JP2020525356A - プロペラポンプ式油圧推進装置およびその装置を備えた船舶 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に船舶用のプロペラポンプタイプの油圧推進装置（以下、「プロペラポンプ式油圧推進装置」と呼ぶ）、及びその装置を備えた船舶に関する。本発明によるプロペラポンプ式油圧推進装置（３）は、中空体（６）の内部で、ハブ（９）と油圧ローター（８）のブレード（１０）のそれぞれの側に位置する２つの固定子（１２）を有していて、それぞれの固定子（１２）は、中空体（６）の内部で油圧ローター（８）を支持するための少なくとも２つの固定ラジアルマウント（１４）を有してフィンを形成し、それら少なくとも２つのフラップ（２０）は、油圧ローター（８）のブレード（１０）に対して位置して、２つの固定ラジアルマウント（１４）の端部に沿って延び、その端部でフラップ（２０）の旋回がコントロールできるようにされる。【選択図】図３

Description

本発明は、特に船舶用のプロペラポンプタイプの油圧推進装置（以下、「プロペラポンプ式油圧推進装置」と呼ぶ）、及びその装置を備えた船舶に関する。

フランス国特許２，８６９，５８６号は、船舶用のプロペラポンプ式油圧推進装置を開示している。このプロペラポンプ式油圧推進装置は、船舶の船体下に装着された支持ブラケットから吊り下げられたナセルと、プロペラポンプのローターを形成し、ナセルの背後にある幅広のノズルに取付けられるブレードを備えたプロペラとからなり、プロペラは、エンジンに接続された駆動軸と一体となって回転し、フィンは、プロペラポンプの固定子を形成するプロペラから上流のノズル内に設置されている。ナセルの支持ブラケットは、船体に対し通常／前方推進位置を主に１８０°旋回して、後方推進位置にすることができる。しかしながら、この船舶推進システムのデザインは、非常に複雑で費用がかかり、ナセル、固定子、及びプロペラアセンブリの全体を前方推進位置から後方推進位置まで１８０°旋回させる必要がある。

本発明の目的は、このようなプロペラポンプ式油圧推進装置の上記欠点を克服することである。

この目的に対し、本発明による主に船舶用に意図されたプロペラポンプ式油圧推進装置は、両端が開いたパイプとなった中空外側本体と、中空体の内側で、中空体に対し対称軸の周りに回転可能に装着されて、中空体の内周面まで延びた少なくとも２つの螺旋状プロペラブレードが装着されたハブを有する油圧ローターとからなっている。

プロペラポンプ式油圧推進装置は、中空体の内部で、ハブと油圧ローターのブレードのそれぞれの側に位置する２つの固定子を有していて、それぞれの固定子が、中空体の内部で油圧ローターを支持するための少なくとも２つの固定ラジアルマウントを有してフィンを形成し、そして少なくとも２つのフラップが、油圧ローターのブレードに対して位置して、２つの固定ラジアルマウントの端部に沿って延び、その端部でフラップの旋回がコントロール可能になっていることを特徴としている。

好ましくは、油圧ローターのブレードに対して位置する固定子のフラップは、前進及び後進速度を含む船舶特性により、中空体を通り抜ける水の流れを効率よくする方向に選択的に向けられる。

好ましくは、固定子は、船舶が前進するときに上流側で、船舶が後進するとき下流側となる前部固定子と、船舶が前進するときに下流側で、船舶が後進するとき上流側となる後部固定子とからなっている。

船舶が前進しているとき、前部固定子のフラップは、ブレードの前縁見かけ入射角に近い方位角、すなわち、前縁見かけ入射角に等しいか、またはその角度のプラスマイナス４°の間の方位角でローターのプロペラブレードに向けられる。これと付随して、後部固定子のフラップ（２０）は、ブレード（１０）の後縁見かけの入射角に近い方位角、すなわち、後縁の見かけの入射角に等しいか、またはその角度のプラスマイナス４°の間の方位角でローター（１０）のプロペラブレード（１０）に向けられる。

船舶が後進しているとき、前部固定子のフラップは、ブレードの前縁見かけ入射角に近い方位角、すなわち、前縁見かけ入射角と同じ、またはその角度のプラスマイナス５°の間でなる方位角でローター（１０）のプロペラブレード（１０）に向けられる。これと付随して、後部固定子のフラップは、ブレードの後縁の見かけの入射角に近い方位角、すなわち、後縁の見かけの入射角に等しいか、またはその角度のプラスマイナス５°の間の方位角でローターのプロペラブレードに向けられている。

好ましくは、固定子のフラップは、固定子のラジアルマウントの長さ方向に固定された連接ヒンジを有し、それらの旋回が、溝内で反時計回りまたは時計回り方向にスライドし、同時にフラップを同じ角度にするギアでなるコントロール手段でコントロールされる。

好ましくは、フラップを旋回させる手段は、中空体の外側にあるラジアル溝内でスライドできるギアと、このギアを外側ラジアル溝内で設定角度にスライドさせると、同時にフラップを同じ角度に旋回する変更手段とからなっている。

好ましくは、各油圧ローターのブレードは、複合炭素繊維材料で作成される。

好ましくは、各油圧ローターは、エラストマー材料などの粘弾性材料が組み込まれている。

形態１：油圧ローターのブレードの同じ側に位置する固定ラジアルマウント上のフラップを旋回させる手段は、中空体の外側にあるラジアル溝内でスライドできるギアと、ギアを、固定ラジアルマウントに関係するフラップの２つの旋回軸に固定する少なくともある種の接続アセンブリを有し、このギアを外側ラジアル溝内で設定角度にスライドさせると、同時にフラップを同じ角度にする。各接続アセンブリは、舵柄である。

形態２：油圧ローターのブレードの同じ側に位置する固定ラジアルマウント上のフラップを旋回させる手段は、中空体の外側ラジアル溝内でスライドできる外ギア（外側に歯がある）と、外ギアを、固定ラジアルマウントに関係するフラップの２つの旋回軸に固定する接続アセンブリからなり、外ギアを外側ラジアル溝内で設定角度にスライドさせると、同時にフラップも同じ角度にする。各接続アセンブリは、外ギアと噛み合うギアホイールと、このギアホイールと一体になり、対応するフラップの旋回軸の一端に固定された別のギアホイールと噛み合う送りねじを有している。

形態３：油圧ローターのブレードの同じ側に位置する固定ラジアルマウント上のフラップを旋回させる手段は、中空体の外側ラジアル溝内でスライドできる横ギア（側に歯がある）と、横ギアを、固定ラジアルマウントに関係するフラップの２つピボット軸（２２）に固定する少なくとも２つの接続アセンブリからなり、この横ギアを外側ラジアル溝内で設定角度にスライドさせると、同時にフラップも同じ角度にする。各接続アセンブリは、横ギアと噛み合い、対応するフラップのピボット軸の一端に固定されるギアホイールを有している。

本発明はまた、少なくとも１つの推進装置を、船舶の船体の下で、この船舶の後部に取付けられている船舶を目的にしている。

油圧ローターのブレードの両側にある固定子のフラップを旋回する手段が、フラップを選択的に方向に変え、船の前進または後進速度、その負荷、および／またはエンジン出力を含む船舶の水流特性に応じて、中空体を通り抜ける水の流れを最も効率よくできるのは有益である。

好ましくは、油圧ローターのブレードのそれぞれの側のフラップを旋回させる手段は、油圧または空気圧駆動装置を有している。この駆動装置のシリンダーは、船舶の船体の一部であり、そのピストンロッドは、ギアの一部であって、駆動装置が係合されたとき、ピストンロッドを中空体のラジアル溝内でスライドさせて、フラップの角度を対応する固定子の固定マウントに対して調整することができるようにする。

油圧ローターは、熱エンジンまたは電気エンジンなどの推進エンジンに連結された船舶に装着された長さ方向駆動シャフトによって回転する。

推進装置の中空体は、幅広ノズル形状で、船舶の船体の下に固定される。

以下の図面を用いての説明は、本発明、他の目的、特性、詳細、及び利点を理解する助けとなる。図面は、本発明の３つの構成／形態を例として挙げている。

本発明のプロペラポンプ式推進装置を備えた船舶の斜視図である。 図１の矢印ＩＩが指す部分を示す船舶後部の拡大図である。 本発明のプロペラポンプ式推進装置の内部拡大斜視図である。 図３の矢印ＩＶが指す部分を示すプロペラポンプ式推進装置の斜視図である。 図４の矢印Ｖが指す部分を示す部分斜視図で、形態１で説明する手段の一部を表し、プロペラポンプ式推進装置の固定子のフラップを適切な方向にすることができるようにしている。

プロペラポンプ式推進装置の固定子のフラップを適切な方向にする手段の１つを示す拡大部分斜視図である。 プロペラポンプ式推進装置の固定子のフラップを適切な方向にすることができるようにした形態２の手段の１つを示す拡大部分斜視図である。 プロペラポンプ式推進装置の固定子のフラップを適切な方向にすることができるようにした形態３の手段の１つを示す拡大部分斜視図である。 プロペラポンプ式推進装置の内部に粘弾性材料を含んだブレードの長さ方向断面図である。

プロペラポンプ式推進装置の斜視図であり、図３に対応し、船舶がこの船舶の設定稼働条件で前進している場合を示している。 プロペラポンプ式推進装置の斜視図であり、図１０に対応する。これは、船舶が図１０に示した設定稼働条件を外れて前進しているときにプロペラポンプによって生成される乱流を示している。 図１０と図１１に対応するプロペラポンプの斜視図で、図１１に示すように、船舶の前方への動きによって生じる乱流を打消すためのプロペラポンプ内の水の流れの修正を示している。

船舶が逆方向にあるときにプロペラポンプがどのように見えるかを示す斜視図であり、その内部に生じた乱流を示している。 図１３からのプロペラポンプの斜視図であり、図１３から乱流を打消すために内部で修正された水の流れを示している。 図１５−１と図１５−２は、船舶が前進しているときの水の流れを示す斜視図である。 図１６−１と図１６−２は、それぞれ典型的な青銅と典型的なステンレス鋼または複合材料のブレードの側面を示している。 種々の材料で作られたプロペラの揚力／抗力比を示す図である。

先ず、図１および図２を参照すると、参照番号１はコンテナ船など水上船舶を示し、船体２の下および背後に本発明によるプロペラポンプ式推進装置３が装着され、プロペラポンプ式推進装置に面して後部舵４を有している。

しかしながら、プロペラポンプ式推進装置３が装着される船舶は、例えばフェリーや旅客船などの他の水上船舶、および例えばフリゲート艦などの水上軍事船舶、地雷ハンターまたは潜水艦などの軍事航海船舶も含まれる。プロペラポンプ式推進装置３が装着できる船は、任意の水中船舶も含んでいる。

プロペラポンプ式推進装置は、特定の推進システム、例えばポンプジェットシステムにも取付けできる。

図２に示すように、プロペラポンプ式推進装置３は、船舶１の長さ方向に延びる駆動軸５に連結され、これは、船舶エンジン、例えば、図示していないが船舶１内部の熱または電気エンジンの出力軸に連結される。

プロペラポンプ式推進装置３は、図３〜６および９〜１４の形態１で示される。これらの図を参照すると、プロペラポンプ式推進装置３は、両端が開いたダクトである外側中空体６を備え、この外側中空体６は、船体２の一部であるブラケット７部分の手段によって船舶１の船体２に固定されている。この中空体は、船舶１の前部から後部に向かって断面積が小さくなった幅広ノズル形状である。プロペラポンプ式油圧推進装置は、さらに、油圧ローター８が中空体６内で中空体６の対称軸Ｘ−Ｘ’の周りを回転可能に装着されている。

油圧ローター８は、少なくとも２つ、例えば８つのブレード１０を持つハブ９を備えている。ブレード１０は、螺旋状のプロペラブレードであり、中空体６の内周面６ａにまで延びている。

油圧ローター８が、図１０の矢印Ｆ１で示す方向に回転すると、矢印ＡＶで示すように船舶１に前進方向に推力を与え、推進装置３の中空体６を設定速度で通り抜ける水の流れは、図１０の様々な矢印で示すようにその反対方向に行く。
一方、油圧ローター８が、図１４の矢印Ｆ２で示すように反対方向に回転すると、船舶１に矢印ＡＲで示すような後進方向に推力を与え、推進装置３の中空体６を設定速度で通り抜ける水の流れは、図１４の矢印で示すように矢印ＡＲとは反対方向になる。

プロペラポンプ式推進装置３はまた、中空体６の内部で、ハブ９と油圧ローター８のブレード１０のそれぞれの側に２つの固定子１２を備えている。各固定子１２は、少なくとも２つ、例えば８つの固定ラジアルマウント１４を備え、これらは油圧ローター８上のブレード１０の数に対応して、油圧ローター８を中空体６内に保持するに使用される。

より具体的に、油圧ローター８のハブ９は、軸方向に相対する２つの固定部位１６と１８の間に位置して、それぞれが対応する固定子１２のマウント１４によって支持されている。それ故、固定子１２のマウント１４は、一方の固定部位１６の径方向部分であり、中空体６の内表面６ａの部分でもあり、もう一方の固定子１２の固定マウント１４は、もう一方の固定部位１８の径方向部分であり、中空体６の内表面６ａでもある。これは、固定部位１６および１８が、対称軸Ｘ−Ｘ’と同軸にある２つの固定子１２の固定マウント１４によって中空体（６）の内側に保持されることを意味している。

油圧ローター８は、１６と１８の固定端を通り抜け、ボールベアリング（図示していない）によって回転可能に取り付けられた駆動軸５によって回転し、油圧ローター８のハブ９は、例えばスプライン手段で駆動軸（５）に回転可能に結合され、ハブ（９）は、２つの固定端部部位１６と１８の間で並進運動しない。

２つの固定子１２のラジアルマウント１４は、フィンとなるように設計され、各固定子も、フィンになるように設計されて、この固定子のラジアルマウント１４の端部に沿って旋回可能（旋回はコントロールできる）に装着され、フラップ（２０）が油圧ローターの８枚のブレード１０に対して位置している。油圧ローター８のブレード１０に対して位置した固定子２０のフラップ２０は、前進と後進速度を含む船舶１の特性に応じて、水の流れが中空体６を最も効率よく通る方向に選択的に向けることができる。

固定子のフラップ２０は、この固定子のラジアルマウント１４の長さ方向に固定された連接｛こうごう｝ヒンジを有し、溝２６内で反時計回りまたは時計回り方向にスライドし、同時にフラップ２０を同じ角度にするギア２４でなるコントロール手段を使用してそれらの旋回をコントロールする。

好ましくは、各フラップ２０は、径方向支持体１４の縁の長さ方向に固定された連接ヒンジを有し、このヒンジの軸２２が、マウント１４とフラップ２０のヒンジを通り抜け、このフラップのヒンジの一部であって、その結果、フラップ２０がマウント１４に対して旋回できる。

形態１：油圧ローター８のブレード１０の同じ側にある固定ラジアルマウント１４のフラップ２０を旋回させる手段は、中空体６の外側にあるラジアル溝２６内でスライドできるギア２４と、ギア２４を、固定ラジアルマウント（１４）に関係するフラップ（２０）の２つの旋回軸（２２）に固定する接続アセンブリ２８を有して、ギア２４を外側ラジアル溝２６内で設定角度にスライドさせると、同時にフラップ２０を同じ角度にすることができるようになる。

好ましくは、各接続アセンブリ２８は、中空体６の外側に位置する舵柄であり、その一端が、中空体６の外側にあるギア２４から中空体６に対し垂直に突出した突起３０の一部であり、他端が、中空体６からその周囲側壁を通り抜けて突出して旋回軸２２の一端に連結されている。

より具体的には、突起３０の一部である舵柄２８の端部が、突起３０にある長穴３２を通ってギア２４とほぼ平行に延び、舵柄２８の反対側端部が、旋回軸２２の外側端部となる四角形部位３６を保持するブラケット３４の一部である。したがって、ギア２４を溝２６内で設定角度にスライドさせるとき、突起３０によって舵柄２８を動かし、軸２２を同じ方向に設定角度に回転させ、すると対応するフラップ２０を旋回させる。

各ギア２４を対応する溝２６内でスライドさせるのは、ギア２４の対称正中面をほぼ横切る平面上に位置する外付け駆動装置３８によってできる。この駆動装置は、油圧式または空圧式であって、そのシリンダーは、クレビス４２によって船舶１の船体２の下にある中空体６のブラケット７の一部に一体に取り付けられ、そのピストンロッド４４は、ギア２４の一部であるクレビス４６によって固定された連接マウントによって取り付けられる。すなわち、クレビスは、ギアの外側に取り付けられる。したがって、駆動装置３８を作動させると、駆動装置３８のピストンロッド４４がどの方向に動かに応じて、ギア２４を角度方向またはその他の方向に対応する溝２６内でスライドさせ、フラップ２０をマウント１４に対して同じ時間に同じ方向に動かすことができる。

図７に示す形態２：油圧ローター８のブレード１０の同じ側にある固定ラジアルマウント１４上のフラップ２０を旋回させる手段は、中空体６の外側にあるラジアル溝５０内でスライドできる外ギア（外側の歯）４８と、外ギア４８を、固定ラジアルマウント１４に関係するラップ２０の２つの旋回軸２２に固定する接続アセンブリを有して、この外ギア４８を外側ラジアル溝５０内で設定角度にスライドさせると、同時にフラップ２０を同じ角度にすることができる。

好ましくは、各接続アセンブリは、外ギア４８と噛み合うギアホイール５２と、別のギアホイール５２の一部で、対応するフラップ２０の旋回軸２２の一端に固定された別のギアホイール５６と噛み合う送りねじ５４を有している。ギアホイール２６は、軸２２に対し垂直で、ギアホイール５２に対し垂直である。もちろん、送りねじ５４は、中空体６に対して回転し、中空体の外側で一体型ブラケット５７の一部で中空体６に対して並進しないように装着される。

各外ギア４８は、ギア２４を溝２６内でスライドさせるに使用される駆動装置３８と同一の駆動手段（ここでは図示していない）により、溝５０内で反時計回りまたは時計回りの方向に動かすことができる。この駆動手段は、形態１のそれぞれの駆動装置３８に対して示したと同じ方法で、ギア４８と、船体２上の中空体６のブラケット７の一部との間に装着される。したがって、駆動によって外ギア４８を溝５０内で時計回りまたは反時計回り方向にスライドさせると、ギアホイール５２が回転し、これにより送りねじ５４を回転させて他のギアホイール５６を回転させ、軸２２が回転して同時にマウント１４に関係するフラップ２０を旋回させる。

図８に示す形態３：各固定子マウント（１４）のフラップ２０を旋回させる手段は、中空体６の外側ラジアル溝６０でスライドできる横ギア５８（片側に歯がある）と、横ギアを、各固定子の固定ラジアルマウント１４に関係するフラップ２０の２つの旋回軸２２に固定する接続アセンブリ６２からなっている。

好ましくは、接続アセンブリ６２は、中空体６の外部にある軸２２の端部にそれぞれ組み込まれたギアホイールで構成され、これらの軸は、対応する固定子のフラップを旋回させる。これらギアホイールは、ギア５８に対して垂直に延び、このギアの横歯と噛み合う。

先の２つの形態の場合のように、各ギア５８が対応する溝６０内で設定された角度に応じたスライドは、駆動装置によって行う。この駆動装置は、他の２つの形態で述べたと全く同じ方法で、ギア５８と中空体６のブラケット７に連結されている。したがって、このコントロール駆動アセンブリの詳細な構造を繰り返す必要がない。

したがって、各固定子のギア５８に接続された駆動装置が作動すると、ギア５８は、駆動装置によって設定された方向と角度で、溝６０内でスライドし、ギアホイール６２を回転させ、同時に、この固定子のマウント１４に関係するフラップ２０を対応する角度に旋回させる。

好ましくは、各油圧ローター８のブレード１０は、複合炭素繊維材料から作られる。油圧ローター８のブレード１０に複合材料を使用すると、プロペラポンプ式推進装置３によって発生する騒音と振動を和らげる。さらに、複合材料中の炭素繊維の方向は、水圧で各ブレード１０が油圧ローター８の回転速度、および船舶１の出力および／または前進速度に応じてどれだけ曲がるかをコントロールできるようにする。

したがって、油圧ローター８のブレード１０のねじれは、ローターの回転速度、船舶の出力および／または前進速度、および船舶の負荷に従ってコントロールできるかもしれない。これは、これらのブレード１０がほぼ最適に曲げられて、これらのブレードが種々の航行状態にわたって最適に機能することを可能にするねじれ差動とすることができることを意味している。

各複合材料のブレードに炭素繊維が存在することは、また、各ブレードの側面の厚さを減らすに使用され、それにより、プロペラポンプ式推進装置３の効率を向上させる。最後に、ブレードを複合材料から作成することは、ローター８を大幅に軽くし、ローターブレードの腐食とキャビテーションに係る問題も根本的になくせることを意味している。

図９に示すように、粘弾性材料１１ならびにエラストマー材料が、油圧ローター８のブレード（１０）のそれぞれに組み込ませるのが有利である。弾性材料のブレードへの組み込みは、騒音と振動を軽減するに使用される。実際、粘弾性材料をその２つの表面の間の各ブレード１０に組み込むと、引張−圧縮レベルに作用し、粘弾性材料が、ブレードの複合材料と粘弾性材料の間の剛性の違いによるせん断応力下で作用する。このようにして、各ブレードを通り抜ける波は、強力なエネルギーが消散され、その結果騒音が緩和されることになる。

船舶１が矢印ＡＶの方向に前進しているときにプロペラポンプ式推進装置３がどのようになっているかは、図１０から図１２を参照して以下に説明する。

図１０は、特に前進速度、エンジン出力、および負荷を考慮して、船舶の設定稼働パラメーターに対応する形態にあるプロペラポンプ式推進装置３を表している。この形態では、油圧ローター８は対応する速度で回転し、２つの固定子１２のフラップ２０は、プロペラポンプ式推進装置が稼働している間は乱流を生じない条件にあるマウント１４に対しての角度位置にある。

したがって、２つの固定子１２のフラップ２０の方位は、ブレード１０の前縁および後縁の角度が船舶の前進速度およびポンプの回転速度に合うようになっている。これは、中空体６を通り抜けて推力を生む水の流れが、プロペラポンプ式推進装置３が稼働している間、乱流を生じさせることなく、船舶を最適な効率で前進させることを意味している。

図１１は、船舶１が図１０に示したものとは異なるパラメーター、例えば異なる負荷を有する場合、あるいは、海が荒れ、前進速度が遅いためにエンジン出力をより大きくし、そのため油圧ローター８の回転速度を調整する場合に使用されるプロペラポンプ式推進装置３の形態を示している。

このような状況で、図１１は、各固定子１２のマウント１４に関係するフラップ２０の位置が、油圧ローター８のブレードの前縁と後縁が船舶の前進速度の変化とローターの回転速度変化に合うように調整できないことにより、中空体６を通り抜ける水の流れのバランスが乱れていることを示している。駆動装置３８によってコントロールされるフラップ２０の位置を変えることにより、プロペラポンプ式推進装置３を通り抜ける水の流れは、最適性能がでるように修正され、装置の使用範囲を広くしてエンジン停止を防いでいる。水の流れの方向に関して上流側と下流側で調整可能な固定子のフラップを使用することにより、通常の状態で稼働していても、プロペラポンプ式推進装置３での乱流を抑えることができる。

図１２は、上流側固定子、油圧ローター８のブレード１０および下流側固定子の間の水の流れが、装置内に乱流を生じさせることなく、最適に修正されていることを示している。

図１３は、油圧ローター８のブレード１０が方向を反対にして船舶１を逆方向に動かし、中空体６を通り抜ける水の流れに乱流を生じさせている点でのプロペラポンプ式推進装置３を示している。実際、油圧ローター８の回転方向が逆になったことにより、油圧ローター８のブレード１０の前縁と後縁（今は反転している）は、最早効率よく作動していない（効率的にするために、ブレード１０周りの水の流れは、ブレードの前縁と後縁の近くで滞らなければならない）。

図１４は、中空体６を通り抜ける水の流れが、対応する矢印で示されるように最適に調整されたときのプロペラポンプ式推進装置３の形態を示している。より具体的に、駆動装置３８を使用して２つの固定子１２のフラップ２０を適切な角度に向けることにより、固定子と油圧ローター８のブレード１０で水の流れがエンジンの停止を抑え、逆方向に向いているブレード１０の後縁と前縁を最も効率よく維持することができる。したがって、固定子１２のフラップ２０の角度を変更することにより、船舶を反転させる際のエンジン停止を抑えるとともに、プロペラポンプ式推進装置３内での乱流を抑えることができる。

もちろん、２つの固定子１２のフラップ２０を旋回させるに使用される駆動装置３８は、船舶（１）内に設置され、これは、船舶の稼働パラメーターを受けるコントロールユニット（ここでは図示していない）によって駆動され、駆動装置がフラップを船舶の稼働状態により適切な位置に動かせるようしている。これにより、プロペラポンプ式推進装置３が最も効率よく作動できるようになる。

この装置の油圧ローターの両側に可動フィンを備えた２つの固定子を持つプロペラポンプ式推進装置を使用することにより、装置の中空体がノズル型形状であっても、この装置の効率は、船舶の前進中だけでなく、装置の油圧ローターが逆に係合しているときにも改善される。

上記した３つの形態において、フラップ２０を旋回させる手段は、中空体６の外側にあるラジアル溝２６、５０、６０内でスライドできるギア２４、４８、５８と、このギア２４を外側ラジアル溝２６で設定角度にスライドさせ、同時にフラップ２０を同じ角度に旋回させる変更手段２８；５２、５４、５６；６２を有している。ラジアル溝２６、５０、６０が中空体６の外側に位置することにより、ギア２４、４８、５８を、例えば外部駆動装置３８により中空体６の外側からスライドさせることができ、リング２４、４８、５８のスライドが容易になり、および両方の時間で同時にフラップ２０の旋回ができる。

特に、図１５−１と１５−２に示すように、固定子１２は、船舶が前進するときに上流側で、後進するときに下流側となる前部固定子と、船舶が前進するときに下流側で、後進するときに上流側となる後部固定子とを有している。

船舶１が前進しているとき、前部固定子のフラップ２０は、ローター１０のプロペラブレード１０の方向に、前記ブレード１０の前縁見掛け入射角の角度に近い方位角、すなわち、前縁見掛け入射角と同じか、またはその角度のプラスとマイナス４°の間の方位角で向いている。これと付随して、後部固定子のフラップ２０は、ローター１０のプロペラブレード１０の方向に、このブレード１０の後縁見掛け入射角の角度に近い方位角、すなわち、後縁見掛け入射角と同じか、またはその角度のプラスとマイナス４°の間の方位角で向いている。

船舶１が後進しているとき、前部固定子のフラップ２０は、ローター１０のプロペラブレード１０の方向に、このブレード１０の前縁見掛け入射角の角度に近い方位角、すなわち、前縁見掛け入射角と同じか、またはその角度のプラスとマイナス５°の間の方位角で向いている。これと付随して、後部固定子のフラップ２０は、ローター１０のプロペラブレード１０の方向に、このブレード１０の後縁見掛け入射角の角度に近い方位角、すなわち、後縁見掛け入射角と同じか、またはその角度のプラスとマイナス５°の間の方位角で向いている。

ブレードの前縁または後縁の見かけの入射角は、上流側／下流側の流速とプロペラの回転によって生じる速度の合計である。上流側／下流側の流れの方向は、プロペラの軸方向速度の逆であり、プロペラブレードの回転運動の速度から流れの速度を引いたベクトル減算として定義することもできる。

前部固定子のラジアルマウントは、上流側の流れ５５の径方向の変形を小さくし、フラップの後縁は、上流側の流れ５５をプロペラブレードの見かけの入射角に近い角度（４°未満または４°）でプロペラブレード１０に向ける。下流側固定子は、プロペラの後縁の小さな角度（４°未満または４°）内にあるスラット（リーディングエッジフラップ）を有して、流れを、下流側の流れ５６の径方向歪みをなくす方向に変えてシステムの全効率を改善する直進流れにする。

プロペラブレード１０は、通常は遥かに広い多様な入射角（プラス／マイナス１５°まで）に対応できるように設計されていて、揚力／抗力比が低いことと関連してかなり厚くしている（図１５）。このことは、プロペラを、炭素繊維や最小降伏強度５５０Ｎ／ｍｍ２のマルテンサイトステンレス鋼（１３Ｃｒ４Ｎｉ／１３Ｃｒ６Ｎｉ）などの材料を使用することを念頭に置いて、降伏強度が１７５Ｎ／ｍｍ^２の高張力黄銅（Ｍｎ−Ｎｉ−青銅、ＣＵ２）などの低降伏強度材料で作り、最小可能厚さで設計できるようになる。これは、上流側固定子の後縁フラップと下流側固定子の前縁スラットが存在しない別の場合には、油圧ローター８が可変ピッチ型設計であれば可能である。典型的な青銅と典型的なステンレス鋼または複合ブレードの側面を、それぞれ図１６−１と１６−２に示す。

図１７に示すように、ステンレス鋼または複合材料で作られたプロペラブレードと、青銅で作られたプロペラブレードに対して、種々の入射角で、揚力／抗力比をシミュレートしている。ステンレス鋼または複合材料で作られたプロペラブレードの場合、約４°の入射角で曲線のピークが得られると見られる。その場合、本発明による装置内でステンレス鋼または複合材料で作られたプロペラブレードを使用することが特に有利である。

プロペラポンプ式推進装置は、水上船舶に特に適用可能であるが、これに限定するものではない。例えば、コンテナ船では、船舶を逆転させるときに標準的な推進装置では効率が十分でない場合があり、逆方向は適用可能であるが、使用できない程度に効率が下がることがある。

Claims (18)

1. 両端が開いたパイプとなった中空外側本体（６）と、中空体（６）の内側で、中空体（６）に対し対称軸（Χ−Χ’）の周りに回転可能に装着されて、中空体（６）の内周面まで延びた少なくとも２つの螺旋状プロペラブレード（１０）が装着されたハブ（９）を有する油圧ローター（８）とからなり、船舶（１）に取り付けるプロペラポンプ式油圧推進装置（３）であって、
   前記プロペラポンプ式油圧推進装置（３）は、中空体（６）の内部で、ハブ（９）と油圧ローター（８）のブレード（１０）のそれぞれの側に位置する２つの固定子（１２）を有し、それぞれの固定子（１２）が、中空体（６）の内部で油圧ローター（８）を支持するための少なくとも２つの固定ラジアルマウント（１４）を有してフィンを形成し、そして少なくとも２つのフラップ（２０）が、油圧ローター（８）のブレード（１０）に対して位置して、２つの固定ラジアルマウント（１４）の端部に沿って延び、その端部でフラップ（２０）の旋回がコントロールできるようにされていることを特徴とするプロペラポンプ式油圧推進装置。
2. 前記油圧ローター（８）のブレード（１０）に対して位置する固定子（２０）のフラップ（２０）は、前進及び後進速度を含む船舶（１）特性により、中空体（６）を通り抜ける水の流れを効率よくする方向に選択的に向けられることを特徴とする請求項１に記載の油圧推進装置。
3. 前記固定子（１２）は、船舶が前進するときに上流側で、船舶が後進するとき下流側となる前部固定子と、船舶が前進するときに下流側で、船舶が後進するとき上流側となる後部固定子とからなり、
   船舶（１）が前進しているとき、前部固定子のフラップ（２０）は、ブレード（１０）の前縁見かけ入射角に近い、すなわち、前縁見かけ入射角に等しいかまたは前記角度のプラスマイナス４°の間の方位角でローター（１０）のプロペラブレード（１０）に向けられ、これと付随して、後部固定子のフラップ（２０）は、前記ブレード（１０）の後縁見かけの入射角に近い、すなわち、後縁の見かけの入射角に等しいか、またはその角度のプラスマイナス４°の間の方位角でローター（１０）のプロペラブレード（１０）に向けられ、
   船舶（１）が後進しているとき、前部固定子のフラップ（２０）は、ブレード（１０）の前縁見かけ入射角に近い方位角、すなわち、前縁見かけ入射角と同じ、またはその角度のプラスマイナス５°の間でなる方位角でローター（１０）のプロペラブレード（１０）に向けられ、これと付随して、後部固定子のフラップ（２０）は、前記ブレード（１０）の後縁の見かけの入射角に近い方位角、すなわち、後縁の見かけの入射角に等しいか、またはその角度のプラスマイナス５°の間の方位角でローター（１０）のプロペラブレード（１０）に向けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧推進装置。
4. 前記固定子のフラップ（２０）は、前記固定子のラジアルマウント（１４）の長さ方向に固定された連接ヒンジを有し、それらの旋回が、溝（２６）内で反時計回りまたは時計回り方向にスライドし、同時にフラップ（２０）を同じ角度にするギア（２４）でなるコントロール手段でコントロールされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
5. 前記フラップ（２０）を旋回させる手段は、中空体（６）の外側にあるラジアル溝（２６、５０，６０）内でスライドできるギア（２４・４８，５８）と、
   このギア（２４）を外側ラジアル溝（２６）で設定角度にスライドさせると、同時にフラップ（２０）を同じ角度に旋回する変更手段（２８；５２、５４、５６；６２）と、
   からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
6. 各油圧ローター（８）のブレード（１０）は、複合炭素繊維材料で作成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
7. 各油圧ローター（８）のブレード（１０）は、エラストマー材料などの粘弾性材料が組み込まれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
8. 前記油圧ローター（８）のブレード（１０）の同じ側に位置する固定ラジアルマウント（１４）上のフラップ（２０）を旋回させる手段は、
   中空体（６）の外側にあるラジアル溝（２６）内でスライドできるギア（２４）と、前記ギア（２４）を、固定ラジアルマウント（１４）に関係するフラップ（２０）の２つの旋回軸（２２）に固定する少なくともある種の接続アセンブリ（２８）を有し、
   このギア（２４）を外側ラジアル溝（２６）で設定角度にスライドさせると、同時にフラップ（２０）を同じ角度にすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
9. 各接続アセンブリ（２８）は、舵柄であることを特徴とする請求項８に記載の油圧推進装置。
10. 油圧ローター（８）のブレード（１０）の同じ側に位置する固定ラジアルマウント（１４）上のフラップ（２０）を旋回させる手段は、
    中空体（６）外側ラジアル溝（５０）内でスライドできる外ギア（外側に歯がある）（４８）と、
    外ギア（４８）を、固定ラジアルマウント（１４）に関係するフラップ（２０）の２つの旋回軸（２２）に固定する接続アセンブリと、
    からなり、この外ギア（４８）を外側ラジアル溝（５０）で設定角度にスライドさせると、同時にフラップ（２０）も同じ角度にすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
11. 各接続アセンブリは、外ギア（４８）と噛み合うギアホイール（５２）と、別のギアホイール（５２）の一部で、対応するフラップ（２０）の旋回軸（２２）の一端に固定された別のギアホイール（５６）と噛み合う送りねじ（５４）を有し、ギアホイール２６が旋回軸２２に対し垂直で、ギアホイール５２に対し垂直となることを特徴とする請求項１０に記載の油圧推進装置。
12. 前記油圧ローター（８）のブレード（１０）の同じ側に位置する固定ラジアルマウント（１４）上のフラップ（２０）を旋回させる手段は、中空体（６）外側ラジアル溝（６０）でスライドできる横ギア（側に歯がある）（５８）と、横ギア（５８）を、固定ラジアルマウント（１４）に関係するフラップ（２０）の２つのピボット軸（２２）に固定する少なくとも２つの接続アセンブリ（６２）とからなり、
    前記横ギア（５８）を外側ラジアル溝（６０）で設定角度にスライドさせると、同時にフラップ（２０）も同じ角度にすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の油圧推進装置。
13. 各接続アセンブリは、外ギア（５８）と噛み合い、対応するフラップ（２０）のピボット軸（２２）の一端の一部であるギアホイール（６２）を有することを特徴とする請求項８に記載の油圧推進装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載した少なくとも１つの推進装置（３）を、船舶（１）の船体（２）の下で、その船舶の後部に取付けられていることを特徴とする船舶（１）。
15. 油圧ローター（８）のブレード（１０）の両側にある固定子（１２）のフラップ（２０）を旋回する手段は、フラップ（２０）を選択的に方向を変え、船の前進または後進速度、その負荷、および／またはエンジン出力を含む船舶の水流特性に応じて、中空体（６）を通り抜ける水の流れを最も効率的にできることを特徴とする請求項１４に記載の船舶。
16. 油圧ローター（８）のブレード（１０）のそれぞれの側のフラップ（２０）を旋回させる手段は、油圧または空気圧駆動装置（３８）を有し、その駆動装置のシリンダー（４０）は、船舶（１）の船体（２）の一部であり、そのピストンロッド（４４）は、ギア（２４、４８および５８）の一部であって、駆動装置（３８）が係合されたとき、ピストンロッド（４４）を中空体（６）のラジアル溝（２６、５０および６０）内でスライドさせて、フラップ（２０）の角度を対応する固定子（１２）の固定マウント（１４）に対して調整することができるようにしたことを特徴とする請求項１４または１５に記載の船舶。
17. 油圧ローター（８）が、熱エンジンまたは電気エンジンなどの推進エンジンに連結された船舶（１）に装着された長さ方向駆動シャフト（５）によって回転することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の船舶。
18. 推進装置の中空体（６）は、幅広ノズル形状で、船舶の船体（２）の下に固定されることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の船舶。

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