JP2004533363A - 中空軸型の電気モータを利用するポッド型のハイドロジェット推進システムおよび駆動部 - Google Patents

Abstract

ハイドロジェット型のボート用水中推進システムは低ノイズかつ高出力である。本システムは、主として、下流側の表面に複数の案内羽根（９）が設けられている、らせん軸方向ポンプ（８）に給水する水圧スクリュー（７）で構成されている。ノズル（１０）は、側面の取水口（６）から供給される組立体を完結している。電気モータ（１１Ｒ、１１Ｓ）は軸方向に描かれているが、半径方向でもよい。シャフト（３）は水スラスト軸受（４Ｖ、４Ｒ）によって回転するように搭載されている。本システムは、噴射方向に方向付けすることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、船体の外側や、例えばボートといった潜水型の船の下側もしくは横側や、または、潜水艦の船体の任意の側に配置される浸水型のエンジンを使って、潜水型および非潜水型の両方の船を推進させる分野に関する。より詳細には、本発明は、電気モータによって駆動されるハイドロジェットを利用した推進手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
潜水型または非潜水型のいずれであっても、船を推進する分野において、完全浸水型の推進用ポッドを使用したさまざまな推進方法を用いることが知られている。その中から、「ハイドロジェット」として一般に知られている水射式の推進方法について述べる。この種の方法は、本出願人によって出願され、公開された仏国特許出願第２７６５２６２号に記載されている。この方法は、水が、ポッドの前に配置された取水口を通って吸い込まれる反動原理を採用している。ポッド内に配置された高出力ポンプは、外側のエンジンに対して、チューブを通ったジェットの形態で水にエネルギーを伝え、それにより船舶を推進するスラストを発生させる。このようなポッドは噴射方向に向けられていてもよく、そうすることで、ポッドを回すことにより方向を選択できるようになる。したがって、この種のエンジンによれば、船は、別の機構を利用することなく、行く途中で自身を安定させたり、動的な位置決めを行ったり、入港してあらゆる操作を実行することができるようになる。この種のポッドは、また、潜水艦の姿勢または深度を変えることができるように、水平軸の回りに方向付けされてもよい。
【０００３】
また、本出願人によって出願された仏国特許出願第２７６８１１９号に記載されている浸水型ポッドによる第２の種類の推進方法では、海軍用エンジンは、中央に配置されたプロペラと、非同期式の円盤モータとを有している。この種のエンジンは、基本的には、羽根車の複数の羽根によって囲まれ、周りに電気回転子が円盤状に取付けられた中央ハブと、複数の軸受を保持するブシュとで構成されている。固定子は、電気回転子の両端で軸受を囲んで配置されている。つまり、電気モータは、羽根車が中に配置されると共に水が中を流れるチュービングを囲んでいる。しかしながらこの種のエンジンは、優れた性能を示さず、非常にうるさく、キャビテーションの問題を生じやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、浸水され、ポッドの中に配置され、上記２つの公知の種類のエンジンに関する欠点を解決する、第３の種類の海軍用エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明の主たる目的は、中空の電気モータ、すなわち、推進する水力要素と推進された水流とを囲む電気モータを使用するハイドロジェット方法および推進方法の両方を利用する、ポッドの中にある船のエンジンを提供することにある。本発明による船のエンジンは、主としてポッドを有し、ポッド内には、
電気モータと、
上記電気モータによって駆動される回転するエンジン組立体と、
上記回転するエンジン組立体の下流の、上記ポッドの後部に設けられた出口用ノズルと、
上記ポッドに設けられた案内羽根とが配置されている。
【０００６】
上記本発明によるエンジンは、上記回転するエンジン組立体が、
水力スクリューと、
上流に配置され、上記水力スクリューと一体に設けられた、らせん軸方向ポンプとを含み、
上記電気モータは中空型であって、回転子および直径が相対的に大きい固定子を有し、かつ、上記回転子が上記回転するエンジン組立体の周りに取り付けられて回転駆動されることが可能となるように、前記回転するエンジン組立体を囲むようにしてその中央部分が中空となっていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい実施態様では、上記モータの回転子は上記水力スクリューの周りに配置されている。
【０００８】
ポッドの内部、特に上記水力スクリューの上流に水を到達させるため、取入開口部をポッドの側面に設けることが提案される。
【０００９】
シャフトに装着される上記回転するエンジン組立体の、基本的に機械的な実現化においては、上記回転するエンジン組立体は、水スラスト軸受によってポッドの中で回転するように設けられている。
【００１０】
本発明によれば電気モータには２つのタイプがあり、第１のタイプは界磁が半径方向のタイプでモータの外径が大きいものであり、第２のタイプは界磁が軸方向のタイプで内径は同じであるが長さがより長いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明およびそのさまざまな技術的特徴は、それぞれ２つの図面に示され、実施例として示された以下の説明を読むことでより理解されるであろう。
【００１２】
図１は、界磁が軸方向の電気モータ、すなわち、長い形状の電気モータをエンジンの軸１の周りに備えた本発明によるエンジンを示す。ポッド２の内部には、一本のシャフト３が、ポッド２の前部２Ｖおよび後部２Ｒにそれぞれ取り付けられた水スラスト軸受４Ｖおよび４Ｒによって、回転可能に搭載されている。シャフトの前端３Ｖ、言い換えればポッドまたは前部２Ｖ、の下流には、いくつかの取入口６を備えた取水室５が、エンジンの上記軸１に対して横方向となるように配置されている。これにより、水は、シャフト３によって支持された回転するエンジン組立体の入口に到達するように、上記取入口６から吸い込まれる。
【００１３】
水力スクリュー７は、上記シャフトの周りに設けられている。上記シャフトの出口では、ポッド２の後部２Ｒを囲む、円環状でドーム形の室が形成されるように、ポッド２の内部形状が広げられている。らせん軸方向ポンプの、シャフト３と一体化した複数の羽根８は、上記ドーム形の室の拡大する第１の部分に配置されている。それらの後ろ側には、上記ドーム形の室に接する第２の部分に、複数の案内羽根９がポッド２に設けられている。エンジンの流体の回路はポッド２に設けられたノズル１０で完結している。
【００１４】
電気モータは浸水型であり、水力スクリュー７を囲んで軸方向に配置されている。固定子１１Ｓはポッド２と一体となっており、一方、回転子１１Ｒは、水力スクリュー７の周りに固定され、回転する推進組立体と一体となっている。回転子１１Ｓおよび固定子１１Ｒは外装されている。モータは、同期式でも非同期式でもよい。
【００１５】
スラスト軸受４Ｖ、４Ｒは水力型のものであり、より正確には、それらはポッドが位置しているところの水が絶えず供給されて圧力を受けている。
【００１６】
図２は、ラジアルタイプのモータ、すなわち、電界が半径方向のモータを利用する、本発明の一実施形態のエンジンを示している。したがって、その外径は、図１を参照して説明した上記実施形態で使用されていた軸方向のモータのものよりもいくらか大きくなっている。一方、その長さは短くなっている。
【００１７】
ポッド１２は図１のポッド２に類似しており、また、回転するエンジン組立体は実質的に同一となっている。スクリュー、らせん軸方向ポンプの複数の羽根８、案内羽根９、およびノズル１０は全く同一である。ポッドの前部１２Ｖおよび後部１２Ｒにそれぞれ位置するスラスト軸受４Ｖおよび４Ｒによって同様に回転可能に搭載されている、上記回転するエンジン組立体のシャフト３も同じである。
【００１８】
一方、水の道程の始点は、入口室１５がいくらか引き延ばされ、取入開口部１６が横方向に均等に配置されているという点で、少し異なっている。
【００１９】
モータは、水力スクリュー１７を囲むように形成された円盤状の回転子２１Ｒを有している。回転子２１Ｒは、ポッド１２に対して固定されている固定子の２つの部品２１Ｓの間に配置されている。
【００２０】
［本発明によるエンジンの利点］
ハイドロジェット推進方法の特有の利点はいくつかある。実際に、同じ動力で、プロペラエンジンの回転速度は約１５０ｒｐｍであるのに対して、ハイドロジェットエンジンの回転速度は約６００ｒｐｍである。モータの大きさは回転速度に反比例するものであるため、ハイドロジェット方法において利用されるモータはプロペラ駆動に利用されるモータよりもはるかに小さくなる。
【００２１】
同一のポッドに、２つのエンジンすなわち２つのハイドロジェットシステムを連結することが有利である。実際に、このような構成によれば、それら２つの群を逆回転で、つまり、一方を右回転で他方を左回転で動作させて２つのトルクが相殺し合う場合に、ポッドの方向付けシステムに対するトルクの応力を除去することが可能となる。
【００２２】
プロペラエンジンは、高速のときにキャビテーションを生ずる傾向がある。この現象は、キャビテーションを生じないハイドロジェット推進システムとは対照的に、ノイズや、ブレードを損傷する危険性の原因となる。
【００２３】
水スラスト軸受を使用することにより、玉軸受の使用する必要がなくなる。これにより、衝突、特に軍事的な衝突に対する耐性が高められる。
【００２４】
音響的な判断の観点から見ると、ハイドロジェット推進は多数の利点を有している。実際に、ポンプの種類、速度、水力スクリューによって強制給水されること、および、水が密閉した流路内で流れることは、むきだしに曝された環境において低回転数で回転するプロペラに対して有利である。構造的にうるさい玉軸受に代えて水スラスト軸受を利用することに対しても同様のことが当てはまる。
【００２５】
本発明によるエンジンは、補助的な、通気、潤滑、または冷却を必要としない。反対向きのスラストは、凹形状のそらせ板を備え、サーボ・アクチュエータによって駆動される従来のハイドロジェットと同様に実施される。
【００２６】
本発明のエンジンの中で使用されると共に、ポンプに入力を与える水力スクリューと協働する、らせん軸方向ポンプの性能はほぼ７５％程度である。従来のプロペラに対して１０％の性能の向上が期待される。
【００２７】
ハイドロジェットエンジン、特に、ダブル・ハイドロジェットを利用することは、船の喫水線の範囲内に、および、水中の船体に便利に一体化することが可能である。この場合、ハイドロジェットエンジンは、マストの端に搭載されたポッドの状態で船の船体から取り外されるプロペラエンジンよりも突出することはない。したがって、水の抵抗力および戦術的なもろさがかなり減少する。
【００２８】
調節可能な同一のプラットホームに、本発明によるエンジンを４つ使用することが可能であり、この解決策は、水中の船体に一体化するのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】軸方向の電気モータを備えた、本発明によるエンジンの第１の実施形態の断面図である。
【図２】半径方向の電気モータを備えた、本発明によるエンジンの第２の実施形態の断面図である。

Claims (6)

1. ポッド（２、１２）と、
   前記ポッドの中に配置された電気モータ（１１Ｒ、１１Ｓ、２１Ｒ、２１Ｓ）と、
   前記電気モータの回転子によって駆動される、回転するエンジン組立体（１６、１７、８、９）と、
   前記回転するエンジン組立体の下流の、前記ポッド（２、１２）の後部に設けられた出口用ノズル（１０）と、
   前記ポッド（２、１２）に設けられた複数の案内羽根（９）とを有し、前記ポッド内に配置され、前記電気モータを利用する船のハイドロジェットエンジンにおいて、
   前記回転するエンジン組立体は、
   水力スクリュー（７、１７）と、
   下流に配置され、前記水力スクリュー（７、１７）と一体に設けられた、らせん軸方向ポンプ（８）とを含み、
   前記電気モータは中空型であって、直径が大きい回転子（１１Ｒ、２１Ｒ）と固定子（１１Ｓ、２１Ｓ）とを有し、前記固定子は、前記回転するエンジン組立体を囲み、前記回転子（１１Ｒ、１１Ｓ）が前記回転するエンジン組立体の周りに取り付けられるように中央部分が中空となっていることを特徴とする、船のハイドロジェットエンジン。
2. 前記回転子（１１Ｒ、１１Ｓ）は、前記水力スクリュー（７、１７）の周りに配置されている、請求項１に記載の船のエンジン。
3. 前記回転するエンジン組立体の中に水を入れるための横方向の取入口（６、１６）を有する、請求項１に記載の船のエンジン。
4. 前記回転するエンジン組立体は、水スラスト軸受（４Ｖ、４Ｒ）を用いて前記ポッド（１２）の中に回転するように装着されたシャフト（３）に装着されている、請求項１に記載の船のエンジン。
5. 前記電気モータ（１１Ｒ、１１Ｓ）は、界磁が軸方向のタイプである請求項１に記載の船のエンジン。
6. 前記電気モータ（２１Ｒ、２１Ｓ）は、界磁が半径方向のタイプである請求項１記載の船のエンジン。