JP2017528370A - 牽引プロペラを備えたゴンドラ推進装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ケーシング（２）と、少なくとも１つの牽引プロペラ（３）とを備えた、水上施設用のゴンドラ推進装置（１）、並びにこのようなゴンドラ推進装置（１）を備えた水上施設に関する。周知の構成に比べて改良されたゴンドラ推進装置を提供するために、例えば、ケーシング（２）の、少なくとも１つの牽引プロペラ（３）とは反対の側で、少なくとも１つのガイドベーンホイール（４）が、少なくとも１つの軸受により支持されたガイドベーンホイール軸（５）に配置されていることを提案する。

Description

本発明は、ケーシングと、少なくとも１つの牽引プロペラとを備えた、水上施設用のゴンドラ推進装置に関する。本発明は更に、このようなゴンドラ推進装置を備えた水上施設に関する。

このようなゴンドラ推進装置（ポッド推進装置とも云う）は、原則として任意の水上施設に用いることができ、推進装置としても、「能動的な舵」としても機能する。ゴンドラ推進装置は機械的に、例えばディーゼルエンジンにより、又は電動モータにより駆動可能であり、回転可能なシャフトを介して水上施設に結合されている。あらゆる推進装置の場合と同様に、ゴンドラ推進装置の場合も効率の問題が重要である。それというのも、特に大型船舶では既に、極めて大幅な燃料節約延いては相応のコスト削減において、比較的僅かな効率上昇が認められているからである。本発明にとって特に重要なのは、プロペラ噴流から回転エネルギを回収することである。

プロペラ噴流から回転エネルギを回収するには、例えばグリムベーンホイール、ハブキャッププロペラ、フィン等の様々な手段がある。

グリムベーンホイールは、（運転方向に見て）プロペラの後方に配置されており、回転エネルギを付加的な推進力に変換する。グリムベーンホイールのプロペラ噴流範囲はタービン部分から成り、プロペラ噴流の外側の範囲は推進力発生用のプロペラ部分から成っているか、又はグリムベーンホイールは上記両部分を有している。プロペラ部分はプロペラ噴流から突出しているので、グリムベーンホイールは、プロペラ直径よりも最大約２０％大きな直径を有している。通常運転において、グリムベーンホイールはプロペラ回転数の３０％〜４０％で回転し、最大１０％の燃料を節約することができる。

しかしながら、実地において、グリムベーンホイールは極めて故障し易いということが判った。更に、最適な効率を達成するためにプロペラをできるだけ大きく設計しようとすると、より大型のグリムベーンホイール用のスペースは、通常は最早無くなってしまう。

また、欧州特許出願公開第０７５８６０６号明細書から公知のハブキャッププロペラの場合は、プロペラハブの自由端部に設けられたハブ孔を閉鎖するためのハブキャップが、プロペラにより生じた渦流に抗して作用するように形成されている。

また、ポッド推進装置のケーシングに、流れに誘発された回転エネルギの一部を前進推進力に変換するフィンを取り付けることも知られている。但し、船が激しく変化する運航プロファイルを有する場合には、フィンに対する流入が最適ではなくなり、それどころか部分的に付加的な抵抗を生じさせることになる。

本発明の課題は、周知の構成に比べて改良された、水上施設用のゴンドラ推進装置を提供することにある。

この課題は、特に冒頭で述べた形式のゴンドラ推進装置において、ゴンドラ推進装置がガイドベーンホイールを有していることによって解決される。これにより、流れ特性を改善することができ、又は流れをより良好に利用することができる。

上記課題は更に、上記のようなゴンドラ推進装置を備えた水上施設によって解決される。

請求項１又は請求項１２記載の本発明の別の構成は、請求項２〜１１及び請求項１３に記載されている。

ポッド推進装置のシングルプロペラ構成において、プロペラとは反対の側は、通常フランジ締結されたキャップを有しているか、又はキャップから成っている。このキャップは例えば、流れを案内する機能、ケーシングをシールする機能及び／又はドック入りの際の整備立入りを可能にする機能を有している。少なくとも１つの牽引プロペラの流れ及び回転は、ケーシング全体の周囲に導かれるので、このケーシングの（運転方向に見て）後方の端部におけるゴンドラ推進装置の構成は、回転回収装置としてのガイドベーンホイールが想定される。このように配置した場合、有利なことにプロペラシャフトとガイドベーンホイール軸とが互いに分離され、これにより軸受の複雑さが減じられることになる。この場合、（最初にグリムベーンホイールにおいて使用されたような）シャフトインシャフト型軸受の、問題のある高い相対速度は存在しない。

つまり、ゴンドラ推進装置の１つの構成では、少なくとも１つのガイドベーンホイールが、ケーシングの、少なくとも１つの牽引プロペラとは反対の側で、少なくとも１つの軸受により支持されたガイドベーンホイール軸に配置される。このようにして、ガイドベーンホイールを牽引プロペラから簡単に引き離すことができる。

ゴンドラ推進装置の別の構成では、少なくとも１つのガイドベーンホイールが、ケーシングの、牽引プロペラが配置されている側に支持されている。このため、例えばガイドベーンホイールを剛性の軸で支持することができる。剛性の軸は特に一種の中空円筒であり、その内部には牽引プロペラのシャフトが延在している。

ゴンドラ推進装置の更に別の構成では、少なくとも１つのガイドベーンホイールがケーシングに支持されている。支持箇所は、ケーシングの始端部、中間部又は終端部であってよい。軸受は、例えばケーシングに組み込まれており且つ／又はケーシングに取り付けられている。

更に別の構成では、少なくとも１つの牽引プロペラの直径と、少なくとも１つのガイドベーンホイールの直径とが、少なくとも実質的に等しい。プロペラの直ぐ後ろでプロペラシャフトに取り付けられたグリムベーンホイールの場合、ガイドベーンホイールの直径は例えば、前方に位置するプロペラの直径よりも約２０％大きくなっており、これにより、ガイドベーンホイールのプロペラ部分は、渦動流から突出することになる。しかしながら、プロペラより大きなガイドベーンホイールを用いることは、常に可能ではない。それというのも、全体効率はプロペラ直径に依存するものであり、可能な限り高い全体効率が望ましいからである。よって、できるだけ大きなプロペラを選択すべきである。ガイドベーンホイールの直径は、プロペラ噴流に適合させることができる。ガイドベーンホイールが、例えばケーシングに関して、牽引プロペラとは反対の側に配置されていると、プロペラ噴流は、ガイドベーンホイールが配置された位置において、大きな距離と噴流狭窄とに基づき、特に牽引プロペラよりも小さな直径を有することになる。つまり、牽引プロペラに相応した、同様の直径を有するガイドベーンホイールを使用することができる。同様の直径や、「実質的に」等しい直径は、大きさの差が最大±１０％の直径を意味していてよい。つまり、１つの構成においてガイドベーンホイールは、直径に関して牽引プロペラよりも最大１０％大きくなっている。

ゴンドラ推進装置の１つの構成では、ガイドベーンホイールは、牽引プロペラよりも大きな直径を有している。これは例えば、到達すべき喫水が許容し且つ／又は船体とガイドベーンホイールとの間の間隔がまだ十分に大きな場合に可能である。

ゴンドラ推進装置の１つの構成では、少なくとも１つのガイドベーンホイールは、ゴンドラ推進装置のケーシングよりも大きく且つ特に牽引プロペラよりも小さな直径を有している。これにより、回転を十分良好に利用することができる。

別の実施形態では、ケーシングは少なくとも２つの部分を有しており、これらの部分のうちの１つは、ガイドベーンホイール軸用の少なくとも１つの軸受を有している。ガイドベーンホイール軸用の軸受を有していない、ポッドケーシングの１つ又は複数の部分が、（例えばフランジ締結された蓋により）別個にシールされている場合には、ガイドベーンホイール部分（「ガイドベーンホイールアダプタ」）は、大したシール部材無しで済む。それというのも、ガイドベーンホイール部分は、空間的にも、密閉性の点から見ても、残りのポッドから隔離されているからである。

更に別の実施形態では、少なくとも１つの軸受が水潤滑されている。特に、ガイドベーンホイール部分が残りのポッドから隔離されている場合には、ガイドベーンホイール軸用に（海）水潤滑された軸受を使用することができる。これにより、軸受を簡単に潤滑することができる。この場合、海水は潤滑前に例えば浄化又は濾過される。

更に別の実施形態では、ケーシングは、少なくとも１つの牽引プロペラにより生じた流れがガイドベーンホイール軸及び／又はガイドベーンホイールの方向に向けられるように形成されている。（運転方向で見て）後方の端部には、ガイドベーンホイール軸以外には通常２セットの軸受（スラスト軸受及びラジアル軸受）しか収納されていないので、特に後方の「フード」の輪郭を、最適化された流れ案内のために構成されたデザインで問題なく形成することができ、このデザインにより、ガイドベーンホイールのプロペラハブの領域においても流入が保証されることになる。

更に別の実施形態では、少なくとも１つの流れ案内体がケーシングに配置されており、この流れ案内体を介して、少なくとも１つの牽引プロペラにより生じた流れが、ガイドベーンホイール軸の方向に向けられる。このような流れ案内体により、特にガイドベーンホイールへの流入に対するポッド駆動装置のシャフトの作用を最小限に抑えることができる。流れ案内体は、流れをケーシング表面に沿って、ガイドベーンホイールタービン段の特に有効なゾーンへ案内し、延いてはガイドベーンホイールの翼の不均一な負荷を防止し、又は少なくとも低減することもできる。

例えば客船又はコンテナ船、フリゲート艦又は駆逐艦等の水上施設は、少なくとも１つのガイドベーンホイールを備えた１つのゴンドラ推進装置又は複数のゴンドラ推進装置を有していてよい。つまり、水上施設が例えば複数のゴンドラ推進装置を有している場合、少なくとも１つのゴンドラ推進装置は、少なくとも１つのガイドベーンホイールを有していてよい。ゴンドラ推進装置の様々な構成が上述されている。水上施設用のゴンドラ推進装置が複数の場合、１つの推進装置、特に１つのゴンドラ推進装置は、ガイドベーンホイールが対応配置されていない牽引プロペラ及び／又は推進プロペラを有していてよい。

以下、本発明を、図示の実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

本発明によるゴンドラ推進装置の第１の実施形態を示す図である。 本発明によるゴンドラ推進装置の第２の実施形態を示す図である。 本発明によるゴンドラ推進装置の別の実施形態に基づく流れ案内体を示す図である。

図１に示す本発明によるゴンドラ推進装置１は、ケーシング２と、牽引プロペラ３と、ガイドベーンホイール軸５に取り付けられたガイドベーンホイール４とを備えており、ガイドベーンホイール軸５は、ケーシング２の所定の部分８に設けられた２つの軸受６，７によって支持されている。ケーシング２の別の部分９には、牽引プロペラ３を駆動するための電気機械１２が収納されており、牽引プロペラ３のシャフトは、部分９，１０に設けられた別の軸受によって支持されている。牽引プロペラ３とガイドベーンホイール４との間の破線は、プロペラ噴流の噴流狭窄を表しており、この噴流狭窄に基づき、牽引プロペラ３と同様の直径を有するガイドベーンホイール４を使用することができる。部分９がガイドベーンホイール部分８に対して別個にシールされている場合には、ガイドベーンホイールアダプタ８は大したシール部材無しで済む。それというのも、ガイドベーンホイールアダプタ８は、空間的にも、密閉性の点から見ても、残りのポッドから隔離されているからである。つまりこの場合は、（海）水潤滑式の軸受６，７の使用が有利である。

図２に示す本発明によるゴンドラ推進装置１の別の実施例では、（運転方向に見て）後方のフード８のデザインが、最適化された流れ案内を達成するように設計されている。このモジュール８には、軸５の他には２セットの軸受６，７（スラスト軸受及びラジアル軸受）しか収納する必要がないので、プロペラハブの領域においても流入が保証されるように、フード８の輪郭を流れに即して形成することは、問題なく可能である。その他の符号の説明については、図１に関する説明を参照されたい。

図３に示す、電気機械１２を内蔵するモジュール９の斜視図は、ゴンドラ推進装置１の別の実施形態に関するものである。ガイドベーンホイールへの流入に対するシャフトの作用を最小限に抑え且つ／又は牽引プロペラにより生じた流れを更にガイドベーンホイール軸の方へ向けるために、ケーシング表面に沿ってガイドベーンホイールタービン段へ流れを案内する複数の流れ案内体１１が、ケーシング２に取り付けられている。

まとめると、本発明は、ケーシングと、少なくとも１つの牽引プロペラとを備えた、水上施設用のゴンドラ推進装置、並びにこのようなゴンドラ推進装置を備えた水上施設にも関する。周知の構成に比べて改良されたゴンドラ推進装置を提供するために、例えば、ケーシングの、少なくとも１つの牽引プロペラとは反対の側で、少なくとも１つのガイドベーンホイールを、少なくとも１つの軸受により支持されたガイドベーンホイール軸に配置することを提案する。

Claims (13)

1. ケーシング（２）と、少なくとも１つの牽引プロペラ（３）とを備える、水上施設用のゴンドラ推進装置（１）であって、
   当該ゴンドラ推進装置（１）がガイドベーンホイール（４）を有していることを特徴とする、ゴンドラ推進装置。
2. 少なくとも１つの前記ガイドベーンホイール（４）は、前記ケーシング（２）の、前記少なくとも１つの牽引プロペラ（３）とは反対の側で、少なくとも１つの軸受（６，７）により支持されたガイドベーンホイール軸（５）に配置されている、請求項１記載のゴンドラ推進装置。
3. 前記少なくとも１つのガイドベーンホイール（４）は、前記ケーシング（２）の、前記牽引プロペラ（３）が配置されている側に支持されている、請求項１又は２記載のゴンドラ推進装置。
4. 前記少なくとも１つのガイドベーンホイール（４）は、前記ケーシング（２）に支持されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
5. 前記少なくとも１つの牽引プロペラ（３）の直径と、前記少なくとも１つのガイドベーンホイール（４）の直径とは、少なくとも実質的に等しくなっている、請求項１から４までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
6. 前記少なくとも１つのガイドベーンホイール（４）は、前記牽引プロペラ（３）よりも大きな直径を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
7. 前記少なくとも１つのガイドベーンホイール（４）は、前記ケーシング（２）よりも大きく且つ特に前記牽引プロペラ（３）よりも小さな直径を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
8. 前記ケーシング（２）は、少なくとも２つの部分（８〜１０）を有しており、これらの部分のうちの１つ（８）は、前記ガイドベーンホイール軸（５）用の前記少なくとも１つの軸受（６，７）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
9. 前記少なくとも１つの軸受（６，７）は水潤滑されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
10. 前記ケーシング（２）は、前記少なくとも１つの牽引プロペラ（３）により生じた流れが前記ガイドベーンホイール軸（５）及び／又は前記ガイドベーンホイール（４）の方向に向けられるように形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
11. 前記ケーシング（２）には少なくとも１つの流れ案内体（１１）が配置されており、該流れ案内体（１１）を介して、前記少なくとも１つの牽引プロペラ（３）により生じた流れが、前記ガイドベーンホイール軸（５）及び／又は前記ガイドベーンホイール（４）の方向に向けられる、請求項１から１０までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載のゴンドラ推進装置（１）を備えた水上施設。
13. 前記水上施設の少なくとも１つの推進装置は、１つの牽引プロペラ及び／又は推進プロペラだけを有している、複数のゴンドラ推進装置を備えた請求項１２記載の水上施設。

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