JP2012061937A - アジマス推進器 - Google Patents

Abstract

【課題】ラダー付きのアジマス推進器において、大きな舵角を取った場合等に発生するアジマス推進器全体の振動を抑制すること。
【解決手段】船内に設置した原動機５の動力を機械的に伝達し、ラダー形状部を含むストラットを介して船体に取り付けられたポッド２のプロペラ３を駆動するとともに、ストラットと一体にポッド２が回動するように構成されたアジマス推進器１Ａにおいて、ストラットの内部に固有振動数を変化させる制振機構の錘２０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アジマス推進器に係り、特に、アジマス推進器の振動抑制に関する。

近年、舶用推進装置として、アジマス推進器の使用が増加する傾向にある。アジマス推進器は、水平方向に３６０度回転するポッドにプロペラを装備した構成のため、固定軸プロペラと舵とによる推進と異なり、船舶を任意の方向に移動させることや、現在位置を正確に維持することができる。
このようなアジマス推進器には、船内に設置した原動機の動力を機械的な伝達してプロペラを駆動する方式と、ポッド内に設置した電動機に船内で発電した電力を供給してプロペラを駆動する方式とがある。

また、上述したアジマス推進器には、ポッドと一体に回転するラダー（舵）を備えたものもある。
図６に示すように、アジマス推進器１は、たとえば船舶Ｓの船尾等に取り付けて使用される。このアジマス推進器１は、図７に示すように、ポッド２と、プロペラ３と、ラダー４とを備えている。

この場合のラダー４は、水平断面をラダー形状とし、船舶Ｓとの連結軸部を含む上部ストラット４ａと、ポッド２の下方へ延在して同様のラダー断面形状を有する下部ストラット４ｂとにより構成されている。上部ストラット４ａより下方の部分は、すなわちラダー４及びプロペラ３を備えたポッド２は、図示しない旋回装置により、船舶Ｓに対して一体に回動可能（図中の矢印Ｒ参照）となっている。
また、船舶Ｓの船内には原動機５が設置されており、原動機５の動力は、２組の傘歯歯車ユニット６，７を介してプロペラ３に伝達される。

この場合、原動機５の動力は、船内に配設された傘歯歯車ユニット６で水平方向の駆動力が垂直方向に変換され、さらに、ポッド２の内部に配設された傘歯歯車ユニット７で垂直方向の駆動力が水平方向に変換されてプロペラ３に伝達される。なお、図中の符号８は船内水平駆動軸、９は垂直駆動軸、１０はポッド内水平駆動軸である。

このように、ラダー４を備えたアジマス推進器１は、大きな舵角を取った場合、プロペラ３から発生する力の変動が大きくなるので、これに起因する機器全体の振動が問題となっている。
このような振動に関する状来技術としては、たとえば下記の特許文献１に開示されているように、マグナス効果により横方向の揚力を得ることで、小舵角でも所要の舵力を得るようにして振動を抑制する技術が知られている。

特開２００４−１０６５６６号公報

上述したように、ラダー付きのアジマス推進器は、大きな舵角を取った場合にプロペラから発生する力の変動が大きくなるので、この影響を受けてアジマス推進器の機器全体が振動する。このようなアジマス推進器全体の振動は、不快な船体振動を生じることや、関連機器が故障する原因となるため好ましくない。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ラダー付きのアジマス推進器において、大きな舵角を取った場合等に発生するアジマス推進器全体の振動を抑制することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るアジマス推進器は、船内に設置した原動機の動力を機械的に伝達し、ラダー形状部を含むストラットを介して船体に取り付けられたポッドのプロペラを駆動するとともに、前記ストラットと一体に前記ポッドが回動するように構成されたアジマス推進器において、前記ストラットの内部に固有振動数を変化させる制振機構が設けられていることを特徴とするものである。

このような本発明のアジマス推進器によれば、ストラットの内部に固有振動数を変化させる制振機構が設けられているので、アジマス推進器自体の固有振動数を変化させてずらすことで、振動を抑制することができる。

上記の制振機構は、前記ストラット内に配設されて前記原動機の動力を伝達する垂直駆動軸に沿って上下動する錘であることが好ましい。
また、上記の制振機構は、前記ストラット内の下部に配設され、バネ及び減衰器を介して前記ストラットに締結された錘であることが好ましい。

また、上記の制振機構は、前記ストラット内に配設されて動力により回転する偏心錘であることが好ましい。
また、上記の制振機構は、前記ストラット内に複数配設した液体タンクの液面調整であることが好ましく、この場合に好適な液体タンクの充填液体としては、原動機の動力を機械的に伝達する機構の潤滑油や海水がある。

また、上記の制振機構は、前記ストラット及び／または前記ポッドの内部に設置した振動情報検出部と、該振動情報検出部から入力を受けた振動情報に基づいて振動制御信号を出力する制御部とを備えていることが好ましく、これにより、振動情報に基づく振動制御信号を出力して制振機構を動作させる自動制振が可能になる。

上述した本発明によれば、大きな舵角を取った場合にプロペラから発生する力の変動が大きくなるラダー付きのアジマス推進器において、制振機構によりアジマス推進器全体の振動を抑制することが可能になり、この結果、不快な船体振動や関連機器の故障を防止または低減することができる。

本発明に係るアジマス推進器の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示すアジマス推進器が自動制御により制振するための構成例を示す概略構成図である。 本発明に係るアジマス推進器の第１変形例を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るアジマス推進器の第２変形例を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係るアジマス推進器の第３変形例を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 ラダー付きのアジマス推進器を船尾に取り付けた船舶を示す図である。 ラダー付きのアジマス推進器に関する従来例を示す概略構成図である。

以下、本発明に係るアジマス推進器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す実施形態のアジマス推進器１Ａは、船舶Ｓの船尾等に取り付けて使用される舶用推進装置の一種である。このアジマス推進器１Ａは、船舶Ｓの船内に設置した原動機５の動力を機械的に伝達し、ラダー４として機能するラダー形状部を包含するストラットを介して船体に取り付けられたポッド２のプロペラ３を駆動するとともに、船舶Ｓに対して、ラダー４として機能するストラットと一体にポッド２が回動する。

この場合のストラットは、水平断面をラダー形状とする領域を設けたことでラダー４を兼ねている。すなわち、ラダー４は、ラダー形状の水平断面を有し、船舶Ｓとの連結軸部を含む上部ストラット４ａと、ポッド２の下方へ延在して同様のラダー断面形状を有する下部ストラット４ｂとにより構成されている。そして、上部ストラット４ａより下方の部分であるラダー４及びプロペラ３を備えたポッド２は、図示しない旋回装置により、船舶Ｓに対して一体に回動するようになっている。

原動機５の動力は、２組の傘歯歯車ユニット６，７を介してプロペラ３に伝達される。この場合、船内に配設された傘歯歯車ユニット６では、原動機５に連結された船内水平駆動軸８の他端に固定された傘歯歯車６ａと、垂直駆動軸９の上端部に固定された傘歯歯車６ｂとの噛合により、水平方向の駆動力が垂直方向に変換される。
さらに、ポッド２の内部に配設された傘歯歯車ユニット７では、垂直駆動軸９の下端部に固定された傘歯歯車７ａと、一端にプロペラ３を取り付けたポッド内水平駆動軸１０の他端に固定された傘歯歯車７ｂとの噛合により、垂直方向の駆動力が水平方向に変換されてプロペラ３に伝達される。

上述した構成のアジマス推進器１Ａには、ストラットの内部に、この場合はラダー４の内部に、固有振動数を変化させて減衰させる制振機構が設けられている。この場合の制振機構は、ラダー４の内部空間に配設されて原動機５の動力を伝達する垂直駆動軸９を利用したものであり、この垂直駆動軸９に沿って上下動する錘２０である。なお、錘４の上下動は、たとえば図示省略の電動機及び駆動機構を用いて行うことができる。
このような錘２０を用いた制振機構は、錘２０を上下に移動させるとアジマス推進器１Ａの重心位置や慣性モーメントが変化する。このため、アジマス推進器１Ａの固有振動数も変化するので、ラダー４を備えたアジマス推進器１Ａが大きな舵角を取った場合において、プロペラ３から発生する大きな力の変動に起因して生じる振動の共振点からずらすことができ、この結果、振動の減衰が可能となる。

また、上述した制振機構の錘２０は、ラダー４を兼ねるストラット及び／またはポッド２の内部に設置した振動情報検出部３０と、振動情報検出部３０から入力を受けた振動情報に基づいて振動制御信号を出力する制御部４０とを備えている。
振動情報検出部３０は、たとえばラダー４の内部に配置して振動を感知する変位計であり、この振動情報検出部３０で得られた振動情報は、有線もしくは無線により船内適所に設置された別置きの制御部４０に送られる。

制御部４０は、振動情報検出部３０から入力を受けた振動情報に基づいて振動制御信号を出力する情報処理装置であり、たとえば変位計で得られた振動情報（位置情報）をフーリエ解析し、振幅の大きな振動成分について振幅、周波数及び位相を抽出する。そして、この振動成分と共振しないように錘２０を上下動させてアジマス推進器１Ａの固有振動数を変化させれば、振幅の大きな振動成分を減衰させたり増幅を防いだりすることにより自動的に振動を低減する自動制振が可能になる。

また、この場合の振動検出部３０は、上述した変位計により直接的に振動情報を得る他にも、たとえば速度計や加速度計を用いて得られる速度や加速度との相関関係から、間接的に振動情報を得ることも可能である。

上述した制振機構は、錘２０の上下動に限定されることはなく、下記の変形例が可能である。なお、以下に説明する各変形例において、上述した実施形態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。
図３に示す第１変形例の制振機構は、錘２１を使用する点では上述した実施形態と同様である。しかし、この変形例では、ラダー４内の下部に配設された錘２１の両端が、バネ２２及び減衰器２３を介してラダー４に締結された構造となっている。

このように構成された制振機構は、動吸振器の原理により、アジマス推進器１Ｂの横揺れを吸収することができる。
また、バネ２２の剛性や減衰器２３の減衰性能を可変にすれば、振動の状態に応じて制振機構の制振性を適宜調整可能となる。

図４に示す第２変形例の制振機構は、ラダー４の内部（図示の例では下部）に配設されて動力により回転する偏心錘２４である。この偏心錘２４は、電動機２４ａに締結されて回転することで加振を行うものである。
この場合、アジマス推進器１Ｃの振動に対して、偏心錘２４が１８０度位相のずれた力加振を行うことにより、カウンターを当てて振動を抑制することができる。

図５に示す第３変形例の制振機構は、ラダー４の内部に複数の液体タンク２５を配設しておき、各液面タンク２５の液面調整を行うものである。
図示の構成例では、ラダー４の内部において、合計４つの液体タンク２５が上下左右に分散配置されているので、各液面タンク２５の液面（液体充填量）調整により重量配分も変化する。従って、アジマス推進器１Ｄの重心位置も変化するので、図１に示した錘２０の上下動と同様に、特別な錘を使用しなくても、液面位置の調整により制振することができる。

この液面タンク２５に使用する充填液体としては、アジマス推進器１Ｄに原動機５の動力を機械的に伝達する機構の潤滑油や海水がある。
潤滑油は、２組の傘歯歯車ユニット６，７や図示しない軸受等の潤滑に使用されるものであり、潤滑油タンクから充填用のポンプを用いて各液体タンク２５に必要量が供給される。また、各液体タンク２５には、それぞれに開閉弁を設けた液体充填配管や液体排出配管が接続されている。なお、液体タンク２５の代わりに、潤滑油タンクを複数に分割して分散配置する構造としてもよい。

充填液体として海水を使用する場合には、海洋を航行するという船舶の特性から、使用できる海水量に制限がない。また、潤滑油を使用する場合と異なり、タンク内にスラッジ等が沈殿することもない。なお、海水を使用する場合においても、海水ポンプ、海水充填配管及び海水排出配管等が必要となる。
なお、このような制振機構に関する各変形例は、上述した振動情報検出部３０や制御部４０との組合せにより、自動制振を行うことも可能である。

このように、上述した本実施形態によれば、大きな舵角を取った場合にプロペラ３から発生する力の変動が大きくなるラダー付きのアジマス推進器に制振機構を設けたので、制振機構によりアジマス推進器全体の振動を抑制することが可能になる。この結果、ラダー付きのアジマス推進器を備えた船舶は、制振機構により不快な船体振動が低減されるとともに、関連機器類の故障も防止または低減される。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１Ａ〜１Ｄ アジマス推進器
２ ポッド
３ プロペラ
４ ラダー
５ 原動機
６，７ 傘歯歯車ユニット
８ 船内水平駆動軸
９ 垂直駆動軸
１０ ポッド内水平駆動軸
２０，２１ 錘
２２ バネ
２３ 減衰器
２４ 偏心錘
２５ 液体タンク
３０ 振動情報検出部
４０ 制御部

Claims (6)

1. 船内に設置した原動機の動力を機械的に伝達し、ラダー形状部を含むストラットを介して船体に取り付けられたポッドのプロペラを駆動するとともに、前記ストラットと一体に前記ポッドが回動するように構成されたアジマス推進器において、
   前記ストラットの内部に固有振動数を変化させる制振機構が設けられていることを特徴とするアジマス推進器。
2. 前記制振機構は、前記ストラット内に配設されて前記原動機の動力を伝達する垂直駆動軸に沿って上下動する錘であることを特徴とする請求項１に記載のアジマス推進器。
3. 前記制振機構は、前記ストラット内の下部に配設され、バネ及び減衰器を介して前記ストラットに締結された錘であることを特徴とする請求項１に記載のアジマス推進器。
4. 前記制振機構は、前記ストラット内に配設されて動力により回転する偏心錘であることを特徴とする請求項１に記載のアジマス推進器。
5. 前記制振機構は、前記ストラット内に複数配設した液体タンクの液面調整であることを特徴とする請求項１に記載のアジマス推進器。
6. 前記制振機構は、前記ストラット及び／または前記ポッドの内部に設置した振動情報検出部と、該振動情報検出部から入力を受けた振動情報に基づいて振動制御信号を出力する制御部とを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアジマス推進器。

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