JP2002544039A - 取付け高さの低い電気的な舵取り推進機 - Google Patents

取付け高さの低い電気的な舵取り推進機

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Abstract

(57)【要約】 ゴンドラ状のハウジングに回転可能な、特に２つの部分からなるシャフトを介して船尾の下に固定され、スリップリング装置を介して電気駆動エネルギーを供給されかつ駆動モータを介して回転される多相電動機を備えた高速海洋船の電気的な舵取り推進機において、該推進機が船尾において、平坦に構成されたリング支持台（７）を介して、外板（６）の近くに、特に喫水線の上側に支持され、スリップリング装置（８）がシャフト（２、３）の上側部分（３）にリング支持台（７）の高さに収納され、回転運動のための駆動モータ（９）が低い構造に形成され、少なくとも部分的にリング支持台（７）の内部に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、ゴンドラ状のハウジングに、好ましくは２つの部分からなる回転
可能なシャフトを介して船尾の下で固定され、スリップリング装置を介して電気
駆動エネルギーを供給されかつ駆動モータで回転される、多相電動機を備えた高
速海洋船の電気的な舵取り推進機に関する。
【０００２】 シーメンス及びショッテル社のパンフレット「ＳＳＰ推進器」、Ｎｏ．１５９
Ｕ５５９−０４９８２（１９９８年４月発行）から、電気駆動エネルギーを伝達
するスリップリングが回転運動のための油圧駆動モータ及びその油圧ポンプと同
様に、駆動機械室内の舵取り推進機の上側に配置された、回転可能な舵取り推進
機は公知である。スリップリングへのケーブルの導入は、上面側から行われる。
【０００３】 この発明の課題は、この公知の駆動装置を、特にカーフェリーにおいて、船尾
に一層のスペースが生ずるよう形成することにある。カーフェリーでは、例えば
連続して内部に存在する自動車甲板が、自動車甲板の船尾側の跳ね板及び自動車
甲板自体を持ち上げることなく、構造的に実現可能でなければならない。しかも
その場合、依然として修理及び保守が充分に可能でなくてはならない。船尾にお
ける流れの状況は、その場合、舵取り推進機の適用によって生ずる流れの状況を
考慮して、抵抗が最適になるよう形成せねばならない。
【０００４】 この課題は、舵取り推進機を、平坦構造のリング支持台を介して外板近傍、特
に喫水線の上において船尾で支持し、スリップリング装置をシャフトの上側でリ
ング支持台の高さに収納し、回転運動用の駆動モータは低い構造とし、少なくと
も部分的にリング支持台の内部に配置することで解決される。かくして電気的な
舵取り推進機に対する、この発明で所望の低い取付け構造が生ずる。この舵取り
推進機は、その狭隘部「回転支持台」を備えたシャフトの上側部分にスリップリ
ングや回転運動のための駆動モータ等を収納し、なお下に向かって通れるように
することは先ず不可能と思われるが、全ての部分を寸法的に最適化し、水平に走
る支柱を大幅に回避することで、この発明は実現可能である。その場合、回転運
動のための駆動モータをスリップリング装置の下側の範囲に配置できる。
【０００５】 平坦構造のリング支持台は、喫水線の上、下いずれの側にも配置できる。喫水
線の下側に配置する場合、リング支持台は過圧におくのがよい。カナダ特許第１
３１１６５７号から公知の、シャフトの船内への入口が喫水線の下側にあり、こ
のシャフトの内部延長が喫水線の上側にまで延びている構造は明らかに不都合で
ある。この場合、支持台内部に海水が侵入することがある。
【０００６】 喫水線の上側で、直径の大きい、例えば電動機の巻線長にほぼ同じ或いはそれ
より大きい直径のリング支持台でシャフトを支持する場合、特にリング支持台が
大きな内部直径を持っている場合、舵取り推進機シャフトの上側部分のスペース
が、寸法的に最適なスリップリング装置及び回転モータを完全にその中に納めら
れるように広くなる。かくして舵取り推進機の上側で機械室を分割する必要がな
く、取付け高さを節約できる。リング支持台は直接自動車甲板下に配置できる。
【０００７】 その場合、シャフトは、船の喫水線の上側でかつ殆ど船尾に沈めて配置された
上側部分を備えるとよい。かくして非常に有利に、回転駆動装置の重要な全部分
を保護下に、船体を環流する海水の外側に配置できる。その場合、シャフトの下
側部分の高さがゴンドラの直径にほぼ匹敵すれば、全体として非常に低い構造の
駆動装置が得られる。高速の二重プロペラを用いれば、相対的にプロペラ直径を
小さくできるからである。喫水の浅い船の駆動装置は、その場合、この発明によ
る構成で有利に可能である。
【０００８】 さらにこの発明の構成において、回転運動のための駆動モータは低い構造の油
圧ラジアルピストンモータとして形成される。かくして大きい回転トルクで小さ
い寸法の回転駆動モータの特に好適な構成が得られる。
【０００９】 その場合、シャフトは必要に応じ中間甲板を介して直接船尾範囲の最下層の積
載甲板、例えばカーフェリーにおける自動車甲板の下で船体と結合される。この
ような小さい、リング円板として形成した中間甲板により、電気的な舵取り推進
機に対し、特に安定しかつ低い構造の取付けが可能となる利点がある。中間甲板
は取付け部材、例えば箱を介して、或いはまた直接、例えば船尾範囲の二重底に
載置することで配置できる。
【００１０】 その場合、特にカーフェリーでは、シャフトを船尾における舵取り推進機の閉
鎖カバーの下に取り付けるのがよい。なお閉鎖カバーは、カーフェリーの場合、
自動車甲板の構成要素となる。かくして船尾に生ずる、内部の自動車甲板に船尾
跳ね板を介しての乗り入れを可能にする構造高さを、特に良好に利用できる。自
動車甲板は、その場合、船の全長にわたり利用可能なので、今まで達成できなか
ったような、自動車甲板の良好なスペース利用ができる。露天甲板の面の完全利
用も同様に保証され、効果的に有効面を拡大するためにキャプスタン駆動装置等
を露天甲板の下に配置できる。
【００１１】 この発明の構成において、閉鎖カバーは舵取り推進機の個々の装置、例えばス
リップリング装置、回転運動のためのモータ並びに他の重要な機能要素への連絡
口を備える。かくして保守作業や簡単な修理のために自動車甲板の閉鎖カバーを
取り外さずに、対応の装置にマンホールのような連絡口を介して接近できる。
【００１２】 その場合、舵取り推進機の上側部分は、船尾範囲の最下層の甲板に対し耐火的
に封止するのがよい。かくしてカーフェリーや貨客フェリーの安全規準を、最小
の構造高さに必要な舵取り推進機の有利な構成を変更することなく考慮できる。
【００１３】 電気的な舵取り推進機に対し、更に電動機の電力供給及び制御のためのスリッ
プリングは少なくとも部分的に同心的なスリップリングとして形成される。かく
して電力及び信号伝送部品のための低い構造が得られる。３相以上の電動機、例
えば６相又は１２相の電動機に対し、しかしまた分相された電動機に対し、その
場合、電力供給用スリップリングは３相に形成され、電動機の３相以上の巻線シ
ステムへの分岐は、分散的な変換器を形成しかつシャフトに配置される電力半導
体を介してスリップリング装置の後で行われる。かくして低い構造の相対的に簡
単なスリップリング体で、多相或いは分相電動機に対しても電力供給が行える。
これにより構造が簡単となり、スリップリング装置の構造高さを著しく低くでき
る。かくして多相巻線システムに、電気エネルギーを制御して供給できる利点が
生ずる。環流する海水を用いて強力に冷却される、シャフト被覆と接続した熱放
出要素を介して、電力用半導体素子は非常に良好に冷却される。
【００１４】 電力伝送用のケーブルは、側面側からシャフトのスリップリング装置に導入す
るとよい。これは、確かにスリップリング装置に別の接続端子を必要とする。し
かしこれに伴い発生する余分なコストは、スペースの利点で充分に埋め合わせら
れる。接続要素は、カーフェリーの自動車甲板上を車線間で延びるようにすると
よい。それ故、舵取り推進機の低い取付け高さの価値が減少することはない。
【００１５】 回転運動のための駆動装置及びスリップリング体等をシャフトの上側部分に配
置すると、これらがシャフトの補機、例えばビルジポンプや油ポンプに近づくの
を避けられない。場合によっては電力用半導体素子も、下側のシャフト部分が流
れをよくするために狭く、かつ舵として作用するよう形成されているので、この
範囲にある。熱団塊の発生は回避できない。この弊害を除去するため、シャフト
の上側部分に少なくとも１つの換気扇を配置し、これによりシャフト上側部分で
空気の循環、場合によっては空気の交換をも行うようにする。
【００１６】 さらに、シャフトの上側部分から下側部分に移行する部分が船の外板のレベル
に、特に完全に喫水線の上側にあるようにするのが有利である。かくしてシャフ
トの上側部分と下側部分間のフランジ部は船体の回りの流れから外され、修理の
ための電動機を備えたシャフトの交換も、船をドックに入れることなく可能とな
る。確実に「乾式」交換するためには、船首トリムを行うことで充分である。
【００１７】 この発明の構成において、舵取り推進機の電動機軸は船尾の形状にほぼ適合し
た傾斜を持つ。かくして船尾範囲に特に有効な流れが生じ、この流れはプロペラ
により加速された流れを非常に有効に船尾抵抗の減少に利用する。かくして、こ
の発明による舵取り推進機は、流れの欠点なしにさらに後ろに配置できる。その
場合、スペースの節約はその有利な形成により最大となる。それ故全体として、
この発明による取付け構造の低い舵取り推進機の使用により、船体の船尾部分に
生ずるスペースの有効利用が可能なだけでなく、船の下に一層深く配置されてい
た従来の舵取り推進機に比べ、船尾範囲での流れの悪化を生ずることもない。
【００１８】 この発明を図面に基づき詳細に説明する。さらに、図面並びに同様に各請求項
からその他のこの発明の重要な細部を明らかにする。
【００１９】 図１は、外板６と自動車甲板５との間の高さが非常に小さいカーフェリー或い
は貨客フェリーへの適用例を示す。この小さい取付け高さに、電気舵取り推進機
のシャフト２及び電動機部１を除く全ての構造部をはめ込んでいる。
【００２０】 上述のはめ込みを達成するために、例えば以下の処置を取る。 即ち、外板６と自動車甲板５との間に小さい、場合によってはリング板として
形成した中間甲板１０を設置し、これに舵取り推進機を取り付ける。中間甲板１
０の上側にはリング支持台７の固定部を配置する。自動車甲板５には、好ましく
は耐火性のカバー４を取付け、これを通してその下にある舵取り推進機ユニット
に接近可能とする。このカバー４には、ここでは図示しないが、いくつかの小さ
い蓋を装着し、舵取り推進機の主要な機能部にアクセス可能とする。スリップリ
ング装置８及び回転モータ９は、殆どリング支持台７の内部及びシャフトの上側
部分３に配置する。リング支持台７に、ここでは特に小さく形成した中間甲板１
０を設け、箱構造１１を介して船尾に配置する。
【００２１】 大きいカバー４を、中間甲板部１０上に直接或いは間接的に支持することで、
カバー４の下の空間は非常に小さい構造高さとなり、従って全体の取付け高さは
最適に低い。曲げに強い給電ケーブルを側面側からスリップリング装置に導入し
、それによりカバー４を平らに形成し、直接スリップリング装置上に取り付ける
。
【００２２】 舵取り推進機自体は、その駆動軸が後ろに向かって上がるよう傾斜している。
これにより船尾が短い場合でも流れを改善できる。その場合、舵取り推進機のシ
ャフトの上側部分３と下側部分２との接合フランジがほぼ外板のレベル面にある
ので、舵取り推進機を相対的に充分後ろに配置し、その構造が短い場合には、こ
のフランジを船体周囲の流れの中に配置することはない。
【００２３】 カバー４は耐火性封止を備えるのがよく、駆動装置のこの部分に火災が生じて
もその上の自動車甲板が危険に曝されることはない。逆に、自動車甲板上の火災
により駆動システムがその機能を損なうことはなく、船は航行を維持できる。
【００２４】 中間甲板とカバーの間の狭い間隙は、平坦構造のラジアルピストン油圧モータ
を使用しても達成できる。シャフトの上側部分３にある、電気的な、特に複数の
部品からなるスリップリング装置８を介し、主電動機の中高電圧補助システムの
低電圧及び電動機の制御／調節のための信号を伝達する。舵取り推進機自体は、
エンドレスに３６０°回転可能である。スリップリング装置のスリップリングを
特に互いに同心的に配置し、図示しない信号伝送アンテナを外部に設けている。
【００２５】 図２において、両舵取り推進機ユニットを１８と１９で示す。この構造におい
て中間甲板は直接二重底１７上にある。リング支持台は、例えばブラケットを介
して固定し、回転モータはスリップリング体と同様にこの発明においては自動車
甲板１５の下側の中間室１６に配置している。かくしてかなり後ろに配置した舵
取り推進機の取付けに対し構造高さが低くなる。
【００２６】 図３に示すように、方位角駆動装置の補機１２、例えば油圧ポンプとそのモー
タを同様に自動車甲板の下側の中間室に配置している。短い油圧配管を介して両
舵取り推進機１３及び１４に回転エネルギーを供給する。かくして、この発明に
よれば舵取り推進機１３、１４上に別々の機械室を設けずに済ませられる。
【００２７】 図４において２１は側面から導出したケーブル端子部片、２３はスリップリン
グ装置の蓋、そして２２は回転運動のための駆動装置の上側部分を示す。図４は
到達可能な低い取付け高さの特によい例を示す。
【００２８】 図５において２４はケーブル部片２９の端子部、２７はシャフトへの入口そし
て２６は予備の孔を示す。２８は送風機、３０は回転運動にための駆動装置を示
す。これらの構成機器は全て接続リード、端子、固定部材等を持っており、最適
化には詳細な考慮が必要であることを示している。
【００２９】 図６はこの発明による低い構造のリング支持台の部分断面を示し、３１はリン
グ支持台の基礎を形成する船の構造部を示す。これは、例えば中間甲板、二重側
の一部或いは船の外板のリング部である。３２は、例えばカーフェリーの場合、
走行甲板又は走行甲板の蓋、３３は支持体３７に固定した回転駆動装置のモータ
、３４はリング支持台の回転リング３５の駆動ピニオン、そして３６はリング支
持台の回転部に直接結合された舵取り推進機のシャフトをそれぞれ示す。個々の
部分間の結合部材、例えばボルト、溶接継ぎ目を備えたフランジ等は、図６が特
に低い構造の支持構成の原理図であるため、示していない。この場合、回転運動
のための駆動モータ３３は、完全にシャフト内部に配置してある。
【００３０】 図２、３に示す例において、舵取り推進機１３、１４、１８及び１９に向かう
流れは自由に生ずる。このことは、特に振動の少ない運転に対し重要である。し
かし、舵取り推進機の前にも、特にかぎ状に、かぎの先端が舵取り推進機の軸の
高さに位置するよう形成した流れガイドを配置できる。そうすると、船の特によ
い直進性、推進効率の最大限の改善及び船尾への流れ特性の最大限の改善が得ら
れる。しかしこの場合、駆動システムの振動傾向を、得られる利点に対応して最
適化せねばならないので、この流れガイドはカーフェリーに対しては多く考慮さ
れるが、貨客フェリーや巡航船に対しては殆ど考慮されない。この最適化は、各
船の型、速度及び使用領域に関係する。適切に最適化した場合、全ての型の船が
舵取り推進機の前に配置され、断面がほぼ水滴状の流れガイドを備えることがで
きる。流れガイドは、確かに、水に濡れる表面積を大きくするが、船の特性、流
れ抵抗及び推進効率に対するその利点はこれら不利益を補って余りある。この発
明による低い構造の、必要に応じ短い舵取り推進機と流れガイド（図示せず）と
の組み合わせが、この場合、付加的な濡れ面を小さく保つので、特に好適である
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による、舵取り推進機の構成を側面から示す。
【図２】 船尾範囲における二重舵取り推進機の構成を後方から示す。
【図３】 図２の二重舵取り推進機の構成を上面から示す。
【図４】 側面から導入されるケーブルを備えたシャフトの上側部分を側面から示す。
【図５】 図４によるシャフトの上側部分を上面から示す。
【図６】 特に低い取付け高さを備えたリング支持台構造の概略断面を示す。
【符号の説明】
１ 電動機部 ２ シャフトの下側部分 ３ シャフトの上側部分 ４ 閉鎖カバー ５、１５ 自動車甲板 ６ 船の外板 ７ リング支持台 ８ スリップリング装置 ９ 駆動モータ １０ 中間甲板 １１ 箱構造 １２ 補機 １３、１４、１８、１９ 舵取り推進機 １６ 中間室 １７、２０ 二重底 ２１ 端子部片 ２２ 回転駆動装置の上側部分 ２３ スリップリング装置の上側部分蓋 ２４ ケーブルの端子部片 ２６ 予備断面 ２７ シャフトの連絡口 ２８ 送風機 ２９ ケーブル部片 ３０ 回転駆動装置 ３１ 船の構造部 ３２ 走行甲板 ３３ 回転駆動装置モータ ３４ 駆動ピニオン ３５ 回転リング ３６ 舵取り推進機のシャフト ３７ 支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ＤＥ９９０１８４２ (32)優先日 平成11年６月24日(1999．6．24) (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＮＯ，ＵＳ (72)発明者 ルツァトキ、ヴォルフガング ドイツ連邦共和国 デー‐21509 グリン デ グローテーゲン ４エー (72)発明者 ヘール、マンフレート ドイツ連邦共和国 デー‐56751 デュン ゲンハイム バッハシュトラーセ ７

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ゴンドラ状のハウジングに、特に２つの部分からなる回転可能
    なシャフトを介して船尾の下で固定され、スリップリング装置を介して電気駆動
    エネルギーを供給されかつ駆動モータを用いて回転される、多相電動機を備えた
    高速海洋船の電気的な舵取り推進機において、該推進機が平坦構造のリング支持
    台（７）を介して外板（６）の近く、特に喫水線の上側で、船尾により支持され
    、スリップリング装置（８）がシャフト（２、３）の上側部分（３）にリング支
    持台（７）の高さに収納され、回転運動のための駆動モータ（９）が低い構造に
    形成され、少なくとも部分的にリング支持台（７）の内部に配置されたことを特
    徴とする舵取り推進機。
  2. 【請求項２】喫水線の下側において、船尾で支持されたことを特徴とする請
    求項１記載の舵取り推進機。
  3. 【請求項３】リング支持台（７）が、リング状に構成された中間甲板（１０
    ）を介して船尾の構造部分に結合されたことを特徴とする請求項１又は２記載の
    舵取り推進機。
  4. 【請求項４】中間甲板（１０）が箱構造（１１）を介して船尾の構造部分に
    結合されたことを特徴とする請求項３記載の舵取り推進機。
  5. 【請求項５】中間甲板（１０）がリング状に形成され、船の二重底（２０）
    に結合されたことを特徴とする請求項３記載の舵取り推進機。
  6. 【請求項６】中間甲板（１０）が船尾範囲において直接最下層の積荷甲板の
    下に、即ちカーフェリーでは、自動車甲板（５）の下に直接配置されたことを特
    徴とする請求項３ないし５の１つに記載の舵取り推進機。
  7. 【請求項７】シャフト（２、３）が船尾の舵取り推進機閉鎖カバー（４）の
    下に取り付けられたことを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の舵取り推
    進機。
  8. 【請求項８】カーフェリーとして構成される場合、閉鎖カバー（４）が自動
    車甲板（５）の構成要素であることを特徴とする請求項７記載の舵取り推進機。
  9. 【請求項９】閉鎖カバー（４）がスリップリング（８）、回転運動のための
    駆動モータ（９）並びに舵取り推進機の他の主要な機能要素のような個別機器へ
    の連絡口を備えることを特徴とする請求項７又は８記載の舵取り推進機。
  10. 【請求項１０】回転運動のための駆動モータ（９）が平坦構造のラジアルピ
    ストン油圧モータとして形成されたことを特徴とする請求項１ないし９の１つに
    記載の舵取り推進機。
  11. 【請求項１１】リング支持台（７）が回転運動のための歯冠をこのリング支
    持台（７）の回転可能なリング（３５）に備え、固定側のリングが船の構造部（
    ３１）に、好ましくは直接結合されたことを特徴とする請求項１から１０の１つ
    記載の舵取り推進機。
  12. 【請求項１２】回転運動のためのモータ（３３）がリング支持台（７）の下
    でシャフトの上側部分（３６）に配置され、該モータが支持体（３７）を介して
    保持され、ピニオン（３４）を介してリング支持台（７）の回転リング（３５）
    に噛み合うことを特徴とする請求項１から１１の１つに記載の舵取り推進機。
  13. 【請求項１３】モータ（３３）を駆動する油圧ポンプがシャフト（３６）に
    特にパワーパックとして配置されたことを特徴とする請求項１から１２の１つに
    記載の舵取り推進機。
  14. 【請求項１４】構造を平坦にするため、スリップリング装置への電力の供給
    がスリップリング装置に対し側面側から導入されるケーブルを介して行われるこ
    とを特徴とする請求項１から１３の１つに記載の舵取り推進機。
  15. 【請求項１５】スリップリング装置が側面側から導入されるケーブルの接続
    のための端子部片（２１）を備えることを特徴とする請求項１から１４の１つに
    記載の舵取り推進機。
  16. 【請求項１６】シャフトの上側部分（３）に少なくとも１つの送風機を、補
    助駆動装置等の範囲内に、シャフト（２、３）内に熱団塊の発生を回避すべく備
    えることを特徴とする請求項１から１５の１つに記載の舵取り推進機。
  17. 【請求項１７】シャフトの上側部分（３）の上部の直径が、電動機（１）の
    巻線長と等しいかより大きいことを特徴とする請求項１から１６の１つに記載の
    舵取り推進機。
  18. 【請求項１８】舵取り推進機のシャフト（２、３）の上側部分（３）が、そ
    の上方の甲板に対し耐火的に封止されたことを特徴とする請求項１から１７の１
    つに記載の舵取り推進機。
  19. 【請求項１９】スリップリング装置（８）における電動機の電力供給及び制
    御のためのスリップリングが、少なくとも部分的に同心スリップリングとして形
    成されたことを特徴とする請求項１から１８の１つに記載の舵取り推進機。
  20. 【請求項２０】電動機への電力供給用スリップリングが２相又は３相に構成
    され、電動機の２相又は３相以上の相巻線システムへの分岐が、スリップリング
    装置の背後で、シャフト（２、３）に配置した分散型変換器の形の電力半導体素
    子を介して行われることを特徴とする請求項１から１９の１つに記載の舵取り推
    進機。
  21. 【請求項２１】シャフトの上側部分（３）と下側部分（２）の間の接合位置
    がほぼ船の外板（６）のレベル面にあり、舵取り推進機が、好ましくはその部分
    の接合位置が完全に喫水線上にあるよう、船尾部分の後方部に配置されたことを
    特徴とする請求項１から２０の１つに記載の舵取り推進機。
  22. 【請求項２２】シャフトの上側部分（３）と下側部分（２）との間の接合位
    置が、船の外板の上側において船尾のピットに配置されたことを特徴とする請求
    項１から２１の１つに記載の舵取り推進機。
  23. 【請求項２３】舵取り推進機で生ずる流れがほぼ船尾の形状に沿うよう、シ
    ャフト（２、３）の長さが設定され、かつ舵取り推進機の電動機軸が船尾に向か
    い上昇すべく配置されたことを特徴とする請求項１から２２の１つに記載の舵取
    り推進機。
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