JP2014040169A - 二重反転プロペラ推進方式の船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】目的は、高速航行操舵時においてＣＲＰ（Ｃｏｎｔｏｒａ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）効果を維持し、ポッド推進器以外に設けられる舵による抵抗増加を抑制すること。
【解決手段】船舶は、主プロペラ２０と、操舵機構１１によって操舵されるポッド推進器３０と、操舵機構１２によって操舵される舵板４０とを具備する。主プロペラ２０、ポッド推進器３０、舵板４０は、船体中心線上に配置される。ポッド推進器３０は、ケーシング３１と、ポッドプロペラ３３と、ストラット３４とを備える。ポッド推進器３０は、主プロペラ２０の後方に配置される。舵板４０は、ストラット３４の後方に配置される。主プロペラ２０及びポッドプロペラ３３は二重反転プロペラを構成する。ポッド推進器３０及び舵板４０の舵角がともにゼロのとき、舵板４０の前縁４１の少なくとも一部はケーシング３１の後端３１ａよりも前後位置が前方側である。
【選択図】図１

Description

本発明は、主プロペラとポッド推進器のプロペラとが二重反転プロペラを構成する船舶に関する。

ポッド推進器を備えた船舶が知られている。ポッド推進器は、ポッドと、ポッド内に設けられたプロペラ駆動機構により駆動されるプロペラとを備える。プロペラにより推進機能が得られる。船体内に設けられた操舵機構によりポッド推進器の向きを変えることで操舵機能が得られる。

特許文献１は、ポッド推進器を備えた船舶を開示している。船体の後部などの船体外板にポッド推進器がストラットを介して垂直軸回りに回転可能に取り付けられている。この船舶は、ポッド推進器に加え、独立した操舵装置を備えている。この操舵装置の舵板は、ストラットの後方に配置され、垂直軸まわりに回転可能に船体に取り付けられている。ストラットと舵板とが衝突するなどの干渉が起こらずに舵板を回転できるようにしてある。

試運転の操舵試験時、高速航行時、又は、緊急回避のための大舵角操舵時には、ポッド推進器による操舵は行わないかわずかな舵角での操舵を行い、独立した操舵装置の舵板を必要な舵角、例えば最大舵角にして十分な舵力を発生させる。ストラットの後方に近接して舵板が配置されているため、水の流れに対する相互干渉を利用して大きな舵力を得ることができる。ポッド推進器による操舵は行わないかわずかな舵角での操舵が行われるため、ポッド推進器に大きな力が作用することもなく、エロージョンにより損傷が生じることも防止される。尚、特許文献１は、ポッド推進器のプロペラと他のプロペラとにより二重反転プロペラを構成することを開示していない。

特許文献２は、主プロペラとポッド型推進装置のプロペラとが二重反転プロペラを構成する船舶を開示している。ポッド型推進装置は、船体に対して回転可能に取り付けられた支持軸と、支持軸の下端部に取り付けられた胴部と、胴部の下面に取り付けられたフィンと、胴部内に内蔵された電動モータにより回転駆動されるプロペラとを備えている。支持軸は、船体内に設けられた電動モータによって回転駆動される。ポッド型推進装置は、支持軸及びフィンがともに舵としての機能を備えている。船舶は、ポッド型推進装置の側方に２つの舵が配設されている。２つの舵は、船体のセンターラインと船側の中間付近に配置されている。船舶は、舵の機能を有する支持軸を備えたポッド型推進装置を有しているため、本来は２つの舵を設ける必要がない。ところが、高速航行時には、支持軸近傍でキャビテーションが発生する。このキャビテーションは舵角が大きいほど顕著であるため、高速航行時には支持軸の舵角を所定角度内に制限する。そうすると、船舶の航行に支障をきたすので、２つの舵を設けたのである。

特許文献２は、主プロペラとポッド型推進装置のプロペラとが二重反転プロペラを構成する他の船舶を開示している。他の船舶は、ポッド型推進装置の後方に１つの舵が設置されている。舵が１つだけで足りるため、２つの舵を設置する場合に比べて設置コストが低減される。加えて、主プロペラ及びポッド型推進装置のプロペラによる水流を受ける位置に舵があるため、舵が１つであっても十分な操舵性を確保することができる。

特許文献３は、船首側から主プロペラ、ＰＯＤ推進器、舵の順にキール線上に一直線となるように設けた船舶を開示している。

特開２００６−１０３４９０号公報（図１） 特開２００４−１８２０９６号公報（図１、図２、図６、図７） 特開２００３−２１２１８９号公報（図７）

本発明の目的は、主プロペラとポッド推進器のプロペラとが二重反転プロペラを構成する船舶において、高速航行操舵時においてＣＲＰ（Ｃｏｎｔｏｒａ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）効果を維持し、ポッド推進器以外に設けられる舵（補助舵）による抵抗増加を抑制することである。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の一の観点による船舶は、主プロペラ（２０）と、第１操舵機構（１１）によって操舵されるポッド推進器（３０）と、第２操舵機構（１２）によって操舵される舵板（４０）とを具備する。前記主プロペラ、前記ポッド推進器、及び前記舵板は、船体中心線（Ｃ）上に配置される。前記ポッド推進器は、ケーシング（３１）と、前記ケーシング内に設けられたプロペラ駆動機構（３２）と、前記プロペラ駆動機構によって駆動されるポッドプロペラ（３３）と、前記ケーシングに取り付けられたストラット（３４）とを備える。前記ポッド推進器は、前記主プロペラの後方に配置される。前記舵板は、前記ストラットの後方に配置される。前記主プロペラ及び前記ポッドプロペラは二重反転プロペラを構成する。前記ポッド推進器及び前記舵板の舵角がともにゼロのとき、前記舵板の前縁（４１）の少なくとも一部は前記ケーシングの後端（３１ａ）よりも前後位置が前方側である。

前記舵板の前記前縁は、前縁下側部分（４１ａ）と、前記前縁下側部分より鉛直に近い前縁上側部分（４１ｂ）とを備えることが好ましい。前記ストラットの後縁（３５）は、後縁下側部分（３５ａ）と、前記後縁下側部分より鉛直に近い後縁上側部分（３５ｂ）と
を備えることが好ましい。前記ポッド推進器及び前記舵板の舵角がともにゼロのとき、前記後縁下側部分の後方に前記前縁下側部分が配置され、前記後縁上側部分の後方に前記前縁上側部分が配置され、前記前縁下側部分と前記後縁下側部分とが略平行であり、前記前縁上側部分と前記後縁上側部分とが略平行であることが好ましい。

本発明の他の観点による船舶の操舵方法は、主プロペラ（２０）と、第１操舵機構（１１）によって操舵されるポッド推進器（３０）と、第２操舵機構（１２）によって操舵される舵板（４０）とを具備する船舶の操舵方法である。前記主プロペラ、前記ポッド推進器、及び前記舵板は、船体中心線（Ｃ）上に配置される。前記ポッド推進器は、ケーシング（３１）と、前記ケーシング内に設けられたプロペラ駆動機構（３２）と、前記プロペラ駆動機構によって駆動されるポッドプロペラ（３３）と、前記ケーシングに取り付けられたストラット（３４）と
を備える。前記ポッド推進器は、前記主プロペラの後方に配置される。前記舵板は、前記ストラットの後方に配置される。前記ポッド推進器及び前記舵板の舵角がともにゼロのとき、前記舵板の前縁（４１）の少なくとも一部は前記ケーシングの後端（３１ａ）よりも前後位置が前方側である。その船舶の操舵方法において、前記主プロペラの回転によって生成した旋回流を前記ポッドプロペラの回転によって回収しているときに、前記舵板の舵角を大きくする。

本発明によれば、主プロペラとポッド推進器のプロペラとが二重反転プロペラを構成する船舶において、高速航行操舵時においてＣＲＰ効果が維持され、ポッド推進器以外に設けられる舵（補助舵）による抵抗増加が抑制される。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る船舶の船尾部の側面図である。 図２は、第１の実施形態に係る船舶の船尾部の下面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る船舶の船尾部の側面図である。

添付図面を参照して、本発明による船舶及び船舶の操舵方法を実施するための形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る船舶は、船体１０と、船体１０内に設けられた操舵機構１１と、船体１０内に設けられた操舵機構１２と、主プロペラ２０と、ポッド推進器３０と、舵板４０とを備えている。操舵機構１１及び１２は、舵取り機と呼ばれる場合がある。ポッド推進器３０は、ポッド形のケーシング３１と、ケーシング３１内に設けられたプロペラ駆動機構３２と、プロペラ駆動機構３２によって駆動されるポッドプロペラ３３と、ケーシング３１に取り付けられたストラット３４と、ケーシング３１に取り付けられたフィン３６とを備える。フィン３６は、ケーシング３１の下方に配置される。プロペラ駆動機構３２は、例えば電動モータを備える。ストラット３４は、ケーシング３１の上方に配置され、舵としての機能を有する。主プロペラ２０は、船体１０内に設けられた主機（不図示）によって駆動される。ポッド推進器３０は、操舵機構１１によって操舵される。舵板４０は、操舵機構１２によって操舵される。舵板４０の舵角は、ポッド推進器３０の舵角と独立に設定可能である。ポッド推進器３０は、主プロペラ２２の後方に配置される。舵板４０は、ストラット３４の後方に配置される。舵板４０の下端４２は、ポッドプロペラ３３の回転軸心Ｓより高い位置に配置されてもよく、回転軸心Ｓより低い位置に配置されてもよい。ストラット３４及び舵板４０は断面形状が翼形であることが好ましい。

図２を参照して、主プロペラ２０、ポッド推進器３０、及び舵板４０は、船体中心線Ｃ上に配置される。

図１に示す状態では、ポッド推進器３０及び舵板４０の舵角はともにゼロであり、ポッドプロペラ３３は、ケーシング３１の前方に配置される。すなわち、ポッドプロペラ３３は主プロペラ２０の後方に近接して配置される。主プロペラ２０及びポッドプロペラ３３は二重反転プロペラを構成する。舵板４０とポッド推進器３０のストラット３４とができるだけ近接していることが好ましいので、舵板４０の前縁４１の少なくとも一部はケーシング３１の後端３１ａよりも前後位置が前方側である。

次に、第１の実施形態に係る操舵方法を説明する。

第１の実施形態に係る船舶が高速航行するとき、ポッド推進器３０及び舵板４０の舵角はともにゼロ又はゼロの近傍である。主プロペラ２０及びポッドプロペラ３３は互いに逆方向に回転して二重反転プロペラを構成する。すなわち、主プロペラ２０の回転によって生成した旋回流をポッドプロペラ３３の回転によって回収するＣＲＰ（Ｃｏｎｔｏｒａ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）効果が得られる。ＣＲＰ効果により省エネルギ効果が得られる。操舵時には、ポッド推進器３０の舵角をＣＲＰ効果が得られる角度に維持しながら、舵板４０の舵角を大きくする。これにより、高速航行操舵時においてＣＲＰ効果が維持される。尚、高速航行時にポッド推進器３０を用いて操舵を行うと、ＣＲＰ効果が失われる可能性がある。

本実施形態によれば、１枚舵としての舵板４０が補助舵としてストラット３４の後方に設けられる。そのため、ポッド推進器３０の両側に２つの舵を設ける場合に比べて、補助舵による抵抗増加が抑制される。例えば、ある条件の場合、ポッド推進器３０の両側に２つの舵を設けた場合の抵抗増加は約３％であるが、舵板４０を設けたことによる抵抗増加は約１％程度である。更に、舵板４０の前縁４１の少なくとも一部がケーシング３１の後端３１ａよりも前後位置が前方側であるため、舵板４０とポッド推進器３０のストラット３４とが近接している。そのため、舵板４０による抵抗増加が非常に小さくなる。

本実施形態によれば、舵板４０が主プロペラ２０及びポッドプロペラ３３により加速された水流の中に配置される。そのため、ポッド推進器３０の両側に２つの舵を設ける場合に比べて、同一舵面積の場合であっても同一舵角における舵力が向上する。例えば、ある条件の場合、約２０％以上の舵力向上が達成される。

本実施形態によれば、ポッド推進器３０の両側に２つの舵を設ける場合に比べて、舵数及び同一舵力発生のための必要舵面積が削減されるため、舵板及び舵取り機を含めた舵全体のコストが削減される。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る船舶及び船舶の操舵方法は、以下の説明を除いて第１の実施形態に係る船舶及び操舵方法と同様である。

図３を参照して、舵板４０の前縁４１は、前縁下側部分４１ａと、前縁上側部分４１ｂとを備える。前縁上側部分４１ｂは、前縁下側部分４１ａの上方に配置され、前縁下側部分４１ａより鉛直に近い。ストラット３４の後縁３５は、後縁下側部分３５ａと、後縁上側部分３５ｂとを備える。後縁上側部分３５ｂは、後縁下側部分３５ａの上方に配置され、後縁下側部分３５ａより鉛直に近い。

ポッド推進器３０及び舵板４０の舵角がともにゼロのとき、後縁下側部分３５ａの後方に前縁下側部分４１ａが配置され、後縁上側部分３５ｂの後方に前縁上側部分４１ｂが配置され、前縁下側部分４１ａと後縁下側部分３５ａとが略平行であり、前縁上側部分４１ｂと後縁上側部分３５ｂとが略平行である。したがって、舵板４０とストラット３４との間の隙間を狭くすることができ、舵板４０を設けたことによる抵抗増加が更に抑制される。

以上、実施の形態を参照して本発明による船舶及び船舶の操舵方法を説明したが、本発明による船舶及び船舶の操舵方法は上記実施形態に限定されない。上記実施形態に変更を加えたり上記実施形態どうしを組み合わせたりすることが可能である。

１０…船体
１１、１２…操舵機構
２０…主プロペラ
３０…ポッド推進器
３１…ケーシング
３１ａ…後端
３２…プロペラ駆動機構
３３…ポッドプロペラ
３４…ストラット
３５…後縁
３５ａ…後縁下側部分
３５ｂ…後縁上側部分
３６…フィン
４０…舵板
４１…前縁
４１ａ…前縁下側部分
４１ｂ…前縁上側部分
４２…下端
Ｃ…船体中心線
Ｓ…回転軸心

Claims (3)

1. 主プロペラと、
   第１操舵機構によって操舵されるポッド推進器と、
   第２操舵機構によって操舵される舵板と
   を具備し、
   前記主プロペラ、前記ポッド推進器、及び前記舵板は、船体中心線上に配置され、
   前記ポッド推進器は、
   ケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられたプロペラ駆動機構と
   前記プロペラ駆動機構によって駆動されるポッドプロペラと、
   前記ケーシングに取り付けられたストラットと
   を備え、
   前記ポッド推進器は、前記主プロペラの後方に配置され、
   前記舵板は、前記ストラットの後方に配置され、
   前記主プロペラ及び前記ポッドプロペラは二重反転プロペラを構成し、
   前記ポッド推進器及び前記舵板の舵角がともにゼロのとき、前記舵板の前縁の少なくとも一部は前記ケーシングの後端よりも前後位置が前方側である
   船舶。
2. 請求項１に記載の船舶において、
   前記舵板の前記前縁は、
   前縁下側部分と、
   前記前縁下側部分より鉛直に近い前縁上側部分と
   を備え、
   前記ストラットの後縁は、
   後縁下側部分と、
   前記後縁下側部分より鉛直に近い後縁上側部分と
   を備え、
   前記ポッド推進器及び前記舵板の舵角がともにゼロのとき、前記後縁下側部分の後方に前記前縁下側部分が配置され、前記後縁上側部分の後方に前記前縁上側部分が配置され、前記前縁下側部分と前記後縁下側部分とが略平行であり、前記前縁上側部分と前記後縁上側部分とが略平行である
   船舶。
3. 主プロペラと、第１操舵機構によって操舵されるポッド推進器と、第２操舵機構によって操舵される舵板とを具備する船舶の操舵方法であって、
   前記主プロペラ、前記ポッド推進器、及び前記舵板は、船体中心線上に配置され、
   前記ポッド推進器は、
   ケーシングと、
   前記ケーシング内に設けられたプロペラ駆動機構と、
   前記プロペラ駆動機構によって駆動されるポッドプロペラと、
   前記ケーシングに取り付けられたストラットと
   を備え、
   前記ポッド推進器は、前記主プロペラの後方に配置され、
   前記舵板は、前記ストラットの後方に配置され、
   前記ポッド推進器及び前記舵板の舵角がともにゼロのとき、前記舵板の前縁の少なくとも一部は前記ケーシングの後端よりも前後位置が前方側であり、
   前記主プロペラの回転によって生成した旋回流を前記ポッドプロペラの回転によって回収しているときに、前記舵板の舵角を大きくする
   船舶の操舵方法。

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