JP2012510914A - ポンプ・ジェットを有する船推進力システム - Google Patents
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Abstract
本発明は、ポンプ・ジェット(P)を備える、船の推進力システム(S)に関し、ポンプ・ハウジング(G)及びドライブ・モーターを含み、ポンプ・ジェット(P)のインペラのローター(2)は、ポンプ・ジェット(P)の制御軸(A)にアライメントされていない回転軸(B)を有する。
Description
本発明は、本発明は、EP0612657による、ポンプ・ジェットを有する、船の推進力システムに関する。
この種の船の推進力システムは、実施により公知であり、主ドライブ及び/又は補助ドライブとしてポンプ・ジェットを含む。エネルギー供給はギア・システムを経て、所望の場合には、その前に接続された、例えばディーゼル、電気又は水力のモーターを備えたギア・システムを経て、あるいは、ドライブの外側に配されたモーターによるインペラ・シャフトを介して直接に行われる。使用されている電気モーターは、従来の電気モーターである。
このような船の推進力システムが極めて有利な構造であるにもかかわらず、本発明は、特に構造の単純化、ドライブ(駆動)の効率、可能な応用範囲の拡大に関して、更なる改良を有し、達成する。
この目的のため、本発明は、ポンプ・ハウジング及びドライブ・モーターを含むポンプ・ジェットを備える船推進力システムを創出する。ここで、ポンプ・ジェットのインペラのローターは、ポンプ・ジェットの制御軸に整列(アライメント)されていない回転軸を含む。
この設計を更に有利に発展させることができ、ローターの回転軸がポンプ・ジェットの制御軸に関してオフセットされている。ここで、さらに、ローターの回転軸及びポンプ・ジェットの制御軸が平行であることが好ましい。代わりに又はさらに、ローターの回転軸及びポンプ・ジェットの制御軸を互いに傾けることも可能である。ここで、さらにローターの回転軸及びポンプ・ジェットの制御軸は、特にある一点で交わる。
さらに、ドライブ・モーターがポンプ・ハウジング上に配されるか、又は部分的にそれに一体化された電気モーターであってもよい。
電気モーターが非同期モーター、同期モーター又は永久磁石モーターであること、及び/又は、ドライブ・モーターとの間に、例えば歯、ローラーベアリング及び/又はシャフトなどのインペラへ力を伝達する部品を備える点において、上記設計を更に有利に発展させることができる。
さらなる好適な実施例は、ドライブ・モーターがポンプ・ハウジングに一体化された磁石モーターであるものである。
あるいは、本発明は、ポンプ・ハウジング及びドライブ・モーターを含むポンプ・ジェットを備える船推進力システムを創出する。ここで、ドライブ・モーターは、ポンプ・ハウジングに一体化された高温超伝導モーターである。
ポンプ・ジェットは、あらゆる点で制御可能であることが好ましい。
さらに、磁石モーター又は高温超伝導モーターがポンプ・ジェットのインペラの構成要素であるローターを含むことが好ましい。
さらなる好適な実施例においては、磁石モーター又は高温超伝導モーターがポンプ・ジェットのディフューザ内部リングの構成要素であるステータを含む。
他の好適な実施例においては、伝達媒体は、また特にそれ自体、潤滑油及び/又は冷却剤として用いられる。
さらなる好適な実施例においては、歯、ローラーベアリング及び/又はシャフトなどの力伝達部品を有していない。
さらなる好適な実施例においては、ディフューザ・ハウジングの内部空間に配置及び/又は設計された偏向装置が設けられている。
ディフューザ・ハウジングの内部空間の水流から乱流を除去し、及び/又は、可能な限り内部乱流無しにポンプ・ジェットのノズルから水が出ていくように、又は、個々のノズルを通して、所望量の水が単位時間当たり出ていくように、特に単位時間当たり同一量の水が、及び/又は可能な程度に内部乱流無しに出ていくように水流を配向し、ポンプ・ジェットの最適なスラスト効果を達成するように、偏向装置が配置及び/又は設計されていることが好ましい。加えて、または代わりに、偏向装置がディフューザ・ハウジングの内部空間の少なくとも一つの形状を含むことが好ましい。この点、さらなる好適な設計は、偏向装置がディフューザ・ハウジングの内部空間の一定の断面プロファイルを有する領域を含む、及び/又は、偏向装置がディフューザ・ハウジングの内部空間が減少された断面プロファイルを有する領域を含む、及び/又は、偏向装置がディフューザ・ハウジングの内部空間が拡大された断面プロファイルを有する領域を含むという点にある。さらに、偏向装置は、代わりに又はさらにディフューザの内部空間の少なくとも一つのガイド羽根を含むことができる。
本発明のさらなる好適な及び/又は有利な実施例は、全ての利用できる応用文書のみならず特許請求の範囲及びそれらの組合せから生じる。
以下に、実施例を用い図面を参照して、単に例として、本発明について説明する。
後述する、また図面に表される実施例及び応用例を単に一例として用い、本発明について詳細に説明する、すなわち実施例及び応用例に又はこれらの実施例及び応用例の範囲内の特徴の組合せに限定されない。方法及び装置の特徴は、また各々のケースにおいて、装置及び方法についての説明から同様の結果を生じる。
具体的な実施例に関連して表され、及び/又は示されている個々の特徴は、この実施例又はこの実施例の他の特徴との組合せに限定されない。むしろ、それらが利用可能な文書において個別に議論されない場合であっても、他のいかなる変形及び技術的に実行可能な範囲内で、それらを結合することができる。
個々の図面の図及び記載中の同じ参照番号は、同一又は類似の若しくは同一又は同様に動作する構成要素を示している。以下に図面の記載の助けを借りて、参照番号を付されていない特徴についても図示されるが、それらの特徴が以下において説明されるか否かにはかかわらない。他方、本明細書に含まれるが、図面に見えなく又は表されていない特徴は、また当業者に容易に理解できる。
図1は、ポンプ・ジェットPを有する、船の推進力システムSの長手方向断面の概略図である。ポンプ・ジェットPは、フロー・ハウジング又はポンプ・ハウジングGに一体化された、ステータ1及びローター2を有するドライブ・モーターとして、磁石モーターMを含む。ローター2はインペラ外側のリングIとして展開され、ステータ1は、ディフューザ・ハウジング3を含むか又は全体としてそのように設計されるポンプ・ハウジングGのディフューザ内側のリングDにおいて一体化される。ポンプ・ジェットPはまた、制御モーター4、例えば平歯車Rを有する制御ドライブ5、受けトランスミッター6及びウエル・プレート7からなる。
図2は、第1実施例のポンプ・ジェットPを有する船推進力システムSを示す概略斜視図である。図3は、第1の実施例のポンプ・ジェットPを備える船の推進力システムSの下から、すなわちポンプ・ジェットが船体に取り付けられた場合、船体に向かって見た場合の概略図である。図4は、第1実施例のポンプ・ジェットPを備える船推進力システムの内部から外部方向を、すなわちポンプ・ジェットが船体に取り付けられている場合、船体から離れる方向を見た場合の概略図である。
特に、船推進力システムSはあらゆる点において制御可能であり、ポンプ・ジェットPは360度回転することができるように取り付けられる。ポンプ・ジェットPのドライブがポンプ・ハウジングGに一体化された磁石モーターMによって生じるという事実の他に、高温超伝導すなわちHTSCモーター(個別には、図示しない)をドライブに設けることができる。いずれの場合でも、ローター2はほぼインペラIの構成要素であり、ステータ1はディフューザ内側のリングDの一体化された構成要素である。その結果、従来のタイプのドライブ・モーター、ギア・システム及び関節シャフトによる力転送を用いる必要はない。その結果、ほとんどいかなるフローティング装置にも組み込むことができる非常にコンパクトなドライブ装置を製造することができる。
磁石モーターM又はHTSCモーターを有するポンプ・ジェットPの駆動によって、例えば歯、シャフトやローラーベアリングのようなドライブ・ギア・システム・パーツは必要ではない。この結果、ポンプ・ジェットPは高い効率を示すのみならず非常に低いノイズ及び低振動であるとして分類できる。さらに、回転部品の冷却及び潤滑のための油の充填は必要なく、ポンプ・ジェットPはオイル不要、低メンテナンスとして特徴づけられる。
特に得られる利点は、
- コンパクトな設計
- 高い効率
- 非常に低いノイズ
- 低い振動
- オイル不要
- 低いメンテナンス
である。
- コンパクトな設計
- 高い効率
- 非常に低いノイズ
- 低い振動
- オイル不要
- 低いメンテナンス
である。
制御モーター4によって、ディフューザ・ハウジング3を含むか又は全体としてそのように設計されるポンプ・ハウジングGは、ベアリング8内においてウェル・プレート7に関して、制御軸Aのまわりを正確に好ましくは360度回転することができ、ノズル9を所望の方向に制御することができる。図1の断面図においては、3つのノズル9a、9b、9c(図2,3,4を参照のこと)の中間のノズル9bだけが示されている。
吸入口10を通して、水は、ローター2によってディフューザ・ハウジング3の内部空間11に引き込まれる。このようにディフューザ・ハウジング3の内部空間11に流入するウォータージェットはディフューザ・ハウジング3の内部空間11の形状によって偏向され、制御モーター4によって設定されたポンプ・ハウジングGの回転位置に正確に応じて所望の方向に、ノズル9を経てポンプ・ハウジングGから排出される。ディフューザ・ハウジング3の内部空間11の形状の結果として、吸入口10を通してディフューザ・ハウジング3の内部空間11に流入する水の流れの偏向が達成されるので、ポンプ・ハウジングG又はディフューザ・ハウジング3は従ってまた同時に偏向ハウジングでもある。図1に示す第1実施例の例における形状は、ポンプ・ハウジングGの内側リングDのステータ1とインペラ外側リングIとしてのランナ又はローター2を有するドライブ・モーターのまわりのビーズ状である。この特定の形状を有するディフューザ又はハウジング3の内部空間11は偏向装置12を表している。
図4に図示されているように、さらにノズル9を経由して吸入口10によって引き込まれる水の流れに影響するガイド羽根13が偏向装置12の構成要素として設けられている。偏向装置12の他の設計に応じ、数個及び/又は異なる配置及び設計のガイド羽根が設けられていてもよい。ガイド羽根13のようなガイドベーンは、ディフューザ又はハウジング3の内部空間11を通して引き込まれる又は入り、速く回転するローター2によって乱れる水に「乱流除去」を与え、偏向装置12とともに水流を配向し、個々のノズル9a,9b,9cを通し、各々の場合、例えば同量又は一般的には単位時間当たり所望量の水が、可能な程度に内部乱流無しに出ていく機能として働き、ポンプ・ジェットPの最適な推進力効果を達成する。
本発明によれば、図1には表されていないが、ローター2はポンプ・ジェットPの制御軸Aに関してオフセットされている回転軸Bを備えている。具体的には、回転軸Bは、制御軸Aが位置する平面から後方に、すなわち視ている者から離れる方向にオフセットされている。しかしながら、この種のオフセットは、図5による第2の実施例を見れば明らかに見ることができ、理解できる。
図5は、図1の示したものと同様な、ポンプ・ジェットPを有する、船の推進力システムSの第2の実施例の概略断面図を示す。繰り返しを防ぐため、全ての構成要素、それらの構成及び効果に関して、図1乃至4の第1の実施例の記載を参照する。
第1の実施例とは対照的に、第2の実施例においては、ローター2はポンプ・ジェットPの制御軸Aに関してオフセットしている回転軸Bを備えている。ポンプ・ジェットPの制御軸A、及びインペラ又はローター2の回転軸bは、互いに平行に配向されている。
さらに、図5に示す第2の実施例においては、ディフューザ又は偏向ハウジング3の、又はポンプ・ハウジングGの内部空間11の形状によって形成される程度において、偏向装置12は、もはや図1に示す第1の実施例と比較して、ローター2の周りの形状は同一ではない。偏向装置12は、より小さい断面プロファイルを有する領域12a及びより大きい断面プロファイルを有する領域12bを有する。他方、図1による第1実施例の全体の領域12cの断面プロファイルは一定である。図5による第2実施例の、領域12aの断面に対してノズル9の方に向かってより大きくなっている断面12bは、例えば拡散又はディフューザ効果を有する。
インペラI又はローター2の回転軸B及びポンプ・ジェットPの制御軸Aのオフセット配置が、正により小さな断面プロファイルを有する領域12a及びより大きな断面プロファイルを有する領域12bを有する偏向装置12の設計に有利に働く。しかしながら、一方ではこれらの軸のオフセット、他方ではディフューザ又は偏向ハウジング3の、又はポンプ・ハウジングGの内部空間11における偏向装置12の不規則な設計は必ずしも結合される必要があるわけではない。
図6には、図1及び5に示したものと類似の、ポンプ・ジェットPを備える、船の推進力システムSの第3の実施例の模式的な断面図を示している。繰り返しを防ぐため、全ての構成要素、それらの構成及び効果に関して、図1乃至4の第1の実施例についての記載を参照する。
第3の実施例においては、第1の実施例とは対照的に、ローター2はポンプ・ジェットPの制御軸Aに関して傾斜した回転軸Bを呈している。ポンプ・ジェットPの制御軸A及びローター2の回転軸Bは、位置Zにおいて交差している。
さらに、図6に示す第3の実施例においてもまた図5に示す第2の実施例と同様に、ディフューザ又は偏向ハウジング3の、又はポンプ・ハウジングGの内部空間11の形状によって形成される程度において、偏向装置12はその傾斜位置によって、もはや図1に示す第1の実施例の設計と比較して、ローター2の周りの形状は同一ではない。偏向装置12は、第2の実施例と同様に、また、前述のように、図1に示す第1実施例の全体領域12cにおいて断面プロファイルが一定であるのとは対照的に、より小さい断面プロファイルを有する領域12a及びより大きい断面プロファイルを有する領域12bを有する。図5による第2実施例の、ノズル9の方に向かって領域12aの断面に対してより大きくなっている断面12bは、例えば拡散又はディフューザ効果を有する。
ポンプ・ジェットPの制御軸Aに対するインペラI又はローター2の回転軸Bの傾斜配置が、正により小さい断面プロファイルを有する領域12a及びより大きい断面プロファイルを有する領域12bを有する偏向装置12の設計に有利に働く。しかしながら、図6に示される第3の実施例の設計において、領域12a及び12bは、断面に関して、図5に示す第2の実施例の場合のように、ディフューザ又は偏向ハウジング3の、又はポンプ・ハウジングGのビーズ又はリング形状の内部空間11の周辺断面においてさえ一定ではない。
さらに、図6に示す第3の実施例においてもまた、一方では軸の互いの傾斜、他方ではディフューザ又は偏向ハウジング3の、又はポンプ・ハウジングPの内部空間11における偏向装置12の不規則な設計は必ずしも結合される必要があるわけではない。
インペラIの又はローター2の回転軸B及びポンプ・ジェットPの制御軸Aがアラインメントされていない、換言すれば重なり合っていない又はオーバーラップしていないという態様は、また独立の発明とも考えることができ、ポンプ・ハウジングG及びドライブ・モーターを含む、ポンプ・ジェットPを有する船推進力システムSの設計とは独立にそれ自体発明保護に値する。ここで、ドライブ・モーターは、ポンプ・ハウジングGに一体化された磁石モーターM又は高温超伝導モーターである。インペラI又はローター2の回転軸B及びポンプ・ジェットPの非アラインメント配置は、図5及び6の実施例を含む一般に有効な考案である。ここで第2の実施例では、ローター2は、ポンプ・ジェットPの制御軸Aに関してオフセットされた回転軸Bを有し、また、第3の実施例では、ローター2はポンプ・ジェットPの制御軸Aに関して傾いた回転軸Bを有し、ポンプ・ジェットPの制御軸Aとローター2の回転軸Bは、必ずしもその必要はないが、点Zで交わっている。
記載されている実施例とは異なり、磁石モーターM又はHTSCモーターの代わりにドライブ・モーターとして、ポンプ・ハウジングG上に配された、又はポンプ・ハウジングG内に部分的に一体化された、例えば非同期モーター、同期モーター又は永久磁石モーターなどの電気モーターEを用いることができる。そのような電気モーターEは、明確さのため、第2及び第3の実施例に関連して図5及び6において破線でのみ示している。そのような電気モーターEが設けられる場合、磁石モーターMまたはHTSCモーターを置き換える。それは、図1の第1の実施例においては、ドライブ・モーターの唯一の変形例として設けられ、第2及び第3の実施例においては、各々の場合において唯一のドライブ・モーターとして設けられる。
非アライメント軸、すなわちインペラ又はローター2の回転軸B及びポンプ・ジェットPの制御軸Aの非アライメントの発明の態様を別個に考えたとき、ポンプ・ハウジングG内に一体化された磁石モーターM又はHTSCモーターの形態、あるいはポンプ・ハウジングG上に配された、又はポンプ・ハウジングG内に部分的に一体化された電気モーターEの形態のドライブ・モーターの変形例であるかは選択肢である。ポンプ・ハウジングG上に配置、またはその中に一体化されたドライブ・モーターとして電気モーターEが用いられるとき、かかるドライブ・モーターとポンプ・ジェットPのインペラとの間の回転結合を確保するため、歯、ローラーベアリング及び/又はシャフトなどの力の伝達部品がもちろん必要である。しかし、これは、本発明の構成要素ではなく、インペラ又はローター2の回転軸b及びポンプ・ジェットPの制御軸Aがアライメントされていない(一直線上に合わせられていない)という本発明の特徴の一部ではないという範囲で、当業者の標準の知識の一部である。
明細書及び図面中において実施例を単に一例として用い、本発明について説明したがこれらの例に限定されるものではない。むしろ当業者であれば、実施例の説明のみならず、利用できる文書、特に特許請求の範囲、本明細書の導入における一般的な記載の文脈から得ることができ、従来技術のみならず専門知識と組み合わせることができる、全ての変形、変更態様、置換及び組合せを含んでいる。特に、本発明及びそれらの実施例の全ての特徴及び設計可能性を結合することができる。
Claims (21)
- ポンプ・ハウジング(G)及びドライブ・モーターを含むポンプ・ジェット(P)を備える、船の推進力システム(S)であって、
前記ポンプ・ジェット(P)のインペラのローター(2)は、前記ポンプ・ジェット(P)の制御軸(A)にアライメントされていない回転軸(B)を有することを特徴とする船の推進力システム。 - 前記ローター(2)の前記回転軸(B)は、前記ポンプ・ジェット(P)の前記制御軸(A)に関してオフセットされていることを特徴とする請求項1に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ローター(2)の前記回転軸(B)及び前記ポンプ・ジェット(P)の前記制御軸(A)は平行であることを特徴とする請求項2に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ローター(2)の前記回転軸(B)及び前記ポンプ・ジェット(P)の前記制御軸(A)は相互に傾いていることを特徴とする上記請求項の1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ローター(2)の前記回転軸(B)及び前記ポンプ・ジェット(P)の前記制御軸(A)は一点で交わることを特徴とする請求項4に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ドライブ・モーターは、前記ポンプ・ハウジング(G)上に配された、又は前記ポンプ・ハウジング(G)内に部分的に一体化された電気モーター(E)であることを特徴とする上記請求項の1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記電気モーター(E)は、非同期モーター、同期モーター又は永久磁石モーターであることを特徴とする請求項6に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記電気モーター(E)及び前記インペラの間に、歯、ローラーベアリング及び/又はシャフトなどの力の伝達部品が設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ドライブ・モーターは、前記ポンプ・ハウジング(G)に一体化された高温超伝導モーター又は磁石モーター(M)であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ポンプ・ジェットは、あらゆる点で制御可能であることを特徴とする請求項9に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記磁石モーター(M)又は前記高温超伝導モーターは、前記ポンプ・ジェット(P)のインペラ(I)の構成要素であるローター(2)を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記磁石モーター(M)又は前記高温超伝導モーターは、前記ポンプ・ジェット(P)のディフューザ内側リング(D)の構成要素であるステータ(1)を含むことを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記伝達媒体は、また特にそれ自体、潤滑油及び/又は冷却剤として用いられることを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ポンプ・ジェット(P)のドライブは、歯、ローラーベアリング及び/又はシャフトなどの力の伝達部品を含まないことを特徴とする請求項9ないし13のいずれか1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記ディフューザ・ハウジング(3)の内部空間(11)に設計された及び/又は配された偏向装置(12,12a,12b,12c,13)を備えていることを特徴とする上記請求項の1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記偏向装置(12,12a,12b,12c,13)は、
前記ディフューザ・ハウジング(3)の内部空間(11)の水流から乱流を除去し、及び/又は、可能な限り内部乱流無しに前記ポンプ・ジェット(P)のノズル(9)から水が出ていくように、又は、個々のノズル(9a,9b,9c)を通して、所望量の水が単位時間当たり出ていくように、特に単位時間当たり同一量の水が、及び/又は可能な程度に内部乱流無しに出ていくように水流を配向し、前記ポンプ・ジェット(P)の最適な推進力効果を達成するように、配置及び/又は設計されていることを特徴とする請求項15に記載の船の推進力システム(S)。 - 前記偏向装置(12,12a,12b,12c,13)は、前記ディフューザ・ハウジング(3)の前記内部空間(11)の少なくとも1の形状を有することを特徴とする請求項15又は16に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記偏向装置(12,12a,12b,12c,13)は、前記ディフューザ・ハウジング(3)の前記内部空間(11)の一定の断面プロファイルを有する領域(12c)を有することを特徴とする請求項17に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記偏向装置(12,12a,12b,12c,13)は、前記ディフューザ・ハウジング(3)の前記内部空間(11)が減少された断面プロファイルを有する領域(12a)を有することを特徴とする請求項17又は18に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記偏向装置(12,12a,12b,12c,13)は、前記ディフューザ・ハウジング(3)の前記内部空間(11)が拡大された断面プロファイルを有する領域(12a)を有することを特徴とする請求項17ないし19のいずれか1項に記載の船の推進力システム(S)。
- 前記偏向装置(12,12a,12b,12c,13)は、前記ディフューザ・ハウジング(3)の前記内部空間(11)に少なくとも一つのガイド羽根(13)を有することを特徴とする請求項15ないし20のいずれか1項に記載の船の推進力システム(S)。
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