JP4341744B2 - 船尾管シール装置及び旋回式スラスタ - Google Patents

Description

本発明は、各種船舶に用いられる船尾管シール装置及び旋回式スラスタに関するものである。

船舶用プロペラ軸の船尾管シール装置は、プロペラ軸の軸受を潤滑する潤滑油が船外へ漏油することを遮断すると共に、海水が船内に浸入することをせき止める役目を果たすものである。プロペラ軸はある回転速度で回転し、潤滑油と海水はいずれもある圧力を有し、このような圧力条件のもとで耐久性のあるシール機能を確保するため、オイルシール型のシール装置を採用しているものがある。

そのようなシール装置は、海水用シールとしての２本のシールリングと、潤滑油用シールとしての１本または２本のシールリングとを備える。万一海水用シールリングが損傷した場合には、船内に海水が浸入すると重大事故につながるという理由から、潤滑油の圧力は海水の圧力よりも高くなるように重力タンクで加圧される構成とされている（例えば、特許文献１参照）。

そして、海水の浸入、潤滑油の漏油をチェックするため検査油を入れた検査タンクを、海水用シールと潤滑油用シールとの間に挟まれる部屋に連通するように設けることで、海水用シールが損傷し海水が浸入してくると、検査タンクの油面レベルが上昇し、一方、潤滑油シールが損傷して潤滑油が漏れてきて同様に油面レベルが上昇するため、この油面の変化でシール機能の健全性を判断することが考えられる。

そのようにするためには、具体的には例えば図６に示すような構造にすればよい。すなわち、プロペラ軸１１は、船体１２を貫通し、船外に位置する一端にプロペラ１３を設ける一方、船内に位置する他端に図示していない駆動機関を結合するとともに、軸受１４にて支持する。船体１２の前記貫通部において、船外側には断面くの字形状の第１のシールリング（海水用シールリング）１５ａ，１５ｂおよび第２のシールリング（潤滑用シールリング）１５ｃを内蔵した船尾管シール装置Ｓ１を装着し、また、船内側は軸受用潤滑油を封油するために断面くの字形状の潤滑油用シールリング１５ｄ，１５ｅを内蔵した船首側シール装置Ｓ２を装着している。

シール損傷時の海水浸入を確実に防止するために船の満載喫水（積荷を満載したときの、船底から喫水線までの高さ）Ｈ１よりも上方位置に、潤滑油を収容する重力タンク１６を設け、その重力タンク１６を、通路１７を通じて軸受１４の潤滑油室１４ａに連通させる。そして、満載喫水Ｈ１よりも低い位置である軽荷喫水（荷物を積まず、バラスト水で喫水を調整した状態における、船底から喫水線までの高さ）Ｈ２よりも下方位置に、検査油を収容する検査タンク１８を設ける。つまり、検査タンク１８の油面レベルが、重力タンク１６の油面レベル及び軽荷喫水Ｈ２のいずれに比べても低い油面レベルとなるように検査タンク１８を設置する。そして、この検査タンク１８を、通路１９を通じて、第１のシールリング１５ａ，１５ｂと潤滑油用シールリング１５ｃとの間に挟まれる部屋２０（検査油室）に連通する。

そのほか、関連する技術として、シール装置へ供給する油圧の変動を最小限にするもの（例えば、特許文献２参照）、エアシールタイプのシールによりシールリングの耐久性を向上させたもの（例えば、特許文献３参照）などが知られている。
特開２００３−２６０９４号公報（段落番号００１４，００１５） 特開２００２−２５０４５０号公報（段落番号０００４，００１４〜００１９） 特開２００２−２３４４９３号公報（段落番号０００７，００２８，００２９）

前述したようなシステムでは、海水面のレベルが検査タンク１８の設置位置よりも高い位置にあることが必要であり、海水面のレベルの方が検査タンク１８の油面レベルよりも低くなった場合には、検査タンク１８内の検査油が漏れてしまうおそれがある。しかし、船舶が荒天時に運航する場合には、海水面のレベルが大きく変化する場合がある。そのような場合には、船舶の動揺や海面波高の状況によっては、検査タンク１８の油面レベル（船底から検査タンク１８内の検査油面までの高さ）の方が、軽荷喫水Ｈ２よりもさらに下方に位置することになる荒天時の最低海面高さＨ３よりも高くなるため、検査油（潤滑油）が海水中に漏れてしまうおそれがある。ここで、荒天時の最低海面高さＨ３とは、荒天時に上下する海面高さ（船底から喫水線までの高さ）のうち、最も低くなる高さを意味する。

検査タンク１８の位置を低くすることも考えられるが、そのようにすると、第１のシールリング１５ａ，１５ｂ及び１５ｃに作用する差圧が大きくなり、シールリング１５ａ，１５ｂ，１５ｃのシール寿命が短くなり、あまり低くすることができない。

一方、船舶が修繕・検査のためドック内に入渠する場合には、喫水がゼロになり海水圧が全く作用しなくなるため、検査油が外部に漏れ、海水汚濁の問題が発生する。

このため、検査タンク１８の出口側に開閉弁を設け、ドッグに入渠する場合には、それを閉め切るなどの作業が必要となる。しかし、ドックから出渠した際に、この開閉弁が閉鎖したままなら検査タンクが本来の役割をなさないために確実に開いておく作業が必要であり、この作業の抜け落ちが事故につながる可能性がある。

本発明は、海水面が、万一、検査タンクの油面よりも低くなっても油漏れを防止することができる船尾管シール装置及び旋回式スラスタを目的とする。

請求項１の発明は、筒状のケーシングに推進軸が回転可能に支持され、前記ケーシングと推進軸との間であって外水側に第１のシールリングが、潤滑油側に第２のシールリングがそれぞれ設けられる船尾管シール装置において、前記第１及び第２のシールリングの間に挟まれた部屋に連通する検査タンクを、軽荷喫水より低くかつ荒天時の最低海面高さより高くなる位置に設置し、前記検査タンクから前記部屋へ至る通路に、前記検査タンク側からの検査油の流れを規制するチェック弁を設けたことを特徴とする。ここで、第１及び第２のシールリングは、それぞれ、単数でも複数でもよい。

このようにすれば、検査タンクから前記部屋へ至る通路に、検査タンク側からの検査油の流れを規制するチェック弁が設置されているので、外水面（例えば海水面）が、万一、検査タンクの油面よりも低くなっても（検査タンク側の圧力が船体外の圧力より高くなっても）、チェック弁にて、検査タンクから前記部屋への潤滑油が流れるのが防止される。

一方、外水用シールリングが損傷して外水が浸入してきたり、潤滑油側シールリングが損傷して潤滑油が漏れてきたりして、前記部屋側の圧力が検査タンク側の圧力よりも高くなると、チェック弁を通じての潤滑油の流れは許容される。

よって、船舶が荒天時に運航する場合に海面高さが大きく変化して、船舶の動揺や海面波高の状況によって検査タンクの油面レベルよりも（荒天時の）最低海面高さが低くなっても、チェック弁によって検査油が海水中に漏れてしまうのが防止される。また、船舶が修繕・検査のためドック内に入渠する場合に、外水圧が全く作用しなくなるが、その場合ても、チェック弁によって検査油が外部に漏れるのが防止される。

請求項２に記載のように、前記チェック弁と並列に、通常時は閉状態とされる開閉弁が設けられていることが望ましい。

このようにすれば、開閉弁を開くことで、検査タンクから、前記部屋を含む検査油回路内に検査油を簡単に充填することができる。つまり、チェック弁があると、潤滑油を充填するのが妨げられるので、開閉弁を設け、それを開位置とすることで、チェック弁とは関係なく、開閉弁が設けられているバイパス通路側から検査油を簡単に充填することができる。

請求項３に記載のように、前記チェック弁は、パイロット操作式チェック弁で、軽荷喫水より低くかつ荒天時の最低海面高さより高い位置の外水圧をパイロット通路を通じて導きその外水圧に基づいて、検査タンクと前記部屋との間における検査油の流れを許容する流通可能状態あるいは検査タンク側からの検査油の流れを遮断する流通遮断状態をとる構成とすることも可能である。

このようにすれば、外水圧が、パイロット通路を通じてパイロット圧としてチェック弁に導かれるので、海面のレベルが検査タンクより高ければ、チェック弁は検査タンクと前記部屋との間における検査油の流れを許容する流通可能状態となり、検査タンクに本来の機能（外水用シールリングの損傷や潤滑油側シールリングの損傷を判断できる機能）を発揮させることができる。

一方、海面レベルが軽荷喫水より大きく低下し荒天時の最低海面ぐらいの高さになると、パイロット圧が作用しなくなり、チェック弁が、検査タンク側からの検査油の流れを遮断する流通遮断状態となり、確実に検査油を封油することができる。よって、チェック弁にクラッキング圧力用のばねを設けることなく、それを設けたのと同様な効果が得られる。

請求項４の発明は、浮上構造体の縦方向の筒状部にギヤケースの旋回軸が回転可能に設けられ、このギヤケースの下部後側に、推進軸が回転可能に支持される筒状のケーシングが設けられ、前記ケーシングと推進軸との間であって外水側に第１のシールリングが、潤滑油側に第２のシールリングがそれぞれ設けられると共に、筒状部と旋回軸との間であって外水側に第３のシールリングが、潤滑油側に第４のシールリングがそれぞれ設けられる旋回式スラスタにおいて、前記円筒軸部に通路が形成され、前記第１及び第２のシールリングの間に挟まれた第１の部屋に、前記通路及び第３及び第４のシールリングの間に挟まれた第２の部屋を介して、前記浮上構造体の軽荷喫水より低くかつ荒天時の最低海面高さより高い位置に設置される検査タンクを連通させ、前記検査タンクから前記第２の部屋へ至る通路に、前記検査タンク側からの検査油の流れを規制するチェック弁を設けたことを特徴とする。

このようにすれば、請求項１の発明と同様に、船舶が荒天時に運航する場合に海面高さが大きく変化して、船舶の動揺や海面波高の状況によって検査タンクの油面レベルの方が（荒天時の）最低海面高さよりも高くなっても、チェック弁によって検査油が海水中に漏れてしまうのが防止される。また、船舶が修繕・検査のためドック内に入渠する場合に、外水圧が全く作用しなくても、チェック弁によって検査油が外部に漏れるのも防止される。

以上のような構成から、本発明は、検査タンクの下方位置にチェック弁を設置しているので、外水面が、万一、検査タンクの油面よりも低くなっても油漏れを防止することができる。よって、船舶が荒天時に運航する場合に海面高さが大きく変化して、船舶の動揺や海面波高の状況によって検査タンクの油面レベルの方が（荒天時の）最低海面高さよりも高くなっても、チェック弁によって検査油が海水中に漏れるのを防止することができる。また、船舶が修繕・検査のためドック内に入渠する場合に、外水圧が全く作用しなくても、チェック弁によって検査油が外部に漏れるのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って詳細に説明する。なお、図６に示す従来の構造と同一の構成要素については同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図１は本発明に係る船尾管シール装置の全体構成を示す説明図である。

図１に示すように、軽荷喫水Ｈ２よりも下方に位置する検査タンク１８の下方位置に、検査タンク１８側から部屋２０（第１の部屋）側への潤滑油の流れを規制するが部屋２０側から検査タンク１８側への潤滑油（あるいは海水）の流れを許容するチェック弁３１が設置され、検査タンク１８の油面１８ａが、万一、荒天時の海水面Ｈ３よりも高くなっても潤滑油漏れを防止できるようにしている。

このチェック弁３１のクラッキング圧力用のばね３１ａのばね力は極く小さく設定されている。そして、海水の浸入や潤滑油が漏れて部屋２０の圧力が少し上昇した時には、その圧力がチェック弁３１のばね３１ａのばね力に打ち勝つので、部屋２０側から検査タンク１８側への潤滑油（あるいは海水）の流れによってボール３１ｂが座面３１ｃから離れ、チェック弁３１が、部屋２０と検査タンク１８とが連通した流通可能状態となる。これにより、部屋２０側から検査タンク１８側への潤滑油（あるいは海水）の流れが許容され、検査タンク１８の油面１８ａを上昇させる構成とされている。

このように、検査タンク１８から部屋２０へ至る通路１９に、検査タンク１８側からの潤滑油の流れを規制するチェック弁３１を設置しているので、船舶が荒天時に運航する場合に海面高さが大きく変化して、船舶の動揺や海面波高の状況によって検査タンク１８の油面レベルの方が（荒天時の）最低海面高さよりも高くなり、検査タンク１８側の圧力が部屋２０より高くなっても、チェック弁３１によって検査タンク１８側から部屋２０への潤滑油（検査油）の流れは生じない。よって、検査油が海水中に漏れてしまうことはない。また、船舶が修繕・検査のためドック内に入渠する場合に、海水がなくなり、海水圧が全く作用しなくても、前述した場合と同様に、チェック弁３１によって検査油が外部に漏れるのが防止される。

一方、第１のシールリング１５ａ，１５ｂが損傷して海水が浸入してきたり、潤滑油側シールリング１５ｃが損傷して潤滑油が漏れてきたりすると、部屋２０側の圧力が上昇する。この部屋２０側の圧力の上昇により、検査タンク１８側の圧力が部屋２０側の圧力よりも低くなると、ばね３１ａのばね力は極く小さく設定されているので、部屋２０側の圧力がチェック弁３１のばね３１ａのばね力に打ち勝ち、部屋２０側から検査タンク１８側への潤滑油（あるいは海水）の流れによってボール３１ｂが座面３１ｃから離れる。これにより、チェック弁３１による流れの規制が解除され、部屋２０と検査タンク１８とが連通した流通可能状態となり、部屋２０側から検査タンク１８への、チェック弁３１を通じての潤滑油の流れが許容される。その結果、検査タンク１８の油面レベルが上昇することになるため、その油面の上昇を見ることで、第１のシールリング１５ａ，１５ｂの損傷や潤滑油側シールリング１５ｃの損傷を知ることができる。つまり、第１のシールリング１５ａ，１５ｂの損傷や潤滑油側シールリング１５ｃの損傷を、直接に見ることなく、検査タンク１８の油面の変化を通じて知ることができる。つまり、この検査タンク１８の油面レベルの変化で、シールリング１５ａ〜１５ｃによるシール機能の健全性を簡単かつ確実に判断することができる。

図１に示す実施の形態では、潤滑油用シールリングとしては、シールリング１５ｃの１本だけを配置しているだけであるが、図２に示すように、２本の第２のシールリング１５ｃ，１５ｆを設け、船尾管シール装置Ｓ１’を合計４本のシールリングで構成することも可能である。この場合には、２つのシールリング１５ｃ，１５ｆの間の部屋４７は、別の通路３３を介して、重力タンク１６に連通している。

また、図３に示すように、チェック弁３１に対しバイパス通路３２を設け、そのバイパス通路３２に、通常時は閉状態とされる手動式の開閉弁３２ａを設置する（つまり、チェック弁３１に並列に開閉弁３２ａを設ける）ことも可能である。

これにより、開閉弁３２を閉状態から開状態とすることで、部屋２０に通路１９を通じて、部屋２０に検査油を簡単に充填することができるようになる。

さらに、チェック弁３１はクラッキング圧力用のばね３１ａ（スプリング）を用いているが、そのようなばね３１ａによるばね力に代えて、図４に示すように、海水圧（外水圧）によるパイロット圧を利用することもできる。

この場合、船外から海水圧を検知するパイロット通路３３は、軽荷喫水Ｈ２より低くかつ荒天時の最低海面高さＨ３より少し高い位置で一端が船体１２において開放され、他端がチェック弁３１’（弁座３１ｃ）の下流側（部屋２０側）に接続されている。そして、通常時には、海水圧がパイロット通路３３を通じてパイロット圧としてチェック弁３１’に導びかれるので、このパイロット圧によってボール３１ｂが押し上げられて座面３１ｃから離れ、チェック弁３１’が、検査タンク１８と部屋２０とを相互に連通する流通可能状態になる。この流通可能状態では、チェック弁３１’によって検査タンク１７と部屋２０との間での潤滑油の流れが許容され、検査タンク１８は、本来の検査タンク１８の機能（第１のシールリング１５ａ，１５ｂの損傷や潤滑油側シールリング１５ｃの損傷を判断できる機能）を発揮することができる。

一方、海面レベルがパイロット通路３３の一端（開放端）より低くなれば、パイロット通路３３を通じてのパイロット圧がチェック弁３１’に作用しなくなる。これにより、ボール３１ｂが座面３１ｃ上に着座するので、チェック弁３１’は流通可能状態を維持することができなくなり、チェック弁３１’が流通遮断状態になる。つまり、検査タンク１８側からの潤滑油の流れを遮断する流通遮断状態となるので、確実に検査油が封油され、漏れることがない。

図５は、旋回式スラスタにおいて図２に示す構造の船尾管シール装置Ｓ１を適用したものである。

浮上構造体である船体１２の縦方向の筒状部１２ａにギヤケース４１の円筒軸部４１ａが回転可能に設けられ、このギヤケース４１の下部後側に、プロペラ軸１１が回転可能に支持される筒状のケーシング４３が設けられ、前記ケーシング４３とプロペラ軸１１との間には、前述したように、海水側に２つの第１のシールリング１５ａ，１５ｂが、潤滑油側に２つの第２のシールリング１５ｃ，１５ｆがそれぞれ設けられている。筒状部１２ａと円筒軸部４１ａとの間であって海水側に２つの第３のシールリング４２ａ，４２ｂが、潤滑油側に２つの第４のシールリング４２ｃ，４２ｄがそれぞれ設けられ、旋回軸シール装置Ｓ３が構成されている。

筒状部１２ａ、円筒軸部４１ａ及びケーシング４３に、機械加工された第１及び第２の通路４４，４５が形成されている。第１の通路４４を通じて、第１のシールリング１５ａ，１５ｂと第２のシールリング１５ｃ，１５ｆとの間に挟まれた部屋２０には、検査タンク１８が接続されている。その通路４４は、第３のシールリング４２ａ，４２ｂと第４のシールリング４２ｃ，４２ｄとの間の部屋４６を通過する構成とされている。また、第２のシールリング１５ｃ，１５ｆの間の部屋４７には、第２の通路４５を通じて、重力タンク１６が接続されている。その通路４５は、第４のシールリング４２ｃ，４２ｄの間の部屋４８を通過する構成とされている。

プロペラ軸１１の端部に形成された傘歯車部１１ａに、駆動モータ５１によって回転駆動される傘歯車部５２が噛み合い、プロペラ軸１１（プロペラ１３）が回転駆動される。また、円筒軸部４１ａの上端に形成された歯車部４１ｂが、旋回モータ５３（油圧モータ）によって回転される歯車部５４と噛み合い、円筒軸部４１ａが回転駆動され、３６０°の旋回動作が可能とされる。

このように、船尾管シール装置Ｓ１の部屋２０に検査タンク１８を接続する通路１９及び部屋４７に重力タンク１６を接続する通路が、ギヤケース４１の円筒軸部４１ａ及び旋回軸シール装置Ｓ３の部屋４６，４８を通過するように構成することで、ギヤケース４１が３６０°旋回してもそれらの接続を維持する構成が可能となる。

また、筒状部１２ａ、円筒軸部４１ａ及びケーシング４３に第１及び第２の通路４４，４５を機械加工することにより、旋回軸シール装置Ｓ３の部屋２０，４７と船尾管シール装置Ｓ１の部屋４６，４８を連通する回路構成が可能となる。

本発明に係る船尾管シール装置の全体構成を示す説明図である。 船尾管シール装置のシールリングを４本で構成した場合の説明図である。 図１に示す船尾管シール装置に、さらにバイパス用の開閉弁を設けた実施の形態を示す説明図である。 図１におけるチェック弁の代わりに、パイロット操作チェック弁を設けた図１と同様の説明図である。 図２に示す船尾管シール装置を適用した旋回式スラスタの概略構成を示す説明図である。 従来の船尾管シール装置の説明図である。

符号の説明

Ｓ１ 船尾管シール装置
Ｓ１’ 船尾管シール装置
Ｓ２ 船首側シール装置
Ｓ３ 旋回軸シール装置
１１ プロペラ軸
１２ 船体
１２ａ 筒状部
１３ プロペラ
１５ａ，１５ｂ 第１のシールリング（海水用シールリング）
１５ｃ，１５ｆ 第２のシールリング（潤滑油用シールリング）
１６ 重力タンク
１８ 検査タンク
２０ 部屋
３１ チェック弁
３１’ チェック弁
３２ バイパス通路
３２ａ 開閉弁
３３ パイロット通路
４１ ギヤケース
４１ａ 円筒軸部
４２ａ，４２ｂ 第３のシールリング
４２ｃ，４２ｄ 第４のシールリング
４５ 第２の通路
４６〜４８ 部屋

Claims (4)

1. 筒状のケーシングに推進軸が回転可能に支持され、前記ケーシングと推進軸との間であって外水側に第１のシールリングが、潤滑油側に第２のシールリングがそれぞれ設けられる船尾管シール装置において、
   前記第１及び第２のシールリングの間に挟まれた部屋に連通する検査タンクを、軽荷喫水より低くかつ荒天時の最低海面高さより高くなる位置に設置し、
   前記検査タンクから前記部屋へ至る通路に、前記検査タンク側からの検査油の流れを規制するチェック弁を設けたことを特徴とする船尾管シール装置。
2. 前記チェック弁と並列に、通常時は閉状態とされる開閉弁が設けられている請求項１記載の船尾管シール装置。
3. 前記チェック弁は、パイロット操作式チェック弁で、軽荷喫水より低くかつ荒天時の最低海面高さより高い位置の外水圧をパイロット通路を通じて導きその外水圧に基づいて、検査タンクと前記部屋との間における検査油の流れを許容する流通可能状態あるいは検査タンク側からの検査油の流れを遮断する流通遮断状態をとるものである請求項１記載の船尾管シール装置。
4. 浮上構造体の縦方向の筒状部にギヤケースの円筒軸部が回転可能に設けられ、このギヤケースの下部後側に、推進軸が回転可能に支持される筒状のケーシングが設けられ、前記ケーシングと推進軸との間であって外水側に第１のシールリングが、潤滑油側に第２のシールリングがそれぞれ設けられると共に、前記筒状部と円筒軸部との間であって外水側に第３のシールリングが、潤滑油側に第４のシールリングがそれぞれ設けられる旋回式スラスタにおいて、
   前記円筒軸部に通路が形成され、
   前記第１及び第２のシールリングの間に挟まれた第１の部屋に、前記通路及び第３及び第４のシールリングの間に挟まれた第２の部屋を介して、前記浮上構造体の軽荷喫水より低くかつ荒天時の最低海面高さより高い位置に設置される検査タンクを連通させ、
   前記検査タンクから前記第２の部屋へ至る通路に、前記検査タンク側からの検査油の流れを規制するチェック弁を設けたことを特徴とする旋回式スラスタ。

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