JP2003075291A

JP2003075291A - プロペラ動力試験機

Info

Publication number: JP2003075291A
Application number: JP2001271079A
Authority: JP
Inventors: Izumi Sekizaki; 泉関崎; Hiroaki Ono; 洋彰小野; Yoshitaka Ukon; 良孝右近; Tatsuro Kudo; 達郎工藤; Junichi Fujisawa; 純一藤沢; Noriyuki Sasaki; 紀幸佐々木
Original assignee: IZUMI SOKKI KK; KOSUMOTEKKU KK; National Maritime Research Institute; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: IZUMI SOKKI KK; KOSUMOTEKKU KK; National Maritime Research Institute; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】検出部を水密状に保持するオイルシールの接
触部における相対回転をなくして、検出部への摩擦に基
づく影響を排除する。【解決手段】主軸３１から検出部１を介して、プロペ
ラが装着される出力軸３にトルクが伝達され、該プロペ
ラの負荷トルク及びスラスト力が検出部１にて検出され
る。検出部にハウジング５３，５５が一体に固定され、
該ハウジングのハブ部５３ａと出力軸ボス部３ｂとの間
にオイルシール６０，６１を介在する。オイルシール
は、検出部とハウジングとの間を防止すると共に、検出
部及び出力軸と一体に回転し、その接触部６０ａ，６１
ａに相対回転を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶等の水槽試験
に用いられるプロペラの動力試験機に係り、特にポッド
型プロペラ用として好適なプロペラ動力試験機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、プロペラ及びその駆動装置を一体
にして、船体に略々３６０度旋回自在に配置したポッド
型プロペラが注目されている。該ポッド型プロペラは、
プロペラが船体から独立して配置されているため、積載
量の増大、騒音の低減、船上メンテナンスの不要等の効
果が期待でき、またプロペラを略々３６０度旋回するた
め、船体のどちらを前にしても航行でき、通常海域と氷
海域で進行方向を変えることにより、砕氷性能に優れた
船体形状を採用することが可能となり、更に真横移動が
可能となる。また、原動機としてディーゼルエンジン等
のどのような機関でも適用可能であるが、特に電気推進
式２重反転プロペラを採用することにより、ＮＯｘ，Ｓ
Ｏｘ，ＣＯ₂等の環境汚染物質の排出を大幅に低減でき
ると共に、舵を必要としないことと相俟って、総合効率
を向上することが可能となる。

【０００３】従来のプロペラ動力試験機、特に上記ポッ
ド型プロペラに用いて好適な動力試験機として、図５、
図６及び図７に示すものが提案されている。該動力試験
機は、駆動力が伝達される経路にトルク・スラスト検出
部１を介在すると共に、該検出部をケース２により覆
い、該ケースから突出する出力軸３にプロペラ（図示せ
ず）を取付けて構成されている。

【０００４】図５に示すものは、トルク・スラスト検出
部１と出力軸ボス基部３ａとの間に薄膜ゴムシート５を
接着等により固定して、上記検出部１を該ゴムシート５
により防水している。図６に示すものは、ケース２と出
力軸ボス部３ｂとの間にオイルシール６を介在して、該
オイルシール６により上記検出部１を防水している。図
７に示すものは、ケース２と出力軸ボス部３ｂとの間に
金属又は合成樹脂からなる低摩擦ブッシュ７を装着し
て、該ブッシュから漏れる水をケース内部でポンプによ
り排水しつつ、上記検出部１の防水を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す薄膜ゴムシ
ート５によるものは、ゴムシートに作用する遠心力に基
づき、トルク・スラスト検出部１にプロペラによる出力
軸３からの力以外の力が作用してしまい、該検出部１に
て、プロペラの動力を正確に検出することを困難にして
しまう。また、ゴムシート５が出力軸ボス基部３ａ及び
検出部１に接着等により固着されるため、上記検出部１
を分離したり歪ゲージを貼り換える等のメンテナンスを
困難にしている。

【０００６】図６に示すオイルシール６を用いるもの
は、固定部材であるケース２に装着されているオイルシ
ール６は、回転する出力軸ボス部３ｂに接触して摩擦摺
動することになり、該出力軸３に作用する摩擦抵抗は不
安定であるため、検出部１での再現性が充分でなく、か
つ上記摩擦により生じる発熱が、検出部１に熱応力等の
悪影響を及ぼし、高い精度でのプロペラ動力の検出を困
難にしている。

【０００７】図７に示す低摩擦ブッシュ７を用いるもの
は、上記オイルシールと同様に、ブッシュ内面と出力軸
ボス部３ｂの外周面との間に相対回転が生じ、該相対回
転による摩擦に基づく、摩擦抵抗変動及び発熱等の悪影
響が上記検出部１に作用し、かつ僅かではあるが、ブッ
シュ７と出力軸ボス部３ｂとの間から水が浸入し、ポン
プによる該漏水の処理が必要となると共に、上記検出部
１での湿度が上昇し、これによる検知精度の低下等の悪
影響を与える。

【０００８】そこで、本発明は、シール手段と出力軸等
の検出部一体回転部材との間の相対回転をなくして、上
述した相対回転による摩擦に基づく影響を排除し、もっ
て高い精度でのプロペラ動力の試験を可能とするプロペ
ラ動力試験機を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、ケース（１２）に内蔵された動力伝達源（３１，３
１₁，３１₂）から、検出部（１，１₁，１₂）を介し
てプロペラを装着し得る出力軸（３，３₁，３₂）に動
力伝達し、プロペラによる負荷トルク及びスラスト力等
の試験値を上記検出部にて検出するプロペラ動力試験機
（１０）において、前記検出部を覆うハウジング（５
３，５５，７０，７５，８０）を該検出部と一体に回転
するように配置し、前記ハウジングと検出部との間が水
密状に保持されるように、前記ハウジングと、前記検出
部と一体に回転する部材（３ｂ，３₁ｂ，１₂ａ）との
間にシール手段（６０，６１，７７，７９，８２，８
３）を介在して、該シール手段の接触部（６０ａ，６１
ａ，７７ａ，８２ａ，８３ａ）に実質的な相対回転が生
じないように構成した、ことを特徴とするプロペラ動力
試験機にある。

【００１０】なお、上記シール手段はオイルシールが好
ましいが、これに限るものではなく、Ｏリング等の他の
シール機能を有するものを含む概念である。また、検出
部と一体に回転する部材とは、検出部自体をも含み、か
つ該検出部と一体に回転する出力軸及びラグ等の他の取
付け部材を含む概念である。また、動力伝達源とは、連
結軸等により本体部外部から動力が伝達されるものに限
定するものではなく、ケース内に電気モータ等を配置し
て、該電気モータ等から直接動力伝達するものも含む概
念である。

【００１１】請求項２に係る本発明は（例えば図３参
照）、前記ハウジング（５３，５５）は、前記検出部
（１）の前記動力伝達源側に水密状に固定されると共
に、その出力軸側が該出力軸（３）のボス部（３ｂ）を
囲むハブ部（５３ａ）を形成してなり、該ハブ部と前記
ボス部との間に前記シール手段（６０，６１）を介在し
てなる、請求項１記載のプロペラ動力試験機にある。

【００１２】請求項３に係る本発明は（例えば図４参
照）、前記検出部が、内軸検出部（１ ₁）と、該内軸検
出部に被嵌して配置される円筒状の外軸検出部（１₂）
と、を有し、かつ前記ハウジングが、前記内軸検出部用
のハウジング（７０）と、前記外軸検出部の内周面用の
インナハウジング（７５）と、該外軸検出部の外周面用
のアウタハウジング（８０）と、を有し、前記内軸検出
部（１₁）及び外軸検出部（１₂）は、前記動力伝達源
（３１₁，３１₂）からそれぞれ逆方向の回転が伝達さ
れると共に、それぞれプロペラが装着される内出力軸
（３₁）及び外出力軸（３₂）に連結し、前記内軸検出
部（１₁）に前記ハウジング（７０）を固定すると共
に、該ハウジングと前記出力軸のボス部（３₁ｂ）との
間にシール手段（６０，６１）を介在して、該内軸検出
部の外周面と前記ハウジングとの間（ｃ₁）を水密状に
保持し、前記外軸検出部（１₂）の内周面を覆うように
前記インナハウジング（７５）を該外軸検出部に固定す
ると共に、該インナハウジングと前記外軸検出部との間
にシール手段（７７，７９）を介在して、該外軸検出部
の内周面と前記インナハウジングとの間（ｈ）を水密状
に保持し、かつ前記外軸検出部（１₂）の外周面を覆う
ように前記アウタハウジング（８０）を該外軸検出部に
固定すると共に、該アウタハウジングと前記外軸検出部
との間にシール手段（８１，８２，８３）を介在して、
該外軸検出部の外周面と前記アウタハウジングとの間を
水密状に保持してなる、請求項１記載のプロペラ動力試
験機にある。

【００１３】請求項４に係る本発明は、前記ハウジング
（５３，７０，７５，８０）の前記検出部を覆う反対面
に接する隙間（ｄ，ｇ，ｊ）に、前記ケース外方から水
が導入されてなる、請求項１ないし３のいずれか記載の
プロペラ動力試験機にある。

【００１４】請求項５に係る本発明は、前記シール手段
が、オイルシール（６０，６１，８２，８３）であり、
該オイルシールは、そのリップ（６０ａ，６１ａ，８２
ａ，８３ａ）が互に軸方向反対に向くように配置された
偶数個を並設して用いられる、請求項１ないし４のいず
れか記載のプロペラ動力試験機にある。

【００１５】請求項６に係る本発明は、前記検出部
（１，１₁，１₂）の前記動力伝達源側（３１，３
１₁，３１₂）において、該検出部と一体の部材（３
１，３１₁，３１₂）がシール手段（５１）及びベアリ
ング（３２，３３）を介して前記ケース（１２）に直接
又は間接的に支持されてなる、請求項１ないし５のいず
れか記載のプロペラ動力試験機にある。

【００１６】なお、上記シール手段は、オイルシールが
好ましいが、これに限らず、シール機能を有するもので
あればよく、また上記ベアリングは、ボールベアリング
等の転ろがりベアリングに限定するものではなく、ニー
ドル，ブッシュ等の軸部材を回転自在に支えるものすべ
てを含む概念である。

【００１７】請求項７に係る本発明は、前記ケース（１
２）は、前記検出部（１，１₁，１ ₂）を覆う部分がケ
ース本体（１２₁）に対して分離し得る別体ケース（１
２₂）からなる、請求項１ないし６のいずれか記載のプ
ロペラ動力試験機にある。

【００１８】請求項８に係る本発明は、前記シール手段
が、オイルシールからなり、かつそのリップ（７９ａ）
が外径側に位置するオイルシール（７９）を含む、こと
を特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載のプロペ
ラ動力試験機にある。

【００１９】請求項９に係る本発明は、前記ケース（１
２）が、上下方向に延びる連結部（１５）にて連結され
ている本体部（１３）ケースであり、ポッド型プロペラ
用として用いられる、請求項１ないし８のいずれか記載
のプロペラ動力試験機にある。

【００２０】なお、本発明は、ポッド型プロペラ用とし
て好適であるが、上記請求項９以外は、該ポッド型プロ
ペラ用に限定するものではなく、通常の船舶のプロペラ
動力試験機として用いてもよく、また静水水槽に限ら
ず、キャピテーション水槽、減圧回流水槽にも適用可能
である。

【００２１】また、上記カッコ内の符号は、図面と対照
するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の
記載に何等影響を及ぼすものではない。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に係る本発明によると、検出部
は、ハウジングおよびシール手段により完全にシールさ
れて、検出部に水が浸入することを阻止され、誤測定又
は測定不能となることを防止すると共に、薄膜ゴムシー
ト等による遠心力の影響を排除できるものでありなが
ら、シール手段の接触部に相対回転を生じることはな
く、検出部と出力軸との間において、摩擦抵抗変動及び
摩擦熱等の摩擦に基づく影響を排除して精度の高いプロ
ペラ動力試験を高い信頼性により行うことができる。

【００２３】請求項２に係る本発明によると、単軸の検
出部として、また２重反転軸の内軸として、コンパクト
な構成で確実な検出部の防水を図ることができる。

【００２４】請求項３に係る本発明によると、２重反転
プロペラ用として、上述した高い精度による試験を高い
信頼性でもって行うことが可能となる。

【００２５】請求項４に係る本発明によると、ハウジン
グの外側の隙間に水が導入されて、検出部を水冷するこ
とができ、検出部を略々一定温度に保って、検出精度の
向上を図ることができる。

【００２６】請求項５に係る本発明によると、リップが
反対方向に向くオイルシールを偶数個並設したので、遠
心力又は軸の振動等に起因するリップ変形に伴うスラス
ト力の影響を互に打消して、検出部に作用することを防
止し、検出精度の向上を図ることができる。

【００２７】請求項６に係る本発明によると、検出部の
動力伝達源側においてシール手段及びベアリングにて支
持されているので、該シール手段及びベアリングによる
影響は、出力軸のプロペラの負荷トルク及びスラスト力
等を検出部にて検出する試験結果に大きな影響を与える
ことがなく、かつ検出部の動力伝達源側を水密状に保持
して動力伝達系及び測定信号系の作動を確実かつ正確に
保持することができる。

【００２８】請求項７に係る本発明によると、検出部
は、別体ケースをケース本体から分離することにより露
出することができ、歪ゲージの貼り替え等の検出部のメ
ンテナンス及びシール手段の交換等を容易に行うことが
でき、メンテナンス性能を向上することができる。

【００２９】請求項８に係る本発明によると、リップが
外径側に位置するオイルシールを用いて、円筒状の検出
部の内周面奥側に配置されるシールを、インナハウジン
グ外周面に装着することにより容易に組立てることがで
きる。また、オイルシールは、回転する部分に装着され
て遠心力が作用するが、リップを外径側に位置して被接
触部材の内周面に接触することにより、遠心力によるリ
ップ変形に伴うスラスト力の影響を排除して、検出精度
を向上することが可能となる。

【００３０】請求項９に係る本発明によると、本プロペ
ラ動力試験機をポッド型プロペラ用として用いることに
より、ポッド型プロペラの試験を高い精度で行うことが
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明を具
体化した実施の形態について説明する。図１は、本プロ
ペラ動力試験機の全体側面図であり、図２は、その試験
機の主軸部分を示す側面図である。本プロペラ動力試験
機１０は、図１に示すように、架台１１に支持されてお
り、流体抵抗の少ない魚雷形状のケース１２に収納され
ている本体部１３と、上記架台１１上に設けられた駆動
部１４と、該駆動部１４と上記本体部１３とを連結する
連結部１５と、を備えている。

【００３２】駆動部１４は、架台１１上に固定された台
座１６と、該台座にベアリング１７等により回転自在に
支持されている電動機１９と、を有している。該電動機
１９のケース２０は、その下端にて前記連結部１５の円
筒形ケース２１と一体に結合されており、更に該円筒形
ケース２１の下端にて前記本体部ケース１２が一体に固
定されている。また、前記電動機ケース２０と円筒形ケ
ース２１との間に配置されるハブ部２０ａの外周にはウ
ォームホイール２２が形成されており、該ウォームホイ
ール２２に噛合するウォーム２３が前記台座１６に回転
自在に支持されている。

【００３３】そして、該ウォーム２３には油圧モータ等
の回転手段又はハンドル等が設けられており、油圧等の
動力又はオペレータの人力により回転駆動し得、これに
よりウォームホイール２２、それと一体の連結部ケース
２４及び本体部ケース１２が縦軸（Ｚ軸）上を回転し得
る。なお、前記本体部ケース１２の上方には、連結部ケ
ース２４を覆うように、船形状の流線形カバー２５が配
置されており、上記魚雷形状の本体部ケース１２と相俟
って、水槽中の水の抵抗を低減している。

【００３４】また、上記連結部ケース１５には、その上
部にてベアリング２６及びオイルシール２７を介して連
結軸２９が回転自在に支持されており、かつ該連結軸２
９は、ケース２０から下方に向けて突出している電動機
１９の出力軸にカップリング３０を介して連結してい
る。上記連結軸２９は上記ケース１５内を通って上下方
向に延び、その下端にてベベルギヤ３１が固定されてい
る。

【００３５】一方、本体部ケース１２には、水平方向に
延びる主軸３１がベアリング３２，３３により回転自在
に支持されている。該主軸３１の中間部分には上記ベベ
ルギヤ３１と噛合するベベルギヤ３５が固定されてお
り、従って前記電動機１９の出力軸１９ａの回転は、連
結軸２９及び両ベベルギヤ３１，３５を介して主軸３１
に伝達される。

【００３６】主軸３１は、図２に示すように、その中間
部後側に上記ベベルギヤ３５係止用のキー３５ａが嵌合
されており、その一（後）端側（図中右側）にはプライ
マリアンプ３７が締付けナット３６、弛み止めネジ３８
及び止めネジ３９により固定されている。更に、上記ア
ンプの一端側にはスリップリング４０が固定されてお
り、後述するトルク・スラスト検出部１にて検出された
信号を、回転軸である主軸３１から該スリップリング４
０にて固定信号線に取出し、該信号線を、上記連結部１
５のケース２１内を通って、水面の上部分から図示しな
いコントロールボックス及びそのディスプレイに導かれ
る。

【００３７】上記主軸３１の他端側にはトルク・スラス
ト検出部１が配置されている。該検出部１は、分割され
た半円筒状の２片１ａ，１ｂ及びその間に介在される弾
性部１ｃからなり、両２片の間に作用するトルク及びス
ラスト力により上記弾性部１ｃが変形して、該変形を歪
ゲージ等により電気的に変換して、上記主軸３１に沿っ
て配線された信号線により上記プライマリアンプ３７及
びスリップリング４０に導かれる。更に、上記検出部１
の１片１ａは、駆動側となる主軸ボス３１ａに連結する
と共に、他の片１ｂは、被動側となる出力軸３に連結さ
れている。該出力軸３は、検出部側から、ボス部３ｂ、
キー４１を有するプロペラ装着部３ｃ、ネジ軸となって
いるプロペラ固定部３ｄを有する。

【００３８】前記本体部ケース１２は、図１に示すよう
に、上記主軸３１の大部分、即ちベベルギヤ３５、プラ
イマリアンプ３７、スリップリング４０及び検出部１を
収納しており、かつ一端部１２ａは、ラウンド状に閉塞
しており、また他端部１２ｂは開口して、上記出力軸３
のプロペラ装着部３ｃ及びプロペラ固定部３ｄがケース
１２外に突出している。なお、該本体部ケース１２は、
プロペラの回転方向により前後進方向は、図中左右のい
ずれにも採用可能であるが、一般には、右方向、即ちプ
ロペラ側を前にして推力を生じるように用いられてい
る。従って、以下プロペラ側を前側、その反対側を後側
という。

【００３９】ついで、図３に沿って、本発明の要部につ
いて説明する。本体部ケース１２は、そのプロペラ側
（前端側）が別体に構成されており、ケース本体１２₁
に、前記別体ケース１２₂がネジ１２ｃにより螺合する
と共にＯリング４２により水密状に結合されている。本
体ケース１２₁における前記検出部１の後端側の内周面
にはリング状の隔壁部材４３がＯリング４５により水密
状に嵌合しており、該隔壁部材４３の内周面には前記主
軸３１がベアリング３２を介して回転自在に支持されて
いる。更に、上記隔壁部材４３の外側面には蓋部材４７
がＯリング４９により水密状にかつ皿ネジ５０により固
定されており、該蓋部材４７にはオイルシール５１が装
着されて、該隔壁部材４３及び蓋部材４７の後端側（プ
ロペラと反対側）のケース１２内を水密状に保持してい
る。なお、図中５２は、連結部ケース２１と本体部ケー
ス１２とを連結するネジである。

【００４０】一方、トルク・スラスト検出部１は、ハウ
ジング５３，５５により全体が覆われている。該ハウジ
ングは、軸方向左右に分割される２個の部材（フロント
ハウジング５３及びリヤハウジング５５）からなり、フ
ロントハウジング５３は、ボルト５６により検出部１の
被動側片１ｂに、またリヤハウジング５５は皿ネジ５７
により駆動側１ａにそれぞれ固定されている。リヤハウ
ジング５５は、上記駆動側片１ａの後部分に密着するよ
うに固定されており、かつ前端開口部の縁部分５５ａは
外径方向に膨出すると共にＯリング５９が嵌装されてい
る。

【００４１】また、フロントハウジング５３は、検出部
被動側片１ｂの前側面にて上記ボルト５６により固定さ
れていると共に、該検出部１の外周面と僅かに隙間ｃを
隔てて円筒状に延びていると共に、その後端開口部５３
ａが上記リヤハウジング５５の前端開口部に嵌合して、
上記Ｏリング５９により水密状に結合している。また、
フロントハウジング５３の前側は、前記出力軸ボス部３
ｂを被嵌するように延びるハブ部５３ａが形成されてお
り、該ハブ部５３ａの外周面と前記別体ケース１２₂の
開口孔１２₂ａの内周面との間に所定隙間ｄが存在して
おり、該隙間ｄは、上記ハウジング５３，５５の外周面
と別体ケース１２₂の内孔１２₂ｃとの間で連続して形
成され、前記オイルシール５１により軸封される検出部
１（リヤケース５５）の後方まで延びている。

【００４２】一方、前記ハブ部５３ａの内周面には軸方
向に２個のオイルシール６０，６１が、間座６２及び止
め輪６５にて位置決めされて装着されている。これらオ
イルシール６０，６１のリップ６０ａ，６１ａは、前記
出力軸ボス部３ｂと接触して、上記ハブ部５３ａと出力
軸ボス部３ｂとの間を水密状に保持している。また、上
記間座６２にて形成される両オイルシール６０，６１の
間の空間ｅにはグリスが封入されている。また、両オイ
ルシール６０，６１は、そのリップ６０ａ，６１ａが互
に外方（上記空間ｅと反対側）に向くように背面合せに
配置されており、これにより、遠心力、又はプロペラ負
荷等により出力軸３がハブ部５３ａに対して径方向変動
（芯ぶれ）が生じてリップが変形しても、該変形に伴う
リップから軸方向力（スラスト力）は、上記互に向きあ
うリップにより打ち消されて、検出部１に伝播されるこ
とはない。

【００４３】ついで、上記プロペラ動力試験機１０の作
用について説明する。本プロペラ動力試験機１０は、本
体部分１３を試験水槽に浸けられて用いられる。そし
て、該水槽水面の上方に位置する電動機１９の回転力
は、連結軸２９、両ベベルギヤ３１，３５に伝達され、
更に主軸３１及びトルク・スラスト検出部１を介して出
力軸３に伝達され、該出力軸３のプロペラ装着部３ｃに
取付けられているプロペラ（図示せず）が水中で回転す
る。該プロペラ回転による負荷トルク及びそれにより発
生する推力（スラスト力、軸方向力）は、上記トルク・
スラスト検出部１にて電気的に検出され、更に該電気信
号は、プライマリアンプ３７及びスリップリング４０を
介して外部に取り出され、コントローラにてトルク及び
スラスト力としてディスプレイに表示される。

【００４４】また、本動力試験機１０は、ウォーム２３
を回転することにより連結部１５を介して本体部１３の
方向が変向され、これによりプロペラの推進方向が変え
られて船舶の進行方向が変更されることに相当する。特
に、ポッド型プロペラとしての試験の場合、上記進路の
変向に際して作用する力及び固定部である架台１１に対
して本体部１３に作用する力の測定も重要であり、Ｚ軸
（連結軸２９の軸線）回りのモーメント、連結軸２９及
び主軸３１の軸線を含む平面でのモーメント、及び連結
軸の軸線を含みかつ主軸に直交する平面のモーメント
が、連結部１５と架台１１との間で測定され、主軸回転
数と共にこれら各モーメント（３分力）がディスプレイ
に表示される。

【００４５】そして、水中に浸けられている本体部１３
は、プロペラに隣接するケース１２の前端開口部１２ｂ
からケース内に浸水する。前記検出部１の回転は、その
被動側片１ｂから出力軸３に伝達されると共に、該検出
部１に固定されたハウジング５３，５５も一体に回転す
る。なおこの際、プロペラ負荷に基づき、僅かではある
が、検出部１の駆動側片１ａと被動側片１ｂとが相対回
転し、駆動側片１ａに固定されているリヤハウジング５
５と被動側片１ｂに固定されるプロペラハウジング５３
とが相対回転するが、該相対回転は、両ハウジング先端
部の嵌合面で許容されかつＯリング５９により水密性が
保持されている。

【００４６】上記開口部１２ｂから水は、別体ケース１
２₂の内周面１２₂ｃとハウジングハブ部５３ａ外周面
との間の隙間ｄからケース１２内に浸入し、該隙間ｄを
通って検出部１の後端面空間ｆまで導かれるが、該水
は、オイルシール５１により防水されてケース１２の後
方部分に浸入することはなく、また密閉状態にあるハウ
ジング５５，５３から検出部１に浸水することはない。
更に、フロントハウジングハブ部５３ａと出力軸ボス部
３ｂとの間はオイルシール６０，６１により防水されて
いるので、この間からハウジング５３内に浸水すること
も防止されており、従って検出部１に水が浸入すること
は、確実に阻止されている。

【００４７】そして、上述したように、出力軸３は、プ
ロペラ動力試験中は常時回転しており、前記オイルシー
ル６０，６１のリップ６０ａ，６１ａは常に上記出力軸
ボス部３ｂに接触して上記防水を図っているが、該オイ
ルシール６０，６１自体も、検出部１に固定されている
ハウジング５３に装着されて、上記出力軸３と一体に回
転しており、上記リップ６０ａ，６１ａに相対回転は生
じない。正確には、出力軸３も、上記オイルシール６
０，６１を装着したフロントハウジング５３も、検出部
１の被動側片３ｂに連結されており、例えプロペラ負荷
により検出部１の被動側片と駆動側片との間に相対移動
があったとしても、互に接触している上記出力軸ボス部
３ｂとオイルシールリップ６０ａ，６１ａとの間に回転
方向及び軸方向の相対移動は生じることはない。

【００４８】従って、出力軸３１とオイルシール６０，
６１との間に摩擦力が生じることはなく、該摩擦力の変
動による外乱の影響を受けることなく、検出部１は、出
力軸３からのプロペラによる負荷トルク及びスラスト力
を直接検出し得る。また、上記出力軸とオイルシールと
の間で摩擦が生じないので、該摩擦による熱の影響が出
力軸３に作用することはなく、検出部１は、プロペラ動
力を高い精度で検出し得る。更に、検出部１を覆ってい
るハウジング５３，５５の外側の隙間ｄには水が満たさ
れているので、検出部１は、水冷された状態にあり、該
検出部を一定温度でかつドライ環境に保って、検出精度
の安定と更なる向上が期待できる。

【００４９】また、別体ケース１２₂は、ケース本体１
２₁からネジにより容易に取り外すことができ、該別体
ケース１２₂を外した状態で、フロントケース５３をボ
ルト５６により容易に取り外すことが可能である。従っ
て、該フロントケースを取り外した状態で、歪ケージの
貼り換え等の検出部１のメンテナンス及びオイルシール
６０，６１の交換等、メンテナンスを容易に行うことが
できる。また、主軸３１は、検出部１の後方側にてベア
リング３２にてケース１２に支持されていると共に、オ
イルシール５１にて軸封されており、該ケース１２に装
着されているオイルシール５１（及びベアリング３２）
は、主軸３１との間に相対回転を生じて、摩擦力が作用
するが、該主軸３１のオイルシール５１との接触部分は
検出部１の後方側であって、出力軸１と検出部１との間
ではなく、上記シール５１との接触及びベアリングによ
る支持が、プロペラ動力を検出する検出部１の検出精度
に影響を及ぼすことはない。

【００５０】なお、前記オイルシールリップ６０ａ，６
１ａの接触部となる出力軸ボス部３ｂの外周面にガラス
を溶着して、該ボス部の平滑度を向上すると共にガラス
の低熱伝達率により断熱を図って、更なる検出精度の向
上を図ってもよい。また、本プロペラ動力試験機は、上
述したように、ポッド型プロペラの試験機として好適で
あるが、これに限らず、通常の船舶用プロペラの動力試
験機としても適用可能であり、試験水槽も、各種の静水
槽は勿論、キャピテーション水槽、減圧回流水槽等のあ
らゆる試験水槽に適用可能であり、この場合でも同様
に、小型な試験機でもって、高い精度でプロペラの動力
性能（キャピテーション、振動、騒音、エロージョン等
を含む）を検出することができる。

【００５１】前述したポッド型プロペラは、船体内に設
置したディーゼルエンジン等によりジェネレータを回転
して発電し、該発電した電力によりポッド（本体部ケー
ス）内に設置した電動機（電動モータ）によりプロペラ
を直接駆動する電気推進方式を採用することが好まし
い。この場合、プロペラの回転反力が直接ポッドに作用
し、該大きな反力を、船体外に突設されかつ操舵のため
に旋回自在に支持されているポッド（本体ケース）の支
持部で担持することは強度上困難であるため、上記プロ
ペラ回転反力を互に打ち消して、ポッド（本体部ケー
ス）に作用しない２重反転プロペラを採用することが好
ましい。

【００５２】図４は、２重反転プロペラ用の動力試験機
の主要部を示す断面図である。本２重反転プロペラ用動
力試験機の本体部１３０は、前記主軸と同様な内軸３１
₁と、該内軸に被嵌したスリーブ状の外軸３１₂と、を
有しており、図中右方の本体部１３の後側（プロペラと
反対側）は、図３で示した実施例と同様に、内軸３
１ ₁、及び外軸３１₂がベアリング等により回転自在に
支持されていると共に、オイルシール等のシール手段に
よりケース１２の後方側に浸水することを防止されてい
る。

【００５３】即ち、内軸３１₁には、先の実施例と同様
に、連結軸２９に設けられたベベルギヤ３１に、その後
方側にて噛合するベベルギヤ３５が固定されており、ま
た外軸３１₂には、上記ベベルギヤ３１に、その前方向
にて噛合するベベルギヤが固定されており、内軸３１₁
及び外軸３１₂は、連結軸２９から逆方向でかつ同回転
数の回転が伝達される。更に、外軸３１₂は、ケース１
２に取付けられた隔壁等によりベアリングを介して回転
自在に支持されていると共にオイルシールが介在して防
水が図られている。一方、内軸３１₁は、スリーブ軸か
らなる外軸３１ ₂の内周面と間にニードル又はブッシュ
が介在して相対回転自在に支持されると共に、オイルシ
ール、Ｏリング等のシール手段が介在して、両軸の間か
らの浸水の防止が図られている。

【００５４】内軸３１₁は、上述したように、トルク・
スラスト検出部１₁の後方側にて本体ケース１２₁に外
軸３１₂等を介して支持されており、該検出部１₁の後
方部分に固定されてハウジング７０が設けられている。
該ハウジング７０は、上記内軸検出部１₁を僅かな隙間
ｃ₁を存して覆って円筒状に前方に延びており、該円筒
状部７０ａの先端部は、検出部１₁を越えて更に前方に
延びてハブ部７０ｂとなっている。一方、先の実施例と
同様に、検出部１₁の前方が内出力軸３₁となってお
り、該内出力軸３₁は、検出部側から、ボス部３₁ｂ、
延長部３₁ｅ、キー溝４１ａを有するプロペラ装着部３
ｃ、ネジが切られているプロペラ固定部３ｄとなってい
る。

【００５５】そして、前記ハウジングハブ部７０ｂの内
周面には、同様に、間座６２にて位置決めされて、軸方
向２列にオイルシール６０，６１が装着されて止め輪６
５にて抜止め・固定されている。これらオイルシール６
０，６１は、そのリップ６０ａ，６１ａが前記出力軸ボ
ス部３₁ｂの外周面に接触して防水を図っており、かつ
これら両リップ６０ａ，６１ａが互に外側（間座６２の
反対側）を向くように配置されている。

【００５６】一方、外軸３１₂は、上述したように、上
記内軸３１₁を被嵌するように配置され、かつ後方側に
てケース１２に支持されており、その先端部にて外軸検
出部１₂がボルト７１により一体に固定されている。該
外軸検出部１₂は、円筒状からなり、前記内軸検出部１
₁を囲むように配置され、かつその前方部分はフランジ
部１₂ｂとなり、更に前方向に延びて、前記内出力軸の
延長部３₁ｅの外周面と所定隙間ｇを存して被嵌するス
リーブ状の外出力軸３₂となっている。該外出力軸３₂
も同様に、キー溝７３を有するプロペラ装着部３₂ｃ及
びネジが切られているプロペラ固定部３₂ｄを有する。

【００５７】そして、前記外軸検出部１₂の円筒部１₁
ａの内径側にはインナハウジング７５がその略々中間部
分にてネジ７６により固定されており、該インナハウジ
ング７５は、上記検出部円筒部１₁ａの内周面及びフラ
ンジ部１₂ｂの底面に沿って延びている。更に、上記検
出部１₂の後方端部にはオイルシール７７が装着されて
おり、また上記インナハウジング７６の前方端部にもオ
イルシール７９が装着されており、上記オイルシール７
７のリップ７７ａがインナハウジング７６の外周面に接
触し、また上記オイルシール７９のリップ７９ａが外軸
検出部１₂の内周面に接触し、これら両方オイルシール
７７，７９により外軸検出部１₂の内周面とインナハウ
ジング７６の外周面との隙間ｈを水密状にシールしてい
る。

【００５８】なお、上記インナハウジング７０に装着さ
れるオイルシール７９は、リップ７９ａが外径側に位置
しており、リップが内径側に位置する通常のもの（他の
オイルシールは該通常のものが用いられている）と異な
る。これは、オイルシール７９を、円筒状の外軸検出部
１₂の内周面の奥にある底面に装着する取付け上の困難
を避けるためである。該オイルシールの採用に基づき、
インナハウジング７０の外周面にオイルシール７９を容
易に装着し、この状態でインナハウジング７５を検出部
内周面に挿入して、容易に組立てることが可能となる。

【００５９】また、上記外軸検出部１₂のフランジ部１
₂ｂの外側面にアウタハウジング８０がＯリング８１を
介在してネジ８５により水密状に固定されており、該ア
ウタハウジング８０は上記検出部筒状部１₂ａの外周面
に沿って後方に延びている。そして、該検出部１₂を被
嵌しているアウタハウジング８０の後端部分８０ａは外
径方向に膨出しており、該膨出部８０ａに２列のオイル
シール８２，８３が軸方向に並設して装着されている。
これらオイルシール８２，８３のリップ８２ａ，８３ａ
は外軸検出部１₂の外周面に接触しており、従って該検
出部１₂の外周面とアウタハウジング８０との間は、上
記Ｏリング８１及びオイルシール８２，８３により水密
状にシールされている。

【００６０】なお、本体部ケース１２は、ケース本体１
２に対して別体ケース１２₂がネジ結合される分離構造
からなり、前記内出力軸３₁及び外出力軸３₂をその前
端開口部１２ｂから突出して、全体を覆う魚雷形状から
なる。

【００６１】以上のような構成からなる２重反転プロペ
ラ用動力試験機は、本体部１３０の内軸３１₁と外軸３
１₂とにそれぞれ逆方向で同回転数の回転が伝達され、
これら両軸の回転は、それぞれ内軸検出部１₁及び外軸
検出部１₂を介して内出力軸３₁及び外出力軸３₂に伝
達され、そのプロペラ装着部３₁ｃ，３₂ｃにそれぞれ
取付けられている逆方向の捩れ角を有するプロペラを回
転駆動する。従って、これらプロペラの回転反力は、互
に打消されて、本体部１３０に大きなプロペラ回転反力
が作用することはない。この状態で、先の実施例と同様
に、内出力軸３ ₁に取付けられたプロペラの動力（トル
ク及びスラスト力）は、内軸検出部１₁により検出さ
れ、また外出力軸３₂に取付けられたプロペラの動力
は、外軸検出部１₂により検出される。

【００６２】そして、ケース１２の先端開口部から隙間
ｇを通って水が浸入するが、内軸検出部１₁は、オイル
シール６０，６１により防水されているハウジング７０
により水密状に保たれており、歪ゲージ等の検出部が濡
れることはない。また、外軸検出部１₂の内周面は、オ
イルシール７７，７９により防水されているインナハウ
ジング７０により水密状に保持されている。また、ケー
ス１２の内周面とアウタハウジング８０の外周面との間
ｊから水が浸入するが、外軸検出部１₂の外周面は、Ｏ
リング８１及びオイルシール８２，８３により防水され
ているアウタハウジング８０により水密状に保たれてお
り、従って外軸検出部１₂は、その内周面及び外周面も
共に防水が確保されて、歪ゲージ等の検出部が濡れるこ
とはない。

【００６３】更に、内軸検出部１₁のボス部３₁ｂに接
触しているオイルシール６０，６１は、該検出部１₁に
一体に固定されているハウジング７０のハブ部７０ｂに
装着されているので、オイルシール６０，６１は、出力
軸３₁と一体に回転し、その接触部に相対回転を生じる
ことはない。また、外軸検出部１₂の内周面とインナハ
ウジング５との間に介在するオイルシール７７，７９
は、インナハウジング７５が外軸検出部１₂に一体に固
定されているので、その接触部に相対回転を生じること
はない。また、外軸検出部１₂の外周面とアウタハウジ
ング８０との間に介在するＯリング８１及びオイルシー
ル８２，８３は、アウタハウジング８０が外軸検出部１
₂に一体に固定されているので、その接触部に相対回転
を生じることはない。

【００６４】従って、プロペラを装着する内外出力軸３
₁，３₂と、各出力軸の検出部１₁，１₂との間の検出
経路及び検出部自体に、オイルシール等による摩擦力は
生じないので、摩擦変動及び摩擦力による発熱に伴う検
出誤差はなく、２重反転プロペラの動力を、それぞれ内
軸検出部１₁，外軸検出部１₂にて高い精度にて検出し
得る。また、ケース１２の開口部から隙間ｇ及びｊを通
って、内軸検出部１₁の外周側並びに外軸検出部１₂の
内周側及び外周側に水が供給されて、検出部１ ₁，１₂
の冷却が図られている。

【００６５】なお、上記２重反転プロペラ動力試験機
は、電気推進方式のポッド型プロペラ用として好適であ
るが、これに限らず、通常の船舶用の２重反転プロペラ
用試験機として適用可能であり、またキャピテーション
水槽、減圧回流水槽用としても適用可能である。

【００６６】また、図３及び図４に用いられているオイ
ルシール６０，６１，７７，７９，８２，８３は、一部
を除いてリップが内径側に位置する通常のものが用いら
れているが、本試験機にあっては、オイルシール自体が
その被接触部材と共に回転するので、オイルシール７９
に示すようなリップが外径側に位置して被接触部材の内
周面に接触して、リップに作用する遠心力の影響を排除
するようにしてもよい。

【００６７】また、上述実施例は、架台１１の上方に載
置された駆動部１４から連結部１５を介して本体部１３
の主軸３１，３１₁，３１₂に動力伝達しているが、本
体部ケース１２内に電気モータを配置して、該電気モー
タにて直接主軸を駆動してもよい。更に、検出部１，１
₁，１₂は、上下方向に延びる連結部に固定されたポッ
ド状の本体部ケース１２内に収納されているが、このよ
うな形式に限らず、船体形状の模型の後部から出力軸を
直接突出する形式に、上述した検出部のシール機構を採
用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプロペラ動力試験機を示す全体側
面図。

【図２】その本体部に内蔵されている主軸部分を示す側
面図。

【図３】本発明の要部となる検出部及び出力軸部分を示
す断面図。

【図４】本発明を２重反転プロペラ用に適用した、要部
となる検出部及び出力軸部分の断面図。

【図５】従来の技術（薄膜ゴムシート型）を示す図。

【図６】従来の技術（オイルシール非回転型）を示す
図。

【図７】従来の技術（低摩擦ブッシュ型）を示す図。

【符号の説明】

１（トルク・スラスト）検出部１₁ 内軸検出部１₂ 外軸検出部３出力軸３₁ 内出力軸３₂ 外出力軸３ｂ，３₁ｂボス部１０プロペラ動力試験機１２（本体部）ケース１２₁ ケース本体１２₂ 別体ケース１３，１３０本体部１５連結部３１，３１₁，３１₂ 動力伝達源（主軸，内軸，
外軸）３２，３３ベアリング５１シール手段（オイルシール）５３，５５，７０ハウジング６０，６１，７７，７９，８２，８３シール手段（オイ
ルシール）７５外軸検出部の内周面用ハウジング８０外軸検出部の外周面用ハウジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000002107 住友重機械工業株式会社東京都品川区北品川五丁目９番11号 (72)発明者関崎泉東京都大田区大森西６−13−９和泉測器株式会社内 (72)発明者小野洋彰神奈川県川崎市高津区久末2080−７有限会社コスモテック内 (72)発明者右近良孝東京都三鷹市新川６丁目38番１号独立行政法人海上技術安全研究所内 (72)発明者工藤達郎東京都三鷹市新川６丁目38番１号独立行政法人海上技術安全研究所内 (72)発明者藤沢純一東京都三鷹市新川６丁目38番１号独立行政法人海上技術安全研究所内 (72)発明者佐々木紀幸神奈川県横須賀市夏島町19番地住友重機械工業株式会社内Ｆターム(参考） 2G023 BA01 BC01 BD04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケースに内蔵された動力伝達源から、検
出部を介してプロペラを装着し得る出力軸に動力伝達
し、プロペラによる負荷トルク及びスラスト力等の試験
値を上記検出部にて検出するプロペラ動力試験機におい
て、前記検出部を覆うハウジングを該検出部と一体に回転す
るように配置し、前記ハウジングと検出部との間が水密状に保持されるよ
うに、前記ハウジングと、前記検出部と一体に回転する
部材との間にシール手段を介在して、該シール手段の接
触部に実質的な相対回転が生じないように構成した、ことを特徴とするプロペラ動力試験機。
【請求項２】前記ハウジングは、前記検出部の前記動
力伝達源側に水密状に固定されると共に、その出力軸側
が該出力軸のボス部を囲むハブ部を形成してなり、該ハブ部と前記ボス部との間に前記シール手段を介在し
てなる、請求項１記載のプロペラ動力試験機。
【請求項３】前記検出部が、内軸検出部と、該内軸検
出部に被嵌して配置される円筒状の外軸検出部と、を有
し、かつ前記ハウジングが、前記内軸検出部用のハウジ
ングと、前記外軸検出部の内周面用のインナハウジング
と、該外軸検出部の外周面用のアウタハウジングと、を
有し、前記内軸検出部及び外軸検出部は、前記動力伝達源から
それぞれ逆方向の回転が伝達されると共に、それぞれプ
ロペラが装着される内出力軸及び外出力軸に連結し、前記内軸検出部に前記ハウジングを固定すると共に、該
ハウジングと前記出力軸のボス部との間にシール手段を
介在して、該内軸検出部の外周面と前記ハウジングとの
間を水密状に保持し、前記外軸検出部の内周面を覆うように前記インナハウジ
ングを該外軸検出部に固定すると共に、該インナハウジ
ングと前記外軸検出部との間にシール手段を介在して、
該外軸検出部の内周面と前記インナハウジングとの間を
水密状に保持し、かつ前記外軸検出部の外周面を覆うように前記アウタハ
ウジングを該外軸検出部に固定すると共に、該アウタハ
ウジングと前記外軸検出部との間にシール手段を介在し
て、該外軸検出部の外周面と前記アウタハウジングとの
間を水密状に保持してなる、請求項１記載のプロペラ動力試験機。
【請求項４】前記ハウジングの前記検出部を覆う反対
面に接する隙間に、前記ケース外方から水が導入されて
なる、請求項１ないし３のいずれか記載のプロペラ動力試験
機。
【請求項５】前記シール手段が、オイルシールであ
り、該オイルシールは、そのリップが互に軸方向反対に
向くように配置された偶数個を並設して用いられる、請求項１ないし４のいずれか記載のプロペラ動力試験
機。
【請求項６】前記検出部の前記動力伝達源側におい
て、該検出部と一体の部材がシール手段及びベアリング
を介して前記ケースに直接又は間接的に支持されてな
る、請求項１ないし５のいずれか記載のプロペラ動力試験
機。
【請求項７】前記ケースは、前記検出部を覆う部分が
ケース本体に対して分離し得る別体ケースからなる、請求項１ないし６のいずれか記載のプロペラ動力試験
機。
【請求項８】前記シール手段が、オイルシールからな
り、かつそのリップが外径側に位置するオイルシールを
含む、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載のプ
ロペラ動力試験機。
【請求項９】前記ケースが、上下方向に延びる連結部
にて連結されている本体部ケースであり、ポッド型プロ
ペラ用として用いられる、請求項１ないし８のいずれか記載のプロペラ動力試験
機。