DE102022202672A1

DE102022202672A1 - Fluidmaschine und Unterwasserfahrzeug

Info

Publication number: DE102022202672A1
Application number: DE102022202672.1A
Authority: DE
Inventors: Shigeki Senoo; Shinichi Isobe; Wataru Yamada; Takehiko Nishida; Takuyoshi YAMADA; Kazuki Hosono; Yoshitomo Noda; Takuzo Shigihara; Hiroki Takeda; Yuichi Sekine
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2022-10-06
Also published as: US20220315181A1; JP2022157536A

Abstract

AufgabeEs werden eine Fluidmaschine und ein Unterwasserfahrzeug bereitgestellt, die verkleinert werden können.Mittel zur LösungEine Fluidmaschine schließt ein: einen Wellenabschnitt, der sich in einer Achsrichtung erstreckt; eine Hülle, die dazu bereitgestellt ist, den Wellenabschnitt zu umgeben, und einen Strömungsweg zwischen der Hülle und dem Wellenabschnitt bildet, wobei der Strömungsweg eine Seite in der Achsrichtung, die als eine stromaufwärtige Seite dient, und eine andere Seite in der Achsrichtung, die als eine stromabwärtige Seite dient, aufweist; einen Propeller, der drehbar um die Achse zwischen dem Wellenabschnitt und der Hülle bereitgestellt ist; einen Motor, der in der Hülle bereitgestellt ist und konfiguriert ist, um den ersten Propeller drehend anzutreiben; und einen Lagerapparat, der nur an dem Wellenabschnittvon der Hülle und dem Wellenabschnitt bereitgestellt ist, und den Propeller drehend stützt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fluidmaschine und ein Unterwasserfahrzeug.
Stand der Technik
Beispielsweise ist ein Außenumfangsantriebsschubapparat in Patentliteratur 1 als Beispiel einer Fluidmaschine beschrieben. Der Schubapparat schließt einen Mantel bzw. eine Hülle mit einer rohrförmigen Form, die um die Achse herum ausgebildet ist, und Propeller ein, die koaxial auf der Innenseite des Mantels angeordnet sind.
Die Hülle nimmt einen Motor auf, der den Propeller drehend antreibt. Der Motor schließt einen Rotor, der an einem Außenumfangsabschnitt des Propellers bereitgestellt ist, und einen Stator ein, der den Rotor von der Außenumfangsseite umgibt. Der Motor und der Stator weisen jeweils eine rohrförmige Form auf, wobei die Außenoberfläche und die Innenoberfläche parallel zu der Achse sind. In der Hülle ist ein Lagerapparat, der den Propeller drehbar stützt, neben dem Motor angeordnet. Dieser Motor implementiert den Außenumfangsantrieb des Propellers, um ein Fluid in Achsrichtung innerhalb der Hülle zu pumpen.
Literaturliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: US 8,074,592
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Schubapparat der Patentliteratur 1 sind sowohl der Motor als auch der Lagerapparat in der Hülle angeordnet. Aus diesem Grund muss die Hülle eine erhöhte Größe aufweisen, um den Motor und den Lagerapparat aufzunehmen.
Außerdem ist, da die Umfangsgeschwindigkeit auf der Außenumfangsseite des Propellers hoch ist, die Last auf dem Lagerapparat groß. Daher muss ein großer Lagerapparat eingesetzt werden, um großen Lasten standzuhalten, was zu einer weiteren Erhöhung der Größe der Hülle führt, die Lagerapparat aufnimmt.
Die vorliegende Offenbarung dient zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Fluidmaschine und ein Unterwasserfahrzeug bereitzustellen, die herunterdimensioniert werden können.
Lösung des Problems
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, schließt eine erfindungsgemäße Fluidmaschine ein: einen Wellenabschnitt, der sich in einer Achsrichtung erstreckt; eine Hülle, die dazu bereitgestellt ist, den Wellenabschnitt zu umgeben, und einen Strömungsweg zwischen der Hülle und dem Wellenabschnitt bildet, wobei der Strömungsweg eine Seite in der Achsrichtung, die als eine stromaufwärtige Seite dient, und eine andere Seite in der Achsrichtung, die als eine stromabwärtige Seite dient, aufweist; einen Propeller, der drehbar um die Achse zwischen dem Wellenabschnitt und der Hülle bereitgestellt ist; einen Motor, der in der Hülle bereitgestellt ist und konfiguriert ist, um den ersten Propeller drehend anzutreiben; und einen Lagerapparat, der nur an dem Wellenabschnittvon der Hülle und dem Wellenabschnitt bereitgestellt ist, und den Propeller drehend stützt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung kann eine Fluidmaschine und ein Unterwasserfahrzeug bereitstellen, die herunterdimensioniert werden können.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht des Hinterteils eines Unterwasserfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Schubapparats gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils in 2.
4 ist eine Ansicht eines Drucklagers des Schubapparats gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einer Achsrichtung betrachtet.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Lagerpolsters des Drucklagers des Schubapparats gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Seitenansicht, die einen modifizierten Gesichtspunkt des Lagerpolsters des Drucklagers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, 6(a) veranschaulicht einen Gesichtspunkt vor der Modifikation und 6(b) veranschaulicht einen Gesichtspunkt nach der Modifikation.
7 ist eine Querschnittsansicht senkrecht zu einer Achse einer Strebe entlang der Linie VII-VII in 2.

Beschreibung von Ausführungsformen
Allgemeine Konfiguration des Unterwasserfahrzeugs
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Wie in 1 und 2 veranschaulicht, schließt ein Unterwasserfahrzeug 1 einen Fahrzeugkörper 2 und einen Schubapparat 8 ein.
Fahrzeugkörper
Der in 2 veranschaulichte Fahrzeugkörper 2 ist durch einen druckfesten Behälter gebildet, der sich entlang einer Achse O erstreckt. Der Fahrzeugkörper 2 nimmt verschiedene Vorrichtungen, Stromversorgung, Kommunikationseinrichtungen, Sensoren und dergleichen auf, die zum Beispiel für das Fahren unter Wasser erforderlich sind.
Schubapparat
In einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugkörpers 2 ist der Schubapparat 8 einstückig mit dem Fahrzeugkörper 2 bereitgestellt. Der Schubapparat 8 ist ein Apparat zum Antreiben des Unterwasserfahrzeugs 1 unter Wasser.
Der Schubapparat 8 schließt einen Wellenabschnitt 3, einen Propeller 10, eine Hülle 50, einen konischen Motor 90, einen Lagerapparat 190, Streben 300, ein Stromkabel 340 und ein externes Kabel 360 ein.
Wellenabschnitt
Wie in 2 veranschaulicht, ist der Wellenabschnitt 3 einstückig im hinteren Abschnitt des Fahrzeugkörpers 2 bereitgestellt. Der Wellenabschnitt 3 kann Teil des Fahrzeugkörpers 2 sein. Der Wellenabschnitt 3 weist eine Stabform auf, die sich entlang der Achse O erstreckt. Der Wellenabschnitt 3 der vorliegenden Ausführungsform weist die Form eines abgeschnittenen Kegels mit einem Durchmesser auf, der von einer Seite (Vorderseite des Fahrzeugkörpers 2, nachstehend als „stromaufwärtige Seite“ bezeichnet) zur anderen Seite (Rückseite des Fahrzeugkörpers 2, nachstehend als „stromabwärtige Seite“ bezeichnet) in der die Achse-O-Richtung abnimmt. Die radial nach außen weisende Oberfläche des Wellenabschnitts 3 ist eine Wellenaußenoberfläche 3a, die eine konische Form mit einem Durchmesser bildet, der zur anderen Seite in Richtung der Achse O abnimmt.
Eine auf dem Wellenabschnitt 3 ausgebildete Aufnahmerille 7 ist in Radialrichtung von der Wellenaußenoberfläche 3a nach innen vertieft und erstreckt sich ringförmig vollständig über eine Umfangsrichtung. Insbesondere, wie in 3 veranschaulicht, ist eine radial nach außen weisende Oberfläche am Boden jeder Aufnahmerille 7 eine Rillenbodenoberfläche 7a. Die Rillenbodenoberfläche 7a bildet eine zylindrische Oberflächenform um die Achse O.
Eine Oberfläche, welche die Aufnahmerille 7 bildet, auf der stromaufwärtigen Seite ist eine stromaufwärtsseitige Rillenoberfläche 7b. Die stromaufwärtsseitige Rillenoberfläche 7b weist eine ebene Form senkrecht zur Achse O auf und ist der stromabwärtigen Seite zugewandt. Die stromaufwärtsseitige Rillenoberfläche 7b erstreckt sich ringförmig um die Achse O.
Eine Oberfläche, welche die Aufnahmerille 7 bildet, auf der stromabwärtigen Seite ist eine stromabwärtsseitige Rillenoberfläche 7c. Die stromabwärtsseitige Rillenoberfläche 7c weist eine ebene Form senkrecht zur Achse O auf und ist der stromaufwärtigen Seite zugewandt. Die stromabwärtsseitige Rillenoberfläche 7c erstreckt sich ringförmig um die Achse O. Die stromabwärtsseitige Rillenoberfläche 7c ist parallel zur stromaufwärtsseitigen Rillenoberfläche 7b.
Propeller
Wie in 2 und 3 veranschaulicht, ist der Propeller 10 auf einer Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 3 angeordnet und um die Achse O in Bezug auf den Wellenabschnitt 3 relativ drehbar. Der Propeller 10 schließt einen Innenumfangsring 11, Laufschaufeln 20 und einen Außenumfangsring 30 ein.
Innenumfangsring
Der Innenumfangsring 11 ist ein Glied mit einer Form eines Rings um die Achse O. Der erste Innenumfangsring 11 ist in der Aufnahmerille 7 aufgenommen.
Wie in 3 veranschaulicht, schließt der Innenumfangsring 11 eine Ringinnenoberfläche 11a, eine stromaufwärtige Endoberfläche 11b, eine stromabwärtige Endoberfläche 11c und eine
Außenumfangsströmungswegoberfläche 11d ein.
Die Ringinnenoberfläche 11a bildet eine Innenoberfläche des Innenumfangsrings 11. Die erste Ringinnenoberfläche 11a bildet eine zylindrische Oberflächenform, die der Rillenbodenoberfläche 7a vollständig über die Umfangsrichtung zugewandt ist. Der Innendurchmesser der Ringinnenoberfläche 11a ist so eingestellt, dass er größer als der Außendurchmesser der Rillenbodenoberfläche 7a ist.
Die stromaufwärtige Endoberfläche 11b ist eine Oberfläche des Innenumfangsrings 11, die zur stromaufwärtigen Seite weist, und ist auf der stromabwärtigen Seite der stromaufwärtsseitigen Rillenoberfläche 7b mit einem Raum dazwischen angeordnet.
Die stromabwärtige Endoberfläche 11c ist eine Oberfläche des Innenumfangsrings 11, die zur stromabwärtigen Seite weist, und ist auf der stromaufwärtigen Seite der stromabwärtsseitigen Rillenoberfläche 7c mit einem Raum dazwischen angeordnet.
Die Außenumfangsströmungswegoberfläche 11d bildet eine Außenoberfläche des Innenumfangsrings 11, die in der Radialrichtung nach außen weist. Die Außenumfangsströmungswegoberfläche 11d bildet eine konische Form mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Die Außenumfangsströmungswegoberfläche 15 erstreckt sich durchgehend mit der Wellenaußenoberfläche 3a.
Laufschaufeln
Die Laufschaufeln 20 sind so bereitgestellt, dass sie sich in Radialrichtung von der Außenumfangsströmungswegoberfläche 11d des Innenumfangsrings 11 des Propellers 10 nach außen erstreckt. Eine Mehrzahl der Laufschaufeln 20 ist mit einem Raum dazwischen in der Umfangsrichtung bereitgestellt. Die Abmessung der Laufschaufeln 20 in Richtung der Achse O ist kleiner als die Abmessung des Innenumfangsrings 11 in Richtung der Achse O.
Die Querschnittsform der Laufschaufel 20, die in Radialrichtung schneidet, ist eine Laufschaufelform. Ein Randabschnitt der Laufschaufeln 20 auf der stromaufwärtigen Seite ist eine Vorderrand. Ein Randabschnitt der Laufschaufeln 20 auf der stromabwärtigen Seite ist ein Hinterrand.
Außenumfangsring
Wie in 2 und 3 veranschaulicht, ist der Außenumfangsring 30 ein Glied, das den Außenumfangsabschnitt des ersten Propellers 10 bildet und eine Form eines Rings um die Achse O aufweist. Der Außenumfangsring 30 des Propellers 10 stellt eine Umfangsrichtungsverbindung zwischen der Mehrzahl von Laufschaufeln 20 her, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Abmessung des Außenumfangsrings 30 des Propellers 10 in Richtung der Achse O ist größer als die Abmessung der Laufschaufel 20 in Richtung der Achse O.
Der erste Außenumfangsring 30 schließt eine erste Innenumfangsströmungswegoberfläche 31 und eine konische Außenoberfläche 33 ein. Die Innenumfangsströmungswegoberfläche 31 ist eine Oberfläche, welche die Innenoberfläche des Außenumfangsrings 30 bildet. Die Innenumfangsströmungswegoberfläche 31 des Außenumfangsrings 30 des Propellers 10 ist einstückig mit Endabschnitten der Mehrzahl von Laufschaufeln 20 verbunden, die in der Umfangsrichtung in Radialrichtung nach außen angeordnet sind.
Die konische Außenoberfläche 33 ist eine Oberfläche, welche die Außenoberfläche des Außenumfangsrings 30 bildet. Die konische Außenoberfläche 33 bildet eine konische Form mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Die konische Außenoberfläche 33 weist einen gleichmäßigen Kegelwinkel auf und erstreckt sich somit in der Richtung der Achse O mit einem gleichmäßigen Neigungswinkel relativ zur Achse O.
Mantel bzw. Hülle
Wie in 2 und 3 veranschaulicht, ist der Mantel 50 bereitgestellt, um den Wellenabschnitt 3 und den Propeller 10 von der Außenumfangsseite zu umgeben. Der Mantel 50 bildet eine ringförmige Form um die Achse O. Der Mantel 50 ist mit einem Freiraum von der Außenoberfläche des Wellenabschnitts 3 in Radialrichtung angeordnet. Somit ist ein ringförmiger Strömungspfad über die gesamte Achse-O-Richtung hinweg zwischen dem Mantel 50 und dem Wellenabschnitt 3 gebildet. Die Laufschaufeln 20 des Propellers 10 sind im Strömungsweg positioniert und der Außenumfangsring 30 des Propellers 10 ist in der Hülle 50 aufgenommen. Die Hülle 50 wird durch eine Mehrzahl von Segmenten gebildet, die in Richtung der Achse O abgeteilt sind. Die einzelnen Segmente sind durch Kopplungsabschnitte 70, die in 1 veranschaulicht sind, aneinander befestigt und integriert.
Die Oberfläche des Mantels 50, die in Radialrichtung nach innen weist, ist eine Mantelinnenoberfläche 51. Die Mantelinnenoberfläche 51 ist dem Strömungspfad zugewandt. Die radial nach außen weisende Oberfläche des Mantels 50 ist eine Mantelaußenoberfläche 52.
Die Querschnittsform des Mantels 50 der vorliegenden Ausführungsform, einschließlich der Achse O, ist eine Laufschaufelform. Ein Verbindungsabschnitt zwischen Endabschnitten der Mantelinnenoberfläche 51 und der Mantelaußenoberfläche 52 auf der stromaufwärtigen Seite ist ein Mantelvorderrand 53, der sich ringförmig vollständig über die Umfangsrichtung erstreckt. Ein Verbindungsabschnitt zwischen Endabschnitten der Mantelinnenoberfläche 51 und der Mantelaußenoberfläche 52 auf der stromabwärtigen Seite ist ein Mantelhinterrand 54, der sich vollständig über die Umfangsrichtung erstreckt und eine ringförmige Form bildet. Die Position des Mantelhinterrands 54 in der Richtung der Achse O ist die gleiche wie die Position des hinteren Endes des Wellenabschnitts 3, das heißt die Position des hinteren Endes des Wellenhinterabschnitts 5, in Richtung der Achse O.
Der Mantel 50 weist eine Form auf, bei der der Durchmesser zur stromabwärtigen Seite von der stromaufwärtigen Seite allmählich abnimmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine gewölbte Linie im Schaufelformquerschnitt des Mantels 50, deren Abstände von der Mantelinnenoberfläche 51 und der Mantelaußenoberfläche 52 gleich sind, allmählich nach innen in Radialrichtung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite geneigt. Somit ist der Mantelhinterrand 54 in Radialrichtung weiter innen positioniert als der Mantelvorderrand 53.
Die Mantelaußenoberfläche 52 weist einen Durchmesser auf, der zuerst in einem Abschnitt um die Mantelvorderkante 53 zur stromabwärtigen Seite zunimmt und dann gleichmäßig zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Die Mantelaußenoberfläche 52 bildet eine konvexe gekrümmte Form, die in Radialrichtung nach außen hervorsteht.
Die Mantelinnenoberfläche 51 weist einen Durchmesser auf, der in Radialrichtung nach innen zur stromabwärtigen Seite vollständig über die Achsen-O-Richtung abnimmt. Die Mantelinnenoberfläche 51 bildet eine konvexe gekrümmte Form, die in Radialrichtung nach innen hervorsteht. Der zwischen der Mantelinnenoberfläche 51 und der Wellenaußenoberfläche 3a des Wellenabschnitts 3 ausgebildete ringförmige Strömungsweg ist in Radialrichtung nach innen zu der stromabwärtigen Seite verengt. Somit nimmt der Querschnittsbereich des Strömungswegs zur stromabwärtigen Seite ab.
Ein Hohlraum 55, der von der Mantelinnenoberfläche 51 in Radialrichtung außen vertieft sind, sind in dem Mantel 50 ausgebildet. Der Außenumfangsring 30 des zweiten Propellers 10 ist in dem zweiten Hohlraum 50 aufgenommen.
Die Innenumfangsströmungswegoberfläche 31 des Außenumfangsrings 30 des Propellers 10 erstreckt sich so, dass sie mit der
Mantelinnenoberfläche 51 in Richtung der Achse O durchgehend ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Innenumfangsströmungspfadoberfläche 31 so, dass sie einen Teil der konvexen gekrümmten Oberfläche der Mantelinnenoberfläche 51 bildet.
Auf einer Oberfläche in dem Hohlraum 50, die in Radialrichtung nach innen weist, ist eine konische Innenoberfläche 57 mit einem unteren Abschnitt und mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite mit einem gleichmäßigen Kegelwinkel abnimmt, gebildet. Die konische Innenoberfläche 57 ist an einer Position in Richtung der Achse O ausgebildet, die der konischen Außenoberfläche 33 im Außenumfangsring 30 des Propellers 10 entspricht.
Konischer Motor
Der konische Motor treibt den Propeller 10 um die Achse O drehend an. Wie in 2 veranschaulicht, ist der konische Motor 90 in dem Hohlraum 55 der Hülle 50 aufgenommen. Der konische Motor 90 treibt den Propeller 10 drehend an. Der konische Motor 90 weist einen konischen Stator 100 und einen konischen Rotor 130 auf.
Konischer Stator
Der konische Stator 100 bildet eine ringförmige Form um die Achse O. Der konische Stator 100 bildet eine konische Form mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Das heißt, eine Statoraußenoberfläche 102, die die Außenoberfläche des konischen Stators 100 ist, und eine Statorinnenoberfläche 103, die die Innenoberfläche des konischen Stators 100 ist, bilden jeweils eine konische Form mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Die Statoraußenoberfläche 102 und die Statorinnenoberfläche 103 sind in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Achse O parallel zueinander.
Der Kegelwinkel der Statoraußenoberfläche 102 ist der gleiche wie der Kegelwinkel der konischen Innenoberfläche 57 innerhalb des Hohlraums 55 der Hülle 50. Somit ist die Statoraußenoberfläche 102 vollständig über die Achsrichtung und die Umfangsrichtung mit der konischen Innenoberfläche 57 in Kontakt und an dieser befestigt.
Konischer Rotor
Der konische Rotor 130 ist dem Außenumfangsring 30 des Propellers 10 in Radialrichtung des konischen Stators 100 innen bereitgestellt.
Der konische Rotor 130 bildet eine ringförmige Form um die Achse O. Der konische Rotor 130 bildet eine konische Form mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Das heißt, eine Rotoraußenoberfläche 133, die die Außenoberfläche des konischen Rotors 130 ist, und eine Rotorinnenoberfläche 132, die die Innenoberfläche des konischen Rotors 130 ist, bilden jeweils eine konische Form mit einem Durchmesser, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt. Die Rotoraußenoberfläche 133 und die Rotorinnenoberfläche 132 sind in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Achse O parallel zueinander.
Der Kegelwinkel der Rotorinnenoberfläche 132 ist der gleiche wie der Kegelwinkel der konischen Außenoberfläche 33 im Außenumfangsring 30 des Propellers 10. Somit ist die Rotorinnenoberfläche 132 vollständig über die Achsrichtung und die Umfangsrichtung mit der konischen Außenoberfläche 33 in Kontakt und ist einstückig befestigt. Somit drehen sich der konische Rotor 130 und der Propeller 10 als Einheit um die Achse O.
Außerdem sind die Rotoraußenoberfläche 133 und die
Statorinnenoberfläche 103 in radialer Richtung einander zugewandt, und ihre Kegelwinkel sind gleich. Somit ist ein gleichmäßiger Freiraum in der Achsen-O-Richtung und der Umfangsrichtung zwischen der Rotoraußenoberfläche 133 und dem Statorinnenoberfläche 103 gebildet.
Im konischen Motor 90 wird, wenn eine im konischen Stator 100 bereitgestellte Spule erregt wird, ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, und der konische Rotor 130 dreht sich aufgrund dieses Magnetfelds um die Achse O.
Lagerapparat
Der Lagerapparat 190 stützt den Propeller 10 drehbar um die Achse O. Der Lagerapparat 190 ist nur an dem Wellenabschnitt 3 von der Hülle 50 und dem Wellenabschnitt 3 bereitgestellt. Der Lagerapparat 190 ist in der in dem Wellenabschnitt 3 ausgebildeten Aufnahmerille 7 bereitgestellt. Der Lagerapparat 190 schließt ein erstes Drucklager 201 und ein zweites Drucklager 202 als Drucklager 200 und ein Radiallager 265 ein. Das erste Drucklager 201, das zweite Drucklager 202 und das Radiallager 265 tragen den Innenumfangsring 11 des Propellers 10 berührungslos mit einem Wasserfilm als dazwischen angeordnetem Schmierfilm.
Das erste Drucklager 201 ist auf der stromaufwärtsseitigen Rillenoberfläche 7b im Wellenabschnitt 3 über die gesamte Umfangsrichtung angeordnet. Das erste Drucklager 42 weist zu der stromaufwärtigen Endoberfläche 11b des ersten Innenumfangsrings 11 in Richtung der Achse O, mit dem Freiraum dazwischen.
Das zweite Drucklager 202 ist auf der stromabwärtsseitigen Rillenoberfläche 7c im Wellenabschnitt 3 über die gesamte Umfangsrichtung angeordnet. Das zweite Drucklager 202 weist zu der stromabwärtigen Endoberfläche 11c des ersten Innenumfangsrings 11 in Richtung der Achse O, mit dem Freiraum dazwischen.
Das erste Drucklager 201 und das zweite Drucklager 202, die ein Paar der Drucklager 200 sind, sind so bereitgestellt, dass sie den Innenumfangsring 11 aus Richtung der Achse O zwischen sich nehmen.
Im Folgenden wird eine detaillierte Konfiguration des Drucklagers 200 als dem ersten Drucklager 201 und dem zweiten Drucklager 202 unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben.
14 Drucklager
Wie in 3 und 4 veranschaulicht, weisen die Drucklager 200 jeweils eine Scheibe 205 und Druckpolster 210 als ein Lagerpolster auf.
Scheibe
Die Scheibe 205 ist ein Glied, das eine kreisförmige Ringformzentrierung auf der Achse O bildet und eine Plattenform mit einer konstanten Dicke in der Achse O aufweist. Die radiale Abmessung der Scheibe 205 ist vollständig über die Umfangsrichtung konstant. Die Oberfläche der Scheibe 205 auf der dem Innenumfangsring 11 gegenüberliegenden Seite ist am Wellenabschnitt 3 (der stromaufwärtsseitigen Rillenoberfläche 7b, der stromabwärtsseitigen Rillenoberfläche 7c) über dem gesamten Bereich in Umfangsrichtung fixiert.
Die dem Innenumfangsring 11 zugewandte Oberfläche der Scheibe 205 ist eine Ebene senkrecht zur Achse O.
Druckpolster
Die Druckpolster 210 sind an einer vorderen Oberfläche bereitgestellt, die eine Oberfläche der Scheibe 205 auf der Seite des Innenumfangsrings 11 ist. Wie in 4 veranschaulicht, sind eine Mehrzahl der Druckpolster 210 in Umfangsrichtung auf der vorderen Oberfläche der Scheibe 205 bereitgestellt. Die Druckpolster 210 sind dazu bereitgestellt, in Umfangsrichtung auf die vordere Oberfläche der Scheibe 205 gelegt zu werden. Die Mehrzahl von Druckpolstern 210 bilden als Ganzes eine ringförmige Form, die die Achse O umgibt.
Wie in 5 veranschaulicht, bildet jedes Druckpolster 210 eine vierschichtige Struktur, in der eine Basisschicht 220, eine elastische Schicht 230, eine Metallplatte 240 und eine Gleitschicht 250 nacheinander gestapelt sind, und zwar von der Seite des Wellenabschnitts 3 (von der Seite der stromaufwärtsseitigen Rillenoberfläche 7b oder der Seite der stromabwärtsseitigen Rillenoberfläche 7c; der unteren Seite in 5) in Richtung des Innenumfangsrings 11 (obere Seite in 5). Die Basisschicht 220, die elastische Schicht 230, die Metallplatte 240 und die Gleitschicht 250 bilden jeweils eine Plattenform mit der Richtung, in der der Innenumfangsring 11 und das Druckpolster 210 (Achse-O-Richtung), d. h. die Stapelrichtung der Schichten des Druckpolsters 210, als Dickenrichtung dienen. Nachstehend wird die Oberfläche jeder dieser Schichten auf dem Wellenabschnitt 3 als eine Rückfläche bezeichnet, und die Oberfläche auf dem Innenumfangsring 11 wird als eine vordere Oberfläche bezeichnet.
Basisschicht
Die Basisschicht 220 besteht aus einem Metall. Die Basisschicht 220 besteht zum Beispiel aus Edelstahl. Die Basisschicht 220 ist ein Verstärkungsglied, das die Festigkeit des Druckpolsters 210 gewährleistet. Die Basisschicht 220 ist so angeordnet, dass ihre hintere Oberfläche mit der Scheibe 205 in Kontakt steht. Die Basisschicht 220 bildet eine Bogenform, die durch Spalten eines kreisförmigen Rings in eine Mehrzahl (acht in der vorliegenden Ausführungsform) von Stücken in Umfangsrichtung, betrachtet in der Stapelrichtung (Achse-O-Richtung) jeder Schicht, erhalten wird. Die Endabschnitte der Basisschicht 220 in der Umfangsrichtung stehen zwischen den einander benachbarten Druckpolstern 210 in Kontakt miteinander. Die Basisschicht 220 ist zum Beispiel unter Verwendung von Bolzen oder dergleichen einstückig an der Scheibe 205 befestigt.
Die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche der Basisschicht 220 sind Ebenen, die senkrecht zu der Achse O sind.
Elastische Schicht
Die elastische Schicht 230 ist auf der vorderen Oberfläche der Basisschicht 220 gestapelt. Die elastische Schicht 230 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, d. h. einem Material mit einer hohen elastischen Grenze. Die elastische Schicht 230 besteht zum Beispiel aus verschiedenen Arten von Synthesekautschuken wie polybutadienbasierten, nitrilbasierten und chloroprenbasierten Kautschuken.
Die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche der elastischen Schicht 230 sind Ebenen senkrecht zur Achse O, ohne dass auf das Druckpolster 210 keine äußere Kraft ausgeübt wird.
Metallplatte
Die Metallplatte 240 ist auf der vorderen Oberfläche der elastischen Schicht 230 gestapelt. Die Metallplatte 240 ist bereitgestellt, um die gesamte vordere Oberfläche der elastischen Schicht 230 abzudecken. Die Metallplatte 240 besteht aus einem Metall, wie der Basisschicht 220. Die Metallplatte 240 besteht aus einem Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit und Steifigkeit, wie einem Stahlmaterial, das rostfreies Metall, Titan und dergleichen einschließt.
Die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche der Metallplatte 240 sind zur Achse O senkrechte Ebenen.
Gleitschicht
Die Gleitschicht 250 ist auf der vorderen Oberfläche der Metallplatte 240 gestapelt. Die Gleitschicht 250 ist bereitgestellt, um die gesamte vordere Oberfläche der Metallplatte 240 abzudecken. Die vordere Oberfläche der Gleitschicht 250 ist eine Polsteroberfläche 260, die dem Innenumfangsring 11 in Richtung der Achse O zugewandt ist, wobei Wasser dazwischen angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Oberfläche des Druckpolsters 210, die dem Innenumfangsring 11 zugewandt ist, die Polsteroberfläche 260.
Die Gleitschicht 250 besteht aus einem Lagermaterial mit einem niedrigeren Reibungskoeffizienten als der anderen Schichten, die das Druckpolster 210 bilden. Das Lagermaterial kann ein beliebiges harzbasiertes Material und ein metallbasiertes Lagermaterial sein.
Als harzbasiertes Lagermaterial kann zum Beispiel PEEK (Polyetheretherketon) oder PTFE (Polytetrafluorethylen) mit hoher Schmiereigenschaft verwendet werden. Außerdem können, als das harzbasierte Lagermaterial, verschiedene Harze, wie zum Beispiel Polyacetal, Nylon, Polyethylen, Phenolharz, Polyimid, Polyphenylensulfid und Polyamidimid verwendet werden.
Als metallbasiertes Lagermaterial können verschiedene Arten von Lagerlegierungen mit geringerer Steifigkeit, aber einem niedrigeren Reibungskoeffizienten als die der Metallplatte 240 verwendet werden. Zum Beispiel können als metallbasiertes Lagermaterial verschiedene Arten von Lagerlegierungen wie weißes Metall, das eine zinn-bleibasierte Legierung sowie Aluminiumlegierungen und Kupferlegierungen ist, verwendet werden.
Gesamtform des Druckpolsters
Die elastische Schicht 230, die Metallplatte 240 und die Gleitschicht 250 weisen die gleiche Form auf, wie in ihrer Stapelrichtung betrachtet. Die elastische Schicht 230, die Metallplatte 240 und die Gleitschicht 250 bilden jeweils eine Bogenform, die durch Spalten eines kreisförmigen Rings in mehrere Stücke, die in der Stapelrichtung betrachtet werden, erhalten wird. Die Umfangsabmessung der elastischen Schicht 230, der Metallplatte 240 und der Gleitschicht 250 ist kleiner als die Umfangsabmessung der Basisschicht 220. Somit sind Abschnitte auf der vorderen Oberfläche der Basisschicht 220 auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung der elastischen Schicht 230, der Metallplatte 240 und der Gleitschicht 250 freigelegt, ohne von der elastischen Schicht 230, der Metallplatte 240 und der Gleitschicht 250 bedeckt zu werden. In diesen Abschnitten fließt Wasser in Radialrichtung, und das Druckpolster 210 wird durch das Wasser gekühlt.
Form der Polsteroberfläche 260
Hier erstreckt sich, wie in 6(a) veranschaulicht, die vordere Oberfläche der Gleitschicht 250, d. h. die Polsteroberfläche 260, über den gesamten Bereich zum Innenumfangsring 11 hin, da sich die Polsteroberfläche 260 der Vorderseite in einer Drehrichtung R des Innenumfangsrings 11 nähert. Das heißt, die Höhe der Polsteroberfläche 260 von der Scheibe 205 nimmt zu, wenn sich die Polsteroberfläche 260 der Vorderseite in der Drehrichtung R in der Umfangsrichtung nähert. Mit anderen Worten weist die Polsteroberfläche 260 einen Aufwärtssteigung auf, wenn er sich der Vorderseite in der Drehrichtung R nähert.
Infolgedessen ist ein Randabschnitt der Polsteroberfläche 260 auf der Rückseite in der Drehrichtung R am weitesten von dem Innenumfangsring 11 in Richtung der Achse O entfernt. Ein Randabschnitt der Polsteroberfläche 260 auf der Vorderseite in der Drehrichtung R ist dem Innenumfangsring 11 in der Achse O am nächsten.
Außerdem ist die hintere Oberfläche der Gleitschicht 250 eine Ebene senkrecht zur Achse O. Somit nimmt die Dicke der Gleitschicht 250 in der Stapelrichtung allmählich zu, wenn sich die Gleitschicht 250 der Vorderseite in der Drehrichtung R nähert.
Zwischen der Polsterfläche 260 und dem Innenumfangsring 11 ist ein keilförmiger Freiraum ausgebildet. Durch den Freiraum nimmt der Raum allmählich ab, wenn er sich der Vorderseite in der Drehrichtung R nähert. Das Druckpolster 210 stützt den Innenumfangsring 11 von der Achse O mit einem Wasserfilm, der in diesem Freiraum gebildet ist, der dazwischen angeordnet ist.
Radiallager
Wie in 3 veranschaulicht, ist das Radiallager 265 auf der Rillenbodenoberfläche 5a der Aufnahmerille 7 über die gesamte Umfangsrichtung hinweg bereitgestellt. Das Radiallager 265 schließt einen rohrförmigen Ring 270 und radiale Polster 280 ein.
Der rohrförmige Ring 270 ist ein Glied, das eine rohrförmige Form bildet, die sich um die Achse O erstreckt. Der rohrförmige Ring 270 ist koaxial an der Außenumfangsseite der Rillenbodenoberfläche 7a im Wellenabschnitt 3 angebracht.
Eine Mehrzahl der radialen Polster 280 ist der Außenoberfläche des rohrförmigen Rings 270 vollständig über die Umfangsrichtung bereitgestellt. Die radialen Polster 280 haben die gleiche Konfiguration wie die der Druckpolster 210. Das heißt, die Basisschicht 220, die elastische Schicht 230, die Metallplatte 240 und die Gleitschicht 250 sind vom Wellenabschnitt 3 in Richtung der Ringinnenfläche 11a des Innenumfangsrings 11 gestapelt. Die Kontaktfläche 260 der
Gleitschicht 250, die der Ringinnenfläche 11a des Innenumfangsrings 11 zugewandt ist, weist eine Form mit einer Aufwärtssteigung auf, um nahe der Ringinnenfläche 11a zu kommen, wie sie sich der Vorderseite in der Drehrichtung R des Innenumfangsrings 11 nähert. Das radiale Polster 280 stützt den Innenumfangsring 11 von innen in Radialrichtung, wobei ein Wasserfilm in dem keilförmigen Freiraum gebildet wird, der dazwischen angeordnet ist, wie das Druckpolster 210.
Streben 300
Wie in 1 und 2 veranschaulicht, tragen die Streben 300 die Hülle 50 in Bezug auf den Wellenabschnitt 3, indem sie die Hülle 50 und den Wellenabschnitt 3 miteinander koppeln. Eine Mehrzahl der Streben 300 sind in Umfangsrichtung mit einem dazwischen liegenden Raum versehen und erstrecken sich von der Hülle 50 in Richtung der Achse O, um mit dem Wellenabschnitt 3 an einem Endabschnitt auf der stromaufwärtigen Seite verbunden zu werden. Ein Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite jeder Strebe 300 ist an der Hülle 50 befestigt. Genauer gesagt ist der Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite der Strebe 300 an einem Bereich der Hülle 50 befestigt, einschließlich eines Hüllenvorderrands 53, der die Außenoberfläche der Hülle 50 und die Innenoberfläche der Hülle 50 überspannt.
Wie in 7 veranschaulicht, ist die Querschnittsform in der Außenoberfläche der Strebe 300 senkrecht zur Achse O eine flache Form mit der Längsrichtung, die der Radialrichtung entspricht (in 7 oben und unten) und der kürzeren Richtung, die der Umfangsrichtung entspricht (rechts und links in 7). Somit wird die Drehung des Schubs des Unterwasserfahrzeugs 1 unterdrückt.
Die Strebe 300 schließt ein Innenumfangsseitenglied 310 und ein Außenumfangsseitenglied 320 ein.
Das Innenumfangsseitenglied 310 ist ein Glied, das einen Abschnitt der Strebe 300 nach innen in Radialrichtung bildet. Das
Innenumfangsseitenglied 310 bildet eine Form, in der sich die Querschnittsform senkrecht zur Achse O in Radialrichtung erstreckt. Das Innenumfangsseitenglied 310 erstreckt sich in Richtung der Achse O in der Querschnittsform. Das Innenumfangsseitenglied 310 ist mit einer vertieften Aufnahmerille 311 versehen, die in Radialrichtung nach innen von einem Endabschnitt nach außen in der Radialrichtung des Innenumfangsseitenglieds 310 vertieft ist. Die vertiefte Aufnahmerille 311 erstreckt sich in Erstreckungsrichtung des Innenumfangsseitenglieds 310, d. h. in Richtung der Achse O. Die vertiefte Aufnahmerille 311 erreicht keinen Abschnitt des Innenumfangsseitenglieds 310 nach innen in Radialrichtung. Das heißt, die vertiefte Aufnahmerille 311 ist so ausgebildet, dass sie in Radialrichtung des Innenumfangsseitenglieds 310 eher außen liegt. Somit weist der Abschnitt des Innenumfangsseitenglieds 310 nach innen in Radialrichtung eine feste Struktur auf.
Das Außenumfangsseitenglied 320 ist ein Glied, das einen Abschnitt der Strebe 300 nach außen in Radialrichtung bildet. Das
Außenumfangsseitenglied 320 bildet eine Abdeckform, die die vertiefte Aufnahmerille 311 des Innenumfangsseitenglieds 310 von außen in Radialrichtung vollständig über die Erstreckungsrichtung der Strebe 300 abdeckt. Eine Innenwandoberfläche des Außenumfangsseitenglieds 320 ist eine Aufnahmeinnenoberfläche 321. Ein Raum zum Aufnehmen des Stromkabels 340 ist durch die Aufnahmeinnenoberfläche 321 des Außenumfangsseitenglieds 320 und die vertiefte Aufnahmerille 311 des Innenumfangsseitenglieds 310 vollständig über die Erstreckungsrichtung der Strebe 300 definiert und gebildet.
Das Außenumfangsseitenglied 320 ist unter Verwendung von Fixierschrauben 330, die von beiden Seiten in Umfangsrichtung befestigt sind, an dem Innenumfangsseitenglied 310 befestigt, wobei das Innenumfangsseitenglied 310 von außen in Radialrichtung bedeckt ist. Das Außenumfangsseitenglied 320 kann durch das Entfernen der Fixierschrauben 330 von dem Innenumfangsseitenglied 310 entfernt werden. Das heißt, das Außenumfangsseitenglied 320 ist abnehmbar an dem Innenumfangsseitenglied 310 angebracht.
Stromkabel
Wie in 2 veranschaulicht, ist das Stromkabel 340 ein Kabel zur Stromversorgung des konischen Motors 90. Das Stromkabel 340 weist eine Mehrzahl von gebündelten Drähten 341 auf. Wie in 7 veranschaulicht, ist das Stromkabel 340 einschließlich der Mehrzahl von Drähten 341 in dem Aufnahmeraum aufgenommen, der durch die vertiefte Aufnahmerille 311 und die Aufnahmeinnenoberfläche 321 in der Strebe 300 ausgebildet ist. Das Stromkabel 340 erstreckt sich vollständig über die Erstreckungsrichtung der Strebe 300. Da der Aufnahmeraum in der Strebe 300 so angeordnet ist, dass er in Radialrichtung eher außen liegt, ist das in der Strebe 300 aufgenommene Stromkabel 340 auch so angeordnet, dass es in Radialrichtung eher außen liegt.
Wie in 2 veranschaulicht, ist ein Ende des Stromkabels 340 über einen Verbindungspunkt zwischen der Strebe 300 und dem Wellenabschnitt 3 in den Wellenabschnitt 3 eingeführt und über Anschlüsse 343 mit einer Stromquelle (nicht veranschaulicht) verbunden. Das andere Ende (der Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite) des Stromkabels 340 ist über eine Sammelschiene 342, die die Hülle 50 an einem Verbindungspunkt zwischen der Strebe 300 und der Hülle 50 durchdringt, mit dem konischen Stator 100 des konischen Motors 90 verbunden. Auf diese Weise ist das Stromkabel 340 in der Strebe 300 angeordnet, um sich in der Erstreckungsrichtung der Strebe 300 zu erstrecken, wodurch die Stromquelle im Wellenabschnitt 3 und der konische Motor 90 in der Hülle 50 elektrisch verbunden sind.
Das Stromkabel 340 ist so angeordnet, dass es sich innerhalb mindestens einer Strebe 300 aus der Mehrzahl von Streben 300 erstreckt. Das Stromkabel 340 kann so angeordnet sein, dass es sich innerhalb einer Mehrzahl von Streben 300 außer einigen Streben 300 aus der Mehrzahl von Streben 300 erstreckt. Stromkabel 340 können sich jeweils in drei Streben 300 erstrecken, und das Stromkabel 340 in jeder Strebe 300 kann eine beliebige von einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase der Dreiphasenverdrahtung sein.
Externe Kabel
Wie in 2 veranschaulicht, ist das externe Kabel 360 ein Kabel zum Verbinden verschiedener Vorrichtungen innerhalb des Wellenabschnitts 3 (der Fahrzeugkörper 2) und externer Vorrichtungen, die separat von dem Unterwasserfahrzeug 1 bereitgestellt werden.
Das externe Kabel 360 erstreckt sich über den Wellenabschnitt 3 und den Endabschnitt der Strebe 300 auf der stromabwärtigen Seite über einen Verbindungspunkt zwischen dem Wellenabschnitt 3 und der Strebe 300. Ein Abschnitt der Strebe 300 an seinem Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite nach außen in Radialrichtung ist eine flache Oberfläche 350 mit einer ebenen Form senkrecht zur Achse-O-Richtung. Das externe Kabel 360 erstreckt sich außerhalb des Unterwasserfahrzeugs 1 über die flache Oberfläche 350 der Strebe 300 und ist mit externen Vorrichtungen verbunden.
Operative Auswirkungen
Das Unterwasserfahrzeug 1 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann unter Wasser mit dem Schubapparat 8 angetrieben werden. Insbesondere dreht sich, wenn der konische Motor 90 in dem Hohlraum 55 der Hülle 50 angetrieben wird, der Propeller 10, der einstückig an dem konischen Rotor 130 des konischen Motors 90 befestigt ist, um die Achse O. Dadurch wird das Wasser von den im Strömungsweg befindlichen Laufschaufeln 20 in Richtung der stromabwärtigen Seite gepumpt.
Dann wird die Schubkraft zur stromaufwärtigen Seite an dem Propeller 10 als eine durch das Pumpen des Wassers erzeugte Reaktionskraft erzeugt. Die Schubkraft wird vom Innenumfangsring 11 des Propellers 10 über das erste Drucklager 201 auf den Wellenabschnitt 3 übertragen. Dadurch wirkt die Schubkraft auf den Wellenabschnitt 3 und den damit einstückigen Fahrzeugkörper 2, wodurch der Unterwasserfahrzeugkörper 1 angetrieben wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Lagerapparat 190, der den Propeller 10 stützt, für den Wellenabschnitt 3 bereitgestellt, während der konische Motor 90, der den Propeller 10 antreibt, in der Hülle 50 angeordnet ist. Das heißt, der Schubapparat 8 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist konfiguriert, um den Außenumfangsantrieb und Innenumfangsträger für den Propeller 10 zu implementieren.
Wenn hier sowohl der konische Motor 90 als auch der Lagerapparat 190 in der Hülle 50 bereitgestellt sind, muss der Raum zur Aufnahme von ihnen innerhalb der Hülle 50 gebildet werden. Im Hinblick darauf besteht ein Problem darin, dass die Hülle 50 selbst vergrößert ist, was zu einer Erhöhung des Widerstands gegen Wasser führt, was die Antriebseffizienz verringert.
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform der konische Motor 90 in der Hülle 50 angeordnet, während der Lagerapparat 190 nur an dem Wellenabschnitt 3 von der Hülle 50 und dem Wellenabschnitt 3 bereitgestellt ist. Infolgedessen kann die Hülle 50 als kompakte Konfiguration konfiguriert werden, und eine Abnahme der Antriebseffizienz kann vermieden werden.
Die Umfangsgeschwindigkeit des Propellers 10 ist auf der Außenumfangsseite größer als auf der Innenumfangsseite. Aus diesem Grund vergrößert sich, wenn der Lagerapparat 190 an der Außenumfangsseite bereitgestellt ist, die Last an dem Lagerapparat 190. In diesem Fall muss der Lagerapparat 190 gemäß der erhöhten Last vergrößert werden, was zu einer weiteren Vergrößerung der Hülle 50 führt. Durch Bereitstellen des Lagerapparats 190 für den Wellenabschnitt 3 wie in der vorliegenden Ausführungsform kann die von dem Lagerapparat 190 aufgenommene Last reduziert werden, wodurch der Lagerapparat 190 verkleinert werden kann. Dadurch kann eine kompakte Konfiguration des Schubapparats 8 als Ganzes erreicht werden.
Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform Gleitlager als das erste Drucklager 201, das zweite Drucklager 202 und das enthaltene Radiallager 265, die in dem Lagerapparat 190 enthalten sind, eingesetzt. Mit dieser Konfiguration kann der Lagerapparat 190 als eine kompaktere Konfiguration gestaltet werden als in einem Fall, in dem zum Beispiel Wälzlager eingesetzt werden.
Das Wasser, das zwischen dem Innenumfangsring 11 und dem ersten Drucklager 201, dem zweiten Drucklager 202 sowie dem Radiallager 265 fließt, kann als Schmiermittel verwendet werden. Diese Konfiguration erübrigt die Notwendigkeit eines Ölversorgungsapparats oder dergleichen, wodurch der Lagerapparat 190 als eine einfache Konfiguration gestaltet werden kann.
Darüber hinaus kann der Propeller 10 mit einem Wasserfilm, der in dem Zwischenraum zwischen dem Innenumfangsring 11 und dem ersten Drucklager 201, dem zweiten Drucklager 202 sowie dem Radiallager 265 gebildet ist, gestützt werden, wodurch der Reibungsverlust im Vergleich zu einem Fall, in dem Wälzlager verwendet werden, deutlich reduziert werden kann.
Im Druckpolster 210 und dem radialen Polster 280 ist die elastische Schicht 230 elastisch verformt, wodurch die Gleitschicht 250 geneigt ist. Dadurch kann die Ausrichtungswirkung des Innenumfangsrings 11 durch das Druckpolster 210 und das radiale Polster 280 erhalten werden. Weiterhin kann die vom Propeller 10 in den Wellenabschnitt 3 übertragene Schwingung durch die elastische Schicht 230 gedämpft werden. Infolgedessen kann die Schwingung des Wellenabschnitts 3 in Verbindung mit der Schwingung des Propellers 10 unterdrückt werden und die Übertragung der durch die Schwingung des Wellenabschnitts 3 verursachten Geräusche in den Wellenabschnitt 3 kann unterdrückt werden.
Hier ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6(a) veranschaulicht, die Aufwärtssteigung auf der Polsteroberfläche 260 des Druckpolsters 210 zur Vorderseite in der Drehrichtung R ausgebildet, und eine Wassereinlassseite in dem Freiraum ist offen. Somit kann Wasser, das von dem Innenumfangsring 11 geleitet wird, leicht in das Freiraum gezogen werden.
Der Wasserfilm ist als Schmierfilm im Freiraum durch das in den Freiraum eingezogene Wasser gebildet. Wenn die Last über den Wasserfilm auf das Druckpolster 210 übertragen wird, wirkt die Last als Oberflächendruck auf den gesamten Bereich der Polsteroberfläche 260. Dadurch wird, wie in 6(b) veranschaulicht, die elastische Schicht 230 des Druckpolsters 210 insbesondere in dem Abschnitt auf der Vorderseite der Drehrichtung R, der einen kleineren Abstand aufweist, stark verformt. Infolgedessen wird die Steigung der Polsteroberfläche 260 niedriger.
Wenn eine solche Mikrosteigung gebildet wird, wird in dem Freiraum ein geeigneter keilförmiger Wasserfilm gebildet. Somit gibt es keine lokale Last, die nur auf einen Abschnitt der Polsteroberfläche 260 ausgeübt wird, und der Oberflächendruck wird auf die gesamte Polsteroberfläche 260 ausgeübt. Dadurch kann die Belastungsfähigkeit des Druckpolsters 210 verbessert werden. Das radiale Polster 280 zeigt auch ähnliche Wirkungen.
Der von dem Innenumfangsring 11 über den Wasserfilm auf das Druckpolster 210 übertragene Oberflächendruck ist im mittleren Abschnitt der Polsteroberfläche 260 in der Drehrichtung R besonders groß. Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform die
Metallplatte 240 mit hoher Steifigkeit zwischen der Gleitschicht 250 und der elastischen Schicht 230 angeordnet, so dass eine Verformung der elastischen Schicht 230, die unter dem Oberflächendruck vertieft ist, unterdrückt werden kann.
Das heißt, selbst wenn ein großer Oberflächendruck auf den mittleren Abschnitt der Gleitschicht 250 ausgeübt wird, wird der Oberflächendruck durch die Metallplatte 240 verteilt, die auf der Rückflächenseite bereitgestellt ist und eine hohe Steifigkeit aufweist, die der elastischen Schicht 230 verliehen werden soll. Dadurch kann ein großer Freiraum in der elastischen Schicht 230 vermieden werden. Somit kann die Keilform des Freiraums aufrechterhalten und eine hohe Belastungsfähigkeit aufrechterhalten werden.
Wenn der Schubapparat 8 gestartet wird, ist die Abtriebsleistung des konischen Motors 90 groß, und die Beschleunigung des Propellers 10 ist groß. Dadurch nimmt die auf das erste Drucklager 201 auf der stromaufwärtigen Seite ausgeübte Schublast zu. Andererseits wird während des Bremsens oder während eines nicht stationären Betriebs, bei dem die Beschleunigung und Verzögerung wiederholt wird, auf der stromabwärtigen Seite auf das zweite Drucklager 202 eine Schublast ausgeübt. Im Vergleich zu der Schublast ist die auf das erste Drucklager 201 ausgeübte Schublast groß und das auf das zweiten Drucklager 202 einwirkende Drucklager 200 klein.
In Übereinstimmung mit der Intensität der Schublast kann der Lagerapparat 190, indem ein großes Drucklager 200 auf der stromaufwärtigen Seite, auf das eine große Schublast ausgeübt wird, und ein kleines Drucklager 200 auf der stromabwärtigen Seite mit einer relativ geringeren Schublast bereitgestellt wird, verkleinert werden, während die Schublast ordnungsgemäß aufgenommen wird.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform das Stromkabel 340 des konischen Motors 90 in der Strebe 300 bereitgestellt, die die Hülle 50 auf dem Wellenabschnitt 3 stützt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine Konfiguration zur Stromversorgung des konischen Motors 90 separat bereitzustellen, wodurch der gesamte Schubapparat 8 verkleinert werden kann.
Hier weist die Strebe 300 mit einer Funktion zum Stützen der Hülle 50 ein gewisses Maß an Festigkeit auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Stromkabel 340 an einer Position angeordnet, die in Radialrichtung der Querschnittsform der Strebe 300 eher außen liegt, und der Abschnitt nach innen in Radialrichtung ist eine feste Struktur. Somit kann die Festigkeit der Strebe 300 während der Aufnahme des Stromkabels 340 sichergestellt werden.
Außerdem schließt in der vorliegenden Ausführungsform die Strebe 300 das Innenumfangsseitenglied 310 und das Außenumfangsseitenglied 320 ein, und das Außenumfangsseitenglied 320 ist abnehmbar an dem Innenumfangsseitenglied 310 anbringbar. Durch Entfernen des Außenumfangsseitenglieds 320 vom Innenumfangsseitenglied 310 kann das in der Strebe 300 angeordnete Stromkabel 340 freigelegt werden. Somit können Installation, Entfernung, Austausch und Wartung des Stromkabels 340 einfach durchgeführt werden.
Da sich das externe Kabel 360 außerhalb der Strebe 300 über die flache Oberfläche 350 erstreckt, die an dem Endabschnitt der Strebe 300 auf der stromabwärtigen Seite ausgebildet ist, kann der Widerstand in Wasser aufgrund des Auslassabschnitts des externen Kabels 360 von der Strebe 300 auf ein Minimum unterdrückt werden. Dies kann die Antriebseffizienz aufrechterhalten.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der konische Motor mit dem konischen Stator 100 und dem konischen Rotor 130, die jeweils einen Durchmesser aufweisen, der zur stromabwärtigen Seite hin abnimmt, als Motor eingesetzt, der den Außenumfangsantrieb des Propellers implementiert. Somit kann die Form des konischen Motors 90 gemäß der Form der Hülle 50 hergestellt werden. Somit muss die Form der Hülle 50 nicht hochdimensioniert werden, um sich an die Konfiguration des Motors anzupassen. Dadurch kann die Hülle 50 eine weitere kompakte Konfiguration aufweisen.
Andere Ausführungsform
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann je nach Bedarf innerhalb eines Bereichs modifiziert werden, der nicht von dem technischen Gedanken der Erfindung abweicht.
Während zum Beispiel eine Konfiguration, in der der Schubapparat 8 nur einen Propeller 10 einschließt, in der Ausführungsform bereitgestellt wird, können mehrere Propeller 10 in Richtung der Achse O bereitgestellt sein. In diesem Fall genügt es, wenn der Lagerapparat 190 von mindestens einem Propeller 10 nur an dem Wellenabschnitt 3, aus der Hülle 50 und dem Wellenabschnitt 3, bereitgestellt ist.
Gemäß der Mehrzahl von Propellern 10 können eine Mehrzahl von Motoren, die diese jeweiligen Propeller 10 antreiben, in der Hülle 50 bereitgestellt sein.
In der Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem der konische Motor 90 als Motor verwendet wird, der den Propeller 10 antreibt. Dies ist jedoch nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt. Zum Beispiel kann ein rohrförmiger Motor mit einem Stator und einem Rotor verwendet werden, der eine Zentrierung rohrförmiger Form auf einer Achse bildet.
In der Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das Druckpolster 210 eine vierschichtige Struktur der Basisschicht 220, der elastischen Schicht 230, der Metallplatte 240 und der Gleitschicht 250 aufweist. Die Metallplatte 240 ist jedoch nicht notwendigerweise bereitgestellt. Auch in diesem Fall kann die Gleitschicht 250, die den Innenumfangsring 11 mit dem dazwischen angeordneten Wasserfilm stützt, den Reibungswiderstand reduzieren und die elastische Schicht 230 kann die Ausrichtungswirkung und die Vibrations- und Schallisolationswirkung bereitstellen.
Obwohl ein Beispiel beschrieben wird, in dem das Stromkabel 340 so angeordnet ist, dass es in der Ausführungsform eher in dem in Radialrichtung der Strebe 300 nach außen gerichteten Abschnitt liegt, ist dies nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt. Das Stromkabel 340 kann so angeordnet sein, dass es in Radialrichtung der Strebe 300 eher innen liegt, und der Abschnitt nach außen in der Radialrichtung der Strebe 300 kann eine feste Struktur sein.
Wenn ferner eine Mehrzahl von Motoren gemäß einer Mehrzahl von Propellern 10 bereitgestellt werden, kann das in jeder Strebe 300 bereitgestellte Stromkabel 340 dazu konfiguriert sein, Strom an einen anderen Motor zuzuführen. Bei dieser Konfiguration kann selbst dann, wenn eine Strebe 300 gebrochen ist und das Stromkabel 340 in dieser Strebe 300 beschädigt ist, jedem der Motoren durch das Stromkabel 340 in einer anderen Strebe 300 Strom zugeführt werden, so dass der Motor angetrieben werden kann.
Außerdem wird in der Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem die erfindungsgemäße Fluidmaschine auf den Schubapparat 8 des Unterwasserfahrzeugs 1 angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann die Fluidmaschine auf den Schubapparat 8 eines Schiffes oder dergleichen angewendet werden, das sich auf Wasser fortbewegt.
Die erfindungsgemäße Fluidmaschine ist nicht auf den Schubapparat 8 beschränkt und kann auf andere unter Wasser verwendete Fluidmaschinen wie eine Pumpe angewendet werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Fluidmaschine beschränkt, die Wasser pumpt, und kann auf eine Fluidmaschine angewendet werden, die andere Flüssigkeitsarten wie Öl pumpt.
Anmerkungen
Der Schubapparat 8 (Fluidmaschine) und das Unterwasserfahrzeug 1, die in jeder der Ausführungsformen beschrieben sind, sind zum Beispiel wie folgt ausgelegt.
(1) Eine Fluidmaschine gemäß einem ersten Gesichtspunkt schließt Folgendes ein: einen Wellenabschnitt 3, der sich in einer Achse-O-Richtung erstreckt; eine Hülle 50, die bereitgestellt ist, um den Wellenabschnitt 3 zu umgeben, und die einen Strömungsweg zwischen der Hülle 50 und dem Wellenabschnitt 3 bildet, wobei der Strömungsweg eine Seite in der Achsen-O-Richtung, die als eine stromaufwärtige Seite dient, und eine andere Seite in der Achsen-O-Richtung, die als eine stromabwärtige Seite dient, aufweist; einen Propeller 10, der drehbar um die Achse O zwischen dem Wellenabschnitt 3 und der Hülle 50 bereitgestellt ist; einen Motor, der in der Hülle 50 bereitgestellt ist und konfiguriert ist, um den Propeller 10 drehend anzutreiben, und einen Lagerapparat 190, das nur an dem Wellenabschnitt 3, aus der Hülle 50 und dem Wellenabschnitt 3, bereitgestellt ist und den Propeller 10 drehend stützt.
Im vorliegenden Gesichtspunkt ist der Lagerapparat 190, der den Propeller 10 stützt, für den Wellenabschnitt 3 bereitgestellt, während der Motor in der Hülle 50 einen Außenumfangsantrieb des Propellers 10 implementiert. Somit kann die Hülle 50 im Vergleich zu einem Fall, in dem sowohl der Motor als auch der Lagerapparat 190 an der Hülle 50 bereitgestellt werden, eine kompakte Konfiguration aufweisen.
Der Propeller 10 weist an der Innenumfangsseite eine geringe Umfangsgeschwindigkeit auf als an der Außenumfangsseite. Somit wird bei dem für den Wellenabschnitt 3 bereitgestellten Lagerapparat 190 die von dem Lagerapparat 190 aufgenommene Last im Vergleich zu einem Fall reduziert, in dem der Lagerapparat 190 an der Außenumfangsseite bereitgestellt ist. Dadurch kann der Lagerapparat 190 verkleinert werden, wodurch eine kompakte Konfiguration des Schubapparats 8 insgesamt erreicht werden kann.
(2) Eine Fluidmaschine gemäß einem zweiten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß (1), wobei der Propeller 10 einen Innenumfangsring 11 einschließt, der an einer Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 3 mit einem dazwischen angeordneten Freiraum bereitgestellt ist, wobei der Lagerapparat einschließt: ein Paar von Drucklagern 200, die für den Wellenabschnitt 3 bereitgestellt sind, um den Innenumfangsring 11 von beiden Seiten in Richtung der Achse O zwischen sich zu nehmen, und ein Radiallager 265, das für den Wellenabschnitt 3 bereitgestellt ist, so dass er einer Innenoberfläche des Innenumfangsrings 11 zugewandt ist, und die Drucklager 200 und das Radiallager 265 sind Gleitlager, die den Innenumfangsring 11 über einen Fluidfilm, der aus einem in die Freiraum eintretenden Fluid gebildet ist, stützen.
Durch die Verwendung der Gleitlager kann eine kompaktere Konfiguration erreicht werden als in einem Fall, in dem zum Beispiel Wälzlager verwendet werden. Zusätzlich kann ein Fluid in einer Umgebung, in der die Fluidmaschine platziert ist, als Schmiermittel verwendet werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Ölversorgungsapparats oder dergleichen. Außerdem kann die Konfiguration, um den Propeller 10 mit dem dazwischen angeordneten Fluidfilm zu stützen, den Reibungsverlust signifikant reduzieren als in einem Fall, in dem zum Beispiel Wälzlager verwendet werden.
(3) Eine Fluidmaschine gemäß einem dritten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß (2), wobei das Drucklager 200 und/oder das Radiallager 265 eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung angeordneten Lagerpolstern einschließt/einschließen, und die Lagerpolster jeweils eine elastische Schicht 230, die an dem Wellenabschnitt 3 befestigt ist und aus einem elastischen Material hergestellt ist, das elastisch verformbar ist, und eine Gleitschicht 250, die auf der elastischen Schicht 230 gestapelt ist, so dass sie dem Innenumfangsring 11 zugewandt ist und aus einem Lagermaterial hergestellt ist, einschließen.
Mit dieser Konfiguration wird die elastische Schicht 230 elastisch verformt, wodurch die Gleitschicht 250 geneigt werden kann. Dadurch kann die Ausrichtungswirkung des Innenumfangsrings 11 durch das Lagerpolster erhalten werden. Außerdem kann die von dem Propeller 10 in den Wellenabschnitt 3 übertragene Schwingung und Schall durch die elastische Schicht 230 gedämpft werden, d. h. die Vibrations- und Schallisolationswirkung kann bereitgestellt werden.
(4) Eine Fluidmaschine gemäß einem vierten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß (3), wobei sich eine Polsteroberfläche 260 der Gleitschicht 250 in dem Lagerpolster in Richtung des Innenumfangsrings 11 erstreckt, da sich die Polsteroberfläche 260 in einer Drehrichtung R des Innenumfangsrings 11 nach vorne nähert.
Das Fluid wird mit der Drehung des Innenumfangsrings 11 geleitet, wodurch das Fluid in den Freiraum zwischen dem Innenumfangsring 11 und der Polsteroberfläche 260 gesaugt wird. Hier wird im vorliegenden Gesichtspunkt eine Steigung auf der Polsteroberfläche 260 gebildet, und eine Fluideinlassseite des Freiraums ist offen. Somit kann das Fluid leicht in den Freiraum gezogen werden.
Da die elastische Schicht 230 gemäß dem Oberflächendruck aus dem auf diese Weise gezogenen Fluid verformt wird, wird die Steigung der Polsteroberfläche 260 geringer. Das heißt, bei einer auf der Polsteroberfläche 260 gebildeten Mikrosteigungsoberfläche wird in dem Freiraum ein geeigneter keilförmiger Wasserfilm gebildet, und die Belastungsfähigkeit kann verbessert werden.
(5) Eine Fluidmaschine gemäß einem fünften Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß (3) oder (4), in der das Lagerpolster ferner eine Metallplatte 240 einschließt, die zwischen der elastischen Schicht 230 und der Gleitschicht 250 gestapelt ist und eine größere Steifigkeit als Steifigkeiten der elastischen Schicht 230 und der Gleitschicht 250 aufweist.
Mit dieser Konfiguration ist die Metallplatte 240 mit hoher Steifigkeit zwischen der Gleitschicht 250 und der elastischen Schicht 230 angeordnet, so dass eine Verformung der vertieften Schicht 230 selbst dann unterdrückt werden, wenn der Oberflächendruck über den Fluidfilm auf die Polsteroberfläche 260 wirkt. Somit wird keine große Vertiefung in dem Lagerpolster als Ganzes verursacht und eine Abnahme der Belastungsfähigkeit kann vermieden werden.
(6) Eine Fluidmaschine gemäß einem sechsten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß einem von (2) bis (5), wobei eine Gesamtfläche der Polsteroberfläche 260, in Richtung der Achse O betrachtet, des Drucklagers 200, das auf der stromaufwärtigen Seite aus dem Paar von Drucklagern 200 angeordnet ist, größer ist als eine Gesamtfläche der Polsteroberfläche 260, in Richtung der Achse O betrachtet, des Drucklagers 200, das auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist.
Wenn der Schubapparat 8 gestartet wird, ist die Abtriebsleistung des Motors groß und die Beschleunigung des Propellers 10 ist groß, und somit wird auf der stromaufwärtigen Seite eine große Schublast auf das Drucklager 200 ausgeübt. Andererseits wird während des Bremsens oder während eines nicht stationären Betriebs, bei dem die Beschleunigung und Verzögerung wiederholt wird, auf der stromabwärtigen Seite auf das Drucklager 200 eine Schublast ausgeübt. Auf diese Weise ist die Last, die auf das Drucklager 200 auf der stromabwärtigen Seite ausgeübt wird, kleiner als die Schublast, die auf der stromaufwärtigen Seite dem Drucklager 200 ausgeübt wird.
Durch das Herstellen eines großen Drucklagers 200 auf der stromaufwärtigen Seite, auf das eine große Schublast ausgeübt wird und eines kleines Drucklagers 200 auf der stromabwärtigen Seite mit einer relativ geringeren Schublast, kann der Lagerapparat 190 verkleinert werden, während die Schublast ordnungsgemäß aufgenommen wird.
(7) Eine Fluidmaschine gemäß einem siebten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine nach einem der Punkte (1) bis (6), ferner einschließend: eine Mehrzahl von Streben 300, die mit einem Raum angeordnet sind, der dazwischen in einer Umfangsrichtung angeordnet ist und die Hülle 50 und den Wellenabschnitt 3 verbindet, und ein Stromkabel 340, das dazu vorgesehen ist, sich über den Wellenabschnitt 3 und die Hülle 50 in mindestens einer der Streben 300 zu erstrecken und konfiguriert ist, um den Motor in der Hülle 50 mit Strom zu versorgen.
Wenn der Motor einen Außenumfangsantrieb des Propellers 10 implementiert, ist es wichtig, zu bestimmen, welches Stromversorgungssystem für den in der Hülle 50 angeordneten Motor bereitgestellt ist. In dem vorliegenden Gesichtspunkt ist es durch das Bereitstellen des Stromkabels 340 in der Strebe 300, die die Hülle 50 am Wellenabschnitt 3 stützt, möglich, für den Motor eine geeignete Stromversorgung bereitzustellen, ohne dass ein Glied für das Stromversorgungssystem separat hinzugefügt wird.
(8) Eine Fluidmaschine gemäß einem achten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß (7), wobei sich die Streben 300 jeweils von der Hülle 50 zur stromaufwärtigen Seite hin erstrecken und mit dem Wellenabschnitt 3 verbunden sind und eine Querschnittsform senkrecht zu der Achse O der Strebe 300 aufweisen, die eine flache Form mit einer Längsrichtung aufweist, die einer Radialrichtung entspricht, und das Stromkabel 340 so angeordnet ist, dass es eher auf einer Seite in Radialrichtung in der Strebe 300 liegt.
Mit einer Funktion zum Stützen der Hülle 50 sollte die Strebe 300 ein hohes Maß an Festigkeit aufweisen. Im vorliegenden Gesichtspunkt ist das Stromkabel 340 auf einer Seite in Radialrichtung der Querschnittsform der Strebe 300 angeordnet. Daher kann der Abschnitt auf der anderen Seite in Radialrichtung der Strebe 300 zum Beispiel eine feste Struktur aufweisen und die Festigkeit der Strebe 300 kann sichergestellt werden.
(9) Eine Fluidmaschine gemäß einem neunten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine nach (8), wobei das Stromkabel 340 so angeordnet ist, um in Radialrichtung in der Strebe 300 eher außen zu liegen, die Strebe 300 schließt ein: ein Innenumfangsseitenglied 310, das ein Abschnitt ist, der in Radialrichtung nach innen angeordnet ist, und ein Außenumfangsseitenglied 320, das ein Abschnitt ist, der sich in Radialrichtung des Innenumfangsseitenglieds 310 nach außen befindet und von dem Innenumfangsseitenglied 310 entfernt werden kann, und das Stromkabel 340 durch Entfernen des Außenumfangsseitenglieds 320 von dem Innenumfangsseitenglied 310 freigelegt wird.
Somit können Installation, Entfernung, Austausch und Wartung des Stromkabels 340 einfach durchgeführt werden.
(10) Eine Fluidmaschine gemäß einem zehnten Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß einem von (7) bis (9), in der ein flacher Abschnitt an einem Endabschnitt von mindestens einigen der Mehrzahl von Streben 300 auf der stromabwärtigen Seite ausgebildet ist, wobei der flache Abschnitt eine ebene Form senkrecht zur Achse O aufweist und zur stromabwärtigen Seite weist, und die Fluidmaschine ferner ein externes Kabel 360 einschließt, das mit einer externen Vorrichtung verbunden ist und sich über den flachen Abschnitt in die Strebe 300 hinein und aus dieser heraus erstreckt.
Der Außendurchmesser des Schubapparats 8 als der Fluidmaschine bildet grundsätzlich eine Flusslinienform, um den Widerstand in Wasser zu minimieren. Wenn zum Beispiel das externe Kabel 360 mit der Außenoberfläche der Hülle 50 oder dem Wellenabschnitt 3 verbunden ist, nimmt der Widerstand gegen Wasser aufgrund des externen Kabels 360 zu. Im vorliegenden Gesichtspunkt ist der flache Abschnitt an dem Endabschnitt der Strebe 300 auf der stromabwärtigen Seite bereitgestellt, und das externe Kabel 360 ist über diesen Punkt verbunden, wodurch eine Erhöhung des Widerstands gegen Wasser auf ein Minimum unterdrückt werden kann.
(11) Eine Fluidmaschine gemäß einem elften Gesichtspunkt ist die Fluidmaschine gemäß einem der (1) bis (10), wobei der Motor ein konischer Motor 90 ist, der einen Durchmesser aufweist, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt.
Durch Verwendung des konischen Motors 90 als der in der Hülle 50 angeordnete Motor kann die Form des Motors gemäß der Form der Hülle 50 hergestellt werden. Somit muss die Form der Hülle 50 nicht hochdimensioniert werden, um sich an die Konfiguration des Motors anzupassen, wodurch eine kompakte Konfiguration erreicht werden kann.
(12) Ein Unterwasserfahrzeug 1 gemäß einem zwölften Gesichtspunkt schließt ein: einen Fahrzeugkörper 2; und einen Schubapparat 8, der an dem Fahrzeugkörper 2 bereitgestellt ist, wobei der Schubapparat 8 die Fluidmaschine gemäß einem von (1) bis (11) ist.
Mit einem solchen Unterwasserfahrzeug 1 kann der Schubapparat 8 herunterdimensioniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Unterwasserfahrzeug
2: Fahrzeugkörper
3: Wellenabschnitt
3a: Wellenaußenoberfläche
7: Aufnahmerille
7a: Rillenbodenoberfläche
7b: stromaufwärtige Rillenoberfläche
7c: stromabwärtige Rillenoberfläche
8: Schubapparat
10: Propeller
11: Innenumfangsring
11a: Ringinnenoberfläche
11b: Stromaufwärtige Endoberfläche
11c: Stromabwärtige Endoberfläche
11d: Außenumfangsströmungspfadoberfläche
20: Laufschaufel
30: Außenumfangsring
31: Innenumfangsströmungspfadoberfläche
33: Konische Außenoberfläche
50: Deckband
51: Mantelinnenoberfläche
52: Mantelaußenoberfläche
53: Mantelvorderrand
54: Mantelhinterrand
55: Hohlraum
57: Konische Innenoberfläche
70: Kopplungsabschnitt
90: Konischer Motor
100: Konischer Stator
102: Statoraußenoberfläche
103: Statorinnenoberfläche
130: Konischer Rotor
132: Rotorinnenoberfläche
133: Rotoraußenoberfläche
190: Lagerapparat
200: Drucklager
201: Erstes Drucklager
202: Zweites Drucklager
205: Scheibe
210: Druckpolster
220: Basisschicht
230: Elastische Schicht
240: Metallplatte
250: Gleitschicht
260: Polsteroberfläche
265: Radiallager
270: Rohrförmiger Ring
280: Radiales Polster
300: Strebe
310: Innenumfangsseitenglied
311: Vertiefte Aufnahmerille
320: Außenumfangsseitenglied
321: Aufnahmeinnenoberfläche
330: Fixierschraube
340: Stromkabel
341: Draht
342: Sammelschiene
343: Anschluss
350: Ebene Oberfläche
360: Externes Kabel
O: Achse
R: Drehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8074592 [0004]

Claims

Fluidmaschine, umfassend: einen Wellenabschnitt, der sich in einer Achsenrichtung erstreckt; eine Hülle, die dazu bereitgestellt ist, den Wellenabschnitt zu umgeben, und einen Strömungsweg zwischen der Hülle und dem Wellenabschnitt bildet, wobei der Strömungsweg eine Seite in der Achsrichtung, die als eine stromaufwärtige Seite dient, und eine andere Seite in der Achsrichtung, die als eine stromabwärtige Seite dient, aufweist; einen Propeller, der drehbar um die Achse zwischen dem Wellenabschnitt und der Hülle bereitgestellt ist; einen Motor, der in der Hülle bereitgestellt ist und konfiguriert ist, um den ersten Propeller drehend anzutreiben; und einen Lagerapparat, der nur an dem Wellenabschnitt, aus der Hülle und dem Wellenabschnitt bereitgestellt ist, und den Propeller drehend stützt.
Fluidmaschine nach Anspruch 1, wobei der Propeller einen Innenumfangsring einschließt, der an einer Außenumfangsseite des Wellenabschnitts mit einem dazwischen liegenden Freiraum bereitgestellt ist, und der Lagerapparat einschließt: ein Paar von Drucklagern, die für den Wellenabschnitt bereitgestellt sind, um den Innenumfangsring von beiden Seiten in der Achsrichtung sandwichartig anzuordnen, und ein Radiallager, das dem Wellenabschnitt zugewandt ist, um einer Innenoberfläche des Innenumfangsrings zugewandt zu sein, und wobei das Drucklager und das Radiallager Gleitlager sind, die den Innenumfangsring über einen Fluidfilm, der aus einem in die Freiraum eintretenden Fluid gebildet ist, stützen.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 2, wobei mindestens eines von dem Drucklager unddem Radiallager eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung angeordneten Lagerpolster einschließt, und die Lagerpolster jeweils einschließen: eine elastische Schicht, die an dem Wellenabschnitt befestigt ist und aus einem elastischen Material hergestellt ist, das elastisch verformbar ist, und eine Gleitschicht, die auf der elastischen Schicht gestapelt ist, um dem inneren Innenumfangsring mit dem dazwischen angeordneten Freiraum zugewandt zu sein, und aus einem Lagermaterial hergestellt ist.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 3, wobei sich eine Polsteroberfläche der Gleitschicht in dem Lagerpolster in Richtung des Innenumfangsrings erstreckt, da sich die Polsteroberfläche in einer Drehrichtung des Innenumfangsrings nach vorne nähert.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Lagerpolster ferner eine Metallplatte aufweist, die zwischen der elastischen Schicht und der Gleitschicht gestapelt ist und eine größere Steifigkeit als Steifigkeiten der elastischen Schicht und der Gleitschicht aufweist.
Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine Gesamtfläche der Polsteroberfläche, in der Richtung der Achse betrachtet, des Drucklagers, das auf der stromaufwärtigen Seite aus dem Paar von Drucklagern angeordnet ist, größer ist als eine Gesamtfläche der Polsteroberfläche, in Richtung der Achse betrachtet, des Drucklagers, das auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist.
Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Mehrzahl von Streben, die mit einem dazwischen angeordneten Raum in einer Umfangsrichtung angeordnet sind und die Hülle und den Wellenabschnitt verbinden, und ein Stromkabel, das dazu bereitgestellt ist, sich über den Wellenabschnitt und die Hülle in mindestens einer der Streben zu erstrecken und dazu konfiguriert ist, dem Motor in der Hülle Strom zuzuführen.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 7, wobei sich die Streben jeweils von der Hülle in Richtung der stromaufwärtigen Seite erstrecken und mit dem Wellenabschnitt verbunden sind und eine Querschnittsform senkrecht zur Achse aufweisen, die eine flache Form mit einer Längsrichtung aufweist, die einer Radialrichtung entspricht, und das Stromkabel so angeordnet ist, dass es eher auf einer Seite in Radialrichtung in der Strebe liegt.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 8, wobei das Stromkabel so angeordnet ist, dass es in Radialrichtung in der Strebe eher außen liegt, die Strebe aufweist: ein Innenumfangsseitenglied, das ein Abschnitt ist, der in Radialrichtung eher innen liegt, und ein Außenumfangsseitenglied, das ein Abschnitt ist, der in Radialrichtung des Innenumfangsseitenglieds eher außen liegt und von dem Innenumfangsseitenglied entfernt werden kann, und das Stromkabel durch Entfernen des Außenumfangsseitenglieds von dem Innenumfangsseitenglied freigelegt wird.
Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein flacher Abschnitt auf einem Endabschnitt von mindestens einigen der Mehrzahl von Streben auf der stromabwärtigen Seite ausgebildet ist, wobei der flache Abschnitt eine ebene Form aufweist, die senkrecht zu der Achse ist und der nachgelagerten Seite zugewandt ist, und die Fluidmaschine ferner ein externes Kabel umfasst, das mit einer externen Vorrichtung verbunden ist und sich über den flachen Abschnitt in die Strebe hinein und aus dieser heraus erstreckt.
Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Motor ein konischer Motor ist, der einen Durchmesser aufweist, der zur stromabwärtigen Seite abnimmt.
Unterwasserfahrzeug, umfassend: einen Fahrzeugkörper; und einen Schubapparat, der an dem Fahrzeugkörper bereitgestellt ist, wobei der Schubapparat die Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ist.