。

在船尾船身具有单螺旋桨船型的船尾构造时，能够特别显著地起到上述各段落所记载的作用效果。

本发明的第二方面涉及的船舶具有上述各段落的中的任一段落所记载的推进装置。

通过将具有上述各段落所记载的特征的推进装置适用于船舶，由此能够特别显著地起到上述各段落所记载的作用效果。

根据本发明，能够抑制气蚀及与气蚀相伴的锈蚀的产生，且提高推进性能。另外，能够防止螺旋桨轴上的轴承力过大的情况，且提高推进性能。

附图说明

本发明的上述目的、其它目的、效果及特征通过参照附图来对实施方式的记载而得以更加明确。

图1A是表示WO2006/095774号公报的双螺旋桨船的船尾的结构的一部分的示意图。

图1B是表示WO2006/095774号公报的双螺旋桨船的船尾的结构的一部分的示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式涉及的船舶的船尾构造的一部分的结构的示意图。

图3是表示本发明的第一实施方式涉及的船舶的左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d与船舶的推进性能的关系的图表。

图4是示意性表示螺旋桨与漩涡的关系的概念图。

图5是表示本发明的第二实施方式涉及的船舶的船尾构造的一部分的结构的示意图。

图6是表示本发明的第三实施方式涉及的船舶的船尾构造的一部分的结构的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的推进装置及使用了该推进装置的船舶的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

首先，对本发明的第一实施方式涉及的船舶的船尾构造的结构进行说明。图2是表示本发明的第一实施方式涉及的船舶的船尾构造的一部分的结构的示意图。其中，图2是从船底侧观察到的船舶的船尾构造的示意图。在此，作为船舶，以多螺旋桨船型的一种即具有单螺旋桨船型的船尾构造的双螺旋桨船1为例进行说明。如图2所示，双螺旋桨船1具备右舷螺旋桨10、右舷螺旋桨轴管11、左舷螺旋桨20、左舷螺旋桨轴管21及舵5。

右舷螺旋桨10设置在船身的船尾的下方部分即船尾船身3的右舷。右舷螺旋桨10与插入到右舷螺旋桨轴管11内的右舷螺旋桨轴12的一端连接。右舷螺旋桨轴12的另一端与船身内部的右舷主机31连接。右舷主机31经由右舷螺旋桨轴12使右舷螺旋桨10旋转。另外，同样，左舷螺旋桨20设置在船尾的船尾船身3的左舷。左舷螺旋桨20与插入到左舷螺旋桨轴管21内的左舷螺旋桨轴22的一端连接。左舷螺旋桨轴22的另一端与船身内部的左舷主机32连接。左舷主机32经由左舷螺旋桨轴22使左舷螺旋桨20旋转。

其中，右舷螺旋桨轴管11及左舷螺旋桨轴管21分别是用于保护右舷螺旋桨轴12及左舷螺旋桨轴22的外筒(管)，例示为船尾管。但是，不局限于此，可以为任意形式的管。

舵5设置在右舷螺旋桨10及左舷螺旋桨20的后方，且设置在船身中心线C上。

左右两舷的螺旋桨20、10隔开彼此的螺旋桨叶片不发生干涉这种程度的距离而相对于船身中心线C对称排列，且配置在船身中心线C附近。这里，该距离用左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d表示。螺旋桨叶梢间距离d是右舷螺旋桨10的螺旋桨叶片的前端与左舷螺旋桨20的螺旋桨叶片的前端的距离(右舷螺旋桨10的螺旋桨叶片的前端随着右舷螺旋桨10的旋转而绘出的圆与左舷螺旋桨20的螺旋桨叶片的前端随着左舷螺旋桨20的旋转而绘出的圆的距离)。这种情况下，优选螺旋桨叶梢间距离d的设定使得螺旋桨叶片彼此不发生接触且捕捉到接近船身中心线C的低速流动。具体而言，如下这样确定。

首先，螺旋桨叶梢间距离d的上限如下这样确定。

图3是表示本发明的第一实施方式涉及的船舶的左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d与船舶的推进性能的关系的图表。横轴表示(左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d)/(螺旋桨直径Dp)的值。这里，右舷螺旋桨10的直径及左舷螺旋桨20的直径均为螺旋桨直径Dp。纵轴表示船舶的推进性能，将具有同样船尾船身3(单螺旋桨船型)的单螺旋桨船的情况设为1.0而表示正规化后的值。这里，推进性能为马力性能，输出同一速度所需要的马力越小，性能越好，即，燃料利用性能越好。从而意味着，数值越小的话推进性能越好，数值越大的话推进性能越差。为了与单螺旋桨船相比提高推进性能，需要将推进性能设定为1.0以下。从而，如该图表所示，需要将(左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d)/(螺旋桨直径Dp)设定为0.5以下。并且，(左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d)/(螺旋桨直径Dp)越小，推进性能越提高，因此优选。即，优选为0.3以下，进而优选为0.2以下，更优选为0.1以下。其原因如已经叙述过的那样，通过捕捉接近船身中心线C的低速流动，由此能够进一步提高推进性能。

例如如下这样说明。图4是示意性表示螺旋桨与漩涡的关系的概念图。在图中，在船舶中心线C附近的区域80，产生低速流动的纵向涡流V2、V1。将该区域80的直径假定为Dv。为了效率良好地回收该区域80的纵向涡流V2、V1而实现推进性能提高，双螺旋桨船的左右两舷的螺旋桨20、10的旋转方向设为外旋P2、P1。

这里，考虑单螺旋桨船时，由于该螺旋桨配置在该区域80中，因此能够比较良好地回收该纵向涡流V2、V1。然而，单螺旋桨船的螺旋桨大致处于如下状态，即，螺旋桨因其旋转方向的不同而能够在例如右半部分回收纵向涡流，但在左半部分无法回收纵向涡流。

另一方面，考虑双螺旋桨船时，左右两舷的螺旋桨20、10在与该区域80重叠的区域S2、S1的范围中能够效率良好地回收纵向涡流。并且，越减小螺旋桨叶梢间距离d，越增大区域S2及区域S1合计的面积，因此能够进一步提高推进性能。

另一方面，螺旋桨叶梢间距离d的下限如下这样确定。

如图3所示那样，螺旋桨叶梢间距离d越小，推进性能越提高。另一方面，左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d小于0(零)时，会发生如下的问题。首先，在联锁螺旋桨方式的情况下，考虑有螺旋桨叶片彼此干涉的问题，因此旋转控制变难，此外在安全性或可靠性方面也存在困难。另外，在OLP方式的情况下，如上所述，考虑有轴承力过大的可能性，或气蚀产生范围变宽，尤其在后方螺旋桨处产生锈蚀的可能性。基于此，在螺旋桨叶梢间距离d小于0的情况下，推进性能能够提高(图3)，但会产生上述各种问题，因此在船舶的航行上不优选。从而，优选螺旋桨叶梢间距离d的下限为0。即，优选范围是，(左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d)/(螺旋桨直径Dp)的下限为0。

综上所述，将(左右两舷的螺旋桨叶梢间距离d)/(螺旋桨直径Dp)的范围设定为0以上且0.5以下。优选为0以上且0.3以下，进而优选为0以上且0.2以下，更优选为0以上且0.1以下。即，0≤d≤0.5Dp，优选0≤d≤0.3Dp以下，进而优选0≤d≤0.2Dp以下，更为优选0≤d≤0.1Dp以下。

另外，左右舷的螺旋桨20、10的船长方向的间隔无需在图2所示那样的同一位置。然而，若考虑到双螺旋桨船1的操纵性，则优选在同一位置。同样，左右舷的螺旋桨20、10的中心高度无需在同一位置。然而，若考虑到双螺旋桨船1的操纵性，则优选为同一位置。

另外，优选船尾构造3中的与左右舷的螺旋桨20、10相同高度的前端部9的位置与左右舷的螺旋桨20、10的旋转面的船头侧的端部的位置相比，位于船头侧。这是由于，缓流(纵向涡流等)集中在船舶中心附近，因此能够容易地回收该缓流。

如以上所说明的那样，在本实施方式中，通过将左右舷的螺旋桨20、10靠近船身中心线C附近而配置，因此能够效率良好地回收船身中心附近的纵向涡流，能够提高推进性能。此时，由于未使左右舷的螺旋桨20、10重叠，因此能够大幅抑制OLP方式中的后方螺旋桨的轴承力过大、气蚀范围扩大、产生锈蚀等情况的风险。由此，能够容易地制造双螺旋桨船1。

(第二实施方式)

接下来，对本发明的第二实施方式涉及的船舶的船尾构造的结构进行说明。图5是表示本发明的第二实施方式涉及的船舶的船尾构造的一部分的结构的意图。其中，图5是从船底侧观察到的船舶的船尾构造的示意图。在本实施方式中，左右两舷的螺旋桨轴22、12(螺旋桨轴管21、11)的方向不与沿着船身中心线C的方向平行，这一点与第一实施方式不同。

即，左右两舷的螺旋桨轴22、12(螺旋桨轴管21、11)及主机32、31配置成具有左右舷的螺旋桨轴间距离朝向船身后方逐渐减小这样的水平倾度。具体而言，如图5所示，右舷螺旋桨轴12、右舷螺旋桨轴管11及右舷主机31以右舷螺旋桨轴12(右舷螺旋桨轴管11)与船身中心线C所成的角θ大于0度且为10度以下的方式配置。同样，左舷螺旋桨轴22、左舷螺旋桨轴管21及左舷主机32以左舷螺旋桨轴22(左舷螺旋桨轴管21)与船身中心线C所成的角θ大于0度且为10度以下的方式配置。从而，右舷螺旋桨轴12(右舷螺旋桨轴管11)与左舷螺旋桨轴22(左舷螺旋桨轴管21)所成的角(2θ)大于0度且为20度以下。这里，将角θ设为10度以下的原因在于，若将角θ大于10度，则螺旋桨轴22、12的角度过于急剧，从而对双螺旋桨船1的操纵性造成影响，此外主机32、31的安置也变得困难。

其它结构与第一实施方式同样，因此省略其说明。

如以上所说明的那样，在本实施方式中，左右两舷的螺旋桨轴22、12、螺旋桨轴管21、11及主机32、31配置成具有左右舷的螺旋桨轴间距离朝向船身后方逐渐减少这样的水平倾度，即，能够在左右舷的螺旋桨轴22、12的船身侧的端部附近增大两螺旋桨轴22、12间的距离。由此，能够增加左右舷的主机32、31间的水平距离。其结果是，能够容易地进行左舷主机32、右舷主机31及辅助设备类(未图示)等的配置设计。另外，能够获得与第一实施方式同样的效果。

(第三实施方式)

接下来，对本发明的第三实施方式涉及的船舶的船尾构造的结构进行说明。图6是表示本发明的第三实施方式涉及的船舶的船尾构造的一部分的结构的示意图。其中，图6是从船侧观察到的船舶的船尾构造的示意图。本实施方式中，左右两舷的螺旋桨轴22、12(螺旋桨轴管21、11)的方向不与水平方向平行，这一点与第一实施方式不同。

即，左右两舷的螺旋桨轴22、12(螺旋桨轴管21、11)及主机32、31配置成具有左右舷的螺旋桨轴的距船底的高度朝向船身后方逐渐减少这样的垂直倾度。具体而言，如图6所示，右舷螺旋桨轴12、右舷螺旋桨轴管11及右舷主机31以右舷螺旋桨轴12(右舷螺旋桨轴管11)与水平方向所成的角α大于0度且为10度以下的方式配置。同样，左舷螺旋桨轴22、左舷螺旋桨轴管21及左舷主机32以左舷螺旋桨轴22(左舷螺旋桨轴管21)与水平方向所成的角α大于0度且为10度以下的方式配置。这里，将角α设为10度以下的原因在于，若角α大于10度，则螺旋桨轴22、12的角度过于急剧，从而对双螺旋桨船1的操纵性造成影响，此外主机32、31的安置也变得困难。

其它结构与第一实施方式同样，因此省略其说明。

如以上所说明的那样，左右两舷的螺旋桨轴22、12、螺旋桨轴管21、11及主机32、31配置成具有左右舷的螺旋桨轴的距船底的高度朝向船身后方逐渐减少这样的垂直倾度。即，能够将距船底的高度在左右舷的螺旋桨轴22、12的船身侧的端部附近取得较大。由此，能够增加左右舷的主机32、31的距船底的垂直距离。其结果是，能够容易地进行左舷主机32、右舷主机31及辅助设备类等的配置设计。另外，能够获得与第一实施方式相同的效果。

需要说明的是，本发明的各实施方式的技术只要彼此没有技术上的矛盾就可以组合使用。例如，可以同时组合第二实施方式的具有水平倾度的配置及第三实施方式的具有垂直倾度的配置而使用。这种情况下，也能够获得与第一实施方式～第三实施方式同样的效果。

本发明并不限定于上述各实施方式，当然可以在本发明的技术思想的范围内对各实施方式进行适当变形或变更。

本申请基于2009年11月9日申请的日本申请特愿2009-255672号而主张优先权，其内容全部包含在本说明书中。

Claims (5)

1.一种船舶的推进装置，其具备：

左舷螺旋桨；

右舷螺旋桨；

从船尾向后方延伸，与所述左舷螺旋桨连接的左舷螺旋桨轴；

从所述船尾向后方延伸，与所述右舷螺旋桨连接的右舷螺旋桨轴，

所述船尾具有单螺旋桨船型的船尾构造，

所述左舷螺旋桨及所述右舷螺旋桨的螺旋桨直径设为Dp时，所述左舷螺旋桨的螺旋桨叶片的叶梢与所述右舷螺旋桨的螺旋桨叶片的叶梢的距离为0以上且0.2Dp以下，

所述左舷螺旋桨和所述右舷螺旋桨的旋转方向是在螺旋桨的上侧朝向外侧旋转的外旋。

2.根据权利要求1所述的船舶的推进装置，其中，

所述左舷螺旋桨轴及所述右舷螺旋桨轴配置成具有所述左舷螺旋桨轴与所述右舷螺旋桨轴的距离朝向船身后方逐渐减少这样的大于0度且为10度以下的水平倾度。

3.根据权利要求1所述的船舶的推进装置，其中，

所述左舷螺旋桨轴及所述右舷螺旋桨轴配置成具有所述左舷螺旋桨轴及所述右舷螺旋桨轴的距船底的高度朝向船身后方逐渐减少这样的大于0度且为10度以下的垂直倾度。

4.根据权利要求3所述的船舶的推进装置，其中，

所述左舷螺旋桨的中心高度与所述右舷螺旋桨的中心高度相同。

5.一种船舶，其具有权利要求1～4中任一项所述的船舶的推进装置。