JP5913558B2 - 船舶用推進装置及びこれを含む船舶 - Google Patents

Description

本発明は、船舶用推進装置及びこれを含む船舶に関する。

二重反転プロペラは、前方プロペラから流出する回転エネルギーを、前方プロペラと反対方向に回転する後方プロペラで回収して推力に変えることによって、高いプロペラ効率を得る推進装置（以下、「二重反転式推進装置」という。）である。

従来の二重反転式推進装置は、同軸上に配置された主軸と中空軸にそれぞれ後方プロペラ及び前方プロペラが付着し、主軸と中空軸が遊星ギア装置によって互いに反対方向に回転するように構成される。

このような二重反転式推進装置を効果的に使用するためには巨大な遊星ギア装置を使用しなければならないが、複雑な形状からなる船体の船尾部において巨大な遊星ギア装置の設置空間を確保することは非常に難しい。

また、遊星ギア装置が故障する場合、装置自体の作動が中断されるので、各プロペラが回転不可能となって推力を発生できないという問題がある。

一方、遊星ギア装置の設置空間を確保するために遊星ギア装置を前進配置することができる。この場合、遊星ギア装置が前進した分だけ中空軸の長さも増加する。しかし、中空軸の長さが増加すると、中空軸と主軸との間において摩擦を減少させるために潤滑が必要な領域が増加するという問題があり、軸系の内部にベアリングを設置して行う整列作業が非常に難しくなる。

本発明の各実施例は、前方プロペラ及び後方プロペラのうちいずれか一つが作動できないとしても、残りの一つが作動可能な船舶用推進装置を提供しようとする。

また、本発明の各実施例は、中空軸の長さを減少させるように構成された船舶用推進装置を提供しようとする。

本発明の一側面によると、互いに反対方向に回転する前方プロペラ及び後方プロペラを含み、船体を推進させるための推力を提供する船舶用推進装置であって、前記後方プロペラを回転させるための動力を提供する動力部；該動力部で提供する動力を前記後方プロペラに伝達する主軸；該主軸が通過するように前記主軸の長さ方向に延長され、前記前方プロペラが結合される中空軸；該中空軸の外周面に結合されるローターと、前記船体に支持されるステーターとを含み、前記中空軸を前記主軸と反対方向に回転させる駆動モーター；及び該駆動モーターに電気を供給する電気供給部；を含むことを特徴とする船舶用推進装置が提供される。

前記船舶用推進装置は、前記電気供給部から前記駆動モーターに供給される電流の周波数をコントロールし、前記駆動モーターの回転数を制御する制御部をさらに含むことができる。

前記駆動モーターは、前記船体の船尾ボス部の内側に配置することができる。

前記主軸と前記中空軸との間には、潤滑材又はベアリングを介在させることができる。

前記後方プロペラを貫通して後方に露出した前記主軸の端部には、プロペラキャップを結合することができる。

前記駆動モーターは超伝導モーターであり得る。

前記駆動モーターの前記ローターは、超伝導コイル；及び該超伝導コイルを冷却させるための冷却材を収容する冷却チャンバー；を含むことができる。

前記船舶用推進装置は、前記冷却チャンバーに冷却材を供給する冷却材供給部をさらに含むことができる。

前記冷却材供給部は、前記主軸が回転可能に通過する第１のハウジングと、前記船体に固定設置されるもので、前記第１のハウジングに回転可能に結合され、前記第１のハウジングと共に冷却材を収容する冷却材収容部を限定する第２のハウジングとを含むハウジング；及び前記冷却材収容部と前記冷却チャンバーとを互いに連結するもので、前記第１のハウジングに結合される連結ライン；を含むことができる。

本発明の他の側面によると、船体；及び該船体に設置される前記船舶用推進装置；を含む船舶が提供される。

本発明の更に他の側面によると、船体の船尾ボス部の外側に配置される前方プロペラ；該前方プロペラの後方に配置される後方プロペラ；該後方プロペラを回転させるための動力を提供する動力部；該動力部で提供する動力を前記後方プロペラに伝達する主軸；前記船体の船尾ボス部の内側に配置され、前記前方プロペラを前記後方プロペラと反対方向に回転させる駆動モーター；及び前記主軸が通過するように前記主軸の長さ方向に延長され、前記駆動モーターの動力を前記前方プロペラに伝達する中空軸；を含む船舶用推進装置が提供される。

前記船尾ボス部は、前記駆動モーターが収容される収容部を含むことができる。

本発明の各実施例によると、中空軸に動力を提供する駆動モーターに電気を供給する電気供給部が、主軸に動力を提供する動力部と別個に存在することによって、電気供給部及び動力部のうちいずれか一つが故障した場合、残りの一つを使用して推力を発生させることができる。

また、中空軸を回転させるための駆動モーターが船尾ボス部の内側に配置されることによって、中空軸の長さが短くなり、中空軸と主軸との間の潤滑領域が減少し、中空軸と主軸との間にベアリングを設置して行う整列作業が容易になる。

また、電気供給部は、設置空間に応じて発電機又は蓄電池などのサイズ及び個数を調節して配置することができ、空間活用性が高くなる。

また、船尾ボス部に駆動モーターを配置する場合、船体の他の部分に駆動モーターを配置するための別途の空間を確保する必要がないので、空間活用性が向上する。

本発明の一実施例に係る船舶用推進装置が設置された船舶の側面図である。 本発明の一実施例に係る船舶用推進装置の一部を概略的に示した断面図である。 本発明の他の実施例に係る船舶用推進装置の一部断面を概略的に示した図面である。

以下、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面を参照して説明するにおいて、同一又は対応する構成要素には同一又は対応する図面番号を付与し、これについての重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る船舶用推進装置が設置された船舶の側面図で、図２は、本発明の一実施例に係る船舶用推進装置の一部を概略的に示した断面図である。参考までに、図１及び図２において、右側は前方を示し、左側は後方を示す。

図１及び図２を参照すると、本実施例に係る船舶用推進装置１００は、船舶１を推進させるための推力を提供するものであって、前方プロペラ１０１及び後方プロペラ１０２が互いに反対方向に回転するように作動する。このような船舶用推進装置１００は、動力部１１０、主軸１２０、中空軸１３０、駆動モーター１４０及び電気供給部１５０を含んで構成される。

動力部１１０は、主軸１２０を回転させるためのものであって、ディーゼルエンジン、タービン又はモーターなどを含むことができる。動力部１１０は船体１０内に配置することができる。

主軸１２０は、動力部１１０で提供する動力を後方プロペラ１０２に伝達する。主軸１２０の前端は動力部１１０と連結され、主軸１２０の後端には後方プロペラ１０２が結合される。このとき、後方プロペラ１０２は、図２に示すように、主軸１２０に結合されたハブ１０２ａと、ハブ１０２ａの外周面に放射状に配置された複数の羽根１０２ｂとを含んで構成することができる。

主軸１２０は、多数のベアリング（図示せず）によって船体１０に回転可能に支持される。主軸１２０は、前方から後方に延長され、一部が船体１０の外部に露出する。

本実施例によると、主軸１２０は中空軸１３０を通過する。このとき、中空軸１３０は、主軸１２０に対して回転可能に支持される。このとき、中空軸１３０と主軸１２０との間に潤滑材（図示せず）又はベアリング（図示せず）を介在させることができ、これによって、主軸１２０は中空軸１３０に対して円滑に回転することができる。

中空軸１３０は、主軸１２０の長さ方向に延長形成される。中空軸１３０の一部は船体１０の外部に露出する。船体１０の外部に露出した中空軸１３０の端部には前方プロペラ１０１が結合される。このとき、前方プロペラ１０１は、図２に示すように、中空軸１３０の外周面に結合されるハブ１０１ａと、ハブ１０１ａの外周面に放射状に配置された複数の羽根１０１ｂとを含んで構成することができる。代案的に、前方プロペラ１０１は、図示していないが、ハブを用いず、中空軸１３０の外周面に放射状に配置された複数の羽根を含んで構成することができる。

中空軸１３０は、駆動モーター１４０によって主軸１２０と反対方向に回転することができる。駆動モーター１４０は、ローター１４１及びステーター１４３を含んで構成される。本実施例に係る駆動モーター１４０は、ローター１４１が中空軸１３０の外周面に結合され、ステーター１４３が船体１０に支持される。このとき、ステーター１４３は、船体１０に結合されて支持されるモーターハウジング１４５の内側面に設置される。

このように構成された駆動モーター１４０は、船体１０に支持されて位置固定されるステーター１４３に電気が供給されると、ローター１４１とステーター１４３との間に電磁気力が作用し、ローター１４１に結合された中空軸１３０を回転させる。

駆動モーター１４０は、電気供給部１５０から電気を受けて作動する。電気供給部１５０は、発電機又は蓄電池などを含むことができる。電気供給部１５０は船体１０の内部に配置することができる。

このような本実施例によると、駆動モーター１４０に電気を供給する電気供給部１５０が、主軸１２０に動力を提供する動力部１１０と別個に存在することによって、電気供給部１５０及び動力部１１０のうちいずれか一つが故障した場合、残りの一つを使用して推力を発生させることができる。

また、電気供給部１５０は、設置空間に応じて発電機又は蓄電池などのサイズ及び個数を調節して配置することができ、空間活用性が高くなる。例えば、電気供給部１５０の設置空間が狭小な場合、小さい容量の発電機又は蓄電池を該当の空間に多数配置することができる。又は、電気供給部１５０の設置空間が十分である場合、大きな容量の発電機又は蓄電池を該当の空間に一つ配置することができる。

本実施例に係る船舶用推進装置１００は、駆動モーター１４０の回転数を制御する制御部１６０をさらに含むことができる。例えば、電気供給部１５０が交流電流を供給する場合、制御部１６０は、電気供給部１５０から駆動モーター１４０に供給される交流電流の周波数をコントロールする方式で駆動モーター１４０の回転数を制御する。

本実施例によると、駆動モーター１４０は、船体１０の船尾ボス部１３の内側に配置することができる。船尾ボス部１３は、主軸１２０の外部に突出する部分であって、鋳物で製作することができる。船尾ボス部１３には、駆動モーター１４０が収容される収容部１３ａを形成することができる。

このように中空軸１３０を回転させるための駆動モーター１４０が船尾ボス部１３の内側に配置されると、中空軸１３０の長さが短くなる。これによって、中空軸１３０と主軸１２０との間の潤滑領域が減少し、中空軸１３０と主軸１２０との間にベアリングを設置して行う整列作業が容易になる。

また、船尾ボス部１３に駆動モーター１４０を配置する場合、船体１０の他の部分に駆動モーター１４０を配置するための別途の空間を確保する必要がないので、空間活用性が向上する。

本実施例によると、後方プロペラ１０２を貫通して後方に露出した主軸１２０の後端部にはプロペラキャップ１７０を結合することができる。これによって、主軸１２０に結合された後方プロペラ１０２が主軸１２０から抜けることを防止することができる。プロペラキャップ１７０は、ボルトなどの締結部材によって主軸１２０の後端に結合したり、溶接によって主軸１２０に結合することができる。

以下、図２を参照して本実施例に係る船舶用推進装置１００の作動を説明する。動力部１１０から提供された動力は、主軸１２０を介して後方プロペラ１０２に伝達される。この場合、後方プロペラ１０２は、主軸１２０と共に回転する。このとき、中空軸１３０は、駆動モーター１４０によって主軸１２０と反対方向に回転し、中空軸１３０に結合された前方プロペラ１０１は、後方プロペラ１０２と反対方向に回転する。

図３は、本発明の他の実施例に係る船舶用推進装置２００の一部断面を概略的に示した図である。図３を参照すると、他の実施例に係る船舶用推進装置２００は、駆動モーター２４０として超伝導モーターを使用することなどにおいて上述した実施例の船舶用推進装置１００と相違している。以下、図３を参照して他の実施例を説明するにおいて、上述した実施例との相違点を中心に説明し、同一の構成要素についての説明は省略する。

他の実施例によると、駆動モーター２４０は超伝導モーターである。このような駆動モーター２４０は、ローター２４１及びステーター２４３を含む。このとき、ローター２４１は、超伝導コイル２４１ａと、超伝導コイル２４１ａを冷却させるための冷却材を収容する冷却チャンバー２４１ｂとを含んで構成することができる。また、ローター２４１は、超伝導コイル２４１ａと冷却チャンバー２４１ｂを取り囲む断熱材２４１ｃをさらに含むことができる。

ローター２４１は、中空軸１３０に結合されて中空軸１３０と共に回転する。このとき、ステーター２４３は、船体１０に結合されて支持されるモーターハウジング２４５の内側面に設置される。

このように構成された駆動モーター２４０は、超伝導モーターであって、ローター２４１の厚さを一般モーターの厚さより薄く製作することができ、一般モーターに比べて小さいサイズを有することができる。これによって、駆動モーター２４０を設置するための空間確保が容易であり、船尾ボス部１３のような狭い構造に駆動モーター２４０を容易に配置することができる。

他の実施例に係る船舶用推進装置２００は、駆動モーター２４０の冷却チャンバー２４１ｂに冷却材を供給する冷却材供給部２７０をさらに含むことができる。冷却材供給部２７０は、冷却材を収容するハウジング２７１と、ハウジング２７１と冷却チャンバー２４１ｂとを連結する連結ライン２７２とを含んで構成することができる。

図３を参照すると、ハウジング２７１は、主軸１２０が回転可能に通過する第１のハウジング２７６と、第１のハウジング２７６に回転可能に結合される第２のハウジング２７７とを含んで構成することができる。このような第１のハウジング２７６及び第２のハウジング２７７は、冷却材を収容する冷却材収容部２７５を限定する。このとき、第２のハウジング２７７は船体１０（図１参照）に固定設置され、第１のハウジング２７６と第２のハウジング２７７との結合部位にはベアリング２７９を介在させ、第１のハウジング２７６と主軸１２０との間にベアリング（図示せず）を介在させることができる。また、第１のハウジング２７６と第２のハウジング２７７との結合部位はシーリング処理することができる。

ハウジング２７１の冷却材収容部２７５と駆動モーター２４０の冷却チャンバー２４１ｂは連結ライン２７２によって互いに連結することができる。このとき、連結ライン２７２は第１のハウジング２７６に結合される。このように連結ライン２７２が第１のハウジング２７６に結合された状態で冷却材収容部２７５と冷却チャンバー２４１ｂとを互いに連結することによって、冷却チャンバー２４１ｂ、連結ライン２７２及び第１のハウジング２７６が共に回転することができる。

本実施例に係る冷却材供給部２７０は、冷却材収容部２７５の内部圧力を増加させ、冷却材収容部２７５に貯蔵された冷却材を冷却チャンバー２４１ｂ側に供給することができる。

一方、冷却材供給部２７０の冷却材収容部２７５に冷却材を補充するために、外部から冷却材収容部２７５に冷却材を供給することができる。

以上では、本発明の各実施例について説明したが、本発明の思想は、本明細書に提示される実施例に制限されるものではなく、本発明の思想を理解する当業者であれば、同一の思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加などによって他の実施例を容易に提案することができ、これも本発明の思想範囲内のものと言える。

１ 船舶
１０ 船体
１００ 船舶用推進装置
１０１ 前方プロペラ
１０２ 後方プロペラ
１１０ 動力部
１２０ 主軸
１４０ 駆動モーター
１５０ 電気供給部
１６０ 制御部

Claims (6)

1. 互いに反対方向に回転する前方プロペラ及び後方プロペラを含み、船体を推進させるための推力を提供する船舶用推進装置において、
   前記後方プロペラを回転させるための動力を提供する動力部、
   該動力部で提供する動力を前記後方プロペラに伝達する主軸、
   該主軸が通過するように前記主軸の長さ方向に延長され、前記前方プロペラが結合される中空軸、
   該中空軸の外周面に結合されるローターと、前記船体に支持されるステーターと、を含み、前記中空軸を前記主軸と反対方向に回転させる駆動モーター、
   該駆動モーターに電気を供給する電気供給部、を含み、
   前記駆動モーターは超伝導モーターであること、
   前記駆動モーターの前記ローターは、超伝導コイル、該超伝導コイルを冷却させるための冷却材を収容する冷却チャンバー、を含むこと、
   前記冷却チャンバーに冷却材を供給する冷却材供給部をさらに含むこと、
   前記冷却材供給部は、
   前記主軸が回転可能に通過する第１のハウジングと、前記船体に固定設置され、前記第１のハウジングに回転可能に結合され、前記第１のハウジングと共に冷却材を収容する冷却材収容部を限定する第２のハウジングと、を含むハウジング、及び前記冷却材収容部と前記冷却チャンバーとを互いに連結し、前記第１のハウジングに結合される連結ライン、を含むこと、
   を特徴とする船舶用推進装置。
2. 前記電気供給部から前記駆動モーターに供給される電流の周波数をコントロールし、前記駆動モーターの回転数を制御する制御部をさらに含む、請求項１に記載の船舶用推進装置。
3. 前記駆動モーターは前記船体の船尾ボス部の内側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の船舶用推進装置。
4. 前記主軸と前記中空軸との間に潤滑材又はベアリングが介在することを特徴とする、請求項１に記載の船舶用推進装置。
5. 前記後方プロペラを貫通して後方に露出した前記主軸の端部にプロペラキャップが結合されることを特徴とする、請求項１に記載の船舶用推進装置。
6. 船体、及び
   該船体に設置される請求項１から５のいずれか１項による船舶用推進装置、を含む船舶。

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