JP2014237432A

JP2014237432A - 船舶推進システム

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Publication number: JP2014237432A
Application number: JP2014097435A
Authority: JP
Inventors: クアト・プロウ; Ploug Kurt; アーネ・フレミング・ピーダスン; Flemming Pedersen Arne; ケネト・ボースン; Boesen Kenneth; マス・ヴォルデール; Hvoldal Mads
Original assignee: MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE; MAN Diesel and Turbo Filial af MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: DK201300349A1; KR101462457B1; JP5646101B2; CN104229110A; EP2813421A2; EP2813421A3; DK177923B1

Abstract

【課題】点検およびメンテナンスのためにアクセスすることが容易な可変ピッチプロペラを備えた船舶推進システムを提供する。【解決手段】液圧シリンダ構成を収容するハブ６に連結された少なくとも１つの調節可能なプロペラ羽根３を有するプロペラ構成を備える。液圧シリンダ構成は、少なくとも１つの調節可能なプロペラ羽根のための調節デバイスに連結されるとともにそれを動作させるピストン９によって分離された第１圧力室７および第２圧力室８を備える。船舶推進システム１は、ハブとトルク伝達ユニット４との間に配置されるプロペラシャフト５を備える。プロペラシャフトは、液圧動力ユニット１１から流体が提供される弁構成であって、第１１３および第２ダクト１４を通って第１圧力室に至り、第２圧力室からの流体の流れをそれぞれ、または、その逆の流体の流れを制御するための、多数の逆止弁に接続される多数の弁流体チャネルを有する弁構成を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶推進システムに関する。この船舶推進システムは、液圧シリンダ構成を収容するハブに接続される少なくとも１つの調節可能なプロペラ羽根を有するプロペラ構成を備えている。液圧シリンダ構成は、少なくとも１つの調整可能なプロペラ羽根のための調節デバイスに連結され、これを動作させるピストンによって分離された第１の圧力室および第２の圧力室を備えている。プロペラ構成は、さらに、ハブとトルク伝達ユニットとの間に配置されたプロペラシャフトを備えている。プロペラシャフトは、液圧動力ユニットから流体を供給される弁構成であって、第１のダクトを通って第１の圧力室に至り、第２の圧力室から第２のダクトを通る流体の流れ、または、その逆の流体の流れを制御するために、多数の逆止弁に接続される多数の弁流体チャネルを有する弁構成を備えている。

上述した種類の船舶推進システムは、可変ピッチプロペラのプロペラ羽根を調節するために周知である。固定給油リングと弁ボックスとを備える給油構成をギアボックスの入力シャフト側に配置することが公知である。ギアボックスでは、外部液圧動力ユニットが固定給油リングに連結された２つの液圧入口ポートにサーボ油を供給する。固定給油リングは、バルブボックスを取り囲んでいる。プロペラハブ内の２つのサーボ油室内の油圧を保持して、ピッチの変更が求められない場合にピストンを係止させるために、通常、多数の逆止弁が弁ボックスに取り付けられる。ピストンは、プロペラ羽根のための調節デバイスに連結され、これを動作させる。この種の給油構成は、韓国特許出願２０１２０００３０５８に開示されている。そのような船舶推進システムについての欠点は、逆止弁（これは、通常、点検およびメンテナンスを必要とする）が、固定給油リングおよびハウジングによって取り囲まれる弁ボックス内に配置されるので、アクセスが難しいことである。このことは、逆止弁の点検およびメンテナンスがいっそうの解体を必要とすることを意味し、これは、多大な時間を必要とし、それゆえに高価である。この給油構成に関連するさらなる欠点は、固定給油リングと回転弁ボックスとの間の回転運動がこれらの要素間でいくらかの漏洩を誘発することである。しかも、給油構成がギアボックスとエンジンとの間に配置されることが不利である。これは、その領域の空間が非常に狭く、それゆえに、点検およびメンテナンスのためにアクセスすることが困難であるからである。

本発明の目的は、上述の欠点が取り除かれるか、著しく低減された船舶推進システムを提供することである。

これは、導入部で述べた種類の船舶推進システムによって達成される。このシステムは、弁構成が弁ハウジング内に配置される少なくとも１つの逆止弁を備える。当該逆止弁は、プロペラシャフトの外面に取り付けられ、プロペラシャフトとともに回転する。

これによって、弁ハウジングが、エンジン室内の環境に開放されたプロペラシャフトの外面に配置されるので、逆止弁に容易にアクセス可能となる。カバー、すなわち、弁ハウジングのために給油リングを覆うことが必要とされず、それゆえに、点検およびメンテナンスを多くの解体なしに速やかに実施することができ、その結果、停止時間が少なくコストが低減される。しかも、相対回転運動がないので、そのような運動によって漏洩が構成内で生じることがない。

液圧動力ユニットから、プロペラシャフトの内部に位置する多数の中央流体チャネルを介して弁構成に流体が提供されることが好ましい。これによって、非常にコンパクトな構成が得られる。

さらに、逆止弁が、プロペラシャフトの周囲に分散された少なくとも２つの個別の弁ハウジング内に配置されることが好ましい。このようにして、所要量の流体がいくつかの逆止弁を介して導かれることができ、そのことは、個々の逆止弁の大きさを低減でき、しかも、弁ハウジング内の単一の逆止弁に異常が生じた場合でも、他の逆止弁が、プロペラ羽根を調節するピストンを移動させるために、液圧シリンダ構成内の圧力室に十分な流体を提供できることを意味している。

原則として、弁ハウジングは、任意の適切な手段、例えば、溶接、接着剤、または、任意の種類の機械的係止構成によって、プロペラシャフトに固定されることができる。しかしながら、少なくとも１つの弁ハウジングが、取り外し可能な締結手段、例えば、ねじ接続によってプロペラシャフトに固定されることが好ましい。ねじ接続を使用して、１つ以上の逆止弁が配置される弁ハウジングを取り付けることによって、必要なとき、例えば、メンテナンスのために、弁ハウジングを容易に取り外すことができる。

一実施形態では、少なくとの１つの弁ハウジングが、プロペラシャフトを取り囲むスリーブまたはリングとして構成される。そのようなスリーブまたはリングは、プロペラシャフトに収縮嵌めされてもよい。このようにして、１つ以上の弁ハウジングは、単一のスリーブに統合されていてもよい。スリーブは、プロペラシャフトの周りに容易に組み立てるために、２つの半分部位、または、より多数の部位に分割されてもよい。

他の実施形態では、弁構成は、軸線方向に移動するように構成された内側チューブデバイスの少なくとも一部分を取り囲む外側チューブを備えている。外側チューブは、第１の管部分と、中間中実部分と、第２の管部分と、を備えている。内側チューブデバイスは、多数の逆止弁を通って、液圧シリンダ構成まで、または、液圧シリンダ構成から、流体を導くように構成され、また、第１の管部分および第２の管部分の各々には、第１の中間流体チャンバおよび第２の中間流体チャンバに接続される径方向流体チャネルが外側チューブの一部分と内側チューブデバイスの一部分との間にそれぞれ設けられ、また、中間流体チャンバは、相互に離間して配置されるとともに、弁流体チャネルを介して多数の逆止弁に接続される。このようにして、液圧動力ユニットからの流体が、プロペラシャフトの内側に位置する多数の中央流体チャネルを介して供給されることができるので、弁構成を非常にコンパクトにすることができる。第１および第２の中間流体チャンバは、第１の凹部および第２の凹部をそれぞれ備えることができ、第１の凹部および第２の凹部は、外側チューブ内の内部に設けることができ、あるいは、内側チューブデバイスの一部分の周囲に設けることができる。

内側チューブデバイスと外側チューブとの間の軸線方向の移動を可能にするように構成されたシール手段が各中間流体チャンバの両端に設けられることが好ましい。これによって、内側チューブデバイスが外側チューブに対して軸線方向に移動する場合であっても、中間流体チャンバが相互から効果的にシールされる。また、シール手段は、好ましくは、外側チューブと内側チューブデバイスとの間での回転運動に適している。

さらに、内側チューブデバイスが第１の端部においてピストンに連結され、第２の端部においてピストンの位置を指す手段に連結されることが好ましい。それによって、液圧シリンダ構成におけるピストンの軸線方向の移動が、ピストンが移動される際に、内側チューブデバイスを同じ距離だけ移動させることになり、また、ピストンの位置を指す手段に連結される場合に、プロペラ羽根の位置を読み取ることが可能になる。ヒストンの位置を指すための手段は、原則として、ピストンの位置を読み取ることができる限りにおいて、任意の手段によって構成されてもよい。しかし、この手段は、プロペラシャフトを取り囲むリングであって、プロペラシャフトの長手方向穴を通るロッドを介して内側チューブデバイスに連結されるリングを備えていることが好ましい。このリングは、プロペラ羽根の位置をオンライン制御または調節するためのフィードバック手段と相互作用する。

ピストンの上死点および下死点のところで中間流体チャンバが外側チューブ内に配置されることを確実にするために、各中間流体チャンバの軸線方向の延長は、好ましくは、ピストンのストロークの長さに対して少なくとも等しくあるべきである。

流体は、原則として、船舶推進システムにおける部品の液圧動作に適している限り、任意の種類の流体とすることができる。しかしながら、流体は、油であることが好ましい。

船舶推進システムに動力を与えるエンジンは、２ストローク内燃エンジン、例えば、大きな低速ターボチャージャ付クロスヘッドエンジン、または、４ストローク内燃エンジンであってもよい。エンジンは、プロペラシャフトに直接的に連結されてもよいし、ギアを介してプロペラシャフトに連結されてもよい。導入部で説明したトルク伝達ユニットは、プロペラがエンジンに直接的に連結される場合、好ましくはギアまたはエンジンそのものである。

本説明の次の詳細部分において、図示される例示的な実施形態を参照して、本発明がより詳細に説明される。

本発明の例示的な実施形態による船舶推進システムを示す。本発明の例示的な実施形態による船舶推進システムの断面図を示す。

図１は、可変ピッチプロペラ２のプロペラ羽根３を調節するための船舶推進システム１を示している。主エンジン（図示省略）、好ましくは、内燃エンジンが、プロペラシャフト５に連結されたギア４に連結される。調節可能なプロペラ羽根３は、液圧シリンダ構成を収容するハブ６に連結されている。液圧シリンダ構成は、調節可能なプロペラ羽根３のための調節デバイスに連結されるとともにこれを動作させるピストン９によって分離された第１の圧力室７および第２の圧力室８を備えている。プロペラシャフト５は、ハブ６とギア４との間に位置し、液圧動力ユニット１１からプロペラシャフト５を介して流体を提供される弁構成１０を備えている。弁ハウジング１２は、プロペラシャフト５の内部中央に配置された第１のダクト１３を通って第１の圧力室７に至るとともに、第２の圧力室８から第２のダクト１４を通る流体の流れを制御するために、逆止弁１５，１６（図２参照）を有しており、第２のダクト１４は、第１のダクト１３とプロペラシャフト５の中空部分との間の周囲空間を備えており、またはその逆に、プロペラシャフト５の周囲のねじ接続部（図示省略）によって取り付けられる。このように、弁ハウジング１２および逆止弁１５、１６は、プロペラシャフト５とともに回転する。

図２は、船舶推進システムの断面図を示しており、弁構成１０が多数の弁流体チャネルを備えていることが分かる。この弁流体チャネルは、第１の弁流体チャネル１７と、第２の弁流体チャネル１８と、第３の弁流体チャネル１９と、第４の弁流体チャネル２０と、を備えている。これらは、プロペラシャフトの内部に位置しており、第１のダクト１３および第２のダクト１４を通る流体の流れを制御してピストン９を移動させ、それによってプロペラ羽根３（図１参照）を移動させるために、逆止弁１５，１６に接続される。

弁構成１０は、外側チューブ２１を備えている。外側チューブ２１は、プロペラシャフト５の内部に配置され、内側チューブデバイスの一部分を取り囲む。内側チューブデバイスは、外側チューブ２１に対して軸線方向運動および回転運動を行うように構成され、第１の管部分２２と、中間中実部分２３と、第２の管部分２４と、を備えている。内側チューブデバイスは、逆止弁１６を通って第１の圧力室７（図１参照）まで、または、第１の圧力室７から流体を導くように構成されている。第１の管部分２２は、第１の径方向流体チャネル２６を備えており、第２の管部分２４は、第２の径方向流体チャネル２５を備えている。第１の径方向流体チャネル２６および第２の径方向流体チャネル２５は、それぞれ、外側チューブ２１に設けられた第１の凹部２７および第２の凹部２８に接続されている。凹部２７，２８は、外側チューブ２１の内部に設けられ、相互に離間して配置され、弁流体チャネル１７，１８を介して逆止弁１５に接続される。各凹部２７，２８の両端には、内側チューブデバイスと外側チューブ２１との間の軸線方向の移動を可能にするように構成されたシール・ステアリング（stearing）手段２９が設けられている。

プロペラ羽根３の所定の調整が必要となる場合、液圧動力ユニット１１（図１参照）の一方通行弁が、第１の管部分２２を備える第１の中央流体チャネルに流体を導き、その結果、第１の径方向流体チャネル２６、第１の凹部２７、第１の弁流体チャネル１７、逆止弁１６、第２の弁流体チャネル１８、第２の凹部２８、第２の径方向流体チャネル２５、第２の管部分２４および第１のダクト１３を通って、第１の圧力室７（図１参照）に流体が流れるようになり、それによって、ピストン９がギア４に向けて、ひいては、プロペラ羽根３のピッチを調節する調節デバイスを介して、軸線方向に移動される。ピストン９の移動は、第２の圧力室８から、第２のダクト１４、第３の弁流体チャネル１９、逆止弁１５、第４の弁流体チャネル２０を通って、また、第２の中央流体チャネル３０を通って、液圧動力ユニット１１のタンクに戻るまで、ピストンの移動量に相当する流体量を流通させる。第２の中央流体チャネル３０は、外側チューブ２１の外周と、プロペラシャフト５の中空部分と、の間の空間を備えている。反対方向にプロペラ羽根３を調節することが必要である場合、流体の流れは、前述の手順に従って反転される。逆止弁１５、１６は、好ましくは、パイロット制御逆止弁である。この場合、パイロット制御逆止弁のエンジン側の圧力上昇によって、パイロットに戻り流れを制御する逆止弁を開かせる。パイロット流体チャネルは図示されていない。

特許請求の範囲で使用されるような「備える」との用語は、他の構成要素または工程を除外しない。特許請求の範囲で使用されるような「a」または「an」との用語は、複数を除外しない。

特許請求の範囲で使用される符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明について例示目的で詳細に説明してきたが、そのような詳細は単に例示目的であり、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく変形することができる。

１…船舶推進システム
３…プロペラ羽根
４…ギア
５…プロペラシャフト
６…ハブ
７…第１の圧力室
８…第２の圧力室
９…ピストン
１０…弁構成
１１…液圧動力ユニット
１２…弁ハウジング
１３…第１のダクト
１４…第２のダクト
１５…逆止弁
１６…逆止弁
１７…第１の弁流体チャネル
１８…第２の弁流体チャネル
１９…第３の弁流体チャネル
２０…第４の弁流体チャネル
２１…外側チューブ
２２…第１の管部分
２３…中間中実部分
２４…第２の管部分
２５…第２の径方向流体チャネル
２６…第１の径方向流体チャネル
２７…第１の凹部
２８…第２の凹部
２９…シール・ステアリング手段
３０…第２の中央流体チャネル

Claims

船舶推進システム（１）であって、
液圧シリンダ構成を収容するハブ（６）に連結される少なくとも１つの調節可能なプロペラ羽根（３）を有するプロペラ構成（２）を備え、
前記液圧シリンダ構成は、前記少なくとも１つの調節可能なプロペラ羽根（３）のための調節デバイスに連結されるとともに該調節デバイスを動作させるピストン（９）によって分離される第１の圧力室（７）および第２の圧力室（８）を備え、
船舶推進システム（１）は、さらに、前記ハブ（６）とトルク伝達ユニット（４）との間に配置されるプロペラシャフト（５）を備え、
前記プロペラシャフト（５）は、液圧動力ユニット（１１）からの流体が供給される弁構成（１０）であって、第１のダクト（１３）を通って前記第１の圧力室（７）に至り、第２のダクト（１４）を通って前記第２の圧力室（８）から流れる流体の流れ、または、その逆の流体の流れを制御するための多数の逆止弁（１５，１６）に接続される多数の弁流体チャネル（１７，１８，１９，２０）を有する弁構成（１０）を備え、
前記弁構成（１０）は、弁ハウジング（１２）内に配置される少なくとも１つの逆止弁（１５，１６）であって、前記プロペラシャフト（５）の外面に取り付けられ、前記プロペラシャフト（５）とともに回転する１つの逆止弁（１５，１６）を備える
船舶推進システム（１）。
請求項１に記載の船舶推進システムであって、
前記弁構成（１０）は、前記液圧動力ユニット（１１）から、前記プロペラシャフト（５）の内部に位置する多数の中央流体チャネル（２２，３０）を介して流体が供給される
船舶推進システム。
請求項１または請求項２に記載の船舶推進システムであって、
少なくとも２つの逆止弁（１５、１６）が、前記プロペラシャフト（５）の周囲に分散配置された少なくとも２つの分離弁ハウジング（１２）内に配置された
船舶推進システム。
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の船舶推進システムであって、
少なくとも１つの弁ハウジング（１２）が、取り外し可能な締結手段によって前記プロペラシャフト（５）に取り付けられる
船舶推進システム。
請求項１または請求項２に記載の船舶推進システムであって、
前記弁ハウジング（１２）は、前記プロペラシャフト（５）を取り囲むスリーブとして構成される
船舶推進システム。
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の船舶推進システムであって、
前記弁構成（１０）は、軸線方向に移動するように構成されるとともに、第１の管部分（２２）と、中間中実部分（２３）と、第２の管部分（２４）と、を備える内側チューブデバイスの少なくとも一部分を取り囲む外側チューブ（２１）を備え、
前記内側チューブデバイスは、前記多数の逆止弁（１６）を通って、前記液圧シリンダ構成（７，８，９）まで、または、前記液圧シリンダ構成（７，８，９）から流体を導くように構成され、
前記第１の管部分（２２）および前記第２の管部分（２４）の各々は、第１の中間流体チャンバ（２７）および第２の中間流体チャンバ（２８）にそれぞれ接続される径方向流体チャネル（２５，２６）であって、前記外側チューブ（２１）の一部分と、前記内側チューブデバイスの一部分と、の間に設けられる径方向流体チャネル（２５，２６）を備え、
前記中間流体チャンバ（２７，２８）は、互いに離間して配置されるとともに、前記弁流体チャネル（１７，１８）を介して前記多数の逆止弁（１６）に接続される
船舶推進システム。
請求項６に記載の船舶推進システムであって、
前記内側チューブデバイス（２２，２３，２４）と、前記外側チューブ（２１）と、の間の軸線方向の移動が可能になるように構成されたシール手段（２９）が、各中間流体チャンバ（２７、２８）の両端に設けられた
船舶推進システム。
請求項６または請求項７に記載の船舶推進システムであって、
前記内側チューブデバイス（２２，２３，２４）は、第１の端部において前記ピストン（９）に連結されるとともに、第２の端部において前記ピストン（９）の位置を指す手段に連結される
船舶推進システム。
請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の船舶推進システムであって、
前記第１の中間流体チャンバ（２７）および前記第２の中間流体チャンバ（２８）の軸線方向の全長は、少なくとも、前記ピストン（９）のストロークの全長と等しい
船舶推進システム。