JP2515864Y2 - 船舶用ポッド型二重反転プロペラ - Google Patents

船舶用ポッド型二重反転プロペラ

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JP2515864Y2 JP1990009920U JP992090U JP2515864Y2 JP 2515864 Y2 JP2515864 Y2 JP 2515864Y2 JP 1990009920 U JP1990009920 U JP 1990009920U JP 992090 U JP992090 U JP 992090U JP 2515864 Y2 JP2515864 Y2 JP 2515864Y2
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【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、船舶用ポッド型の二重反転プロペラに関
し、詳しくは上流側のプロペラを可変ピッチ型に構成し
た船舶用ポッド型の二重反転プロペラに関する。
〔従来の技術〕 船舶の推進器は時代の推移と共に、より高効率、大馬
力のものが要求されている。
近年、この要請に応えるべく舶用二重反転プロペラが
実用化されている。この概略構成を第4図に示す。図示
するように、船尾の上流側と下流側に直列に互いに逆ピ
ッチで構成された一対の固定ピッチ型のスクリュープロ
ペラ(以下、固定ピッチプロペラという)30、31が設け
られている。これらのプロペラ30、31を同軸で反対方向
に駆動させるために二重反転軸が採用される。この二重
反転軸は上流側のプロペラ30を駆動する中空の外側回転
軸32と、下流側のプロペラ31を駆動する、外側回転軸32
に挿通された主機34直結の内側回転軸33とからなる。外
側回転軸32は主機34の駆動軸と歯車列35、中間軸36等を
介して連結されている。この構成により主機34の動力を
それぞれの回転軸32、33に反対方向に伝達することによ
り、上流と下流側のプロペラ30、31を略等しい回転数で
互いに反転できるようになっている。外側回転軸32と内
側回転軸33との間には軸受37が介装してある。
また、特開昭62−68198号公報記載のボート用の推進
器においても上流側と下流側に固定ピッチプロペラを直
列に設けて二重反転プロペラを構成したものが開示され
ている。
上記の二重反転プロペラのように上流側と下流側のプ
ロペラ双方とも固定ピッチプロペラにした場合、上流側
と下流側のプロペラのマッチング(負荷分担等)を図る
のが難しく、特に部分負荷運転時には期待通りの性能を
発揮できない。すなわち、二重反転プロペラの場合、プ
ロペラピッチは上流側と下流側の各プロペラの負荷バラ
ンスをうまくとるように決めなければならないが、常用
の馬力(船速)−回転数というような一点だけに着目す
れば、固定ピッチ型でも実現できなくはない。しかしな
がら、この設計点以外での運転の場合、上流側のプロペ
ラの負荷は舶用特性で決まるが、下流側のプロペラは上
流側のプロペラの影響で舶用特性から外れるため、負荷
のアンバランスを生じると共に、効率低下を招くことに
なる。
一方、第4図に示すような従来のラインシャフトタイ
プの二重反転プロペラおいて、上流側のプロペラを固定
ピッチプロペラ38、下流側のプロペラを可変ピッチ型の
プロペラ(以下、可変ピッチプロペラともいう)39とし
たものが開示されている(例えば(特開昭62−216895
号、特開昭62−221993号参照)。
このようなタイプでは上流側の固定ピッチプロペラ38
の負荷は下流側の可変ピッチプロペラ39のピッチ角を変
えると、可変ピッチプロペラ39の負荷が変化する方向と
は反対方向に変化する。従って、全体として高い効率が
得られる状態で全体の負荷を調整設定することができな
い。
この点を第3図で説明する。図中、38、39は上流側プ
ロペラ(この場合固定ピッチプロペラ)の翼断面と下流
側プロペラ(この場合可変ピッチプロペラ)の翼断面を
示す。また、πndはプロペラの周方向の流速を示し、こ
れは回転数で決まる。Veは軸方向の流速を示し、これは
船速で決まる。Varは下流側プロペラによる誘導速度、V
uf、Vafは上流側プロペラによる誘導速度である。β、γ
はそれぞれ上流側および下流側プロペラへの流入角を示
す。下流側の可変ピッチプロペラ39の翼角を調節する
と、上流側の固定ピッチプロペラ38に作用している誘導
速度Varが変化する。このVarの変化により上流側固定ピ
ッチプロペラ38への流入角βは、下流側固定ピッチプロ
ペラ39の翼角を大きくすれば小さくなり、翼角を小さく
すれば大きくなる。このため可変ピッチプロペラ39の翼
角により全体の負荷を調整しようとしても、上流側固定
ピッチプロペラ38の負荷が下流側可変ピッチプロペラ39
の負荷と反対の傾向を示すため(第2図における点
線)、調整し難かったり、或いは上流側固定ピッチプロ
ペラ38への流入角βが変化してキャビテーションを引き
起こしたりして効率低下を招くのである。
また、一方、特開昭62−244791号公報には上流又は下
流側の一方のプロペラを可変ピッチ型に構成した二重反
転プロペラが開示されているが、これにしても本来的な
目的は、危急時に二重反転軸の外側回転軸と内側回転軸
とが同一方向へ回転される場合には、ピッチ角を変更し
て一対のプロペラを共に同じ向きのピッチ角として同一
方向回転で同一方向の推力を発生させることにあり、後
述する本考案のような技術思想を積極的に開示するもの
ではない。
本考案は舶用ポッド型推進器において、二重反転プロ
ペラを形成し、上流側のプロペラを可変ピッチプロペラ
に構成して常に効率の高い状態で全体の負荷を調整設定
できるようにすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的達成のため、本考案の要旨は、船舶用二重反
転プロペラに構成したポッドプロペラにおいて、ポッド
部全体を旋回可能にすべき旋回機構を備えると共に、ポ
ッド部と二重反転プロペラの配置構造を、上流側から可
変ピッチプロペラ、固定ピッチプロペラ、ポッド部を直
列に並設したものとし、全体の負荷調整を可変ピッチプ
ロペラで行って二重反転プロペラの効果を最大限引き出
すようにしたことを特徴とする船舶用ポッド型二重反転
プロペラにある。
〔作用〕
上記構成によれば、上流側の可変ピッチプロペラと下
流側固定ピッチプロペラとのマッチングだけでなく、全
体の負荷即ち上流側と下流側プロペラの合計負荷を上流
側の可変ピッチプロペラのピッチ角(翼角)で調整でき
る。すなわち、上流側の可変ピッチプロペラのピッチ角
を変更すれば、下流側の固定ピッチプロペラへの水流の
流入速度、角度が変化して、上流側の負荷と同時に下流
側の負荷も変化する。この場合変化の割合は同じにはな
らいが、上流側の可変ピッチプロペラのピッチ角を下げ
れば(小さくとれば)、下流側の固定ピッチプロペラの
負荷も下がる方向に変化するので、運転状態に応じて最
も効率のよい負荷分担になるように上流側の可変ピッチ
プロペラのピッチ角を変更設定できる。
〔実施例〕
以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
第1図は本考案をポッド部全体の旋回機構を備えたタ
イプの船舶用ポッド型推進器に適用した場合の縦断面図
である。図示するように、このポッド推進器は全体とし
て1つのユニットに構成され、その概略構成は、船体H
に据え付けられるプラットホームFの上部に設けた上部
ギヤボックスGと、プラットホームFから下方に突出し
たストラット1に支持された流線形断面を有するポッド
部2と、このポッド部2の前端部に二重反転プロペラを
構成する上流側に設けた可変ピッチプロペラ3と下流側
に設けた固定ピッチプロペラと4からなる。
上部ギヤボックスG内に主機(図示略)側の駆動軸17
に継手18を介して連結された水平入力軸19が設けられて
おり、主機の動力はこの水平入力軸19からクラッチ部20
を介して軸受外筒21の端部に装着したピニオンギヤ22に
伝達され、更にこのピニオンギヤ22に噛合するベベルホ
ィール23を介して垂直入力軸5に伝達されるように構成
されている。図中、24はポッド部2全体を旋回するため
の旋回機構(ギヤ)を示す。この旋回機構24でポッド部
2全体を任意角度旋回することによって操舵機能等が発
揮される。
垂直入力軸5はストラット1内を下方に延設され、そ
の下端部にピニオンギヤ6が装着されている。このピニ
オンギヤ6の前後両側に2のベベルホィール7、8が該
ピニオンギヤ6に噛合してポッド部2内に配設されてい
る。後部(左側)のベベルホィール7は可変ピッチプロ
ペラ3の駆動用の内側プロペラ軸(以下、内軸という)
9に装着され、前部のベベルホィール8は固定ピッチプ
ロペラ4の駆動用の外側プロペラ軸(以下、外軸とい
う)10に装着されている。従って、内軸9と外軸10とは
ほぼ同一回転数で互いに逆回転するようになっている。
内軸9は外軸10内を挿通してポッド部2内に延設され、
その先端部が可変ピッチプロペラ3が突設されているプ
ロペラボス12に一体的に連結されている。可変ピッチプ
ロペラ3の基部には、圧油作用によってプロペラボス12
内を摺動するピストン部14等から構成される従来公知の
変節機構13が備えられており、ピッチ角を任意に調整設
定することができるようになっている。15、16はそのピ
ッチ角を検出して船体側に指示するための検出管とこれ
に連結されたリンク機構であって、リンク機構16に連動
するチェーン16aを介して図示しない翼角指示装置に接
続されている。一方、内軸9に外嵌された外軸10はポッ
ド部2内に延設され、その先端部が固定ピッチプロペラ
4が装着されているプロペラボス11に一体的に連結され
ている。
以上の説明から明らかなように、ポッド部2の前部に
は図上矢印で示す水流方向(船が前進する方向と反対方
向)に対し上流(前)側に可変ピッチプロペラ3、下流
(後)側に固定ピッチプロペラ4が直列に並設されてい
る。そして、上述の如く外軸10と内軸9は互いにほぼ同
一回転数で逆に回転するから可変ピッチプロペラ3と固
定ピッチプロペラ4とは相互に反転し、両プロペラ3、
4でもっていわゆる二重反転プロペラが形成されてい
る。二重反転プロペラにおいては、両プロペラ3、4は
通常は互いに逆ピッチになっており、互いに逆転(反
転)することで、同一方向の推力を発生するようになっ
ている。
上記構成において、上流側の可変ピッチプロペラ3の
ピッチ角を変更すれば、下流側の固定ピッチプロペラ4
への水流の流入速度、角度が変化して、上流側の可変ピ
ッチプロペラ3の負荷と同時に下流側固定ピッチプロペ
ラ4の負荷も変化する。つまり、上流側の可変ピッチプ
ロペラ3のピッチ角を下げれば(小さくすれば)、下流
側の固定ピッチプロペラ4の負荷も下がる方向に変化す
るので、運転状態に応じて最も効率のよい負荷分担にな
るように上流側の可変ピッチプロペラ3のピッチ角を変
更設定するようにすればよい。
ここで、本考案による効果を第2、3図によって定性
的に説明する。上流側の可変ピッチプロペラ3の翼角を
調節すると、下流側固定ピッチプロペラ4に作用する誘
導速度Vuf(周方向)とVaf(軸方向)が同時に変化する
(第3図)。このため上流側可変ピッチプロペラ3の翼
角を変更しても、下流側固定ピッチプロペラ4の流入角
γはあまり変化せず、流入速度Virだけが変化する(第
3図)。このことにより、 可変ピッチプロペラ3の翼角で全体の負荷を調節しよ
うとした時、固定ピッチプロペラ4の負荷傾向は、第2
図の実線で示すように、可変ピッチプロペラ3の負荷と
同じ傾向、つまり、翼角を大きくすれば、Virが増加し
て固定ピッチプロペラ4の負荷(吸収馬力)を増加する
傾向になるため、全体負荷調整を可変ピッチプロペラ3
の翼角で行うことが容易となる。なお、第2図中、横軸
には可変ピッチプロペラ3の翼角(吸収馬力)、縦軸は
固定ピッチプロペラ4の吸収馬力をとっている。点線は
前述したように、下流側のプロペラを可変ピッチプロペ
ラに構成した場合の従来例である。
固定ピッチプロペラ4の流入角γが常に良好な効率、
キャビテーション特性を得る値に保持できる。
〔考案の効果〕
以上説明した本考案によれば、船の前進状態において
上流側に可変ピッチプロペラ、下流側に固定ピッチプロ
ペラがくるように配置されているので、可変ピッチプロ
ペラのピッチ角を変更することで下流側の固定ピッチプ
ロペラの負荷を可変ピッチプロペラの負荷変化の方向と
同じ方向に変化させることができる。この結果、上流側
の可変ピッチプロペラのピッチ角を変化させることによ
って、運転状態に応じて最も効率のよい負荷分担を設定
できると同時に全体の負荷の調整幅が大きく、操船能力
の大きい推進装置が得られる。
また、上流側に可変ピッチプロペラを配置したこと
で、下流側のプロペラのトルクリッチなどを回避する場
合などに有効に対処できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案を適用した場合の舶用ポッド型二重反転
プロペラの縦断面図、第2図は本考案による効果の説明
図を示す。第3図は上流側プロペラと下流側プロペラの
翼断面における流速図を示す。 第4図は従来の一般的な舶用二重反転プロペラの概略構
成図である。 1…ストラット、2…ポッド部、3…可変ピッチプロペ
ラ、4…固定ピッチプロペラ、5…垂直入力軸、6…ピ
ニオンギヤ、8…ベベルホィール、9…内軸、10…外
軸。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】船舶用二重反転プロペラに構成したポッド
    プロペラにおいて、ポッド部全体を旋回可能にすべき旋
    回機構を備えると共に、ポッド部と二重反転プロペラの
    配置構造を、上流側から可変ピッチプロペラ、固定ピッ
    チプロペラ、ポッド部を直列に並設したものとし、全体
    の負荷調整を可変ピッチプロペラで行って二重反転プロ
    ペラの効果を最大限引き出すようにしたことを特徴とす
    る船舶用ポッド型二重反転プロペラ。
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