JP2014516864A - 船舶の推進構成 - Google Patents

Abstract

推進構成は、船舶の船体（１００）の中心線の両側において、船舶の船尾で並んで位置付けられる２つの推進装置（１０、２０）を備える。各推進装置（１０、２０）は、船体に取り付けられた中空の支持構造体と、支持構造体に取り付けられた空洞部（１２、２２）と、空洞部（１２、２２）の内部にある電気モータ（１３、２３）と、シャフトを介して電気モータ（１３、２３）に連結されているスクリュー（１５、２５）と、空洞部（１２、２２）の後端にある回動可能に支持された舵（１６、２６）とを備える。各推進装置（１０、２０）は、船体（１００）の中心線（ＣＬ）に対して０．５から６度の水平方向傾斜角度（β）を形成するトーアウトの位置で取り付けられる。したがって、空洞部（１２、２２）の前端が船舶の船体（１００）の中心線（ＣＬ）から遠ざかるように傾斜され、空洞部（１２、２２）の後端が船舶の船体（１００）の中心線（ＣＬ）に向かうように傾斜される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、請求項１の前提部による船舶の推進構成に関する。

この構成は、船舶の船尾で並んで位置付けられる２つの推進装置が設けられる船舶で用いられるように意図されている。それら推進装置は、船舶の船体の中心線の両側に位置付けられる。このような双推進装置システムは、例えば、客船、旅客用フェリー、貨物船、遊覧船、石油輸送船、砕氷船、沖合船および軍艦で用いられる。特に、例えば、巡洋艦、石油または液化天然ガス輸送タンカー、車両輸送船、コンテナ船およびフェリーといった大型の船舶は、双推進装置システムを用いる。

ＷＯ公開９８／５４０５２には、双スクリューおよび双シリング舵の船舶、つまり、各スクリューに対してそれぞれ舵がある船舶が開示されている。各舵は、それぞれのシャフトによって回動可能に取り付けられており、球形のノーズ部と、くびれた中間部と、広がった尾部とを備えている。広がった尾部同士は、実質的に各舵の内側、すなわち、組み合わされた他方の舵を向く側においてのみ外向きに広がっている。各舵は、外側よりも内側においてはるかに広大な上方板材と下方板材とを備えており、それら板材はそれぞれのスクリューから流線的に並べられており、下方板材は内側において下方に向かって角度の付けられた部分を有している。それら舵は、船体の中心線に対してある種のトーアウトの角度を形成するように思われる。

米国特許第７，０３３，２３４号には、船の底から下方に延びる水中筺体を具備する２つの個別に操舵可能な駆動装置を備えたＶ字形の底とされた滑走艇を操舵するための方法が開示されている。真っ直ぐに滑走速度で進行するとき、水中の筺体は、いわゆるトーインの角度に設定される。つまり、水中の筺体は、船の中心線に対して同じ大きさで反対方向の角度で互いに向かって傾斜される。船を旋回させるときは、内側の駆動装置が外側の駆動装置よりも大きな操舵角度に設定される。

特開２００６００７９３７には、船舶の船尾に位置付けられた互いに反対に回転するスクリューを具備する２つのポッドを備えた船舶の構成が開示されている。第１のポッドは、第１の実施形態では、シャフト線が上向きに傾斜されるようにスケグ内に固定して取り付けられている。第２のポッドは水平軸線によりステアリングテーブルに取り付けられており、ステアリングテーブルは、垂直軸線の周りを回転し、油圧シリンダによって昇降させることができる。第２のポッドのシャフト線は、第１のポッドの軸線と一直線とされている。第１のポッドの後端は、第２の実施形態では、水平軸線でスケグに取り付けられており、第１のポッドの前端は垂直なシリンダに取り付けられている。したがって、第１のポッドの傾斜はシリンダで調整させることができる。両ポッドは、第３の実施形態では、共通のフレームの両端に取り付けられており、そのフレームは、水平軸線の中間部からステアリングテーブルまで支持され、そのステアリングテーブルは、垂直軸線の周りを回転し、油圧シリンダによって昇降させることができる。この構成では別体の舵はなく、船舶の操舵は、船舶の駆動方向において第１のポッドの後方に位置付けられた第２のポッドだけを垂直軸線の周りに回転させるか、または、両方のポッドを垂直軸線の周りに回転させるかによって行われる。

本発明の目的は、船舶の２つの並んでいる推進装置に基づいた従来技術の推進構成を改良することである。

本発明による推進構成は、請求項１の特徴とされる部分の機能によって特徴付けられる。

推進構成は、船舶の船体の中心線の両側において、船舶の船尾で並んで位置付けられる２つの推進装置を備える。各推進装置は、船体に取り付けられた中空の支持構造体と、支持構造体に取り付けられている空洞部と、空洞部の内部にある電気モータと、空洞部の前端にあり、シャフトを介して電気モータに連結されているスクリューと、空洞部の後端にある回動可能に支持された舵とを備える。

各推進装置は、本発明によれば、船体の中心線に対して０．５から６度の水平方向傾斜角度を形成するトーアウトの位置で取り付けられる。したがって、空洞部の前端が船舶の船体の中心線から遠ざかるように傾斜され、空洞部の後端が船舶の船体の中心線に向かうように傾斜される。

これら推進装置のこのトーアウトの構成はスクリューへの水の流入角を改善し、これはスクリューの効率を改善する。

また、トーアウトの構成は、スクリューへの改善された流入角がキャビテーションを低減するため、キャビテーションによる騒音と振動とを低減もする。

さらに、トーアウトの構成は、シャフト線の振動と力とを低減もする。これは、スクリューへの水の流入角が改善されたとき、スクリューに作用する非対称の力がより少ないということのためである。低減された負荷および振動は、シャフトの軸受の寿命を延ばすことになるとともに、これらの振動や力によって影響される他の部品の寿命も延ばすことになる。

本発明の有利な実施形態では、各推進装置は、空洞部の前端が喫水線に関して空洞部の後端よりも低くなるように、垂直面においてさらに傾斜されている。推進装置の垂直方向傾斜角度は、推進装置のスクリューへの水流入角をさらに改善し、それによって推進装置の効率をさらに改善する。

本発明は、例えば、巡洋艦、石油または液化天然ガス輸送タンカー、車両輸送船、コンテナ船およびフェリーといった、船舶の船尾で並んで位置付けられる２つの推進装置が設けられる大型の船舶で用いることができる。このような大型の船舶での各推進装置の出力は、少なくとも１ＭＷの水準である。

本発明のいくつかの具体的な実施形態が、添付の図を参照しつつ詳細に以下に説明される。

従来技術の推進構成を示す図。 本発明による推進構成を示す図。 本発明による推進構成の一実施形態の側面図。 図３による推進構成の上面図。 本発明による推進構成の別の実施形態の側面図。 本発明による推進構成の第３の実施形態の側面図。

図１は、従来技術の推進構成を示している。この構成は、船舶の船尾で並んで位置付けられた双スクリュー駆動システム１０ａ、２０ａを備えている。それら駆動システムは、それぞれ、シャフト１４ａ、２４ａによって駆動されるスクリュー１５ａ、２５ａと、船舶の駆動方向Ｓにおいてスクリュー１５ａ、２５ａの後方に位置付けられた舵１６ａ、２６ａとを備えている。それらスクリュー１５ａ、２５ａは、船舶の船体１００の中心線ＣＬの両側に位置付けられている。第１のスクリュー１５ａは第１のシャフト１４ａによって駆動され、第２のスクリュー２５ａは第２のシャフト２４ａによって駆動される。各シャフト１４ａ、２４ａは、それ自体の主エンジン（図では示していない）によって駆動される。第１の舵１６ａは第１のスクリュー１５ａの後方に位置付けられており、第２の舵２６ａは第２のスクリュー２５ａの後方に位置付けられている。スクリューシャフト１４ａ、２４ａは、互いと平行になっており、また、船舶の船体１００の中心線ＣＬに対しても平行となっている。また、図は、液化天然ガスＬＮＧ用の貨物タンカー２００を示している。図では、スクリュー１５ａ、２５ａへと流れる水の流線Ｆに対するスクリュー１５ａ、２５ａの位置が最適ではないことが示されている。

図２は、本発明による推進構成を示している。この構成は、船舶の船体１００の中心線ＣＬの両側において並んで位置付けられる２つの推進装置１０、２０を備えている。各推進装置１０、２０は、支持構造体によって船舶の船体１００に連結されている空洞部１２、２２を備えている。空洞部１２、２２の前端に位置付けられたスクリュー１５、２５は、空洞部１２、２２に配置された電気モータ１３、２３によって駆動される。舵１６、２６は、空洞部１２、２２の後端に位置付けられている。推進装置１０、２０のそれぞれのシャフト線ＳＬは、船舶の船体１００の中心線ＣＬに対してトーアウトの位置で配置されている。シャフト線ＳＬは、シャフト線ＳＬ同士が船舶の船体の中心線ＣＬ上の点であって船舶の後方に位置付けられる点において交差するように、船舶の船体１００の中心線ＣＬと水平方向傾斜角度βを形成している。空洞部１２、２２の前端は、船舶の船体１００の中心線ＣＬに対して外向きに傾斜されており（トーアウトの位置）、また、空洞部１２、２２の後端は船舶の船体１００の中心線ＣＬに対して内向きに傾斜されている。また、図は、液化天然ガスＬＮＧ用の貨物タンカー２００を示している。

図３は、本発明による推進構成の一実施形態の側面図を示し、図４は、本発明による推進構成の一実施形態の上面図を示している。これらの図は、図２に示す右舷側の推進装置２０の構成を示している。左舷側の推進装置１０は、２つの推進装置１０、２０が互いに鏡像を形成するように傾斜が反対であることを除いて、右舷側の推進装置と同一である。また、図は船舶の駆動方向Ｓも示している。さらに、図３は、推進装置２０へと流れる水の流線Ｆも示している。

推進装置２０は、船舶の船体１００へと推進装置２０を連結している中空の支持構造体２１と、船舶の駆動方向Ｓに関して前端と後端とを有し、支持構造体２１に連結されている空洞部２２と、空洞部２２の内部にある電気モータ２３と、第１の端部と第２の端部とを有し、第１の端部は電気モータ２３のロータに連結されており、第２の端部は空洞部２２の前端から突出してスクリュー２５に連結されているシャフト２４とを備えている。電気モータ２３は、誘導電動機または同期電動機であってもよい。推進装置２０は、支持構造体２２によって船舶の船体１００に固定されている。これは、スクリュー２５が船舶の船体１００に対して固定された位置に常にあり続けることを意味する。

シャフト１４は、推進装置２０のシャフト線ＳＬを形成している。シャフト線ＳＬおよび喫水線ＷＬは平行であり、これは、それらの間の垂直方向傾斜角度αが０度であることを意味している。舵２６の軸線２７とシャフト線ＳＬとの間の角度、つまり、角度γは９０度である。舵２６の軸線２７と喫水線ＷＬとの間の角度、つまり、角度δも９０度である。

船舶の操舵は、軸線２７により船舶の船体１００と推進装置２０とに連結されている別体の舵２６によって行われる。したがって、舵２６は、船体１００と推進装置２０とに回動可能に取り付けられている。舵２６は、支持構造体２１および空洞部２２と滑らかに続く形状となるように形成されている。舵２６の下方部は、空洞部２２の下方へと少し延び出している。図に示していない操舵装置が、航海船橋からの命令に基づいて、軸線２７を回転させ、これによって舵２６も回転させる。

図４は、推進装置２０のシャフト線ＳＬが船舶の船体１００の中心線ＣＬに対して水平方向傾斜角度βでさらに位置付けられていることを示している。これは、スクリュー２５に面する空洞部２２の前方側が船舶の船体１００の中心線ＣＬから外向きに傾斜されており、舵２６に面する空洞部２２の後方側が船舶の船体１００の中心線ＣＬへと内向きに傾斜されていることを意味している。したがって、推進装置２０は、船舶の船体１００の中心線ＣＬに対してトーアウトの位置となっている。左舷側推進装置１０は、右舷側推進装置２０の鏡像を形成している。したがって、左舷側推進装置１０も、船舶の船体１００の中心線ＣＬに対してトーアウトの位置に配置されている。トーアウト角度βは、０．５から６度の範囲にある。

推進装置１０、２０のこのトーアウトの構成は、スクリュー１５、２５への水の流入角を改善することになる。このトーアウトの構成は、効率を改善し、振動と船舶の船体１００の励振とを低減することになる。

図５は、本発明による推進構成の別の実施形態の側面図を示している。推進装置２０は、図３に示す推進装置に対応するようになっている。図３に示す構成と比較した違いは、推進装置２０のシャフト線ＳＬが喫水線ＷＬに対して垂直方向傾斜角度αを形成していることである。これは、空洞部２２の前端が喫水線ＷＬに関して空洞部２２の後端よりも低くなっていることを意味している。スクリュー２５に入る水の流れＦの角度は、推進装置２０が垂直方向で傾斜されている場合に改善されることになる。これは、スクリュー２５の流体力学的効率が改善されることになることを意味している。舵２６の軸線２７と喫水線ＷＬとの間の角度、つまり、角度δは、図３に示すようになおも９０度である。しかしながら、舵２６の軸線２７とシャフト線ＳＬとの間の角度、つまり、角度γは、推進装置２０の垂直方向の傾斜により、この実施形態では９０度未満となっている。また、図は船舶の駆動方向Ｓも示している。

図６は、本発明による推進構成の第３の実施形態の側面図を示している。この構成は、図５の構成に対応するようになっている。つまり、推進装置２０は、喫水線ＷＬに対して角度αで傾斜されている。違いは、舵２６の構成にある。舵２６の軸線２７とシャフト線ＳＬとの間の角度、つまり、角度γは、図３の状況に対応するこの実施形態において９０度となっている。これは、舵２６の軸線２７が喫水線ＷＬに対して傾斜されていること、つまり、角度δが９０度を超えていることを意味している。舵２６の軸線２７がシャフト線ＳＬと直角を形成している構成は、スクリュー２５によって発生される流れについては有利である。また、図は船舶の駆動方向Ｓも示している。

少なくとも１つの発電機（図には示していない）が船舶の船体１００内に設けられており、電気回路網（図には示していない）を介して推進装置１０、２０の電気モータ１３、２３に電力を供給する。

水平方向傾斜角度β、つまりトーアウト角度と、垂直方向傾斜角度αとは、各船舶または船舶の系列に対して個別に決定される必要がある。水平方向傾斜角度βおよび垂直方向傾斜角度αの最適化は、各船舶または船舶の系列についてのモデル試験に基づいて行われる。最適化は、水平方向傾斜角度βと垂直方向傾斜角度αとについて個別に行われる。最適化の目標は、燃料消費を最小にすること、つまり、効率を増加することである。最良の効率は、通常、スクリューへの水の流入が真っ直ぐである場合に達成される。

別体の舵２６は、図では、船体１００と推進装置２０の空洞部２２とにおいて回動可能に支持されている。舵２６は、船体１００および／または推進装置２０において回動可能に支持されてもよい。したがって、舵２６は、中空の支持構造体２１、または船体１００および中空の支持構造体２１、または船体１００および空洞部２２、または空洞部２１および中空の支持構造体２１のみにおいて回動可能に支持することができる。

上記の本発明の実施形態の例は、本発明の範囲をこれらの実施形態だけに限定するようには意図されていない。いくつかの変形形態を、特許請求の範囲内において、本発明に対して行うことは可能である。

Claims (4)

1. 中心線（ＣＬ）を有する船体（１００）を備える船舶の推進構成であって、
   前記船体（１００）の船尾において前記中心線（ＣＬ）の左舷側に固定されている第１の推進装置（１０）と、
   前記船体（１００）の船尾において前記中心線（ＣＬ）の右舷側に固定されている第２の推進装置（２０）と
   を備え、
   前記第１の推進装置（１０）と前記第２の推進装置（２０）との各々は、
   前記船体（１００）に取り付けられている中空の支持構造体（２１）と、
   前端と後端とを有し、前記支持構造体（２１）に取り付けられている空洞部（２２）と、
   前記空洞部（２２）の内部にある電気モータ（２３）と、
   第１の端部と第２の端部とを有し、前記第１の端部は前記電気モータ（２３）に連結されており、前記第２の端部は前記空洞部（２２）の前記前端から突出してスクリュー（２５）に連結されている、シャフト線（ＳＬ）を形成するシャフト（２４）と、
   前記空洞部（２２）の前記後端にある回動可能に支持された舵（２６）と
   を備え、
   前記推進装置（１０、２０）の各々が前記船体（１００）の前記中心線（ＣＬ）に対してトーアウトの位置で位置付けられるように、つまり、前記空洞部（２２）の前記前端が前記船舶の前記中心線（ＣＬ）から遠ざかるように傾斜され、前記空洞部（２２）の前記後端が前記船舶の前記船体（１００）の前記中心線（ＣＬ）に向かうように傾斜されるように、前記推進装置（１０、２０）の各々は、前記シャフト線（ＳＬ）が前記船体（１００）の前記中心線（ＣＬ）と０．５から６度の範囲で水平方向傾斜角度（β）を形成するように取り付けられることを特徴とする推進構成。
2. 前記空洞部（２２）の前記前端が喫水線（ＷＬ）に関して前記空洞部（２２）の前記後端よりも低くなるように、前記推進装置（１０、２０）の各々は、前記シャフト線（ＳＬ）が前記喫水線（ＷＬ）に対して１から８度の範囲の垂直方向傾斜角度（α）を形成するように取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の推進構成。
3. 前記船舶は、巡洋艦、石油もしくは液化天然ガス輸送タンカー、車両輸送船、コンテナ船またはフェリーであることを特徴とする、請求項１または２に記載の推進構成。
4. 前記推進装置（１０、２０）の各々の出力は少なくとも１ＭＷであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の推進構成。

Images