JP2006168605A

JP2006168605A - プロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶

Info

Publication number: JP2006168605A
Application number: JP2004365563A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Araki; 和敏荒木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】本発明は、煩雑な空気供給管の設置工事を不要としたプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶を提供することを目的とする。
【解決手段】そのために、本発明のプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶は、プロペラの周囲に配設されたノズルと、ノズルの内壁の内面に取付けられた超音波発生器と、超音波発生器に駆動電力を供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶においてプロペラの回転によって発生する水中放射雑音を低減するプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶に関する。

従来、舶用プロペラに発生する雑音を低減するものとして、図６に図示のように、船体１のプロペラ５の前方に位置するシャフトブラケット１１にプロペラ軸１２と同心的に設けられ、プロペラ５のほぼ前面をカバーする多数の空気吹き出し用小孔が穿設されリング及び放射状翼からなる空気泡吹き出し部材４１と、シャフトブラケット１１を経て空気泡吹き出し部材４１に圧縮空気を供給する空気供給管４０を備え、プロペラ５より発生し、水中に放射される雑音を空気泡４２で包み込み、雑音が水中へ伝播することを低減するものが提案されている（例えば、特許文献１。）。

しかしながら、特許文献１に記載のものは、プロペラ５より発生する雑音を空気泡４２で包み込み水中への伝播を低減することができるものの、プロペラ５或いは空気泡吹き出し部材４１が常時水面下にあるため、長期の浸海水条件下では空気泡吹き出し部材４１の表面に汚染が発生し、航行中において空気泡吹き出し部材４１周囲の流を乱し、いわゆる流体による水中ノイズが発生する。
そして、この汚染を除去するためには、ドック入りして洗浄除去するか、ダイバーによる洗浄除去作業等を行う必要があり、頻繁に行うことは費用の面から困難である。また、空気供給管４０を配設する必要があるため設置工事が煩雑になり、且つ、空気泡吹き出し部材４１の上部と下部とでは、水圧の関係で平等に空気を吹き出すための調整が必要であるという問題がある。

また、図７に図示のように、サイドスラスタトンネル４３において、プロペラ５の変動圧力による振動を低減し、共振現象を防止するとともに、探査機器のソナーの周波数域の背景雑音を低減させるべく、サイドスラスタトンネル４３のトンネル壁部の一部が内壁４４および外壁４５よりなる二重壁構造とされ、内壁４４および外壁４５間に防振ゴム等の弾性体４６が介装されているとともに、内壁４４が複数の小区画内壁に分割され、複数の小区画内壁のうちの少なくとも一部の小区画内壁に、音響機器のソナー周波数に同調させた動吸振噐４７が取り付けられているものも提案されている（例えば、特許文献２）。

しかしながら、特許文献２に記載のものでは、サイドスラスタトンネル４３の製造時において設定された音響機器の特定のソナー周波数にしか対応できないという問題がある。

特開昭６１−２０３０００号公報特開平１０−０２９５９６号公報

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、煩雑な空気供給管の設置工事を不要としたプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶を提供することを目的とする。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、プロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶として、それぞれ以下の（１）〜（６）に述べる各手段を採用したものである。

（１）第１の手段のプロペラ水中放射雑音低減装置は、プロペラの周囲に配設されたノズルと、ノズルのノズル内壁の内面に取付けられた超音波発生器と、超音波発生器に駆動電力を供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とする。

（２）第２の手段のプロペラ水中放射雑音低減装置付き旋回式推進装置は、船底にポッド用支柱を介して旋回可能に取付けられたプロペラポッドと、プロペラポッドの端部に回転自在に取付けられたプロペラと、プロペラを囲むように配設されたノズルと、ノズルをプロペラポッドに支持するノズル用支柱とを備えた旋回式推進装置において、ノズルの内部は複数の空所に区画されると共に、複数の空所のノズルのノズル内壁の内面に各々取付けられた超音波発生器と、プロペラを駆動する推進モータの回転数に応じた駆動電力を超音波発生器に供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とする。

（３）第３の手段のプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶は、船底にポッド用支柱を介して旋回可能に取付けられたプロペラポッドと、プロペラポッドの端部に回転自在に取付けられたプロペラと、プロペラを囲むように配設されたノズルと、ノズルをプロペラポッドに支持するノズル用支柱と、プロペラを駆動する推進モータと、推進モータを制御する推進モータ制御装置とを備えた船舶において、ノズルの内部は複数の空所に区画されると共に、複数の空所のノズルのノズル内壁の内面に各々取付けられた超音波発生器と、駆動電力を超音波発生器に供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とする。

（４）第４の手段のプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶は、船底に設けられたシャフトブラケットに軸支されたプロペラ軸と、プロペラ軸の後端部に取付けられたプロペラと、プロペラを囲むように船底に配設されたノズルと、プロペラを駆動する推進モータと、推進モータを制御する推進モータ制御装置とを備えた船舶において、ノズルの内部は複数の空所に区画されると共に、複数の空所のノズルのノズル内壁の内面に各々取付けられた超音波発生器と、駆動電力を超音波発生器に供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とする。

（５）第５の手段のプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶は、第３又は４の手段において、超音波発生用電源装置から超音波発生器に供給する駆動電力の周波数は、推進モータ制御装置からの推進モータの回転数に応じた周波数であることを特徴とする。

（６）第６の手段のプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶は、第３又は４の手段において、超音波発生用電源装置から超音波発生器に供給する駆動電力は、推進モータ制御装置からの推進モータの回転数が所定の回転数以上になった時に供給するものであることを特徴とする。

特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の（１）〜（６）に記載の各手段を採用しているので、プロペラの回転によって発生する水中放射雑音を、ノズルの内壁の内面に取付けられた超音波発生器により発生する泡により低減することができる。
しかも、超音波発生器は電気により駆動するものであるため、従来のように空気供給管を配設する必要がなく、設置工事が簡素になり、且つ、超音波発生器の設置場所における水圧の影響をなくすための調整が不要となる。

以下、本発明の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶につき、図１〜５を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置の全体構成図、図２は、図１の超音波発生器の詳細断面図、図３は、図１の超音波発生器のその他の例の詳細断面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るプロペラ水中放射雑音低減装置の全体構成図である。図５は、本発明の第２の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置の全体構成図である。

先ず、本発明の第１の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置、或いはこれを備えた推進装置、船舶について説明する。船舶の船体の船底には、図１に図示のようなアジマスプロペラ装置２（旋回式プロペラ装置）が、船体に対して旋回可能に１基或いは複数基取付けられている。

即ち、船底には、船体に対して回転（旋回）可能なポッド用支柱３が、下方に向かって配設されている。このポッド用支柱３の下端には、プロペラポッド４が取付けられている。そして、プロペラポッド４の水平方向端部には、プロペラ５が回転自在に配設されている。このプロペラ５は、プロペラポッド４内に配設された図示略の傘歯車、ポッド用支柱３内に配設された推進軸８、船体内に配設されたギア９及び推進軸８を介して、推進モータ１０により駆動されるようになっている。また、推進モータ１０は、推進モータ制御装置１３により、その発停、運転回転数等が制御される。

なお、推進モータ１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に限定されるものではなく、ガスタービン、蒸気タービン、電動モータ等の各種の形態の原動機（モータ）が採用可能である。また、推進モータ１０が電動モータの場合は、推進モータ１０は、ポッド用支柱３の上部に垂直に設置される場合も、更には、図４に図示のようにプロペラポッド４内に水平に設置される場合もある。そして、推進モータ１０が電動モータの場合は、推進モータ制御装置１３は、サイリスタスタック等の電圧・周波数変換素子と制御器等とにより構成される。

なお、図４に図示のものは、プロペラポッド４内に、電動モータ式の推進モータ１０及び減速機１９が内蔵されている。そして、プロペラ５は、減速機１９を介して推進モータ１０により回転させられる。また、電動モータ式の推進モータ１０は、サイリスタスタック等からなる推進モータ制御装置１３から、推進電力供給電線２３を介して電力が供給される。

プロペラポッド４の周囲には、複数本のノズル用支柱６が放射状に取付けられている。一方、プロペラ５の周囲にプロペラ５を囲むようにコーン状のノズル７が配設されており、ノズル７は、ノズル用支柱６を介してプロペラポッド４に支持されている。

このノズル７内には、プロペラ５を囲むように超音波発生器２０が配設されている。超音波発生器２０には、超音波発生用電源装置２１から、船体内、ポッド用支柱３内、プロペラポッド４内、ノズル用支柱６内に配線された電力供給電線２２を介して、高周波電力が供給される。

なお、この高周波駆動電力は、常時、超音波発生器２０に供給するようにしても良く、或いは、推進モータ制御装置１３から推進モータ１０のオンオフ信号或いは回転数信号を受信して、この信号に応じて変化させることができる。例えば、推進モータ制御装置１３から推進モータ１０のオンオフ信号を受信して、推進モータ１０が回転しているときのみ高周波駆動電力を供給するようにしても良い。更には、推進モータ制御装置１３から推進モータ１０の回転数信号を受信して、推進モータ１０の回転数に応じて（所定の回転数を越えたときに超音波発生器２０に高周波駆動電力を供給する、或いは、推進モータ１０の回転数に応じて駆動電力又は周波数を変化させる、等）、駆動電力を変化させるようにしても良い。

次に、図２に基づき、超音波発生器２０の詳細構造につき説明する。図２（ａ）はノズル７の縦断面図、図２（ｂ）はノズル７の横断面図を示す。図２に図示のように、ノズル７の縦断面は流線型状となっており、ノズル７は、外側の円錐台状の鋼製のノズル外壁１５と、内側のすそ広がりの円錐台状の鋼製のノズル内壁１４とにより構成されている。

ノズル７のノズル外壁１５とノズル内壁１４との間には、ノズル７を補強するために、複数のリング状の横桁１６と複数の流線型状の縦桁１７とが取付けられている。そして、ノズル外壁１５、ノズル内壁１４、横桁１６、縦桁１７により区画された多数の空所１８が形成されている。

この各空所１８の中央部には、各々、超音波発生器２０としての電磁石式の超音波発生器２０ａが取付けられている。この電磁石式の超音波発生器２０ａは、一方の極（例えばＮ極）はノズル外壁１５の内面側（空所１８側）に固定され、他方の極（例えばＳ極）はノズル内壁１４の内面側（空所１８側）に固定されている。また、空所１８内において、ノズル内壁１４の内面側、ノズル外壁１５の内面側の超音波発生器２０ａの周囲には、ゴム等の弾性部材２４が塗布或いは貼り付けされている。

そして、図１図示の超音波発生用電源装置２１から、電力供給電線２２を介して高周波数の交流或いは矩形波状の駆動電力が供給されることにより、超音波発生器２０ａの各極が固定されているノズル内壁１４及びノズル外壁１５は振動する。この極小振動により、ノズル内壁１４の外面側（プロペラ側）及びノズル外壁１５の外面側である水中に微細な泡が発生するため、ノズル７内のプロペラ５の領域及びノズル７の外周面は水中の泡で包まれ、プロペラ５の回転により発生する水中放射雑音は低減される。

このような本発明の第１の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶によれば、従来のような空気配管が不要で、電線で代替でき構造上簡易な装置構成が可能となる。また、超音波により、ノズル内壁１４の貝類の付着、汚染は、微小な振動及び泡の発生により除去されるため、従来のもののように、ドック入りして洗浄除去するか、ダイバーによる洗浄除去作業等を行う必要がなくなる。従って、ノズル内壁１４の外面側及びノズル外壁１５の外面側は、常に滑らかな状態に保持され、表面に発生する流体ノイズは低減される。

次に、図３に基づき、超音波発生器２０のその他の例につき説明する。即ち、図２に図示の電磁石式の超音波発生器２０ａに替えて、図３に図示のように、圧電素子式の超音波発生器２０ｂが、ノズル内壁１４の内面側（空所１８側）及びノズル外壁１５の内面側の各空所１８の中央部に固定（貼り付け）されている。そして、図２に図示のものと同様に、図１図示の超音波発生用電源装置２１から、電力供給電線２２を介して高周波数の交流或いは矩形波状の駆動電力が供給されることにより、圧電素子である超音波発生器２０ｂは振動する。この超音波発生器２０ｂの振動により、ノズル内壁１４も振動する。この圧電素子式の超音波発生器２０ｂによれば、電磁石式の超音波発生器２０ａと同様の作用、効果を奏することができる。

次に、図５に基づき、本発明の第２の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置につき説明する。図５に図示のように、船舶の船体１の船尾部の船底には、プロペラ軸１２を軸支するシャフトブラケット１１が下方に向かって配設されている。そして、プロペラ軸１２の後端部には、プロペラ５が取り付けられている。このシャフトブラケット１１の船首側は、船底を貫通して、船内の図示略の推進モータに連結されている。また、推進モータは、図１に図示のものと同様に、図示略の推進モータ制御装置により、その発停、運転回転数等が制御される。

シャフトブラケット１１の下端部の船尾側の周囲には、複数本のノズル用支柱６が放射状に取付けられている。そして、図１に図示のものと同様に、プロペラ５の周囲にプロペラ５を囲むようにコーン状のノズル７が配設されており、ノズル７は、ノズル用支柱６を介してシャフトブラケット１１の下端部の船尾側に支持されている。

このノズル７内には、プロペラ５を囲むように超音波発生器２０（図２に図示の超音波発生器２０ａ、或いは図３に図示の超音波発生器２０ｂ）が配設されている。
超音波発生器２０には、図１に図示のものと同様に、超音波発生用電源装置２１から、船体内、シャフトブラケット１１内、ノズル用支柱６内に配線された電力供給電線２２を介して、高周波電力が供給される。

このような本発明の第２の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置及びこれを備えた推進装置又は船舶によれば、本発明の第１の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置と同様の作用、効果を奏する。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は上記の各実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置の全体構成図である。図１の超音波発生器の詳細断面図である。図１の超音波発生器のその他の例の詳細断面図である。本発明の第１の実施の形態の変形例に係るプロペラ水中放射雑音低減装置の全体構成図である。本発明の第２の実施の形態に係るプロペラ水中放射雑音低減装置の全体構成図である。従来のプロペラ雑音低減装置の側面図である。従来の防振型サイドスラスタの断面図である。

符号の説明

１船体
２アジマスプロペラ装置
３ポッド用支柱
４プロペラポッド
５プロペラ
６ノズル用支柱
７ノズル
８推進軸
９ギア
１０推進モータ
１１シャフトブラケット
１２プロペラ軸
１３推進モータ制御装置
１４ノズル内壁
１５ノズル外壁
１６横桁
１７縦桁
１８空所
１９減速機
２０、２０ａ、２０ｂ超音波発生器
２１超音波発生用電源装置
２２電力供給電線
２３推進電力供給電線
２４弾性部材
４０空気供給管
４１空気泡吹き出し部材
４２空気泡
４３サイドスラスタトンネル
４４内壁
４５外壁
４６弾性体
４７動吸振噐

Claims

プロペラの周囲に配設されたノズルと、
前記ノズルのノズル内壁の内面に取付けられた超音波発生器と、
前記超音波発生器に駆動電力を供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とするプロペラ水中放射雑音低減装置。
船底にポッド用支柱を介して旋回可能に取付けられたプロペラポッドと、
前記プロペラポッドの端部に回転自在に取付けられたプロペラと、
前記プロペラを囲むように配設されたノズルと、
前記ノズルを前記プロペラポッドに支持するノズル用支柱とを備えた旋回式推進装置において、
前記ノズルの内部は複数の空所に区画されると共に、
前記複数の空所の前記ノズルのノズル内壁の内面に各々取付けられた超音波発生器と、
駆動電力を前記超音波発生器に供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とするプロペラ水中放射雑音低減装置付き旋回式推進装置。
船底にポッド用支柱を介して旋回可能に取付けられたプロペラポッドと、
前記プロペラポッドの端部に回転自在に取付けられたプロペラと、
前記プロペラを囲むように配設されたノズルと、
前記ノズルを前記プロペラポッドに支持するノズル用支柱と、
前記プロペラを駆動する推進モータと、
前記推進モータを制御する推進モータ制御装置とを備えた船舶において、
前記ノズルの内部は複数の空所に区画されると共に、
前記複数の空所の前記ノズルのノズル内壁の内面に各々取付けられた超音波発生器と、
駆動電力を前記超音波発生器に供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とするプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶。
船底に設けられたシャフトブラケットに軸支されたプロペラ軸と、
前記プロペラ軸の後端部に取付けられたプロペラと、
前記プロペラを囲むように船底に配設されたノズルと、
前記プロペラを駆動する推進モータと、
前記推進モータを制御する推進モータ制御装置とを備えた船舶において、
前記ノズルの内部は複数の空所に区画されると共に、
前記複数の空所の前記ノズルのノズル内壁の内面に各々取付けられた超音波発生器と、
駆動電力を前記超音波発生器に供給する超音波発生用電源装置とを備えたことを特徴とするプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶。
前記超音波発生用電源装置から前記超音波発生器に供給する前記駆動電力の周波数は、前記推進モータ制御装置からの前記推進モータの回転数に応じた周波数であることを特徴とする請求項３又は４に記載のプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶。
前記超音波発生用電源装置から前記超音波発生器に供給する前記駆動電力は、前記推進モータ制御装置からの前記推進モータの回転数が所定の回転数以上になった時に供給するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載のプロペラ水中放射雑音低減装置付き船舶。