JP5827423B2 - 海洋船舶の推進装置の潤滑システムを改良するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、海洋船舶の推進装置の潤滑システムを改良するための新規な方法及び装置に関する。本発明の方法と装置は、特に、種々のタイプのスラスターの潤滑オイルから水を除去する場合に適用できる。本発明の方法と装置は、また、スラスターの潤滑システム内に存在するガス含有空所からガス状炭化水素を除去することに適用可能である。

ここで理解されるスラスターとは、少なくとも１つの設置された推進ユニットから形成され、少なくともその運転位置において海洋船舶の船体の下側にあるものである。このスラスターは操舵可能、引き込み可能、或いは不動のものとすることができる。推進装置の駆動は、機械式、油圧式又は電気式とすることができる。本発明は、これらの３つの駆動式をカバーするものであるが、以下のスラスターの例は、最も複雑な機構をを必要とするため、機械式駆動により必要とされる構造を中心に述べる。電気式及び油圧式の駆動については簡単に述べることにする。

潤滑の観点から見るとき、例示のスラスターは３つの主たる部分、即ち、上部ギアボックス、垂直軸、及び下部ギアボックスを有している。上部ギアボックスは、動力を実質的に水平な駆動軸から実質的に垂直軸に伝達するアングルギアを形成する上部ギアトランスミッションを含む。上部ギアボックスは、通常は、独立した潤滑ユニットを含む。垂直軸は、通常は３つの部分、即ち、上部ギアボックスから下方に延びる軸、浮遊（フローティング）中間軸及び下部ギアボックス内に延びるピニオン歯車軸から形成される。中間軸は上部ギアボックスとピニオン歯車軸へ可撓性又は浮遊軸連結により連結することができ、また、中間軸は、可撓性又は浮遊軸連結と置き換えることができる。垂直軸の下端、即ち、ピニオン歯車軸は、下部ギアボックス内にある実質的に水平の駆動軸に動力を伝達する。

スラスターが電気式又は油圧式の場合は、機械的駆動の上部ギアボックスは電気式又は油圧式のものに置き換えられる。電気式又は油圧式の駆動モータの軸は垂直であり、好ましくは可撓性又は浮遊連結により、中間軸に連結されるか、或いは、直接にピニオン歯車軸に連結される。電気式又は油圧式の駆動モータには、場合によっては、その軸からピニオン歯車に延びる軸が設けられるようにしてもよい。また、更なる選択枝として、駆動モータが直接にプロペラ駆動軸に連結される、いわゆるe-ポッドとすることができる。

ここで述べるスラスターは、選択的に操舵可能なものとすることができ、このようなスラスターは垂直軸線の回りに回動可能とされる。このことは、上部ギアボックスは静止した状態を維持し、一方、スラスターの他の構成要素は操舵される、即ち、その実質的に垂直な軸線の回りに回動可能とされることを意味する。この要件を満たすため、上部ギアボックスは海洋船舶の船体構造に環状カバープレートにより固定される。このカバープレートには、スラスターの回動部分を垂直方向に支持する手段、即ち、ベアリングセットと、スラスターを回動させる手段、即ち、ギア歯車と少なくとも１つのギア歯車を回転させるためのモータが設けられる。カバープレートの下の船体構造には、下端に設けられたベアリングによりスラスターを水平方向に支持する下方に傾斜しているシェルが設けられている。上部及び下部のベアリングは共にギアボックスと同様に潤滑を必要とし、これにより、傾斜しているシェルはステムボックスと称される閉鎖されたキャビティを形成する。ギア歯車と上部ギアはカバープレートの真下に位置しているため、それらの適正で信頼できる潤滑はフル-バス潤滑によって設けられなければ困難を伴う作業となる。したがって、ステムボックスには、また、下端部においてシーリング（封止）が設けられる。ステムボックスは、回動するか、即ち操舵可能であるかが問題となるとき必要となる。回動しないスラスターの場合は、ステムボックスはスラスターフレームと置き換えられる。

ステムボックスの下にはピニオン軸のベアリングを囲むシャンクと称される他のキャビティが存在する。回動しないスラスターにおいては、シャンクも、また、スラスターフレームの一部である。ピニオン軸ベアリングが潤滑を必要とするため、シャンクも、また、閉じたキャビティである。下部ギアボックスは通常はシャンクの底に固定される。

操舵可能のスラスターの潤滑は、これまで、ステムボックスとシャンク及び下部ギアボックス内にフルオイルバスを設けるか、又はこれらの潤滑位置のそれぞれにスプラッシュ潤滑を設けるかにより行われてきた。

したがって、海洋船舶で使用されるスラスター内のキャビティは、オイルで満たされるか、或いは、通常、少なくとも、略、プロペラの軸のレベルにおける下部ギアボックス内でオイル面が与えられる。このようなオイル室は、基本的に問題がなく、スラスターの安全運転を確保することを目的とするとき、考慮すべき２つの問題がある。

第１に、空気空間を持つ全ての室は、室内に入り込む周囲の空気の湿気から水を捕集する傾向がある。例えば、潤滑システム内の温度が変化したとき、空気空間の体積が変化し、これにより、空気空間は通気される必要がでてくる。オイルが冷たくなると、外気が空気空間に流入し、もし、空気が湿気を含んでいると、オイル空間内で水が凝縮する。また、下部ギアボックスのように、オイル室が海水レベルより下の場合、軸シールはオイルが海水に漏れ出ること、及び海水がオイル室に入ることとを防ぐようにされる。しかしながら、海水からシールに作用する水圧が比較的高いため（下部ギアボックスは数メートルの深さとなる）、シールは結局損傷が起き、それにより、オイル室はより早い時期、又は後に、少量の海水を受けることとなる。オイル内に水が存在すると、潤滑能力を弱め、オイル室内だけでなく潤滑システム全体の金属部分が腐食することとなる。オイルから水を除去する現在の方法は高価なフィルタを追加することである。

第２は、潤滑オイル、即ち炭化水素の本来の特性は、蒸発しにくいことである。換言すると、最も軽い成分はオイル室内のガス空間でガス状となって分離する。もし、同じオイル室が酸素を含んでいると、水素ガスの濃度が次第に増して十分に高くなると、爆発の危険がでてくる。

本発明の第１の目的は、上述の問題の１又は複数の解決を提供することである。

本発明の第２の目的は、海洋船舶の推進装置の信頼でき、且つ安全な運転を確保することである。

本発明の第３の目的は、水に関連する問題に対する推進装置の潤滑システムにおける改良を提供することである。

本発明の第４の目的は、蒸発した炭化水素によって引き起こされる問題を最小にするための推進装置の潤滑システムにおける改良を提供することである。

本発明の上記目的と他の目的の少なくとも１つは、海洋船舶のスラスターの潤滑システムを改良する方法により達成され、前記潤滑システムは、オイルタンクと、オイルタンクとスラスターの間でオイルを循環させる手段を持ち、前記スラスターは駆動手段、下部ギアボックス及びそれらの間の垂直軸を有し、前記潤滑システムは、更に、少なくとも１つのガス空所を内部に持つ少なくとも１つのオイル室を持ち、前記方法は、前記少なくとも１つのガス空所内に乾燥空気を維持するステップを有している。

本発明の上記目的と他の目的の少なくとも１つは、海洋船舶のスラスターの潤滑システムを改良する潤滑システムにより達成され、前記潤滑システムは、オイルタンクと、オイルタンクとスラスターの間でオイルを循環させる手段を持ち、前記スラスターは駆動手段、下部ギアボックス及びそれらの間の垂直軸を有し、前記潤滑システムは、更に、少なくとも１つのガス空所を内部に持つ少なくとも１つのオイル室と、前記少なくとも１つのガス空所に乾燥ガス又は乾燥不活性ガスを導入する手段を持つ。

本発明の海洋船舶の推進装置の潤滑システムを改良するための方法及び装置の他の特徴は添付の従属クレームにより明らかにされる。

上述の問題点の少なくとも１つを解決するとき、本発明は、潤滑オイル中の水によって生じる欠点を減少し、また、スラスターのオイル室における爆発のリスクを減少する。

以下、海洋船舶の推進装置の潤滑システムを改良するための新規な方法及び装置が添付図面を参照して詳細に説明される。

種々のスラスターの一例として、本発明の好ましい第１の実施例に関連して水分除去装置が設けられる操舵可能なスラスターの概略を示す。 種々のスラスターの一例として、本発明の好ましい第２の実施例に関連して水分除去装置が設けられる最近開発された操舵可能なスラスターの概略を示す。 種々のスラスターの一例として、本発明の好ましい第３の実施例に関連して水分除去装置が設けられる最近開発された操舵可能なスラスターの概略を示す。 種々のスラスターの一例として、本発明の好ましい第４の実施例に関連して水分除去装置が設けられる最近開発された操舵可能なスラスターの概略を示す。

図１は、本発明が使用されるスラスターの一例として、機械的駆動の操舵可能なスラスターを示し、このスラスターは３つの要素、即ち、上部ギアボックス２，垂直軸及び下部ギアボックス４を有している。上部ギアボックス２は動力を実質的に水平な軸から垂直軸に伝達する手段を含み、通常は、潤滑の観点から独立して機能するユニットを形成している。垂直軸は、通常は、１より多い部分から、即ち、上部ギアボックスから下方に延びる少なくとも１つの上部ギアボックス軸１２、及び下部ギアボックス内に延びるピニオン歯車軸１６により形成される。通常は、上記２つの軸の間に設けられる所謂中間軸１４が存在する。前記中間軸は、可撓性又はフローティング中間カプリングにより上部ギアボックス軸及びピニオン歯車軸に連結されるか、或いは、上記軸は可撓性又はフローティングカプリング置き換えることができることが理解されるべきである。ピニオン歯車軸１６は動力を実質的に水平なプロペラ駆動軸２２に伝達する。したがって、ピニオン歯車軸１６の下端とプロペラ駆動軸は下部ギアボックス４内にある。

もし、スラスターが電気式又は油圧式駆動である場合、機械式駆動の上部ギアボックス２は電気式又は油圧式駆動に置き換えることができる。電気式又は油圧式駆動モータの軸は垂直で、好ましくは可撓性又はフローティングカプリングにより中間軸１４に連結されるか、或いは、直接にピニオン歯車軸１６に連結される。電気式又は油圧式駆動モータには、場合によってはその軸を形成するため、ピニオン歯車１８に下方に延びる軸が設けられる。

本明細書で述べる例示的スラスターは操舵可能なものであるため、スラスターは垂直軸線の回りに回動可能とされる必要がある。このことは、上部ギアボックス２は固定され、一方、スラスターの他の要素は操舵可能、即ち、回動可能であることを意味する。この要件を満たすため、上部ギアボックス２は環状カバープレート２４によって海洋船舶の船体構造２６に固定される。カバープレート２４は垂直軸のための開口を有し、そこには少なくとも１つの操舵モータが設けられ、その軸はカバープレート２４を通して実質的に垂直に延びている。操舵モータの軸の下端にはカバープレート２４の下側で操舵ギアピニオンが設けられ、その操舵ギアピニオンは、操舵可能/回動可能のスラスターのフレーム構造を形成する垂直軸ハウジング３２上に設けられる環状フランジ上に配置されるリング状ギア歯車２８を回転する。垂直軸ハウジング３２は垂直軸を囲み、下部ギアボックス４が垂直軸ハウジング３２の下端に固定されるように下方に延びている。垂直軸ハウジング３２は上部垂直軸ハウジング３２’と称される上部部分と、下部垂直軸ハウジング３２”と称される下部部分により形成される。上部垂直軸ハウジング３２’はフローティング中間軸１４（及びそのカプリング又は中間軸と置き換えるカプリング）を囲み、下部垂直軸ハウジング３２”はピニオン歯車軸１６を囲む。カバープレート２４の下面にはリング状の支持部材３４が設けられており、その径方向外面はリング状のギア歯車２８の径方向内面に面している。垂直軸ハウジング３２の重量を支持するベアリング３６と下部ギアボックス４はリング状支持部材３４とリング状ギア歯車２８に連結して設けられる。上部垂直軸ハウジング３２’は、外壁４０（図１において円錐状に拡大している）が海洋船舶の船体構造２６に接続して設けられる所謂ステムボックス３８によって囲まれている。ステムボックスの外壁４０の下端には上部垂直軸ハウジング３２’を支持するベアリング４２とステムボックス３８内の潤滑オイルを保持するためのシーリングが設けられている。ベアリング４２の上には、回転継ぎ手（スイベル）、即ち、スラスターの回転/操舵部分とステムボックスの固定部分との間で液体及び/又はガスのための複数の連通流路を設けるための回転連結具が存在している。フランジ３０，リング状ギア歯車２８，ベアリング３６を備えるリング状支持部材３４、及び操舵モータのピニオン歯車の全てはステムボックス３８内に存在する。したがって、実際には、操舵ギアと支持ベアリングの十分な、信頼でき、且つメンテナンスを必要としない潤滑を確実なものとするため、操舵可能なスラスターのステムボックスには、通常は、ステムボックスをオイルで満たすことによるフルバス潤滑が設けらている。非操舵可能なスラスターが問題となるときは、潤滑を必要とするステムボックスやベアリング又はシーリングを持つことはない。また、上述の軸部（シャンク）がなくなり、それにより、ピニオン歯車の回動駆動軸を囲んで支持する役割はスラスターのフレームによって達成される。

ベアリング４２とシーリング４４の下で、上部垂直軸ハウジング３２’は下部垂直軸ハウジング３２”が取り付けられているフランジ４６で終わっている。下部垂直軸ハウジング３２”はいわゆるシャンク４８と称される空所を形成し、その空所内にピニオン歯車軸１６が通り、また、ピニオン歯車軸１６の上部ベアリング５０が位置している。下部垂直軸ハウジング３２”下端には下部ギアボックス４が固定されている。しかしながら、特定の構造においてはシャンクと下部ギアボックスが１つのユニットとして形成される。下側のギアボックス、即ち、下部ギアボックス４には、ピニオン歯車軸１６の下部ベアリング５２、及びベアリング５４，５６を備えるプロペラ駆動軸２２が設けられる。ここでは、ピニオン歯車軸１６はシャンク内だけ、即ち、ベアリング５０によってのみ支持することができ、これにより、軸の下端が図示のようなベアリング５２を必要としないことは理解されるであろう。

下部ギアボックス４は動力を垂直軸からプロペラ及び軸１６，２２を支持するベアリング５２（使用されている場合），５４、５６に向けて伝達するギアトランスミッション１８を含む。それらのギア及びベアリングは何らかの摩擦が存在する。したがって、潤滑と冷却が必要となる。

通常は、下部ギアボックス４，シャンク４８及びステムボックス３８はオイルで満たされた１つの潤滑オイル体積（ボリューム）を形成する。オイルを冷却し、濾過するため、オイルは下部ギアボックス４の底部からスラスターの外部へ吸引される。ギアボックス４から、例えば、シャンク４８を通る管、上部垂直軸ハウジング３２’内の軸方向の穴、上部垂直軸ハウジング３２’内の径方向の穴、ステムボックス３８の側部（又は選択的に内部）の管を有するオイル戻り通路に吸引されるオイルはポンプ６０により管６２を経て、また、冷却器とフィルタ（図示せず）を通りオイルタンク６４に送出される。上述の径方向の穴は上部垂直ハウジングの周りを囲むように延びる空所で終端となる。これにより、上部垂直軸ハウジング内の径方向の穴は、スラスターの操舵角に関係なく、ステムボックス３８の外部（又は選択的に内部）のオイル排出管と流路の接続が保たれる。上下にシールを有する上記周囲空所はスイベル（回転継ぎ手）４４と呼ばれる回転連結具を形成する。オイルは、オイルタンク６４から、オイルタンク６４の底部から管６６に沿ってステムボックス３８の頂部に導くことによりスラスターに戻る。オイルはスラスター内を、即ち、ステムボックス３８からシャンク４８へ、また、シャンク４８から下部ギアボックス４へ下降して流れることができる。システム全体はオイルタンク６４をスラスターより所定の距離だけ上部に配置することにより加圧される。換言すると、ステムボックス、シャンク及び下部ギアボックスは単一のオイル室を形成する。

運転に当たり、水が、例えば、オイルタンク６４内又は他の湿気を含む空気を有する室内の潤滑システム内で凝縮するか、或いは、ギアボックス４内に、例えば、プロペラ軸シーリングを通過してギアボックス４内に漏れることがあり得る。潤滑システム内の水はオイルの潤滑能力を弱め、また、腐食のリスクを増す。本発明によれば、潤滑システムには、少なくとも装置のガス空所のいずれかに乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスを導入する手段が設けられる。不活性ガスが使用される場合は、好ましくは窒素であるが、二酸化炭素又は他の安価に入手できる不活性ガスも使用できる。乾燥空気の実現可能なオプションは水分を除去するフィルターを通した標準の圧縮空気である。場合によっては、乾燥空気を不活性にするため酸素を除去することもできる。

図１のスラスター、即ち、タンク６４からのオイルが、例えば、ステムボックス３８に導入され、ステムボックス３８，シャンク４８，及び下部ギアボックス４がフルバス潤滑を有するスラスターに関連すると、主たるガス空所６８はオイルタンク６４の中に見出される。本発明の第１の好ましい実施例によると、オイルタンク６４には、オイルをスラスターに、例えば、そのステムボックス３８に導入するため、好ましくはオイルタンクの底部に設けられた水分を含むオイルの入口ダクト６２と出口ダクト６６に加えて、乾燥空気好、ましくは不活性ガスの流入ダクト７０、及び湿潤ガスの排出ダクト７２が設けられる。乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスが、ガス容器７４又はコンプレッサのような加圧されたガス源からオイルタンク６４内、好ましいことであるが必ずしも必要ではないが、そのガス空所６８内に導入される。湿潤ガスはオイルタンク６４から、オイルタンク６４内が所望のガス圧となるように排出通路７２を経て圧力調整弁７６に送られる。オイルタンク６４の加圧の理由と本発明の作動については後に詳述する。圧力調整弁７６から放出されるガスは、好ましくは、大気中に逃げるようにされる。しかしながら、必要であれば、湿潤ガスを、例えば、海洋船舶のビルジ（船底）において、更なる処理を施してガス中に含まれる炭化水素を除くようにすることも可能である。オイルを乾燥するために使用するガスが水と酸素が除去された空気である場合、更なるオプションとして、湿潤ガスを除去された酸素と混合し、湿潤ガスをビルジに導入するに当たり。酸素Ｏ_２と窒素Ｎ_２の割合を標準のレベルに戻すことができる。

図２は近時に設計された設計されたスラスターを示す。このスラスターの基本的構造は図１に示されたものと同様である。同一の要素は同じ参照番号が付されている。新しい特徴として、図２の下部ギアボックス４にはスプラッシュ-タイプの潤滑手段が設けられ、オイルの表面がプロペラ軸２２の軸線と略同一のレベルとされ、一方、ステムボックス３８とシャンク４８はフルバス潤滑とされている。また、この構造においては、潤滑オイルは循環される、即ち、下部ギアボックスから 例えば、シャンク４８を通る管、上部垂直軸ハウジング３２’内の軸方向穴、上部垂直軸ハウジング３２’内の径方向穴、ステムボックス３８の側部（又は選択的に内部）の管を備えるオイル帰還通路へ送出され、 ポンプ６０により管６２を経てオイルタンク６４に送出される。下部ギアボックス４内のオイルレベルは、オイルが循環する間は、必ずというこではないが、好ましくは、ギア歯車２０の中心線に維持される。下部ギアボックス内で所望のオイルレベルを維持するため、オイルタンク６４から下部ギアボックス４への直接のオイル通路６６’、５８が設けられる。オイル通路６６’は、下部ギアボックス４内におけるオイルレベルを調節するようにするため、オイルタンク６４内におけるオーバーフローを含んでいる。また、オイルタンク６４からの他の通路、即ち、オイルタンク６４の底部からスラスターのステムボックス３８へのステムボックス３８へ潤滑オイルを導入するための流路６６”が存在している。通常はステムボックス３８とシャンク４８とは互いに流れが連通しており、ステムボックス３８からのオイルが容易にシャンク４８へ流れることができるようにされている。もし、ステムボックス３８が必要ない場合は、オイル通路６６”は直接にシャンク４８に連なるようにする。オイルはステムボックス３８とシャンク４８から更に下部ギアボックス４に流れる可能性があるが、シャンク４８と下部ギアボックス４の間に絞り手段又は制限手段が設けられ、これにより、シャンクから下部ギアボックスへ入るオイル量を直接のルートに沿って入る量のほんの一部分とすることができる。他のオプションとして、シャンク４８からオイルフィルターとオイル冷却器を経由して他の循環ポンプによりオイルタンク６４へ戻る独立したオイル循環路が当然に考えられる。時には、シャンク４８とステムボックス３８の両方からオイルタンク６４への独立したオイル循環路も考えられる。

オイルタンク６４のオーバーフローから下部ギアボックス４に直接に連なるオイル通路６６’は、第１のオプションとして、垂直軸の全体の長さに亘る穴５８を経て設けられる、即ち、図示の実施例の構造において、穴５８は垂直軸の各部分において設けられている。更に、回転管継ぎ手６０が上部ギアボックス軸１２の上端に設けられ、垂直軸の各部分間の連結部がオイルがピニオン歯車軸１６及び更なる下部ギアボックス４内に流れ込むようにされている。第２のオプション（図示せず）は、オイルタンク６４からステムボックス３８の下端部のシーリング/ベアリングハウジングにオイルを取り入れるため、オイルタンク６４内のオーバーフローからステムボックス３８の内部又はステムボックス３８の外部のいずれかにオイル管路を設ける。静止状態の船体構造から回動する垂直軸ハウジング３２’への連結はシーリング４４を介して容易に設けることができる。ここでは、オイルは、オイルをシャンク４８内に取り込む垂直軸ハウジング内の実質的に垂直の通路と径方向通路によって連通する環状チャンネルに取り込まれる。シャンク４８内には、オイルを下部ギアボックス４にまで取り入れるため、シャンク４８を通って下部ギアボックス４に延びる管が設けられる。

スラスターが電気式又は油圧式駆動の場合、オイルタンクから下部ギアボックスへオイルを供給する上述の方法は使用できる。換言すると、電気式又は油圧式の駆動モータの軸に沿って軸方向の穴を設けるか、或いは、前述の外部の管路を設けることができる。

下部ギアボックス内のオイルレベルが変化するため、オイルタンク６４から下部ギアボックス４にオイルを取り入れる通路に加えて、下部ギアボックス４には通気通路を設ける必要がある。このような通路は、必ずしも必要ないが、好ましくは下部ギアボックス４とオイルタンク６４の間に設けることが好ましい。通気通路は、原則として、好ましくは、分離した通路として、上述の外部オイル管路（例えば、その側部）に沿って設けられるが、オイルが管/穴を塞ぐことなくオイルが下降し、空気又はガスが下部ギアボックス４からオイルタンク６４に逃げることができるように、上述のオイル管路及びオイル通路６６’及び垂直軸内の穴５８のサイズを決めるようにすることができる。
例えば、オイルの濾過及び/又は冷却のための目的のため、ステムボックス３８とシャンク４８からのオイルの循環は下部ギアボックス４を経由して行われるようにする。換言すると、操舵ギアピニオン、そのギア歯車及びカバープレート２４の下の支持ベアリング３６を潤滑するオイルは、中間軸１４と上部垂直軸ハウジング３２’の間で、直接にシャンク４８に達する。同じオイルは、また、静止船体構造２６（ステムボックス壁４０を含む）と回動する上部垂直軸ハウジング３２’の間のステムボックス３８の底部でシーリング４４を潤滑するため、フランジ３０を通る開口を経てステムボックス３８に達する。ステムボックス３８は上部垂直軸ハウジング３２’内の孔によってシャンク４８と連通しており、ステムボックス３８から中間軸１４と上部垂直軸ハウジング３２’との間にオイルを流すようにしている。したがって、ステムボックス３８とシャンク４８は、実際は同じオイル室を形成する。

この特定の構造においては、このオイル室から出るオイルの循環は、シャンク４８と下部ギアボックス４との間の絞り又は制限手段により調節される。運転においては、タンク６４から少量のオイルがステムボックス３８，シャンク４８，最後にギアボックス４に流れる。この流れは、また、ステムボックス３８とシャンク４８を通して流れるオイルの循環と濾過を可能としている。オイルがシャンク４８から下部ギアボックス４の方へ流れることを確実にするため、シャンク４８内の圧力を下部ギアボックス４内より高くする必要がある。これは、タンク６４から下部ギアボックス４への直接の連通路５８，６６’と絞りと下部ギアボックス４のオイルタンク６４への通気によってなされる。この直接のタンク６４からのオイルの流れはオイル流出口を下部ギアボックス４内で下部ギアボックスのオイルレベルより上に位置させることによって行われ、好ましい代替技術よれば、垂直軸に沿う穴５８を広くして、オイルが穴の内壁面に沿って流れ、中心部を通気のために開けるようにしている。当然のこととして、もし下部ギアボックスの通気が他の方法で行われる場合は、穴５８はオイルで満たせるようにすることができる。その結果、下部ギアボックス４内の圧力は、オイルタンク６４内の圧力と等しくなる。シャンク４８内の圧力は、オイルタンク６４内の圧力にシャンク４８の底部からオイルタンク６４内のオイルレベルまでの高さに相当する圧力（即ち、静水圧）を加えてものに等しい。その結果、シャンク４８内の圧力は常に下部ギアボックス４内の圧力より高く、オイルがシャンク４８から下部ギアボックス４へと流れる。

下部ギアボックス４内でのスプラッシュ潤滑を確実にするため、オイルレベルは、必ずしもではないが、好ましくは、実質的に略ギア歯車２０の中心位置、即ち、プロペラ軸２２のレベルとされる。下部ギアボックス４内のオイルレベルはオイルタンク６４内のオイルレベルを調整することにより制御される。このレベルの制御システムの原理は、システムにおけるオイル量が変化しないことに基づいている。その結果、下部ギアボックス４内のオイル量はシステム内の全オイル量からシャンク４８、ステムボックス３８及びオイルタンク内のオイル量を減じた値となる。シャンク４８とステムボックス３８の両方は完全にオイルで満たされる。

図２に示されたスラスター、即ち、ステムボックス３８及びシャンク４８内でフルバス潤滑が、下部ギアボックス４内でハーフ（半）バス潤滑が行われるとき、２つの空所６８と７８が存在する。１つが下部ギアボックス４内の空所７８であり、他がオイルタンク６４内の空所６８である。水分の進入の危険性は下部ギアボックス４において最も大きいため、本発明の好ましい第２実施例によれば、下部ギアボックス４には、乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスのための流入ダクト７０’と湿潤ガスのための排出ダクト８０が設けられる。乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスは下部ギアボックス４にガス容器７４のような加圧ガス源からの所望の圧力により導入される。乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスの流入ダクト７０’は、外部のオイルパイプラインに関連して述べた方法と同じ方法で設けることができる。換言すると、乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスをガス源からステムボックスの下端の回転継ぎ手（スイヴェル）４４に取り込むため、ガス導入ダクトをステムボックスの内部又は外部を通して設けることができる。静止状態の船体構造から回動する垂直軸ハウジングへの連結は回転継ぎ手（スイヴェル）４４を介するして容易に設けることができる。乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスは、垂直軸ハウジング内の実質的に垂直な通路に連結する径方向通路により乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスをシャンク内に取り込む環状チャンネルに取り込まれるようにすることができる。シャンク内に、乾燥空気を更にギアボックスに取り込むように、シャンク内をギアボックスまで下降して延びるパイプラインを配設することができる。湿潤ガスの排出は、本実施例では潤滑オイルが下部ギアボックス４に導入される通路に沿って設けられる排出ダクト８０を経由して行われる。換言すると、湿潤ガスは下部ギアボックス４のガス空所７８から通気ダクトを通して取り出される。図２は、オイルタンク６４のオーバーフローから垂直軸内を通る穴５８を通して下部ギアボックスに直接に配設される通気ダクト/オイル導入通路８０/６６’及び５８を示している。この同じ通路は、反対方向に湿潤ガスの排出ダクトとして使用される。他のオプションは、当然に、シャンク４８を通し、ステムボックス３８の側部又は内部を通してオイルタンク６４まで湿潤ガスが下部ギアボックス４から排出するのに十分な広さを持つ少数の直接のダクトを 下部ギアボックスにオイルを導入することを同時に可能にしつつ設けることである。湿潤ガスはオイルタンク６４のガス空所６８から図２に示されるような圧力調整弁７６に送られる。このガスは、好ましくは大気中に逃されるが、所望であればこの湿潤ガスを 例えば、ガス中に含まれる炭化水素を除去するな更なる処理を例えばビルジ（船底）で行うことも可能である。オイルを乾燥するためのガスに水分及び酸素が除去された空気が使用される場合は、更なるオプションとして、ビルジに湿潤ガスを戻すに際し、そのガスに濾過して除去された酸素を混合して、Ｏ_２とＮ_２の割合を標準のレベルに戻すことである。

図３は本発明の第３の好ましい実施例を示す。図２に示された実施例で説明したと同様に、湿潤ガスが下部ギアボックス４のガス空所７８内に導入されることがある。しかしながら、この実施例においては、湿潤ガスは下部ギアボックス４及びスラスターから異なるルート又はダクトに沿って圧力調整弁７６’に調節に排出され、下部ギアボックス４内を所望の圧力とするようにしている。

例えば、下部ギアボックス４からの湿潤ガスの排出ダクト７２’は、下部ギアボックス４の頂部カバーに流入ダクト開口を持ち、下部ギアボックス４にはシャンク４８を通してガスを導入するパイプが取り付けられる。このパイプは、その上端においてシャンク４８の頂部カバー内の好ましくは軸方向の穴で終端となる。その穴は垂直軸ハウジング３２’内の他方の、好ましくは軸方向の穴に開口しており、その穴はガスをスイベル（回転軸受け）４４に取り込む径方向の穴で終端となっている。そこからガスはステムボックス３８の上のパイプ７２’に沿ってステムボックス３８の内側又は外側を流れ、更に、圧力調整弁７４’を経て潤滑システムの外部へと流れる。ガスは好ましくは大気中へ排出されるが、要求があれば、湿潤ガスを、例えば、ビルジ（船底）内で更なる処理を行い、ガス中に含まれる可能性のある炭化水素を除去することができる。オイルを乾燥するためのガスに水分及び酸素が除去された空気が使用される場合は、更なるオプションとして、ビルジに湿潤ガスを戻すに際し、そのガスに濾過して除去された酸素を混合して、Ｏ_２とＮ_２の割合を標準のレベルに戻すことである。

この場合、オイルタンク６４から下部ギアボックス４への直接の連結路６６’及び選択的なオイル導入パイプラインのいずれも下部ギアボックス４から湿潤ガスを排出するために使用されない。したがって、オイルタンク６４の観点からは、オイルタンク６４内に乾燥空気又は乾燥不活性ガスを入れない、又は、図３に示すように、オイルタンク６４に乾燥ガス又は好ましくは乾燥不活性ガスのための分離した流入ダクト７０及び湿潤ガスの排出ダクト７２を設ける、という２つのオプションがある。

本発明の好ましい第４の実施例によれば、図４に示されるように、乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスがオイルタンク６４内に導入される。この実施例においては、ガスはオイルタンク６４のガス空所６８から下部ギアボックス４のガス空所７８へ垂直軸内の穴５８に沿って又はそれ自身のガス通路に沿って排出される。後者の場合は、ガス通路は、ガス通路はオイルタンク６４が源とすするものであって、ガス源ではないという点を除き、第２の実施例で述べたものと類似している。下部ギアボックスのガス空所７８からの湿潤ガスの排出のため、ガス出口ダクト７２’が必要となる。このような出口ダクトは、ガス導入ダクトの側部を通るようにすることができるが、下部ギアボックスにおいては、 乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスが入口ダクトから出口ダクトに直接に短絡して流れることを可能にするような２つのガスダクトが並んで開口しないことが好ましい。したがって、原則として、下部ギアボックス４から圧力調整弁７６’へのガス排出ダクト７２’は、図３に示された第３実施例と類似している。

換言すると、本発明の第３実施例と第４実施例においては、同じ乾燥ガス、好ましくは乾燥不活性ガスが、下部ギアボックスとオイルタンクを通して流れるようにされている。この２つの実施例の間では、流れ方向だけが変わっている。

本発明は、乾燥ガス、好ましくは不活性乾燥ガスが少なくとも１つのガス空所８８，７８に導入されるとき、ガス空所内の水蒸気の分圧は非常に低いため、オイル中の水分は容易に蒸発するように機能する。したがって、本発明によって、ガス空所６８，７８が掃き出されるばかりでなく、液体の水が蒸発するようになり、これにより、オイルが“乾燥”される。一例として、以下の実験は本発明の効果を示すものである。６リットルの水を２０００リットルのオイルと混合する。２日間（４８時間）、乾燥窒素がオイル室のガス空所を経由して流れるようにする（７リットル/分、 １．７bar(abs)）。オイル室から排出される窒素の湿度を測定すると、湿度が４８時間の間に３０００PPMから１３００PPMに下がったことが解った。この結果は、オイル中の水分含量が極めて低下したことを明確に示すものである。

本発明の全ての実施例の潤滑と水分除去装置には、好ましくは、潤滑システムに入る乾燥ガス好ましくは乾燥不活性ガスの量（Q, dm³/s）を決定する手段、及び潤滑システムへの流入ダクト及び潤滑システムからの出口ダクトの両方におけるガスの温度（T, ℃）、圧力（p, bar）及び湿度（Hum., %H₂0）を測定する手段が設けられる（図１参照）。この情報に基づいて、装置の機能を監視するだけでなく、潤滑オイルの状態、又は潤滑システム又はより全体的にスラスターのシールの状態を監視することが可能となる。例えば、オイルタンクを出るガスの湿度が増加し始め、一方において他の変数が一定に保たれていると、それは潤滑システム内に水が漏洩していることを明らかに示すこととなる。プロペラ軸のシールに漏洩の問題の可能性がある。

乾燥ガス、好ましくは乾燥不活性ガスの乾燥能力を利用する潤滑システムを使用するとき、使用に取り入れることのできるいくつかの追加的特徴がある。第１に、圧力が下部ギアボックスの外側、即ち、海の水圧に比較的近くなるように下部ギアボックス内を加圧状態する。この手段は、軸のシールにかかる圧力差を小さくし、これにより、圧力の補償が施されていない従来技術のスラスターに比較して、極めて低い負荷がシールに作用することとなる。このことは、スプラッシュタイプの潤滑を持つ下部ギアボックスを考えるとき、特に、当てはまる。当然に、このことは下部ギアボックス内に水が侵入するリスクを最小にする。潤滑システム内で加圧することから得られる他の利点は、例えばオイルタンクカバーのような装置に漏洩が生じる場合、その漏洩は内部から周囲空気へ生じ、それにより、湿気を含む酸素含有ガスが装置内に入り込まない。これは、爆発の危険をも最小にすると共に、外部の湿気が潤滑システムに入り込まないことを確実にする。

この段階において、本発明は爆発の危険を除くためにのみ使用されることができ、このことは、潤滑システム、或いは、むしろそのガス空所を常に不活性ガスで流すのではなく、ガス空所を不活性ガスで満たすことだけを意味する。このような場合、装置には、潤滑オイルの熱膨張を考慮する手段を設ける必要がある。この選択は、オイルタンクに接続した膨張/縮小手段、又は潤滑システムのガス空所の体積の変化により不活性ガスを添加或いは放出する手段である。

下部ギアボックス内に半-バス潤滑を持つスラスター内にガスを通すことに関連して更なる態様がある。システムがアイドル状態（スラスターが作動していない）のとき、オイル循環ポンプは作動しておらず、オイルがステムボックスとシャンクを経由して下部ギアボックスに徐々に流れるため、下部ギアボックスはオイルで満たされる。これにより、タンク内のオイルレベルは低くなり、オイルタンク内のガス空間は実質的に大きくなる。そこで、本発明によれば、ガス空間は乾燥ガス、好ましくは乾燥不活性ガス（例えばN₂）で満たされる。システムがスタート/駆動を開始すると、オイルはポンプにより下部ギアボックスよりオイルタンクに送り出され、タンクからの乾燥ガス或いは乾燥不活性ガス（N₂のような）は下部ギアボックスに向けて下降し、下部ギアボックスの空間を満たす。したがって、好ましくは、タンクと下部ギアボックスの間にガスダクト６６’＋５８が設けられべきである。下部ギアボックスからの乾燥ガス又は乾燥不活性ガスがオイルタンクに戻されるか、又はシステムの外部に排出されなければ、オイルから水分を除去するためにオイルをタンクまで流す必要がある。

以上の点から、本発明は、ガス空所を持つ潤滑システム海洋船舶の全ての推進装置に使用できることが理解されるべきである。また、潤滑システムの他の場所、例えば、シャンク又はステムボックス内にガス空所が存在するであろうことを覚えておく必要がある。したがって、同様の乾燥空気、好ましくは乾燥不活性ガスの導入及び排出システムは各ガス空所に設けることができ、また、１又は複数のガス空所は同じ乾燥ガス、好ましくは乾燥不活性ガスの導入及び排出装置に接続されてもよい。

上記の説明は、海洋船舶の推進装置の潤滑オイルから水分を除去するための新規で進歩性を有する方法及び装置の例示的記載にすぎないことが理解されるべきである。上記の記載は、本発明の好ましい実施例のいくつかを、本発明を説明した実施例及びその詳細に限定することを目的とすることなく述べるものであることが理解されるべきである。したがって、上述の説明は本発明を決して限定するものでないことが理解されるべきであり、本発明の全体の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ確定されるべきものである。上述の記載から、仮にそのような組み合わせが明細書又は図面に特定して記載されていなくても本発明の個別の特徴は他の個別の特徴と関連して使用することができるものと理解されるべきである。

Claims (25)

1. 海洋船舶のスラスタ−の潤滑システムを改良する方法であって、
   前記潤滑システムは、オイルタンクと、オイルを前記オイルタンクと前記スラスタ−の間で循環させるための循環手段を有し、前記スラスタ−は、駆動手段と、下部ギアボックスと、それらの間の垂直軸を有し、前記潤滑システムは、更に、少なくとも１つのガス空所を内部に持つ少なくとも１つのオイル室を有し、
   前記方法は、前記少なくとも１つのガス空所内を乾燥雰囲気に維持するステップを有することを特徴とする、方法。
2. 前記少なくとも１つのガス空所内に乾燥ガスを導入することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのガス空所内に乾燥不活性ガスを導入することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つのガス空所内に乾燥ガスを導入し、前記少なくとも１つのガス空所から湿潤ガスを排出することを特徴とする、請求項１，２又は３に記載の方法。
5. １つのガス空所内に乾燥ガスを導入し、他のガス空所から湿潤ガスを排出することを特徴とする、請求項１，２又は３に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのガス空所から湿潤ガスを圧力調整弁を介して排出することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. −前記オイルタンク及び前記下部ギアボックスのうちの１つの中に少なくとも１つのガス空所を設けるステップと、
   −前記オイルタンク及び前記下部ギアボックスのうちの１つガス空所に乾燥ガスを導入するステップと、
   −前記オイルタンク及び前記下部ギアボックスのうちの１つガス空所から湿潤ガスを排出するステップ、
   を有することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. −前記１つのガス空所を前記下部ギアボックス内に与えるステップと、
   −他のガス空所を前記オイルタンク内に与えるステップと、
   −前記下部ギアボックス内の１つのガス空所に乾燥ガスを導入するステップと、
   −前記下部ギアボックス内の前記１つのガス空所から湿潤ガスを前記オイルタンク内の他のガス空所に排出するステップと、
   −前記オイルタンク内の他のガス空所から前記湿潤ガスを圧力調整弁を介して排出するステップ、
   を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
9. −前記１つのガス空所を前記オイルタンクに与えるステップと、
   −前記他のガス空所を前記下部ギアボックス内に与えるステップと、
   −前記オイルタンク内の前記１つのガス空所に乾燥ガスを導入するステップと、
   −前記オイルタンク内の前記１つのガス空所から湿潤ガスを前記下部ギアボックス内の前記他のガス空所へ排出するステップと、
   −前記下部ギアボックス内の前記他のガス空所から湿潤ガスを圧力調整弁を介して排出するステップ、
   を有することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つのガス空所内においてオイルから水蒸気を分離し、前記少なくとも１つのガス空所から水蒸気を除去することを特徴とする、請求項３乃至９のいずれかに記載の方法。
11. −前記ガス空所に、前記少なくと１つのガス空所内のガスを掃き出すための乾燥ガス用の流入ダクトと排出ダクトを設けるステップと、
    −前記少なくとも１つのガス空所への流入ダクト内及び前記少なくとも１つのガス空所からの排出ダクト内の湿度を決定するステップ、
    を有することを特徴とする、請求項３乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記少なくとも１つのガス空所を加圧することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記スラスタ−の前記下部ギアボックスにプロペラ軸と軸シ−ル手段を設け、前記加圧により前記軸シ−ル手段にかかる圧力差を少なくすることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. −ステムボックス及びシャンクの少なくとも１つにガス空所を設けるステップと、
    −ステムボックス及びシャンクの前記少なくとも１つのガス空所に乾燥不活性ガスを導入するステップと、
    −ステムボックス及びシャンクの前記少なくとも１つのガス空所から湿潤不活性ガスを排出するステップ、
    を有することを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法。
15. 湿潤ガスを大気中に逃す、又は湿潤ガスを前記ガス中に含まれる炭化水素を除去するための更なる処理を施すことを特徴とする、請求項３乃至１４のいずれかに記載の方法。
16. 海洋船舶のスラスタ−の潤滑システムを改良するための装置であって、
    前記潤滑システムは、オイルタンクと前記オイルタンクと前記スラスタ−との間でオイルを循環させるための循環手段を有し、前記スラスタ−は、駆動手段と、下部ギアボックスと、それらの間の垂直軸を有し、前記潤滑システムは、更に、少なくとも１つのガス空所を内部に持つ少なくとも１つのオイル室を有し、前記少なくとも１つのガス空所に乾燥ガス又は乾燥不活性ガスを導入する手段を有することを特徴とする装置。
17. 前記少なくとも１つのガス空所にガス用の流入ダクト及び排出ダクトを設け、前記流入ダクトは乾燥ガス又は乾燥不活性ガスのガス源と接続していることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 前記オイルタンクにはガス空所が設けられていることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の装置。
19. 前記下部ギアボックスにガス空所が設けられていることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の装置。
20. 前記スラスタ−は、前記オイルタンク及び前記下部ギアボックスに加え、ステムボックス及び/又はシャンクを有し、前記ステムボックス及び/又はシャンクにはガス空所が設けられていることを特徴とする、請求項１６乃至１９のいずれかに記載の装置。
21. 前記ガス空所の排出ダクトには前記ガス空所内を所望の圧力に維持するための圧力調整弁が設けられていることを特徴とする、請求項１７乃至２０のいずれかに記載の装置。
22. 前記ガス用のガスダクトは前記オイルタンクと前記下部ギアボックスの間に設けられていることを特徴とする、請求項１６乃至２１のいずれかに記載の装置。
23. 前記ガスダクトは前記垂直軸に沿った穴を有することを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
24. 前記圧力調整弁は、前記少なくとも１つのオイルタンク、前記ステムボックス、前記シャンク及び前記下部ギアボックスと流路が連通していることを特徴とする、請求項２１乃至２３のいずれかに記載の装置。
25. 前記少なくとも１つのガス空所への流入ダクト及び前記少なくとも１つのガス空所からの排出ダクトには湿度センサ−が設けられていることを特徴とする、請求項１７乃至２４のいずれかに記載の装置。

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