JP2008001357A - 船舶を電気的に推進させるための電気推進システムおよびこのようなシステムが装備された船拍 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも最低巡航速度を保証することができる冗長性を有するとともに、少なくとも臨界ゾーンにおいてできるだけ標準化されたコンパクトな推進装置で推進出力を得ることができる船舶推進システムを提供すること。
【解決手段】本発明は、特に、少なくとも２つのサイドポッド（３）と１つの中心軸線（４）とを含む、船舶を電気的に推進させるための電気推進システムに関する。この電気推進システムは、上記軸線（４）からの推進力がスクリューポンプ（６）によって与えられるという点で注目に値する。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶を電気的に推進させるための電気推進システムに関し、より詳細には、大型船舶を電気的に推進させるための電気推進システムに関する。本発明はまた、このようなシステムが装備された船舶にも関する。

客船、例えばクルーズ船の機能を果たす船舶の場合、船主からの要求は、クルーズ当たりの旅客数を増加させるとともに、旅客にできるだけ多くの海の見える船室を提供するために、ますます大型の船舶に対するものである。

同時に、要求は、２０ノット以上の巡航速度を有する客船に対するものである。

現在、「パナマックス」型（パナマ海峡を通航することができるサイズ）または「オーバーパナマックス」型（パナマ運河を通航することができないサイズ）の客船は一般に、２つの軸線を有する電気推進を備え、電動機がそれぞれ約２０メガワット（Ｍワット）の出力を出す。船舶のサイズの増大または巡航速度の増加とあいまった場合、軸線当りのこのような推進出力は、船主からの要求を満たすのに十分ではない。

さらに、軸線当りの出力を増大させようとすると、電動機の過大出力に関する技術的な問題が生じる。そうした試みはまた、プロペラサイズの問題や、振動を抑えるための船体との間隔の問題にも直面し、そのことは低振動の良好な推進効率を妨げる。

さらに、推進システムのサイズを増大させることは、港湾または通行ゾーンの深さで規定される喫水制限およびサイズ限界に逆行する。

船主からはまた、推進要素のうちの１つが一時的に作動しないときに少なくともいくらかの最低速度、例えば２０ノットを保証するための推進システムの冗長性に対する強い要求もある。

トン数の多い船舶に関しては、十分かつ必要な推進出力を得るために、軸線による推進によってではなく複数の操舵可能な推進ポッドの組合せでもたらされる推進が導入されている。「ポッド」という用語は、本明細書では、船体の外部にありかつ推進電動機を収容する水中推進ユニットを意味するのに用いられる。

ポッドは、複雑であるが最高で３０Ｍワットを出力するように十分に開発されたユニットである。ポッドは、操舵可能なポッドが使用された場合に操舵機能と推進機能の両方を果たすという利点を提供する。さらに、そのようなポッドが使用される場合、推進装置の数を増やすことにより、推進要素のうちの１つの喪失によって動作が低下した場合にシステムの冗長性を向上させることが可能になる。

３ポッド構成、すなわち２つのサイドポッドと船舶の長手軸上の１つの中央ポッドとを有する構成は、標準化するのは容易でない。中央ポッドは、船舶の伴流の中に位置し、したがって設計が非常に複雑になり、大きな寸法を必要とする。

したがって、全体的な推進出力を増大させるためには、システムに必要な出力および冗長性をもたらすように、４ポッド構成が一般に好ましい。残念なことに、そのような構成は、大型船舶の場合にサイズおよび喫水の許容限度にあるという欠点がある。したがって、船舶のもう２つの前方ポッドが衝撃または損傷を受けるという大きな危険を冒す。
欧州特許出願公開第１３２９３７９号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１６４５７４号明細書 国際公開第０３／０６６４２８号パンフレット 国際公開第２００５／１１０８４０号パンフレット

本発明の一目的は、先の解決法を軽減する船舶推進システム、すなわち、少なくとも最低巡航速度を保証することができる冗長性を有するとともに、少なくとも臨界ゾーンにおいてできるだけ標準化されたコンパクトな推進装置で推進出力を得ることができる船舶推進システムを提供することである。

より詳細には、本発明の目的は、特に大型船舶を推進させるための、２つのサイドポッドと１つの中心軸線とを含む船舶推進システムを提案することである。

主推進を与える中心軸線と２つのサイドポッドとで構成された船舶推進システムは、特許出願ＥＰ１３２９３７９およびＵＳ２００５／０１６４５７４から知られている。中心軸線の推進出力は、操舵性の制約を満たすために、ブレードのピッチ角が調整可能であるプロペラに連結されたディーゼル機関によって与えられる。ポッドには電力が供給される。

しかし、電気動力とディーゼル動力とを組み合わせることにより、全てを電気で賄うシステムで得られる冗長性と同様の冗長性を得ることが可能になる。

船舶の電力供給網を構成する１組または複数組の発電機ユニットの一部である１台の発電機ユニットが故障しても、他の発電機ユニットが故障した発電機ユニットに取って代わることができるので、船舶を動作可能にするために連続的な電力供給を脅かすことはない。しかし、ディーゼル電源が故障すると、その電源によって電力供給される推進装置は、少なくとも一時的に停止する。

さらに、全てを電気で賄う電源は、電動機を遠く離れた異なるレベルに配置することが可能であるので、船拍用の構成を設計する際により大きな自由度を与えるという利点を提供する。それは、ずっと容積の大きいディーゼル機関では不可能である。

文献ＷＯ０３／０６６４２８もまた、１つの中心軸線と２つの後部サイドポッドとを含む船舶推進システムについて記載している。

該文献の図１Ａから図２Ｂに示されているように、中心軸線の推進装置は従来のプロペラで構成されている。

該文献の図３Ａおよび図３Ｂに示されている実施形態では、中心軸線の推進装置は、「ウォータジェット装置」、すなわち船体内に設置された、水吸引ダクトと軸によって駆動されるポンプと下流に位置するディフューザと加速ノズルとジェットを操舵しかつ逆にする装置とを主として含む装置である。

したがって、本発明の目的は、船舶、特に大型船舶を電気的に推進させるための、少なくとも２つのサイドポッドと１つの中心軸線とを含む電気推進システムを提供することである。

そのような構成の第１の大きな利点は、標準的な推進装置がポッドに使用されうること、および、所要の総出力を得るように構成しやすい軸線が使用されることである。

２つのサイドポッドは、知られている従来の構成で見られ、既に使用されている。

逆に言えば、中心軸線は、達成されるべき寸法および性能を考慮すると、問題を引き起こす可能性がある。

引き起こされる第１のタイプの問題は、伴流がスケグすなわち船舶の船尾にある竜骨の延長部によって妨げられるために相当な量の振動が発生するので、振動に関する。

該問題は通常、例えば液化ガスタンカーのような１つの軸線を有する船舶に導入されるような伴流調整バルブ（ｗａｋｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｂｕｌｂ）を用いて解決される。その場合、高価でかさばる複雑な金属細工物を設ける必要がある。

引き起こされる第２のタイプの問題は、推進出力を船舶の中央伴流の中に組み入れるのを容易にするようなコンパクトな容積範囲内で、またコストを不当に増大させないようにできるだけ標準化可能な解決法を用いて達成されるべき推進出力に関する。

上述のように、本発明はしたがって、船舶を電気的に推進させるための、少なくとも２つの後部サイドポッドと、船舶の軸の中心になるように設計された１つの軸線とを含む電気推進システムを提供する。

本発明によれば、上記軸線からの推進力は、スクリューポンプ（ｓｃｒｅｗ ｐｕｍｐ）によって与えられる。

有利には、スクリューポンプは、プロペラと、プロペラの上流側に配置されたフローディレクタフィン（ｆｌｏｗ ｄｉｒｅｃｔｏｒ ｆｉｎｓ）の輪と、プロペラおよびフィンの輪で構成されたアセンブリを取り囲むダクトとで構成される。

このように、スクリューポンプ型推進の存在により、少なくとも従来のプロペラと同等の最小出力を維持しながらプロペラサイズの問題を軽減するとともに、流れがスクリューポンプから出るときにそれを方向付けることによって聴覚障害および振動障害を回避することが可能になり、それによってキャビテーションの問題を回避することが可能になる。

フローディレクタフィンの存在により、推進装置の入口で伴流を方向付けるために調整バルブを適所に置く必要性をなくすことが可能になる。そのようなバルブの代わりに、中心軸線を通る推進用シャフトの軸の周囲に、簡単な船尾管のような簡単で安価な構造を使用することが可能である。

スクリューポンプ推進の原理は本来、古くから潜水艦の推進システムに適用されており、スクリューポンプを潜水艦の伴流の中に位置付けることにより、従来のプロペラよりも高い効率を得るとともに聴覚障害を低減させることもできることに留意すべきである。スクリューポンプは（流体の流れを水路に通すことによって）運動量推力を出すが、従来のプロペラは圧力推力を出す。

本発明の好ましい一実施形態では、２つのサイドポッドは、特許出願ＷＯ２００５／１１０８４０に記載されているようなスクリューポンプ型ポッドである。したがって、この推進装置の利点、すなわちコンパクト、高出力、およびキャビテーション現象の除去の全てが、大型船舶に非常に適した解決法を提供する。したがって、これらの利点により、船舶の船尾が水中にあるので、船体の形状に関してより大きな自由度を有するとともに、いかなるスラミング現象も回避することが可能になる。

本発明の一実施形態では、２つの後部サイドポッドは、３６０度まで操舵可能なポッドである。

本発明はまた、上述のような電気推進システムが装備された船舶も提供する。

一実施形態では、スクリューポンプのプロペラと船体との間隔は、約５００ミリメートル（ｍｍ）である。

有利には、中央スクリューポンプの周囲のダクトは、上記推進装置が船舶の竜骨から遠く離れている場合、力を取り上げるためにあるいは推進装置を保持するための追加手段を提供するために、特にアームによって船体に連結される。

以下の説明を読むことにより、本発明を理解するのに役立つであろう。この説明は、単に例として添付図面を参照して与えられる。

図１は、本発明の推進システム１を、船舶の後部において下方から見たものである。このシステム１は、船舶の後部において船尾２の船体フェアリングの下に取り付けられており、システム１は、第１にスクリューポンプ型ポッドで構成された２つのサイド推進装置３と、第２に船舶の長手方向の中心軸５に沿って配置された軸線４を有する中央推進装置とで構成される。

中心軸線４は、プロペラ８を取り囲むダクト７と、フローディレクタフィン９と、船尾管１０とで構成されたスクリューポンプ６で構成される。

中心軸線４は、船体の竜骨１１の後部に位置しており、竜骨１１は、船舶のサイズを考えると大きく、船舶を造船台で固定するために必要である。図１、図２および図３は、竜骨１１との接合に関連する管１０の機能を示す。したがって、竜骨１１の後端部から離れた流れは、船尾管１０に沿って方向転換され、その結果、伴流を妨げることなくスクリューポンプ６に貫入する。

図１は、船舶の中心軸５の両側にこの中心軸から等距離で配置された２つのサイド推進装置３を示す。これらは船舶の後部の方に位置する。上述のように、２つのサイド推進装置３は、スクリューポンプ型推進ポッド、すなわちプロペラ１３を取り囲むダクト１２とフローディレクタフィン１４とを備える推進ポッドで構成される（図３参照）。２つのサイド推進装置３は、運動量推力を出す。

図２は、中央推進装置４のスクリューポンプ６を取り囲むダクト７が、船体に、より詳細にはアーム１５を介して船舶の船尾２に適合している接合部を特に明確に示す。アーム１５は、この構成では船舶の竜骨１１から遠く離れている中央推進装置４を保持するための保持力を分散させることができる。

図３は、本発明の推進システムを備えた船舶の後部の立体図である。図３は、船舶の後部の大きさに対して本発明のシステムがコンパクトであることを示すとともに、船舶に必要な出力を出しかつ聴覚障害を引き起こさない推進装置を使用して、比較的小さい船体との間隔が得られる可能性があることを示す。

本発明は、上記で提案された例に限定されず、特許請求の範囲内にある任意の他の変形に及ぶ。

本発明の推進システムを示す下方からの概略図である。 本発明の中心軸線の長手断面図である。 本発明の中心軸線の立体図である。

符号の説明

１ 推進システム
２ 船尾
３ サイド推進装置
４ 中心軸線
５ 長手方向の中心軸
６ スクリューポンプ
７、１２ ダクト
８、１３ プロペラ
９、１４ フローディレックタフィン
１０ 船尾管
１１ 竜骨
１５ アーム

Claims (7)

1. 少なくとも２つの後部サイドポッド（３）と、船舶の軸（５）の中心になるように設計された１つの軸線（４）とを含む、船舶を電気的に推進させるための電気推進システムであって、前記軸線からの推進力が、スクリューポンプ（６）によって与えられることを特徴とする、電気推進システム。
2. スクリューポンプ（６）が、プロペラ（８）と、プロペラ（８）の上流側に配置されたフローディレクタフィン（９）の輪と、プロペラおよびフィンの輪で構成されたアセンブリを取り囲むダクト（７）とで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の船舶を電気的に推進させるための電気推進システム。
3. ２つのサイドポッド（３）が、スクリューポンプ型ポッドであることを特徴とする、請求項１に記載の船舶を電気的に推進させるための電気推進システム。
4. ２つの後部サイドポッド（３）が、３６０度まで操舵可能なポッドであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の船舶を電気的に推進させるための電気推進システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電気推進システムが装備された船拍。
6. スクリューポンプ（６）のプロペラ（８）と船体との間隔が、約５００ｍｍであることを特徴とする、請求項５に記載の船舶。
7. 中央スクリューポンプ（６）の周囲のダクト（７）が、フォーステイクアップアーム（１５）によって船体に連結されることを特徴とする、請求項５または６に記載の船舶。

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