JP2004106582A - Vessel and its operation method - Google Patents

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JP2004106582A JP2002268585A JP2002268585A JP2004106582A JP 2004106582 A JP2004106582 A JP 2004106582A JP 2002268585 A JP2002268585 A JP 2002268585A JP 2002268585 A JP2002268585 A JP 2002268585A JP 2004106582 A JP2004106582 A JP 2004106582A
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Japan
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propeller
main
pod
main propeller
ship
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JP2002268585A
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Japanese (ja)
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Naoji Toki
土岐　直二
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vessel and its operation method, which makes the best use of driving force by the rotation of a POD propeller by making a flow flowing into the POD propeller stable and satisfactory, in obtaining the driving force by rotating the POD propeller alone. <P>SOLUTION: This vessel is provided with: a main propeller capable of moving a hull forward and backward by changing normal rotation/reverse rotation or a pitch angle; a driving engine 3 for driving the main propeller 2; and at least one POD propulsion machine. In operating the vessel, for example, in using at least one POD propulsion machine, the main propeller 2 is rotated at a low speed to avoid a flow flowing into the propeller 12 of the POD propulsion machine. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主プロペラに加えてＰＯＤ推進器を備えている船舶およびその運用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船舶の推進装置においては、近年、主プロペラで発生する推進力が不足する場合に推進力を加算する目的で、主プロペラの後方にＰＯＤ推進器を併設して加勢することが提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００１−１９９４１８号（図５）
【特許文献２】
実開昭６０−５２１９８号公報（第１図、第３図〜第７図）
【０００４】
さて、図３および図４に示す従来の技術において、図中の符号１は船舶の船体後部、２は船舶の走行に必要な推進力の大半を発生させる主プロペラ、１０はＰＯＤ推進器である。また、主プロペラ２とＰＯＤ推進器１０とは船舶の中心線（キール線）上に配置されている
なお、主プロペラ２は、ディーゼルエンジンなど図示省略の駆動機関（一般にメインエンジンという。）から駆動力を受けて回転するようになっている。
【０００５】
ここで使用するＰＯＤ推進器１０は、ケーシング１１、ＰＯＤプロペラ１２、ストラット１３および支柱１４を具備して構成される。
ケーシング１１の後部（図３参照）または前部（図４参照）、あるいは前後部の両方（図示せず）にはＰＯＤプロペラ１２を備えている。ＰＯＤプロペラ１２は、回転することによって推進力を発生し、ケーシング１１の内部に納められた駆動機構（図示省略）を介して船内から、またはケーシング１１の内部に納められた電動機（図示省略）によって直接、駆動される。
ケーシング１１の上部には、翼形断面のストラット１３が設けられている。ストラット１３の上端部には、ＰＯＤ推進器１０全体の回動軸となる支柱１４が設けられている。この支柱１４は、船体側に設けた図示省略の駆動機構に連結されているので、ＰＯＤ推進器１０は、支柱１４を介して全体が船体後部１に対し回動可能に取り付けられた構成となっている。
【０００６】
このように構成された船舶は、運転状態に応じて、主プロペラ２を単独で、ＰＯＤプロペラ１２を単独で、あるいは主プロペラ２およびＰＯＤプロペラ１２を共に回転させることによって推進力を得る。また、支柱１４を中心としてＰＯＤ推進器１０を回動させることにより、ストラット１３が舵の機能を発揮して操舵力が得られ、船舶が旋回させられるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来提案の船舶においては、ＰＯＤプロペラのみを回転させて推進力を得ようとし主プロペラは遊転状態あるいは停止状態とされている場合、ＰＯＤプロペラが主プロペラの陰になって、下流側に位置するＰＯＤプロペラへ流入する流れが不安定となり、ＰＯＤプロペラの運転状態が安定せずかつ十分な推進力を得ることができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＰＯＤプロペラのみを回転させて推進力を得ようとする場合に、ＰＯＤプロペラへ流入する流れを安定した良好なものとし、ＰＯＤプロペラの回転による推進力を最大限発揮させることのできる船舶およびその運用方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の船舶およびその運用方法では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の船舶の運用方法によれば、正転・逆転あるいはピッチ角を変更することにより船体を前進・後進させることのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶の運用方法において、前記少なくとも１つのＰＯＤ推進器を使用する際、該ＰＯＤ推進器のプロペラへ流入する流れが不安定になるのを避けるため、前記主プロペラを低速で回転させることを特徴とする。
【００１０】
この船舶の運用方法においては、少なくとも１つのＰＯＤ推進器が使用される際、このＰＯＤ推進器の（前進時において）上流側に位置する主プロペラが（低速ではあるが遊転回転数よりも高い回転数で）回転させられることにより、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが良好となる。
これにより、たとえば主プロペラによる推力には頼らずＰＯＤ推進器だけを使用して前進する際、このＰＯＤ推進器の前方に位置する主プロペラが回転させられることにより、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが安定化し、ＰＯＤプロペラは安定した作動状態で所期の推力を発生することができる。
【００１１】
請求項２に記載の船舶の運用方法によれば、前記主プロペラと前記駆動機関とを連結するプロペラシャフトに軸発電機を備えるとともに、前記駆動機関と前記プロペラシャフトとの間にクラッチ備えてなり、前記少なくとも１つのＰＯＤ推進器を使用する際、前記クラッチにより前記駆動機関と前記プロペラシャフトとの縁を断つとともに、他の発電機から供給された電力を前記軸発電機に供給し、該軸発電機を駆動モータとして使用することにより、前記主プロペラを低速で回転させることを特徴とする。
【００１２】
この船舶においては、主プロペラと駆動機関とを連結するプロペラシャフトに軸発電機が設けられているとともに、駆動機関とプロペラシャフトとの間にクラッチが設けられており、クラッチが嵌状態になると駆動機関の動力がプロペラシャフトを介して主プロペラに伝達されて主プロペラが回転し、クラッチが脱状態になると駆動機関の動力は主プロペラに伝達されず、主プロペラが回転しないようになっている。
したがって、クラッチが抜かれた状態で、軸発電機に他の発電機から電気エネルギーを供給して軸発電機をモータとして作動させれば、駆動機関を停止状態に保ったままプロペラシャフトおよび主プロペラを回転させることができる。
この場合も、主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れを良好なものとなるように主プロペラが回転させられると好適である。
これにより、たとえば主プロペラによる推力には頼らずＰＯＤ推進器だけを使用して前進する際、このＰＯＤ推進器の前方に位置する主プロペラが回転させられることにより、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが安定化し、ＰＯＤプロペラは安定した作動状態で所期の推力を発生することができる。
【００１３】
請求項３に記載の船舶の運用方法によれば、ピッチ角を変更することのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶の運用方法において、前記主プロペラにはフェザリング機能が付加されており、前記少なくとも１つのＰＯＤ推進器のみを使用する際、前記主プロペラはフェザリング位置に設定されることを特徴とする。
【００１４】
この船舶の運用方法においては、ピッチ角を変更することのできる主プロペラにフェザリング機能が付加されていて、主プロペラは回転させずにＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラのみを回転させて推進力を得ようとする場合、主プロペラのプロペラ翼がそれぞれフェザリング位置を取ることとなる。
これにより、主プロペラ位置を通過する流れを妨げることが極小化されるので、主プロペラの抵抗が減少するだけでなく、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが安定化し、ＰＯＤプロペラは安定した作動状態で所期の推力を発生することができる。
【００１５】
請求項４に記載の船舶によれば、正転・逆転あるいはピッチ角を変更することにより船体を前進・後進させることのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶において、前記主プロペラと前記駆動機関とを連結するプロペラシャフトに軸発電機を備えるとともに、前記駆動機関と前記プロペラシャフトとの間にクラッチ備えてなることを特徴とする。
【００１６】
この船舶においては、クラッチが嵌状態で駆動機関により主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れを良好なものとするために主プロペラが回転させられると、これに伴ってプロペラシャフトが回転して、軸発電機により電気エネルギーが得られることとなる。
また、クラッチが脱状態で軸発電機に他の発電機から電気エネルギーを供給して軸発電機をモータとして作動させれば、駆動機関を停止状態に保ったままプロペラシャフトおよび主プロペラを回転させることができる。
この場合も、主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れを良好なものとなるように主プロペラが（低速ではあるが遊転回転数よりも高い回転数で）回転させられると好適である。
これにより、たとえば主プロペラによる推力には頼らずＰＯＤ推進器だけを使用して前進する際、このＰＯＤ推進器の前方に位置する主プロペラが回転させられることにより、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが安定化し、ＰＯＤプロペラは安定した作動状態で所期の推力を発生することができる。
【００１７】
請求項５に記載の船舶によれば、ピッチ角を変更することのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶において、前記主プロペラには、フェザリング機能が付加されていることを特徴とする。
【００１８】
この船舶においては、ピッチ角を変更することのできる主プロペラにフェザリング機能が付加されていて、主プロペラは回転させずにＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラのみを回転させて推進力を得ようとする場合、主プロペラのプロペラ翼がそれぞれフェザリング位置を取ることとなる。
これにより、主プロペラ位置を通過する流れを妨げることが極小化されるので、主プロペラの抵抗が減少するだけでなく、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが安定化し、ＰＯＤプロペラは安定した作動状態で所期の推力を発生することができる。
【００１９】
請求項６に記載の船舶によれば、前記主プロペラのピッチ角は、フェザリング位置、および最適前進位置の２位置のみを選択可能に構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この船舶においては、主プロペラのプロペラ翼がフェザリング位置と最適前進位置との２位置だけを取り得るように構成されている。
【００２１】
請求項７に記載の船舶によれば、船体の進路を変更させるための舵が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この船舶においては、舵の機能を果たすＰＯＤ推進器のストラットの他に、船体の進路を変更させるための舵が別途設けられている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る船舶の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、上述した従来技術と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
はじめに、本発明の第１実施形態では従来と同じ構成を用い、かつＰＯＤプロペラ１２のみを回転させて推進力を得ようとする場合に、ＰＯＤプロペラ１２へ流入する流れを安定した良好なものとするため、主プロペラ２を低速で回転させて、ＰＯＤプロペラ１２の回転による推進力を効率よく発揮させるようにする。この場合、主プロペラ２による推進力は期待していないので、主プロペラ２はＰＯＤプロペラ１２へ流入する流れを乱さない程度にゆっくりと回せばよい。
このように主プロペラ２を低速で回転させることにより、ＰＯＤプロペラ１２へ流入する流れが安定し、ＰＯＤプロペラ１２に過度の負荷変動を生じさせたり推進効率を低下させることなく、ＰＯＤプロペラ１２の回転による推進力を最大限発揮させることができる。
【００２４】
なお、主プロペラ２が固定ピッチプロペラ（Ｆｉｘｅｄ　Ｐｉｔｃｈ　Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）の場合には、ＰＯＤプロペラ１２へ流入する流れが安定した良好なものとなる回転数で回転させられることが必要である。また、主プロペラ２が可変ピッチプロペラ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ　Ｐｉｔｃｈ　Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）の場合には、ＰＯＤプロペラ１２へ流入する流れが安定した良好なものとなる回転数と翼角（ピッチ）で回転させられることが必要である。これら固定ピッチプロペラおよび可変ピッチプロペラはいずれも前進側（すなわち、ＰＯＤプロペラの回転方向と反対の方向）に回転させられることが望ましい。これによりＰＯＤプロペラ１２により発生させられる回転流を打ち消すことができて、推進効率を向上させることができる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態について図１を用いて説明する。図１は本実施形態に係る船舶の要部概略構成図である。図１において符号３はディーゼルエンジンなどの駆動機関（以下、メインエンジンという。）、符号４は主プロペラ２とメインエンジン３とを連結するプロペラシャフト、符号５はプロペラシャフト４に設けられた軸発電機、符号６は船内に設けられた別の発電機、符号７はプロペラシャフト４とメインエンジン３との間に設けられたクラッチである。符号Ｘはプロペラシャフト４と軸発電機５との間の動力伝達機構（たとえば歯車など）であり、動力伝達機構Ｘと軸発電機５との間にもクラッチが設けられることが多いが、それは本発明の要件ではない。符号１５はＰＯＤプロペラ１２を駆動させる、たとえば電動機などの駆動装置である。
なお、発電機６は、たとえばディーゼルエンジンなど図示省略の原動機から駆動力を受けて回転するようになっている。
【００２６】
クラッチ７は、メインエンジン３と主プロペラ２との縁をつないだり、あるいは切ったりする機能を持つ。すなわち、クラッチ７が嵌状態にあると、メインエンジン３と主プロペラ２とが連結状態にあって、メインエンジン３の回転はプロペラシャフト４を介して主プロペラ２に伝達される。また、クラッチ７が脱状態にあると、メインエンジン３と主プロペラ２とが切られた状態（脱状態）にあって、メインエンジン３の回転は主プロペラ２に伝達されず、メインエンジン３が停止状態であっても主プロペラ２は回転自由な状態とされている。
【００２７】
そして、軸発電機５に別の発電機６から電気エネルギーを送ってモータとして利用することで主プロペラ２を回転させる。すなわち、ＰＯＤ推進器１０の電動機１５および軸発電機５には、船内に設置された発電機６で発生された電気エネルギーを供給することも出来るようになっていて、そうした場合には軸発電機５がモータとして駆動されるようになっている。
【００２８】
このようにメインエンジン３と軸発電機５との間に位置するプロペラシャフト４に、クラッチ７を設けることにより、第１実施形態のように主プロペラ２を低速で回転させる際、メインエンジン３を完全に停止させることができるので、燃費および運転状態の悪い低負荷・低速回転を避けることができる。
また、メインエンジン３を駆動させる必要がなく、燃料を使うこともない。
【００２９】
本発明の第３実施形態について図２を用いて説明する。図２は図１と同様、本実施形態に係る船舶の要部概略構成図である。
本実施形態と上述した第２実施形態との異なる点は、プロペラシャフト４から軸発電機５が取り除かれ、主プロペラ２が翼角制御器８により翼角（ピッチ：プロペラボスに対する取付角）が変更され得る可変ピッチプロペラ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ
Ｐｉｔｃｈ　Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）２’とされている点である。
本実施形態では、この可変ピッチプロペラ２’の翼角変更範囲がフェザリング状態を含むように構成されている。
【００３０】
フェザリング（ｆｅａｔｈｅｒｉｎｇ）状態においては、船舶の船首側あるいは船尾側から見たときにプロペラ翼の投影面積が極めて小さくなるようにする、すなわち翼角を大にして、プロペラの前縁あるいは後縁を船舶の進行方向に向けて抵抗が極力小さくなるようにする。この場合の翼角は、たとえばプロペラの７０％半径の位置で大体９０゜である。
なお、通常の可変ピッチプロペラは、翼角制御器８により、たとえば＋３５゜〜−３５゜の範囲内でその翼角を連続的に変更できるようになっており、プロペラシャフト４の回転方向は一方向とされている。ここでいう「＋」とは、前進側に推進力を発生させる翼角のことであり、また「−」とは、後進側に推進力を発生させる翼角のことで、翼角０゜とは前進側にも後進側にも推進力を発生させることのできない位置である。
【００３１】
このように主プロペラを可変ピッチプロペラ２’にするとともに、翼角変更範囲がフェザリング状態を含むように構成して、ＰＯＤプロペラ１２のみを回転させて推進力を得ようとする場合に可変ピッチプロペラ２’の翼角をフェザリング状態に設定することにより、可変ピッチプロペラ（主プロペラ）２’を回転させなくても、ＰＯＤプロペラ１２へ流入する流れを安定した良好なものとし、ＰＯＤプロペラ１２の回転による推進力を最大限発揮させることができる。
また、主プロペラの翼角をフェザリング位置にすることにより、主プロペラによって発生する抵抗を極力減少させることができ、電動機１５の負荷を低減させることができて、発電機６を駆動するための原動機の負荷を低減させ、この原動機を駆動するために要する燃料の消費を抑制することができる。
さらに、メインエンジン３を停止状態としたまま、翼角制御器８により可変ピッチプロペラ２’を上述したフェザリング位置に位置させることができるので、燃費および運転状態の悪い低負荷・低速回転でメインエンジン３を駆動させる必要がなく、燃料を使うこともない。
【００３２】
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態と上述した第３実施形態との異なる点は、可変ピッチプロペラ２’の翼角が、船舶の設計速度で最も効率の良いプロペラとなるような翼角（最適前進位置：たとえば、＋３５゜）と、船舶の船首側あるいは船尾側から見たときにプロペラ翼の投影面積が極めて小さくなるフェザリング状態の翼角（フェザリング位置）の２つのみを取り得るように構成されている点である。
すなわち、上述した第３実施形態では可変ピッチプロペラ２’の翼角が、＋９０゜〜＋３５゜の範囲内で変更され得るように構成されていたが、本実施形態では＋９０゜と＋３５゜の２位置だけに設定可能なように構成されている。
【００３３】
このように構成することにより、可変ピッチプロペラ２’の翼角を変更するための機構、特に翼角制御器８の構成を非常に簡単にすることができるとともに、この装置に要する費用を大幅に低減させることができる。
なお、本実施形態では翼角が＋９０゜と＋３５゜との２位置だけに変更可能なように構成されているため、船舶を後進させる場合には、メインエンジン３を逆転させて、プロペラシャフト４を逆回転させる必要がある。
【００３４】
今まで述べてきた実施形態では、主プロペラとＰＯＤ推進器とを備える船舶について説明してきた。しかしながら、本発明はこのような船舶に限定されるものではなく、主プロペラおよびＰＯＤ推進器以外に、船舶の進路を変更させるための舵が別途設けられているような船舶にも適用し得るものである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の船舶およびその運用方法によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の船舶の運用方法によれば、主プロペラの推力に頼ることなくＰＯＤ推進器だけを使用して船を推進する場合、このＰＯＤ推進器の（前進時において）上流側に位置する主プロペラが回転させられることにより、ＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラへ流入する水の流れが良好となるので、ＰＯＤ推進器の推進効率を減ずることなくＰＯＤプロペラの回転による推進力を最大限発揮させることができる。
【００３６】
請求項２に記載の船舶の運用方法によれば、クラッチが脱状態で軸発電機に他の発電機から電気エネルギーが供給されることにより、軸発電機がモータとして作動してプロペラシャフトおよび主プロペラを回転させるようになるので、主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れが良好なものとされて、ＰＯＤ推進器の推進効率を減ずることなくＰＯＤプロペラの回転による推進力を最大限発揮させることができるとともに、駆動機関は停止状態に保たれることとなるので、燃費および運転状態の悪い低負荷・低速回転を避けることができる。
【００３７】
請求項３に記載の船舶の運用方法によれば、主プロペラは回転させずにＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラのみを回転させて推進力を得ようとする場合、主プロペラのプロペラ翼がそれぞれフェザリング位置を取ることとなるので、主プロペラのプロペラ翼による抵抗を最大限低減させることができるとともに、主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れが良好なものとされて、ＰＯＤ推進器の推進効率を減ずることなくＰＯＤプロペラの回転による推進力を最大限発揮させることができる。
【００３８】
請求項４に記載の船舶によれば、クラッチが脱状態で軸発電機に他の発電機から電気エネルギーが供給されることにより、軸発電機がモータとして作動してプロペラシャフトおよび主プロペラを回転させるようになるので、主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れが良好なものとされて、ＰＯＤ推進器の推進効率を減ずることなくＰＯＤプロペラの回転による推進力を最大限発揮させることができるとともに、駆動機関は停止状態に保たれることとなるので、燃費および運転状態の悪い低負荷・低速回転を避けることができる。
【００３９】
請求項５に記載の船舶によれば、ピッチ角を変更することのできる主プロペラにフェザリング機能が付加されていて、主プロペラは回転させずにＰＯＤ推進器のＰＯＤプロペラのみを回転させて推進力を得ようとする場合、主プロペラのプロペラ翼がそれぞれフェザリング位置を取ることとなるので、主プロペラのプロペラ翼による抵抗を最大限低減させることができるとともに、主プロペラの下流側に位置するＰＯＤプロペラへの流れが良好なものとされて、ＰＯＤ推進器の推進効率を減ずることなくＰＯＤプロペラの回転による推進力を最大限発揮させることができる。
【００４０】
請求項６に記載の船舶によれば、主プロペラのプロペラ翼がフェザリング位置と最適前進位置との２位置だけを取り得るように構成されているので、可変ピッチプロペラの翼角を変更するための機構、特に翼角を制御する翼角制御器の構成を非常に簡単な構成とすることができるとともに、この装置に要する費用を大幅に低減させることができる。
【００４１】
請求項７に記載の船舶によれば、舵の機能を果たすＰＯＤ推進器のストラットの他に、別途船体の進路を変更させるための舵が設けられているので、船舶の旋回性能をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による船舶の一実施形態を示す要部概略構成図である。
【図２】本発明による船舶の他の実施形態を示す要部概略構成図である。
【図３】主プロペラに加えてＰＯＤ推進器を備えている船舶の一例を示す船体後部の概略右側面図である。
【図４】主プロペラに加えてＰＯＤ推進器を備えている船舶の他の例を示す船体後部の概略右側面図である。
【符号の説明】
２　　主プロペラ
２’　主プロペラ
３　　メインエンジン（駆動機関）
４　　プロペラシャフト
５　　軸発電機
７　　クラッチ
１０　　ＰＯＤ推進器
１２　　ＰＯＤプロペラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ship provided with a POD propulsion device in addition to a main propeller and a method of operating the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in a propulsion device for a ship, it has been proposed to add a POD propulsion device behind a main propeller and to energize the same in order to add the propulsion force when the propulsion generated by the main propeller is insufficient. For example, see Patent Documents 1 and 2.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2001-199418 (FIG. 5)
[Patent Document 2]
JP-A-60-52198 (FIG. 1, FIG. 3 to FIG. 7)
[0004]
In the prior art shown in FIGS. 3 and 4, reference numeral 1 in the drawings denotes a rear portion of a hull of a ship, 2 denotes a main propeller that generates most of the propulsion required for running the ship, and 10 denotes a POD propulsion device. . The main propeller 2 and the POD propulsion device 10 are arranged on the center line (keel line) of the ship. The main propeller 2 is driven by a drive engine (not shown) such as a diesel engine (not shown). It is designed to rotate under the force.
[0005]
The POD propulsion device 10 used here includes a casing 11, a POD propeller 12, struts 13, and columns 14.
A POD propeller 12 is provided at a rear portion (see FIG. 3) or a front portion (see FIG. 4) of the casing 11, or at both front and rear portions (not shown). The POD propeller 12 generates a propulsion force by rotating, and is driven from a ship via a drive mechanism (not shown) contained in the casing 11 or by an electric motor (not shown) contained in the casing 11. Driven directly.
At the upper part of the casing 11, a strut 13 having an airfoil cross section is provided. At the upper end of the strut 13, a column 14 serving as a rotation axis of the entire POD propulsion device 10 is provided. Since the strut 14 is connected to a drive mechanism (not shown) provided on the hull side, the POD propulsion device 10 is configured such that the entire POD propulsion unit 10 is rotatably attached to the hull rear part 1 via the strut 14. ing.
[0006]
The marine vessel thus configured obtains propulsion by rotating the main propeller 2 alone, the POD propeller 12 alone, or rotating the main propeller 2 and the POD propeller 12 together, depending on the operating condition. Further, by rotating the POD propulsion device 10 about the support 14, the strut 13 exerts a rudder function to obtain a steering force, so that the boat can be turned.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional proposed ship, when the main propeller is in the idle state or the stopped state in order to obtain the propulsion by rotating only the POD propeller, the POD propeller is shaded by the main propeller, There is a problem that the flow flowing into the POD propeller located on the downstream side becomes unstable, so that the operating state of the POD propeller is not stable and sufficient propulsion cannot be obtained.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when trying to obtain propulsion by rotating only a POD propeller, the flow flowing into the POD propeller is made stable and good, and the rotation of the POD propeller is performed. It is an object of the present invention to provide a ship capable of maximizing propulsion by the ship and a method of operating the ship.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the following means are adopted in the ship and the operation method of the present invention.
That is, according to the operation method of a ship according to claim 1, a main propeller capable of moving the hull forward and backward by changing the forward / reverse rotation or the pitch angle, and a driving engine for driving the main propeller And at least one POD propulsor, in order to avoid instability of the flow flowing into the propeller of the POD propeller when the at least one POD propulsor is used. The main propeller is rotated at a low speed.
[0010]
In this ship operation method, when at least one POD propulsion device is used, the main propeller located upstream (when moving forward) of the POD propulsion device (at a low speed but higher than the idle rotation speed) is used. The rotation (at the number of rotations) improves the flow of water flowing into the POD propeller of the POD propulsion device.
Thus, for example, when advancing using only the POD propulsion device without relying on the thrust by the main propeller, the main propeller located in front of the POD propulsion device is rotated to flow into the POD propeller of the POD propulsion device. The flowing water is stabilized, and the POD propeller can generate a desired thrust in a stable operation state.
[0011]
According to the method of operating a marine vessel according to claim 2, the propeller shaft connecting the main propeller and the driving engine includes a shaft generator, and a clutch is provided between the driving engine and the propeller shaft. When using the at least one POD propulsion device, the clutch disconnects an edge between the drive engine and the propeller shaft, and supplies electric power supplied from another generator to the shaft generator. The main propeller is rotated at a low speed by using a generator as a drive motor.
[0012]
In this ship, a shaft generator is provided on a propeller shaft that connects a main propeller and a drive engine, and a clutch is provided between the drive engine and the propeller shaft. When the power of the engine is transmitted to the main propeller via the propeller shaft, the main propeller rotates, and when the clutch is disengaged, the power of the driving engine is not transmitted to the main propeller, so that the main propeller does not rotate.
Therefore, in a state where the clutch is disengaged, if electric power is supplied to the shaft generator from another generator to operate the shaft generator as a motor, the propeller shaft and the main propeller are maintained while the drive engine is stopped. Can be rotated.
Also in this case, it is preferable that the main propeller be rotated so that the flow to the POD propeller located downstream of the main propeller is improved.
Thus, for example, when advancing using only the POD propulsion device without relying on the thrust by the main propeller, the main propeller located in front of the POD propulsion device is rotated to flow into the POD propeller of the POD propulsion device. The flowing water is stabilized, and the POD propeller can generate a desired thrust in a stable operation state.
[0013]
According to the method for operating a ship according to claim 3, a ship including a main propeller capable of changing a pitch angle, a drive engine for driving the main propeller, and at least one POD propulsion device. In the operation method of (1), a feathering function is added to the main propeller, and when only the at least one POD propulsion device is used, the main propeller is set to a feathering position.
[0014]
In this method of operating a ship, a feathering function is added to a main propeller whose pitch angle can be changed, and only the POD propeller of the POD propulsor is rotated without rotating the main propeller to obtain thrust. In such a case, the propeller blades of the main propeller each take the feathering position.
This minimizes obstruction of the flow passing through the main propeller position, which not only reduces the resistance of the main propeller, but also stabilizes the flow of water flowing into the POD propeller of the POD propellor, The desired thrust can be generated in a stable operation state.
[0015]
According to the marine vessel of the fourth aspect, a main propeller capable of moving the hull forward and backward by changing the forward / reverse rotation or the pitch angle, and a drive engine for driving the main propeller, A POD propulsion device, a propeller shaft connecting the main propeller and the driving engine is provided with a shaft generator, and a clutch is provided between the driving engine and the propeller shaft. Features.
[0016]
In this ship, when the main propeller is rotated by the drive engine with the clutch engaged to improve the flow to the POD propeller located downstream of the main propeller, the propeller shaft rotates accordingly. Thus, electric energy is obtained by the shaft generator.
Further, if the clutch is disengaged and the shaft generator is supplied with electric energy from another generator to operate the shaft generator as a motor, the propeller shaft and the main propeller are rotated while the driving engine is stopped. be able to.
Also in this case, it is preferable that the main propeller be rotated (at a low speed but higher than the idle rotation speed) so that the flow to the POD propeller located downstream of the main propeller is improved. is there.
Thus, for example, when advancing using only the POD propulsion device without relying on the thrust by the main propeller, the main propeller located in front of the POD propulsion device is rotated to flow into the POD propeller of the POD propulsion device. The flowing water is stabilized, and the POD propeller can generate a desired thrust in a stable operation state.
[0017]
According to a marine vessel according to claim 5, wherein the marine vessel comprises a main propeller capable of changing a pitch angle, a drive engine for driving the main propeller, and at least one POD propulsion device. The main propeller is characterized in that a feathering function is added.
[0018]
In this ship, the main propeller whose pitch angle can be changed is provided with a feathering function, and the main propeller does not rotate, and only the POD propeller of the POD propulsion device is rotated to obtain a propulsion force. In this case, the propeller blades of the main propeller each take the feathering position.
This minimizes obstruction of the flow passing through the main propeller position, which not only reduces the resistance of the main propeller, but also stabilizes the flow of water flowing into the POD propeller of the POD propellor, The desired thrust can be generated in a stable operation state.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, the pitch angle of the main propeller is configured to be selectable from only two positions of a feathering position and an optimum forward position.
[0020]
In this ship, the propeller blades of the main propeller are configured to be able to take only two positions: a feathering position and an optimum forward position.
[0021]
According to the ship described in claim 7, a rudder for changing the course of the hull is provided.
[0022]
In this ship, a rudder for changing the course of the hull is separately provided in addition to the strut of the POD propulsion device that functions as a rudder.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a ship according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same reference numerals are given to the same portions as those in the above-described conventional technology, and the detailed description thereof is omitted.
First, in the first embodiment of the present invention, when the same configuration as that of the related art is used and only the POD propeller 12 is rotated to obtain a propulsive force, the flow flowing into the POD propeller 12 should be stable and good. Therefore, the main propeller 2 is rotated at a low speed so that the propulsive force generated by the rotation of the POD propeller 12 is efficiently exerted. In this case, since the propulsion by the main propeller 2 is not expected, the main propeller 2 may be rotated slowly enough not to disturb the flow flowing into the POD propeller 12.
By rotating the main propeller 2 at a low speed in this manner, the flow flowing into the POD propeller 12 is stabilized, and the rotation of the POD propeller 12 can be performed without causing excessive load fluctuation or reducing the propulsion efficiency of the POD propeller 12. To maximize the propulsion.
[0024]
When the main propeller 2 is a fixed pitch propeller, it is necessary that the main propeller 2 be rotated at a rotation speed at which the flow flowing into the POD propeller 12 becomes stable and good. When the main propeller 2 is a variable pitch propeller, it is necessary that the main propeller 2 be rotated at a rotation speed and a blade angle (pitch) at which the flow flowing into the POD propeller 12 becomes stable and good. is there. It is desirable that both the fixed pitch propeller and the variable pitch propeller be rotated forward (that is, in the direction opposite to the rotation direction of the POD propeller). Accordingly, the rotational flow generated by the POD propeller 12 can be canceled, and the propulsion efficiency can be improved.
[0025]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a ship according to the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a driving engine such as a diesel engine (hereinafter referred to as a main engine), reference numeral 4 denotes a propeller shaft connecting the main propeller 2 and the main engine 3, and reference numeral 5 denotes a shaft generator provided on the propeller shaft 4. Reference numeral 6 denotes another generator provided in the ship, and reference numeral 7 denotes a clutch provided between the propeller shaft 4 and the main engine 3. Reference symbol X denotes a power transmission mechanism (for example, a gear) between the propeller shaft 4 and the shaft generator 5, and a clutch is often provided between the power transmission mechanism X and the shaft generator 5. It is not a requirement of the present invention. Reference numeral 15 denotes a driving device for driving the POD propeller 12, such as an electric motor.
The generator 6 is configured to rotate by receiving a driving force from a prime mover (not shown) such as a diesel engine.
[0026]
The clutch 7 has a function of connecting or disconnecting the edge between the main engine 3 and the main propeller 2. That is, when the clutch 7 is in the engaged state, the main engine 3 and the main propeller 2 are in the connected state, and the rotation of the main engine 3 is transmitted to the main propeller 2 via the propeller shaft 4. When the clutch 7 is in the disengaged state, the main engine 3 and the main propeller 2 are in a disengaged state (disengaged state), and the rotation of the main engine 3 is not transmitted to the main propeller 2 and the main engine 3 is disengaged. Even in the stopped state, the main propeller 2 is in a freely rotatable state.
[0027]
The main propeller 2 is rotated by sending electric energy from another generator 6 to the shaft generator 5 and using it as a motor. That is, the electric motor 15 and the shaft generator 5 of the POD propulsion device 10 can be supplied with electric energy generated by the generator 6 installed in the ship. 5 is driven as a motor.
[0028]
By providing the clutch 7 on the propeller shaft 4 located between the main engine 3 and the shaft generator 5 as described above, when the main propeller 2 is rotated at a low speed as in the first embodiment, the main engine 3 is rotated. Since it can be completely stopped, it is possible to avoid low load and low speed rotation with poor fuel economy and driving conditions.
Further, there is no need to drive the main engine 3 and no fuel is used.
[0029]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of the boat according to the present embodiment, similarly to FIG.
The difference between the present embodiment and the above-described second embodiment is that the shaft generator 5 is removed from the propeller shaft 4, and the main propeller 2 is controlled by the blade angle controller 8 so that the blade angle (pitch: mounting angle with respect to the propeller boss) is increased. Controllable pitch propeller that can be changed
(Pitch Propeller) 2 ′.
In the present embodiment, the blade angle change range of the variable pitch propeller 2 'is configured to include the feathering state.
[0030]
In the feathering state, the projected area of the propeller wing is made extremely small when viewed from the bow or stern side of the ship, that is, the wing angle is increased, and the leading or trailing edge of the propeller is increased. The resistance should be minimized in the direction of travel of the ship. In this case, the wing angle is approximately 90 ° at a position of, for example, a 70% radius of the propeller.
The normal variable pitch propeller has a blade angle controller 8 which can continuously change the blade angle within a range of, for example, + 35 ° to −35 °, and the rotation direction of the propeller shaft 4 is one direction. Direction. Here, “+” means a blade angle that generates propulsion on the forward side, and “−” means a blade angle that generates propulsion on the reverse side, and the blade angle is 0 °. Is a position where no propulsive force can be generated on the forward side or the reverse side.
[0031]
In this way, the main propeller is changed to the variable pitch propeller 2 ′, and the blade angle change range is configured to include the feathering state, so that the variable pitch propeller is used when only the POD propeller 12 is rotated to obtain the thrust. By setting the blade angle of the propeller 2 'to the feathering state, the flow flowing into the POD propeller 12 can be made stable and good without rotating the variable pitch propeller (main propeller) 2'. The propulsive force by the rotation of the can be maximized.
Further, by setting the blade angle of the main propeller to the feathering position, the resistance generated by the main propeller can be reduced as much as possible, the load on the electric motor 15 can be reduced, and the generator 6 can be driven. The load on the prime mover can be reduced, and the consumption of fuel required to drive the prime mover can be suppressed.
Furthermore, since the variable pitch propeller 2 'can be positioned at the above-mentioned feathering position by the blade angle controller 8 while the main engine 3 is stopped, the main engine 3 can be used at low load / low speed rotation with poor fuel economy and operating conditions. There is no need to drive the engine 3 and no fuel is used.
[0032]
A fourth embodiment of the present invention will be described. The difference between this embodiment and the above-described third embodiment is that the blade angle of the variable pitch propeller 2 ′ is such that the blade angle becomes the most efficient propeller at the design speed of the ship (optimum forward position: +35, for example).゜) and a feathering wing angle (feathering position) where the projected area of the propeller wing is extremely small when viewed from the bow or stern side of the ship. It is.
That is, in the above-described third embodiment, the blade angle of the variable pitch propeller 2 ′ is configured to be able to be changed within the range of + 90 ° to + 35 °, but in the present embodiment, two blades of + 90 ° and + 35 ° are used. It is configured so that it can be set only at the position.
[0033]
With this configuration, the mechanism for changing the blade angle of the variable pitch propeller 2 ′, particularly the configuration of the blade angle controller 8, can be extremely simplified, and the cost required for this device is greatly reduced. Can be reduced.
In this embodiment, since the blade angle can be changed to only two positions of + 90 ° and + 35 °, when the ship is moved backward, the main engine 3 is reversed and the propeller shaft 4 is rotated. Must be reversed.
[0034]
In the embodiments described so far, the ship including the main propeller and the POD propulsion device has been described. However, the present invention is not limited to such a ship, and can be applied to a ship in which a rudder for changing the course of the ship is separately provided in addition to the main propeller and the POD propulsion device. It is.
[0035]
【The invention's effect】
According to the ship and the operation method of the present invention, the following effects can be obtained.
According to the operation method of the ship described in claim 1, when the ship is propelled using only the POD propulsion device without relying on the thrust of the main propeller, the ship is positioned upstream (when moving forward) of the POD propulsion device. When the main propeller is rotated, the flow of water flowing into the POD propeller of the POD propeller is improved, so that the propulsive force due to the rotation of the POD propeller is maximized without reducing the propulsion efficiency of the POD propeller. be able to.
[0036]
According to the method of operating a ship described in claim 2, when the clutch is disengaged and the shaft generator is supplied with electric energy from another generator, the shaft generator operates as a motor to operate the propeller shaft and the main shaft. Since the propeller is rotated, the flow to the POD propeller located downstream of the main propeller is improved, and the propulsive force due to the rotation of the POD propeller is maximized without reducing the propulsion efficiency of the POD propeller. In addition to being able to exert, the driving engine is kept stopped, so that low load and low speed rotation with poor fuel efficiency and operating state can be avoided.
[0037]
According to the operation method of the ship described in claim 3, when the propelling force is obtained by rotating only the POD propeller of the POD propulsion unit without rotating the main propeller, the propeller blades of the main propeller are feathered. Therefore, the resistance of the main propeller due to the propeller blades can be reduced to the utmost, and the flow to the POD propeller located downstream of the main propeller can be improved, so that the The propulsive force generated by the rotation of the POD propeller can be maximized without reducing the propulsion efficiency.
[0038]
According to the marine vessel described in claim 4, when the clutch is disengaged and the shaft generator is supplied with electric energy from another generator, the shaft generator operates as a motor to rotate the propeller shaft and the main propeller. Therefore, the flow to the POD propeller located downstream of the main propeller is considered to be good, and the propulsive force due to the rotation of the POD propeller is maximized without reducing the propulsion efficiency of the POD propeller. As a result, the driving engine is kept in a stopped state, so that it is possible to avoid low load and low speed rotation in which the fuel efficiency and the operating state are poor.
[0039]
According to the marine vessel according to the fifth aspect, the main propeller capable of changing the pitch angle is provided with a feathering function, and the main propeller is not rotated, and only the POD propeller of the POD propulsor is rotated to propell. When power is to be obtained, the propeller blades of the main propeller take the feathering positions, so that the resistance of the main propeller due to the propeller blades can be reduced to the utmost, and the main propeller is located downstream of the main propeller. The flow to the POD propeller is made good, and the propulsion force by the rotation of the POD propeller can be maximized without reducing the propulsion efficiency of the POD propeller.
[0040]
According to the ship described in claim 6, since the propeller blades of the main propeller are configured to be able to take only two positions of the feathering position and the optimum forward position, the blade angle of the variable pitch propeller is changed. The mechanism described above, in particular, the configuration of the blade angle controller for controlling the blade angle can be made very simple, and the cost required for this device can be greatly reduced.
[0041]
According to the marine vessel described in claim 7, since the rudder for changing the course of the hull is separately provided in addition to the strut of the POD propulsion unit that functions as a rudder, the turning performance of the marine vessel is further improved. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of an embodiment of a ship according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a main part of another embodiment of the ship according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic right side view of a rear part of a hull showing an example of a boat provided with a POD propulsion device in addition to a main propeller.
FIG. 4 is a schematic right side view of a rear portion of a hull showing another example of a boat provided with a POD propulsion device in addition to a main propeller.
[Explanation of symbols]
2 Main propeller 2 'Main propeller 3 Main engine (drive engine)
4 Propeller Shaft 5 Shaft Generator 7 Clutch 10 POD Propeller 12 POD Propeller

Claims (7)

正転・逆転あるいはピッチ角を変更することにより船体を前進・後進させることのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶の運用方法において、
前記少なくとも１つのＰＯＤ推進器を使用する際、該ＰＯＤ推進器のプロペラへ流入する流れが不安定になるのを避けるため、前記主プロペラを低速で回転させることを特徴とする船舶の運用方法。2. Description of the Related Art A marine vessel equipped with a main propeller capable of moving the hull forward and backward by changing the forward / reverse rotation or the pitch angle, a drive engine for driving the main propeller, and at least one POD propulsion device. In the operation method,
A method for operating a ship, comprising: when using at least one POD propulsion device, rotating the main propeller at a low speed in order to avoid instability of the flow flowing into the propeller of the POD propulsion device. 前記主プロペラと前記駆動機関とを連結するプロペラシャフトに軸発電機を備えるとともに、前記駆動機関と前記プロペラシャフトとの間にクラッチ備えてなり、前記少なくとも１つのＰＯＤ推進器を使用する際、前記クラッチにより前記駆動機関と前記プロペラシャフトとの縁を断つとともに、他の発電機から供給された電力を前記軸発電機に供給し、該軸発電機を駆動モータとして使用することにより、前記主プロペラを低速で回転させることを特徴とする請求項１に記載の船舶の運用方法。A propeller shaft connecting the main propeller and the drive engine is provided with a shaft generator, and a clutch is provided between the drive engine and the propeller shaft, and when using the at least one POD propulsion device, By cutting off the edge between the drive engine and the propeller shaft with a clutch, supplying electric power supplied from another generator to the shaft generator, and using the shaft generator as a drive motor, the main propeller is used. The method according to claim 1, wherein the boat is rotated at a low speed. ピッチ角を変更することのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶の運用方法において、
前記主プロペラにはフェザリング機能が付加されており、前記少なくとも１つのＰＯＤ推進器のみを使用する際、前記主プロペラはフェザリング位置に設定されることを特徴とする船舶の運用方法。In a method for operating a ship including a main propeller capable of changing a pitch angle, a drive engine for driving the main propeller, and at least one POD propulsion device,
A method of operating a ship, wherein the main propeller is provided with a feathering function, and the main propeller is set at a feathering position when only the at least one POD propulsion device is used. 正転・逆転あるいはピッチ角を変更することにより船体を前進・後進させることのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶において、
前記主プロペラと前記駆動機関とを連結するプロペラシャフトに軸発電機を備えるとともに、前記駆動機関と前記プロペラシャフトとの間にクラッチ備えてなることを特徴とする船舶。In a ship provided with a main propeller capable of moving the hull forward and backward by changing the forward / reverse rotation or the pitch angle, a drive engine for driving the main propeller, and at least one POD propulsion device ,
A marine vessel comprising a shaft generator connected to a propeller shaft connecting the main propeller and the driving engine, and a clutch provided between the driving engine and the propeller shaft. ピッチ角を変更することのできる主プロペラと、該主プロペラを駆動させるための駆動機関と、少なくとも１つのＰＯＤ推進器と、を具備した船舶において、
前記主プロペラには、フェザリング機能が付加されていることを特徴とする船舶。In a ship provided with a main propeller capable of changing a pitch angle, a drive engine for driving the main propeller, and at least one POD propulsion device,
A boat characterized in that a feathering function is added to the main propeller. 前記主プロペラのピッチ角は、フェザリング位置、および最適前進位置の２位置のみを選択可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の船舶。The ship according to claim 5, wherein the pitch angle of the main propeller is configured to be selectable from only two positions of a feathering position and an optimum forward position. 船体の進路を変更させるための舵が設けられていることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の船舶。The ship according to any one of claims 4 to 6, further comprising a rudder for changing a course of the hull.
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