JP2010076600A - 船舶推進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推進力を船体に滑らかに伝達でき、走行安定性が高まり良好な操舵性が得られる船舶推進装置を提供する。
【解決手段】船底１４前方に取り付けられるものであって、空洞を有するハブ１８及びハブ１８の外周面に突設された複数のプロペラ翼２２を含むプロペラ１６と、ハブ１８の前端部に接続され、ハブ１８の空洞と連通する軸孔を有するロータリージョイント２４と、ロータリージョイント２４に配管２８を介して連結され、軸孔を経てハブ１８の空洞に圧縮空気を送り込むエアポンプ３０と、プロペラ翼２２の端縁に、プロペラ翼２２の回転方向に指向するように配設されたエア噴出ノズル３２と、一端部がハブ１８の空洞に連結され、中間部がプロペラ翼２２の内部に配設され、他端部がエア噴出ノズル３２に連結された導管とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、船舶の前方に取り付けられたプロペラを圧縮空気の噴出力で回転することにより推進力を得る船舶推進装置に関する。

従来の船舶推進装置は、プロペラを船舶の後方に取り付け、このプロペラをエンジンで回転駆動して水を後方に押し出すことで推進力を得ている。
このような船舶推進装置では、プロペラの後方に円柱状または円錐状の速い水流が形成される。そして、この水流の速さに比例して、周りの水との圧力差が発生するので、周りの水が水流に引きこまれるとともにプロペラの直面に吸引力が生じる。

この吸引力は、プロペラを後方に引き戻す力となるので、船舶の推進力を低下させるという問題がある。また、プロペラでは、上記吸引力がプロペラのピッチ面のみならず、背面にまで影響を与えるので、キャビテーションの発生も大きく、プロペラ性能の低下を招いたり、プロペラ翼（羽根）の破損事故をもたらしたりするという問題がある。

このような問題を解消するため、それぞれのプロペラ翼面に空気噴出し孔を穿設し、プロペラの駆動時その空気噴出し孔から空気をプロペラ翼面に噴出させることで海中に気泡を発生させる。すると、その気泡が、プロペラ翼の回転によって生じるキャビテーションノイズを低減して船体の振動軽減、プロペラ翼から発生する雑音の低減、プロペラ翼面やプロペラ付近の船体の侵食抑制などを行うようにすることが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。

ところで、プロペラを船舶の前方に取り付けた場合は、推進力を船体に滑らかに伝達でき、走行安定性が高まり良好な操舵性が得られる。
特開２００４−９９４３号公報 実開平０１−１５０１９６号公報

しかしながら、エンジン駆動のプロペラを船舶の前方に取り付けるとすれば、エンジンやエンジンの回転力をプロペラに伝える回転駆動軸の設置が煩雑であり実用化されていない。

本発明は、船舶の前方に取り付けられるようにして推進力を船体に滑らかに伝達でき、走行安定性が高まり良好な操舵性が得られる船舶推進装置を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
船舶の前方に取り付けられるものであって、空洞を有するハブ及び上記ハブの外周面に突設された複数のプロペラ翼を含むプロペラと、上記ハブの前端部に接続され、上記ハブの空洞と連通する軸孔を有するロータリージョイントと、上記ロータリージョイントに配管を介して連結され、上記軸孔を経て上記ハブの空洞に圧縮空気を送り込むエアポンプと、上記プロペラ翼の端縁に、上記プロペラ翼の回転方向に指向するように配設されたエア噴出ノズルと、一端部が上記ハブの空洞に連結され、中間部が上記プロペラ翼の内部に配設され、他端部が上記エア噴出ノズルに連結された導管とを備えたことを特徴とする船舶推進装置。

各プロペラ翼のエア噴出ノズルから圧縮空気を吐き出すことによりプロペラ翼が回転されて船舶に推進力を与えるが、プロペラ翼が船舶の前方に取り付けられることにより、推進力を滑らかに伝達でき、走行安定性が高まるので操舵性がよい。また、水の抵抗より空気の抵抗が低いので、燃料効率が向上する。

〈構成２〉
構成１に記載の船舶推進装置において、上記エア噴出ノズルは、上記プロペラ翼を正転させる正転用エア噴出ノズルと上記プロペラ翼を逆転させる逆転用エア噴出ノズルとがあり、上記プロペラ翼の端縁に、切換え弁を介して互いに反対向きとなるように配設したものであることを特徴とする船舶推進装置。

切換え弁を作動させることにより容易にプロペラ翼を正逆転できる。

〈構成３〉
構成１または２に記載の船舶推進装置において、上記ハブの後端部側に、上記エア噴出ノズルから吐き出された圧縮空気を流通させ整流化するハニカム体を配設したことを特徴とする船舶推進装置。

ハニカム体を通過し整流化した圧縮空気は、船底と水面との間でエアベアリング効果を生じさせ静粛性と操舵性を向上させる。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は実施例１の船舶推進装置の正面図、図２は同側面図、図３は図１のＡＡ線に沿う縦断面図、図４は同船舶推進装置１０の外観を示す斜視図である。
船舶推進装置１０は、プロペラ１６と、プロペラ１６に接続されたロータリージョイント２４と、プロペラ１６に圧縮空気を送り込むエアポンプ３０と、プロペラ１６に設けられたエア噴出ノズル３２、３３と、エアポンプ３０から送り込まれた圧縮空気をエア噴出ノズル３２、３３に導びく導管３６とを備えている。

プロペラ１６は、空洞２０を有する円筒状のハブ１８と、ハブ１８の外周面に放射状に突設された４枚のプロペラ翼２２とを備えている。ハブ１８の空洞２０は前端部に開口し、その反対端（図３中の右方端）に対しては閉塞されている。ハブ１８の前端部にロータリージョイント２４が接続されている。

ロータリージョイント２４は、ハブ１８の空洞２０と連通する軸孔２６を有する内筒２４Ａと、内筒２４Ａに同軸に嵌合された外筒２４Ｂと、内筒２４Ａに一体に連結された接続筒２４Ｃとを備えている。外筒２４Ｂは、一端外周にフランジ４２が設けられ、このフランジ４２をハブ１８の前端部に当接し数本のボルト４４を装着することにより、ハブ１８に固定されている。

内筒２４Ａは、その先端部がハブ１８の空洞２０に挿入され、外周に２つのベアリング２５Ａ、２５Ｂとオイルシール２７とを介して外筒２４Ｂに嵌合されている。外筒２４Ｂとハブ１８とは、内筒２４Ａ及び接続筒２４Ｃに対して回転自在とされている。すなわち、内筒２４Ａと接続筒２４Ｃとは固定側であり、外筒２４Ｂとハブ１８とは回転側である。ハブ１８側のベアリング２５Ａとオイルシール２７との間の空間４６に潤滑及びシールの作用をするオイルが充填されている。

ハブ１８の周壁に、空洞２０から外周面に向かって貫通する４つの貫通孔２９が設けられている。各貫通孔２９の開口に、それぞれ管継ぎ手３１を介して導管３６が連結されている。各導管３６は、それぞれ中間部がプロペラ翼２２の内部に配設され、他端部が切換え弁３４を介してエア噴出ノズル３２、３３に連結されている。

エア噴出ノズル３２、３３は、プロペラ翼２２の端縁に、プロペラ翼２２の回転方向に指向しかつ切換え弁３４を介して互いに反対向きに配設されている。エア噴出ノズル３２は、プロペラ翼２２を正転させる正転用エア噴出ノズルであり、エア噴出ノズル３３は、プロペラ翼２２を逆転させる逆転用エア噴出ノズルである。

切換え弁３４は、図示を省略したが、船舶１２内からの遠隔操作により弁体を動かして、導管３６から正転用エア噴出ノズル３２に連通する通路と、導管３６から逆転用エア噴出ノズル３３に連通する通路のいずれかに切換えられるように構成されている。

エアポンプ３０は、船舶１２内に設置され、配管２８を介してロータリージョイント２４の接続筒２４Ｃに連結され、軸孔２６とハブ１８の空洞２０と各貫通孔２９を経て各導管３６に圧縮空気を送り込むものである。

船舶推進装置１０は、船舶１２に使用するときには、図２に示すように内筒２４Ａに装着したブラケット３７により船底１４の前方に取り付けられる。ハブ１８の後端部側には、ハニカム体３８が配置され船底１４に固定される。ハニカム体３８は同一方向に貫通する多数の貫通孔を備えたものである。

船舶推進装置１０を図２に示すように取り付けた状態で、切換え弁３４を作動させて導管３６と正転用エア噴出ノズル３２とを連通させエアポンプ３０を駆動する。エアポンプ３０から送り込まれた圧縮空気が導管３６を経て正転用エア噴出ノズル３２から矢印４８（図１）の方向に噴射されると、プロペラ翼２２が回転駆動し、船舶１２に推進力を付与する。また、切換え弁３４を作動させて導管３６と逆転用エア噴出ノズル３３とを連通させることにより、プロペラ翼２２が逆転駆動し、船舶１２に後進力を付与する。エンジンで回転駆動する場合と比べて、水の抵抗より空気の抵抗が低いことから、燃料効率が向上する。

各プロペラ翼２２の正転用エア噴出ノズル３２から噴射された圧縮空気は、図２に示すように矢印５０の方向に流れてハニカム体３８の各貫通孔を通過し整流化される。整流化された圧縮空気は、船底１４に沿って流れ、水面との間でエアベアリング効果を生じさせて操舵性を向上させる。

船舶推進装置１０が船舶１２の前方に取り付けられることにより、エア噴出ノズル３２から噴射された圧縮空気をハニカム体３８の各貫通孔を通過させ整流化して推進力を滑らかに伝達でき、静粛性と操舵性の向上が得られ、走行安定性が高まるという効果が得られる。

プロペラ翼２２が回転し、水流がプロペラ翼２２の後方に形成されると、周りの水との間に圧力差が生じるが、プロペラ翼２２の端縁に配設されたエア噴出ノズル３２、３３から吐き出された圧縮空気が一瞬にミクロもしくはミクロに近い泡となって水流内に充満する。圧縮空気は絶えることなく連続的に供給され水流内に無数の空気の泡が混合する。この空気により負圧が低減されて周りの水流を巻き込む力を低下させることができる。

これにより、プロペラ翼２２を後方に吸引する力を減少させて、キャビテーションの発生も抑制することができ、ベンチレーション（エアドローイング）に影響を与えることがなくスラストの低下も起こらない。

操舵性の向上は、整流された空気の量をアンチベンチレーションプレート(水面からのベンチレーションを防ぐための構成)で制御しエアベアリング量を調整して抵抗を変化させることにより得られる。

実施例１の船舶推進装置の正面図である。 同側面図である。 図１のＡＡ線に沿う縦断面図である。 同船舶推進装置の外観を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 船舶推進装置
１２ 船舶
１４ 船底
１６ プロペラ
１８ ハブ
２０ 空洞
２２ プロペラ翼
２４ ロータリージョイント
２４Ａ 内筒
２４Ｂ 外筒
２４Ｃ 接続筒
２５Ａ、２５Ｂ ベアリング
２６ 軸孔
２７ オイルシール
２８ 配管
２９ 貫通孔
３０ エアポンプ
３１ 管継ぎ手
３２ 正転用エア噴出ノズル
３３ 逆転用エア噴出ノズル
３４ 切換え弁
３６ 導管
３７ ブラケット
３８ ハニカム板
４２ フランジ
４４ ボルト
４６ 空間
４８ 矢印
５０ 矢印

Claims (3)

1. 船舶の前方に取り付けられるものであって、
   空洞を有するハブ及び前記ハブの外周面に突設された複数のプロペラ翼を含むプロペラと、
   前記ハブの前端部に接続され、前記ハブの空洞と連通する軸孔を有するロータリージョイントと、
   前記ロータリージョイントに配管を介して連結され、前記軸孔を経て前記ハブの空洞に圧縮空気を送り込むエアポンプと、
   前記プロペラ翼の端縁に、前記プロペラ翼の回転方向に指向するように配設されたエア噴出ノズルと、
   一端部が前記ハブの空洞に連結され、中間部が前記プロペラ翼の内部に配設され、他端部が前記エア噴出ノズルに連結された導管とを備えたことを特徴とする船舶推進装置。
2. 請求項１に記載の船舶推進装置において、
   前記エア噴出ノズルは、前記プロペラ翼を正転させる正転用エア噴出ノズルと前記プロペラ翼を逆転させる逆転用エア噴出ノズルとがあり、前記プロペラ翼の端縁に、切換え弁を介して互いに反対向きとなるように配設したものであることを特徴とする船舶推進装置。
3. 請求項１または２に記載の船舶推進装置において、
   前記ハブの後端部側に、前記エア噴出ノズルから吐き出された圧縮空気を流通させ整流化するハニカム体を配設したことを特徴とする船舶推進装置。

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