JP3638576B2

JP3638576B2 - 舶用サイドスラスター

Info

Publication number: JP3638576B2
Application number: JP2002185391A
Authority: JP
Inventors: 喜久郎河上
Original assignee: 株式会社河上
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004026018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主推進装置や舵では行い得ない操船作業に使用される舶用サイドスラスターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、定期客船やフェリーボート、漁船、大型レジャー船などで、離着岸や揚網作業時など遅い船速下にも係わらず機敏な回頭動作や横平行移動の要求される船舶にはサイドスラスターが設備されることが多い。
【０００３】
一般に、これらサイドスラスターは図１２に示すように、船体１の船首部２などの水線下に船体幅方向へダクト３を貫通配置し、このダクト３内に水流を起こすプロペラ４を軸支し、油圧あるいは電動などのモーター５を動力源として、プロペラ４を正逆転させることによってダクト３から水流をいずれか一方の矢印方向へ選択的に噴出させ、その反作用で船体の回頭や横移動を生ぜしめるようにされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記サイドスラスターは効率的な面から、ダクト３内に推進プロペラ４を一つだけ設け、正逆転させることによりいずれかの舷へ排出流を起こさせるようにされている。この場合、船体の排水量が大きくなれば推進プロペラ４の推進馬力を大きくし、高速回転しなければならないが、このようにすると当然、推進プロペラ４に対する負荷も増え、高速回転によるキャビテーションが発生しやすくなり、この結果十分な回頭推力が得られなくなり、意図した通りの操船がし辛くなる問題があった。
【０００５】
さらに、図示のように一つのプロペラ４を正逆転して推力を発生させる場合、動力軸ハウジング４ａや推進軸ハウジング４ｂが水流抵抗となり、水流をプロペラ４より動力軸ハウジング４ａ側へと噴出させる場合とその逆方向とで、同一の回転数でも推力が異なり、両舷の回頭推力を一定にすることはできない問題があった。
【０００６】
もっとも、動力軸ハウジング４ａを中心としてプロペラ４の向きを１８０度回転自在に支持し、常にプロペラ４が吐出側へ向いて回転するように構成する場合もあるが、この場合プロペラシャフト４ａの回転支持構造が複雑となり、製造及び保守点検に手間がかかるといった問題があった。
【０００７】
また、これらサイドスラスターの推進プロペラは、水線下の狭いダクト内に配置されている事から修理点検作業を水中で行うのは困難で、点検修理には船体の上架が余儀なくされ、非常に手間と経費がかかる問題も生じていた。
【０００８】
この発明は、上記問題を解消し、大きな推力をキャビテーションの危険なく確実に発揮し、しかも両舷とも同一回転数でほぼ同一の推力とし、機敏な船体横移動や回頭を可能にすることを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１の発明は、水線下の船体幅方向に貫通配置されるダクト内に該ダクトの軸方向水流を起こすプロペラ式推進装置を設けた舶用サイドスラスターにおいて、前記ダクト内に配置された推進回転軸の両端にそれぞれプロペラが設けられ、前記ダクト内の軸方向水流が、前記二つのプロペラの同軸回転によって起されるようにされてなり、前記推進回転軸を受容するハウジングを備え、一方のプロペラは前記推進回転軸から取り外し可能に構成され、前記ハウジングは、前記一方のプロペラを推進回転軸から取り外した箇所にキャップ体を水密に取り付け可能とされてなるものである。
【００１０】
従って、ダクト内で発生する水流は、同軸方向に配列された二つのプロペラで発生され、噴出流の流勢は両舷何れの方向でも噴出側に位置するプロペラの推力に依存するので、両舷何れの方向への推力も一定の強さとすることができる。
【００１１】
また、駆動力を二つのプロペラに分散させ、その分プロペラに加わる負荷を軽減できるのでキャビテーション発生の危険も著しく軽減できる。また、キャビテーション発生による推力の低下を防げる効果もある。また、二つのプロペラによる同時運転に振動発生や水流の発生に何らかの問題がある場合、直ちに単一プロペラに変更できるので、汎用性に富む効果がある。
【００１２】
また、一本の回転軸の両側にそれぞれプロペラを取り付け、一本の回転軸のみに、駆動力を伝達すれば良いので伝達機構の構造が簡単となる。
請求項２の発明は、請求項１の舶用サイドスラスターにおいて、二つのプロペラの回転方向が逆とされ、この逆方向回転によってそれぞれのプロペラの起こす水流が同方向とされているものである。
【００１３】
この場合、二つのプロペラに対する駆動装置は複雑となるものの、プロペラによって発生される渦水流が、噴出方向は同一であるが渦の回転方向が逆となるので噴出流の流勢を強くすることができ、プロペラの噴出効率が良くなる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の舶用サイドスラスターの二つのプロペラの間におけるダクト内面に、プロペラの起こした渦水流を直流方向へ整流する案内突条を設けたものである。
【００１５】
プロペラによって発生された水流は、ダクト内で流路が制限された状態で強制的に流れるので、最初のプロペラによって生じた渦流が案内突条により矯正され、その状態で後面に位置するプロペラによって流出されるので、後方のプロペラに流入するまでの流速が低下した場合でも再度流速が増加される。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１、２、又は３の舶用サイドスラスターの二つのプロペラ間のプロペラ軸ハウジング外面に、ダクト内に径方向へ張り出す整流フィンを設けたものである。
【００１７】
この場合は、ハウジング側からの整流フィンでダクト内の水流が整流される。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の舶用サイドスラスターにおいて、水線下の船体幅方向に貫通配置されるダクトが二重筒とされ、内筒と外筒との間にスペーサが介挿されてなるものである。
【００１９】
二重筒とされたダクトの空間部分により防音がされ、プロペラ振動等による騒音が船内に伝えられるのが防止される。また、スペーサとして弾性を有する部材を使用すれば、共鳴振動数等により振動が発生する場合、内外筒間に介挿したスペーサで振動が吸収されるので、船内に不快な振動が伝わるのも防止できる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の舶用サイドスラスターにおいて、プロペラのボス部に少なくとも一条の周方向溝を設けてなるものである。
【００２１】
このようにプロペラボス部に周方向溝を設けると、魚網やロープ、ワイヤー等がプロペラに巻き付いた場合、この溝に積極的に巻き付かせることによって、プロペラ軸のベアリングなどへ食い込んでいくのを防止できるのである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態である舶用サイドスラスターを説明する。
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１である舶用サイドスラスターの断面図、図２は側面図、図３は蓋部の平面図である。
【００２３】
図１〜図３において、ダクト３の外面に、後述するプロペラ２２、２２を推進回転軸１９に付けたまま船内で装着、抜出しできるようにするため、図１の上方から見た平面視で長方形状となる開口部６が形成され、この開口部６に沿って形成されたフランジ部７に蓋板８がパッキン９を介してボルトナット１０…１０で水密に取りつけられている。
【００２４】
そして、蓋板８にプロペラ式推進装置１１が支持されている。
即ち、蓋板８の中心部に軸孔１２が設けられ、この軸孔１２にシャフトケース１３が挿通され、シャフトケース１３のフランジ部１４が、軸孔１２周囲にボルト１５で締結されている。
【００２５】
このシャフトケース１３内には、図１に示すように回転駆動軸１６がベアリング１７、１７を介して軸周囲に回転自在に軸支されている。
シャフトケース１３の下端には、軸芯がシャフトケース１３の軸芯と直交するようにハウジング１８が水密状態に取付けられ、ハウジング１８内には推進回転軸１９がベアリング２０、２０を介して軸支され、推進回転軸１９外面とハウジング１８内面との間は、パッキン２１によって水密にシールされている。
【００２６】
回転駆動軸１６と推進回転軸１９とは、カサ歯車２３、２３によって連接され、回転駆動軸１６の回転運動が推進回転軸１９に伝達されるようにされている。ハウジング１８より突出した推進回転軸１９の先端両側部分２１、２１にプロペラ２２が取付けられ、同一回転で同一方向への水流が起されるようにされている。
【００２７】
シャフトケース１３の上端には、駆動モータ２４が設けられ、その回転軸２５は回転駆動軸１６と直結されている。
図示例の駆動モータ２４は油圧モータを示し、図外の油圧ポンプから油圧をポート２４Ａ、２４Ｂに供給、排出することによって正逆転操作するようにされている。
【００２８】
また、蓋板８裏面のシャフトケース１３の両側部分には、図３〜図５に示すように、ダクト３内面と同一内面となるように同一半径で湾曲された水流安定カバー２９、２９が、型材よりなるブラケット３０、３０で取付けられ、水流安定カバー２９によりダクト３内のシャフトケース１３上端周囲にできる異形断面の空隙部分を閉じ、この空隙部分にダクト内の水流が入りこむことによる水流抵抗を生じさせないようにされている。
【００２９】
また、図１、図２において、シャフトケース１３の上端部分に符号２６、２６で示す部材は潤滑油用ポートを示し、潤滑油サプライタンク２７の底部と一方のポート２６が連通され、他方のポート２６が潤滑油サプライタンク２７の頂部に連通されて、潤滑油が回転駆動軸１６や推進回転軸１９を巡って自動的に循環するようにされている。
【００３０】
プロペラ２２、２２より軸方向外側のダクト３内面には、流木や浮遊物、魚網などに対する防護カバー３１、３１がそれぞれブラケット３２…を介してダクト３断面を横切るようにして取付けられている。
【００３１】
なお、プロペラ２２のボス部には、図１の部分拡大図に示すように周方向溝３４、３５が形成されている。この溝３４、３５は、例えば魚網やロープなどがプロペラ軸１９に絡みそうになったときに、この溝３４、３５に積極的に巻き付かせ、ハウジング１８内へと噛み込むのを防止するためのものである。
【００３２】
魚網やロープ、ワイヤーなどがプロペラ軸に巻き付き、これらがハウジング１８内に食い込んでいくと、シールパッキン２１部やベアリング２０に噛み込んで致命的な故障の原因となることがあるが、このように、ハウジング１８内の軸部に巻きつく前にボス部の周方向溝３４、３５に積極的に巻き付かせることによって、ハウジング１８との間のシールパッキン２１部やベアリング２０へと魚網やロープなどが噛みこまれて行くのを未然に防止するのである。
【００３３】
次に、この実施の形態１の舶用サイドスラスターの取付け並びに作動について説明する。
まず、この舶用サイドスラスターのダクト３を、図６に示すように船体１の船首部あるいは船尾部（図示例は船首部２）の喫水線ＷＬ下に貫通配置し、ダクト３の開口部３ａを船殻２ａの外面に沿わせるように裁断し、ダクト３の開口部３ａと船殻２ａとを水密に溶接し、あるいはＦＲＰ船の場合は図示のようにハンドレイアップ３ｂ…などの手法で接着する。
【００３４】
次いで、推進回転軸１９にプロペラ２２を取付けた後、ハウジング１８と回転駆動軸１６を収納したシャフトケース１３を蓋板８と共に、ダクト３の開口部６に挿入配置し、蓋板８をパッキン９を介してボルトナット１０でダクト３に締結すると共にシャフトケース１３を蓋板８にボルトナット１５で確実に固定する。
【００３５】
このとき、ダクト３の開口部６は、長方形状とされているので、推進回転軸１９にプロペラ２２を取付けたままシャフトケース１３を、船内からダクト３に挿入することができるので、狭いダクト内でのプロペラ取付け作業が不要となり、取付作業が容易となる。
【００３６】
そしてダクトから立ちあがる油圧駆動モータ２４に必要な油圧配管（図示省略）及び潤滑油２８用の供給管を配管する。これでサイドスラスターの取付が終了する。
【００３７】
次いで、作動について説明する。
船速が遅い状態あるいは停船状態で、船体の回頭ないし平行移動を行う場合、駆動モーター２４を駆動して、回転駆動軸１６を回転駆動し、これにより推進回転軸１９を回転させ、プロペラ２２、２２を回転駆動する。
【００３８】
このとき、図６に示す矢印Ｘ方向への水流を発生させようとする場合、シャフトケース１３を挟んで対峙するプロペラ２２、２２によって同時に矢印Ｘ方向の水流が発生させられるが、例えば、吸いこみ側（図６の右側）のプロペラ２２で起された水流の流速が、ダクト３内を縦に横切るシャフトケース１３の抵抗で低下しても、吐き出し側（図６の左側）のプロペラ２２で水流が再度附勢されて吐出されので、噴出水流の強さが保たれる。これは逆方向へ噴出する場合でも同様であるので、同一の回転数の何れの方向に対する噴出力であっても同じ噴出出力とすることができる。
【００３９】
また、プロペラ２２、２２が二つであっても駆動モータは一台であるので、駆動装置も構造が簡略化され、また水流を起こす際の力も二つのプロペラ２２、２２で分担されるのでプロペラに対する負荷もそれだけ小さくなり、キャビテーション発生の危険も著しく軽減する。従って、一つのプロペラを高速回転した場合のキャビテーション発生による効率低下といった不利が起こり難く、効率が良くなる。
実施の形態２
図７は実施の形態２の舶用サイドスラスターの断面図である。
【００４０】
なお、この実施の形態２の舶用サイドスラスターは、実施の形態１の舶用サイドスラスターに比べプロペラ２２の回転軸の構造が異なるだけで、他は同一であるため同一部分については実施の形態１と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
図７において、ハウジング１８内の推進回転軸１９は、両端の回転方向が異なるよう、中央部分から分離され、一方の軸１９の軸端には、細径部１９ａが軸方向へ突出形成され、他方の軸１９には中心に細径部１９ａを受容する受容孔１９ｂが穿設形成され、細径部１９ａが受容孔１９ｂ内に挿入され、細径部１９ａ外面と受容孔１９ｂ内面との間にベアリング２０が設けられ、相対回転が出来るようにされている。
【００４２】
そして、何れの軸にもカサ歯車２３、２３が設けられ、回転駆動軸１６により各推進回転軸１９、１９に逆回転が伝動されるように構成されている。
なお、プロペラ２２、２２の翼の捻り方向は、逆回転で起される水流が同一方向となるよう互いに逆関係とされている。
【００４３】
従って、一台の駆動モータ２４で駆動されるプロペラ２２、２２は、互いに逆回転しながら同一方向の水流を起こすので、吸いこみ側のプロペラ２２が起こした水流に対し、吐き出し側のプロペラ２２の翼面が、向かっていくように衝突するので、同一回転時のような水流の同一方向性が無く、より効率の良い水流排出が行われる。
【００４４】
従って、二つのプロペラに負荷を分散することによるキャビテーション発生の抑制の効果に加え、一台の駆動モータによる駆動力が非常に有効利用できることとなる。
【００４５】
実施の形態３
図８は、実施の形態３の舶用サイドスラスターのダクトのみの断面図、図９は防護カバー３１を省略して示す実施の形態３の舶用サイドスラスターの正面図である。
【００４６】
この実施の形態３の舶用サイドスラスターは、実施の形態１あるいは実施の形態２に示した舶用サイドスラスターのように、二つのプロペラ２２、２２の間におけるダクト３内面に、水流を直流方向へ整流する案内突条３６、３６を設けたものである。
【００４７】
この案内突条３６、３６は、二つのプロペラ２２、２２間にわたる長さとされ、水流抵抗を少なくするため、両端がゆるい傾斜部分とされている。
また、周方向に沿った本数は、少ないと整流効果が得られず、またあまり多くするのは水流抵抗が増すのと、製造コストが嵩むため、図示例のようにシャフトケース１３部分を除いた適当な複数個所に設けるなどといった構成とすることが好ましい。
【００４８】
また、案内突条３６の延びる方向は、図示のように軸方向直線とする他スパイラル状の曲線としても良い。
従って、この構成によれば、吸いこみ側プロペラ２２（図６)によって起こされた水流は、矢印Ｑで示すように渦巻き状に発生するが、吐き出し側のプロペラ２２へ流れ込む間に案内突条３６によって直流に近い流れＲに整流されるので、吐き出し側のプロペラ２２の効率も良くなる。
【００４９】
また、図９に示すようにハウジング１８外面に翼状に整流フィン３７、３７を突設しても良い。
この整流フィン３７、３７によって、吸いこみ側のプロペラ２２の渦巻き水流も直流に近い流れに整流される。
【００５０】
なお、案内突条３６と整流フィン３７の両方を備えた構造としても良い。
実施の形態４
図１０は、実施の形態４の舶用サイドスラスターの断面図である。
【００５１】
この実施の形態４の舶用サイドスラスターは、実施の形態１あるいは実施の形態２に示した舶用サイドスラスターの二つのプロペラ２２、２２のうち一方のプロペラ２２を推進回転軸１９から二点鎖線の矢印で示すように取り外し、単一プロペラでの操船もできるようにしたものである。
【００５２】
図１０は、図１に示した右側のプロペラ２２を取り外し、そこにキヤップ体４２を嵌めつけた状態を示すもので、この実施の形態４において、推進回転軸１９を受容するハウジング１８には、予めキャップ体４２が用意され、プロペラ２２と、ハウジング１８の推進回転軸１９挿通孔を有するカバー１８ａを取り外した後、推進回転軸１９の末端を切断し、図示のように用意されたキャップ体４２をシールパッキン（図示せず）を介して被せ、ボルト４３で水密に止着するようにされている。
【００５３】
この構造によれば、タンデムプロペラとした場合に、例えば振動の発生など何らかの不都合が生じた場合、簡単に単軸のプロペラ推進に戻すことが出来るので、補修のためのコストが著しく軽減される効果がある。
【００５４】
さらに他の実施の形態として、図１１に示すようにダクト３を左側の半裁正面図にも明示されているように、内筒３ｒと外筒３ｑの２重構造とし、外筒３ｑを図６の符号３ｂで示すようにハンドレイアップ等により船殻２ａに固定する一方、内筒３rと外筒３ｑとの間にスペーサ３ｓ…を介挿することによって、空間Ｓを設け、防音あるいは防振空間を形成しても良い。
【００５５】
図示のように出来るだけ少ない点状スペーサ３ｓにより空間Ｓを形成すれば、スペーサ３ｓによる振動伝達がされにくくなり、それだけ船内への防音効果が得られる。
【００５６】
なお、スペーサ３ｓの材質としては、硬質材料のほかゴム状弾性を有した材質とし、形態をダクト３の軸方向長さの全長にわたる長さの棒状体として周方向に適宜間隔に介挿したもの、あるいはスペーサ３ｓをリング状に形成し、これを軸方向適宜間隔毎に挿入する構成としても良い。
【００５７】
この場合は、プロペラ２２の回転及び水流により生じる振動をスペーサ３ｓに吸収させ、不快な振動が船内に伝わるのを防止することもできる。
なお、この場合の弾性を有するスペーサ３ｓは、例えば耐候性、耐水性を有するウレタンなどの合成ゴム製などとされる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の舶用サイドスラスターによれば、一定の力による駆動力によって起こされるダクトからの噴出水流の強さが、正逆転しても両舷でほぼ一定の推力にすることができる。
【００５９】
また、二つのプロペラに噴出水流を起こすための力を分散させるので、その分プロペラに加わる負荷を軽減でき、その結果キャビテーション発生の危険も著しく軽減でき、プロペラの推進効率も良くなる効果がある。また、一つのプロペラを取り外して直ちに単一プロペラに改変することができ、タンデム、単一の両システムへの変更が容易に出来る効果を有する。
【００６０】
さらに、二つのプロペラを、互いに逆回転させることによって同一方向の水流を起させるようにした場合は、さらにプロペラの効率も良くなり、ダクト内あるいはハウジング外面に案内突条ないしは整流フィンを設けた場合は、整流によってさらにプロペラの効率が良くなる効果を有する。
【００６１】
さらにダクトに防音空間を設け、あるいは振動吸収性を持たせれば、スラスター使用時に発生することのある不快な騒音や振動を船内に伝えるのが防止できるなどの効果を有する。
【００６２】
また、プロペラのボス部に周方向凹溝を形成し、ここに異物を巻き付き易くすることによって軸部への異物の噛み込みを無くすこともできる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１である舶用サイドスラスターの断面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同蓋部の平面図である。
【図４】図３のＡ‐Ａ線断面図である。
【図５】図３のＢ‐Ｂ線断面図である。
【図６】実施の形態１である舶用サイドスラスターの使用状態を示す断面図である。
【図７】実施の形態２である舶用サイドスラスターの断面図である。
【図８】実施の形態３である舶用サイドスラスターのダクトの断面図である。
【図９】実施の形態３である舶用サイドスラスターの正面図である。
【図１０】実施の形態４である舶用サイドスラスターの断面図である。
【図１１】さらに他の実施の形態である舶用サイドスラスターのダクトのみの断面図及び半裁正面図である。
【図１２】従来のサイドスラスターの要部斜視図である。
【符号の説明】
１船体
２船首部
３ダクト
８蓋板
１１プロペラ式推進装置
１２軸孔
１３シャフトケース
１４フランジ部
１５ボルトナット
１６回転駆動軸
１８ハウジング
１９推進回転軸
２２プロペラ
２３傘歯車
２４駆動モータ
２９水流安定カバー
３１防護カバー
３４案内突条
３５整流フィン

Claims

水線下の船体幅方向に貫通配置されるダクト内に該ダクトの軸方向水流を起こすプロペラ式推進装置を設けた舶用サイドスラスターにおいて、前記ダクト内に配置された推進回転軸の両端にそれぞれプロペラが設けられ、前記ダクト内の軸方向水流が、前記二つのプロペラの同軸回転によって起されるようにされてなり、前記推進回転軸を受容するハウジングを備え、一方のプロペラは前記推進回転軸から取り外し可能に構成され、前記ハウジングは、前記一方のプロペラを推進回転軸から取り外した箇所にキャップ体を水密に取り付け可能とされている舶用サイドスラスター。
請求項１の舶用サイドスラスターにおいて、二つのプロペラの回転方向が逆とされ、この逆方向回転によってそれぞれのプロペラの起す水流が同方向とされている舶用サイドスラスター。
請求項１又は２の舶用サイドスラスターの二つのプロペラの間におけるダクト内面に、プロペラの起こした渦水流を直流方向へ整流する案内突条を設けた舶用サイドスラスター。
請求項１、２又は３の舶用サイドスラスターの二つのプロペラ間のハウジング外面に、ダクト内に径方向へ張り出す整流フィンを設けた舶用サイドスラスター。
請求項１、２、３又は４の舶用サイドスラスターにおいて、水線下の船体幅方向に貫通配置されるダクトが二重筒とされ、内筒と外筒との間にスペーサが介挿されてなる舶用サイドスラスター。
請求項１、２、３、４又は５の舶用サイドスラスターにおいて、プロペラのボス部に少なくとも一条の周方向溝を設けてなる舶用サイドスラスター。