JP6234598B2 - 船舶用推進システム - Google Patents

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Description

本開示は、全般的には、船舶用推進システム、例えば、船舶を推進するためにマグナス型ロータを使用する推進システム、に関する。更に、本発明は、本推進システムを船舶に据え付ける方法に関する。
背景
最近、船舶業界では船舶の推進に風力を利用しようとする試みがなされている。従来の船舶用推進システムは、船舶推進用の没水型プロペラを1つ以上含むが、これらプロペラを補足するために複数のマグナスロータを更に含むものもある。これらマグナスロータは、船舶を推進するためのマグナス効果を生じさせるために、対応するほぼ直立の軸線を中心に回転可能である。マグナス効果は、風などの動いている空気流中の回転体に作用する推力として定義される。この推力は、動いている空気流の方向に対して垂直に作用する。
マグナスロータは、これらマグナスロータの内部に配設された対応するモータを用いることによって好都合に回転される。稼働中、これらモータは発熱するので、モータの温度を下げるために冷却および/または換気を必要とする。ただし、公知のマグナスロータの複数の具現例においては、対応するモータを狭い空間に設置しているので、モータの冷却および/または換気が不十分である。更に、公知のマグナスロータのこれら具現例は、定期的整備またはオーバホール作業時にこれらマグナスロータの対応するモータまたは他の内部構成要素にアクセスしようとする整備担当者にとって問題がある。
公知のマグナスロータの組み立ておよび船舶の甲板上への据え付けは、このような船舶固有の構造上の制約により、面倒かつ厄介であり得る。したがって、公知のマグナスロータによって推進される船舶に関する上記課題に鑑み、既存の船舶に容易に後付け可能でありながら、マグナスロータ推進システムのモータおよび/または他の内部構成要素への整備担当者のアクセスを容易にするマグナスロータ推進システムが必要とされている。更に、公知の推進システムに比べ、内部構成要素の冷却および/または換気が改良された推進システムも必要とされている。
摘要
本開示は、改良された船舶用推進システムを提供しようとするものである。
本開示は、推進システムを船舶に据え付けるための改良された方法を更に提供しようとするものである。
1つの態様において、本開示の複数の実施形態は、船舶用推進システムを提供する。本推進システムは、複数のマグナス型ロータと、これら複数のマグナス型ロータを回転させるための駆動機構とを含む。これら複数のマグナス型ロータは、対応するほぼ直立の軸線を中心に回転可能であり、稼働中、船舶を推進するためのマグナス効果を生じさせることができる。マグナス効果は、風などの動いている空気流中の回転体に作用する推力として定義される。この推力は、動いている空気流の方向に対してほぼ垂直に作用する。
本推進システムは、必要であれば、複数のマグナス型ロータの回転速度および/または方向を変えるために駆動機構を制御する制御機構を更に含む。これら複数のマグナス型ロータの回転速度は、例えば、個々のマグナス型ロータの回転速度および/または方向である。
基本的に、少なくとも1つのマグナス型ロータは、その内部に中空領域を含む。この少なくとも1つのマグナス型ロータは、中空領域内まで延在する支持機構上に回転可能に支持される。駆動機構はモータを少なくとも1つ含む。この少なくとも1つのモータは中空領域に配設され、かつこの少なくとも1つのモータへの保守用アクセスが可能であるように支持機構の外側に配置される。
必要であれば、この少なくとも1つのモータは、稼働中、少なくとも1つのマグナス型ロータを回転させて船舶を推進するために、ベルト駆動機構、チェーン駆動機構、または歯車機構を介して、少なくとも1つのマグナス型ロータに連結される。
基本的に、この少なくとも1つのマグナス型ロータは、稼働中、駆動機構および/または他の内部構成要素の冷却および換気のために、この少なくとも1つのマグナス型ロータの内部に空気の上昇を引き起こすための換気用開口機構を含む。
必要であれば、この少なくとも1つのマグナス型ロータは細長く、この少なくとも1つのマグナス型ロータと支持機構との間に配設された第1ベアリング機構上に支持された上方部分を含み、支持機構の下端部は、船舶の甲板領域に据え付けられた基礎まで延在し、少なくとも1つのマグナス型ロータを横方向に支持する第2ベアリング機構を含む。
必要であれば、支持機構は、第1ベアリング機構を収容する上方部分を含む。第1ベアリング機構は、少なくとも1つのマグナス型ロータの重量をほぼ鉛直方向に支え、更にこの少なくとも1つのマグナス型ロータの上部をほぼ横方向に支持する。
必要であれば、支持機構は細長く、その下方部分は、船舶の甲板領域上に取り付けられた基礎上に支持される。支持機構の下端部に、ベアリング機構が配置される。このベアリング機構は3つ以上のベアリングホイールまたはローラを含み、少なくとも1つのマグナス型ロータをその下部で支持する。
必要であれば、少なくとも1つのマグナス型ロータが第1ベアリング機構を中心に枢動できるように、第1ベアリング機構は少なくとも1つのマグナス型ロータの重量の大部分を支えることができ、第2ベアリング機構は、少なくとも1つのマグナス型ロータの下端部の横移動に対応できる。
第1ベアリング機構は、必要であれば、少なくとも2組のローラベアリングを含む。この少なくとも2組のローラベアリングは、少なくとも1つのマグナス型ロータが、稼働中、第1ベアリング機構を中心に枢動できるように、しかし支持機構に対する少なくとも1つのマグナス型ロータの横移動をほぼ妨げるように、斜めに配設された回転軸線をそれぞれ有する。
第2ベアリング機構は、必要であれば、船舶への支持機構の据え付けおよび取り外しを可能にするために引き込み可能な、弾力的に装着された複数のベアリングホイールまたはローラから成る構成を含む。
少なくとも1つのマグナス型ロータは、必要であれば、特定の直径および長さを有する。例えば、少なくとも1つのマグナス型ロータの直径は、2.5メートルから5.0メートルの範囲内であり、少なくとも1つのマグナス型ロータの高さは、15メートルから30メートルの範囲内である。
この推進システムが船舶を推進するために用いられるとき、駆動機構の少なくとも1つのモータは、必要であれば、50kWから300kWの範囲内の機械的駆動力を少なくとも1つのマグナス型ロータに供給できる。
少なくとも1つのマグナス型ロータは、必要であれば、少なくとも1つの整備用開口部および/または上昇空気の交換を可能にする複数の開口および/または1つ以上の換気羽根をその上方領域に含む。
別の態様において、本開示の複数の実施形態は、推進システムを船舶に据え付ける方法を提供する。本方法は、船舶の甲板領域上に基礎を据え付ける、または後付けする、ステップを含む。この基礎の上に、第1ベアリング機構を第2ベアリング機構の上方に含む支持構造が設けられる。第1ベアリング機構は下向きの力をほぼ支えることができ、第2ベアリング機構は横向きの力をほぼ支えることができる。本方法は、必要であれば、第2ベアリング機構の横移動抑制用構成要素を引き込まれた状態で配置するステップを更に含む。本方法は、必要であれば、第2ベアリング機構に係合させるために支持機構を支持構造上に降ろすステップと、支持機構の下端部に係合するように第2ベアリング機構を引き込まれていない状態にするステップとを更に含む。本方法は、少なくとも1つのマグナス型ロータが支持機構を中心に回転できるように、この支持機構に対応付けて配設された第1および第2ベアリング機構上に少なくとも1つのマグナス型ロータを降ろすステップを更に含む。
本方法は、必要であれば、少なくとも1つのマグナス型ロータを支持機構に対して回転させるために、駆動機構の少なくとも1つのモータを少なくとも1つのマグナス型ロータと支持機構との間に連結するステップを含む。少なくとも1つのマグナス型ロータの中空領域は、この中空領域内まで延在する支持機構上に回転可能に支持される。必要であれば、駆動機構の少なくとも1つのモータは中空領域に配設され、かつ少なくとも1つのモータへの保守用アクセスが可能であるように支持機構の外側に配置される。
更に、本方法は、複数のベアリングホイールから成る構成を引き込まれた状態から係合状態に枢動および/または横移動および/または半径方向移動させて第2ベアリング機構を係合させるステップを含む。複数のベアリングホイールは、この少なくとも1つのマグナス型ロータの下端部に係合する。
更に別の態様において、本開示の複数の実施形態は、細長い支持機構を提供する。この支持機構の下端部は、船舶の甲板領域上に据え付けられた基礎の内部まで延在する。
更に、この細長い支持機構の第1ベアリング機構は、少なくとも1つのマグナス型ロータの重量の大部分を支えることができ、第2ベアリング機構は支持機構の下端部の横移動を抑制できる。少なくとも1つのマグナス型ロータは、第1ベアリング機構を中心に枢動可能である。
必要であれば、少なくとも1つのマグナス型ロータは、その内部に中空領域を含み、中空領域内まで延在する支持機構上に回転可能に支持される。この中空領域に駆動機構の少なくとも1つのモータが配設される。この少なくとも1つのモータへの保守用アクセスが可能であるように、この少なくとも1つのモータは支持機構の外側に配置される。
必要であれば、第2ベアリング機構は、船舶への少なくとも1つのマグナス型ロータの据え付けおよび取り外しを可能にするために、引き込み可能な、弾力的に装着された複数のベアリングホイールまたはローラから成る構成を含む。
更に必要であれば、弾力的に装着された複数のベアリングホイールまたはローラから成る構成は、調整可能なアームに回転可能に取り付けられた1つ以上のホイールまたはローラを含む。
必要であれば、第1ベアリング機構は、稼働中、第1ベアリング機構を中心とした少なくとも1つのマグナス型ロータの枢動を可能にするために、互いに対して斜めに配設された回転軸線をそれぞれ有する2組のローラベアリングを含む。この2組のローラベアリングは、支持機構に対する少なくとも1つのマグナス型ロータの横移動を妨げるべく更に構成される。
本開示の複数の実施形態は、従来技術に伴う上記課題に取り組む。更に、本開示の複数の実施形態は、モータおよび他の内部構成要素の十分な冷却および/または換気をもたらすことができる。更に、本開示の複数の実施形態は、整備担当者によるモータおよび他の内部構成要素へのアクセスをより容易にする。マグナス型ロータを引き上げることによって、例えば、モータの交換をより容易に行うことができる。他の複数の実施形態は、ベアリング、モータ、およびベルト駆動装置のより容易な保守を可能にする。モータの鉛直軸線、軸、および各ベアリング機構の鉛直軸線の位置が互いに異なる横方向位置にあるので、ベルト駆動装置の保守がより容易になる。
本開示の更なる態様、利点、特徴、および目的は、各例示的実施形態の詳細説明および図面を添付の特許請求の範囲と併せて解釈されることにより明らかになるであろう。
本開示の諸特徴は、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の範囲から逸脱することなく、さまざまな組み合わせが可能であることを理解されるであろう。
添付の図面と併せて読まれることにより、上記の摘要、ならびに複数の例示的実施形態の以下の詳細説明がより深く理解される。本開示を説明するために、本開示の各例示的構成が図面に示されている。ただし、本開示は、本開示に開示されている特定の方法および手段に限定されるものではない。更に、当業者は、これら図面が同じ縮尺ではないことを理解されるであろう。同じ要素は、できる限り、同じ参照符号で示されている。
添付の図面を参照して、本開示の複数の実施形態を単なる例として以下に説明する。
本開示の一実施形態による船舶用推進システムの概略図である。 図1の推進システムに用いられるマグナス型ロータの正面図である。 本開示の一実施形態によるマグナス型ロータの正面断面図である。 本開示の一実施形態によるマグナス型ロータの上部断面図である。 図3Aのマグナス型ロータに用いられる第1ベアリング機構の正面断面図である。 マグナス型ロータを据え付けるための支持体の下部およびこの支持体の下に延在する基礎の図である。 本開示の一実施形態によるマグナス型ロータの据え付け方法の概略図である。 本開示の一実施形態によるマグナス型ロータの据え付け方法の概略図である。 図6Aは、本開示の第2ベアリング機構の一実施形態に含まれる弾力的に装着されたベアリングホイールの上面図であり、図6Bは、図6Aの線A−A'に沿ったベアリングホイールの断面図である。 推進システムの据え付け方法の一連のステップである。 上方領域に設けられた、荷重を鉛直方向に支えるベアリング機構と、梯子機構を介して担当者がアクセス可能な、マグナス型ロータの内部に含まれた駆動モータと、マグナス型ロータの下方領域に設けられた側方ベアリング機構とを有する本開示によるマグナス型ロータの一代替具現例の図である。 図8の荷重を鉛直方向に支えるベアリング機構のより詳細な図および図8の側方ベアリング機構のより詳細な図である。 図1の推進システム用の複数の代替ベアリング構成例の図である。
添付の図面において、下線付きの数字は、下線付きの数字の下に位置付けられた要素または下線付きの数字に隣接する要素を表すために用いられている。下線付きでない数字は、その下線付きでない数字を要素にリンクする線によって識別される要素を指している。数字が下線付きでなく、対応する矢印を伴っている場合は、下線付きでない数字は矢印が指している要素全体を識別するために用いられている。
実施形態の詳細説明
以下の詳細説明は、本開示の複数の実施形態および本開示を具現化可能な方法を例示する。本開示を実施するための最良の方法が開示されているが、当業者は本開示を実現または実施するために他の実施形態も可能であることを認識するであろう。
本開示の複数の実施形態は、船舶用推進システムを提供する。本推進システムは、複数のマグナス型ロータとこれら複数のマグナス型ロータを回転させるための駆動機構とを含む。これら複数のマグナス型ロータは、対応するほぼ直立の軸線を中心に回転可能であり、これにより、船舶を推進するためのマグナス効果を生じさせることができる。したがって、マグナス効果は、風などの動いている空気流中の回転体に作用する推力と定義される。この推力は、動いている空気流の方向に対してほぼ垂直に作用する。
本推進システムは、この複数のマグナス型ロータのそれぞれの回転速度を変えるために駆動機構を制御する制御機構を更に含む。複数のマグナス型ロータのそれぞれの回転速度は、例えば個々のマグナス型ロータの回転速度および/または方向である。
更に、少なくとも1つのマグナス型ロータは、その内部に中空領域を含む。少なくとも1つのマグナス型ロータは、中空領域内まで延在する支持機構上に回転可能に支持される。更に、駆動機構は、中空領域に配設された少なくとも1つのモータを含む。駆動機構は、少なくとも1つのモータへの保守用アクセスが可能であるように支持機構の外側に配置される。
更に、この少なくとも1つのモータは、稼働中、少なくとも1つのマグナス型ロータを回転させて船舶を推進するために、ベルト駆動機構、またはチェーン駆動機構、または歯車機構を介して、この少なくとも1つのマグナス型ロータに連結される。少なくとも1つのモータを、例えば高圧流体継手を用いて、少なくとも1つのマグナス型ロータに連結する複数の代替アプローチも可能である。
更に、この少なくとも1つのマグナス型ロータは、稼働中、駆動機構および/または他の内部構成要素の冷却および換気のために、少なくとも1つのマグナス型ロータの内部に空気の上昇を発生させるための換気用開口機構を含む。
更に、この少なくとも1つのマグナス型ロータは細長く、この少なくとも1つのマグナス型ロータと支持機構との間に配設された第1ベアリング機構の上に支持される上方部分を含む。支持機構の下端部は、船舶の甲板領域上に据え付けられた基礎まで延在し、第2ベアリング機構を支持する。
更に、少なくとも1つのマグナス型ロータが第1ベアリング機構を中心に枢動可能であるように、第1ベアリング機構は、少なくとも1つのマグナス型ロータの重量の大部分を支えることができ、第2ベアリング機構は、少なくとも1つのマグナス型ロータの下端部の横移動を制約できる。
第1ベアリング機構は、必要であれば、2組のローラベアリングを含む。この2組のローラベアリングの回転軸線は、少なくとも1つのマグナス型ロータが第1ベアリング機構を中心に枢動できるように、しかし支持機構に対する少なくとも1つのマグナス型ロータの横移動をほぼ妨げるように、斜めに配設される。
第2ベアリング機構は、必要であれば、船舶への支持機構の据え付けおよび取り外しを可能にするために引き込み可能な、弾力的に装着された複数のベアリングホイールまたはベアリングローラから成る構成を含む。
この少なくとも1つのマグナス型ロータは、必要であれば、特定の直径および長さを有する。例えば、この少なくとも1つのマグナス型ロータの直径は、2.5メートルから5.0メートルなど、2.5メートルから7.0メートルの範囲内であり、長さは、15メートルから30メートルなど、15メートルから40メートルの範囲内である。
船舶を推進するために本推進システムが用いられるときに、駆動機構の少なくとも1つのモータは、必要であれば、50kWから300kWの範囲内の機械的駆動力を少なくとも1つのマグナス型ロータに供給できる。
更に、少なくとも1つのマグナス型ロータは、その上方領域に、少なくとも1つの整備用開口部および/または上昇空気の交換を可能にする複数の開口および/または1つ以上の換気羽根を含む。
一実施形態によると、円筒体は、その内面に、ベアリングホイールまたはローラの動きを可能にする軌道を有する。この軌道は、摩耗したとき、または摩耗した場合に、交換できるように取り外し可能であってもよい。この軌道は、円筒体を摩耗に対して保護する。実際に、ベアリングホイールまたはローラが金属製であり、円筒体が複合材料製である場合、円筒体は金属製のベアリングホイールまたはローラによって摩耗され得る。また、ベアリングホイールまたはローラが複合材料製またはゴム製であっても、円筒体は摩耗し得る。したがって、軌道は構造の抵抗力を高める。また、軌道は着脱自在にできるので、必要時に交換可能である。更に、軌道は、雑音および振動を減衰させるために、ゴムなどの絶縁材料の層を更に備え得る。軌道および絶縁材料は、何れか公知の方法で、例えば接着によって、互いに、および円筒体に、配置され得る。
円筒体は、プラスチック材料と補強繊維とを備えた複合材料製にし得る。例えば、ガラス繊維強化プラスチック材料(FRP)、炭素繊維強化プラスチック材料(CRP)、ガラス繊維強化プラスチック材料(GRP)、アラミド繊維強化プラスチック材料、バサルト繊維強化プラスチック材料、またはこれらの何れかの組み合わせで製造され得る。
本開示の複数の実施形態は、客船、貨物船、特殊用途船、およびボートなどの、ただしこれだけには限定されない、船舶のために適している。
次に、図面を、特にそれぞれの参照符号によって、参照すると、図1は、本開示の一実施形態による推進システム102を採用した船舶100の概略図である。推進システム102は、必要であれば、船舶100の船体106の下面に配置された1つ以上のプロペラ104を含む。1つ以上のプロペラ104は、必要であれば、例えばアキシャルスラスタを含む。または、1つ以上のプロペラ104は、必要であれば、当該技術分野において周知の種類である。これらプロペラ104は、必要であれば、船舶100の船首および/または船尾に取り付けられる。
更に、推進システム102は、マグナス型ロータ108aおよびマグナス型ロータ108bとして示されている複数のマグナス型ロータ108を更に含む。マグナス型ロータ108aおよび108bは、以下においてはマグナス型ロータ108と総称される。これらマグナス型ロータ108は、互いに離して、船舶100の甲板領域110のさまざまな位置に位置付けられる。例えば、これらマグナス型ロータ108は、互いに離して、甲板領域110の隅部の近傍に、すなわち船舶100の船首および船尾の左舷側および右舷側に、位置付けられる。あるいは、これらマグナス型ロータ108は、互いに離して、船舶100の甲板領域110、船尾領域、または船首領域の中央部分の近傍に位置付けられる。例えば、各マグナス型ロータ108の位置付けは、船舶100の甲板領域110に据え付けられたマグナス型ロータ108の数、マグナス型ロータ108のサイズ、および/または船舶100のサイズおよび/または形状に応じて、適切に行われ得る。
本開示の一実施形態において、各マグナス型ロータ108は、必要であれば、2.5メートルから5.0メートルの範囲内の直径を有する。更に、各マグナス型ロータ108は、必要であれば、15メートルから30メートルの範囲内の高さを有する。例えば、マグナス型ロータ108は、ほぼ3メートルの直径と、ほぼ20メートルの高さとを有する。
各マグナス型ロータ108は、船舶100の甲板領域110に設けられた基礎112上に据え付けられる。各マグナス型ロータ108は、中空領域116がその内部に画成された円筒体114を含む。推進システム102は、円筒体114の中空領域116内に延在する支持機構118を含む。支持機構118は、必要であれば細長く、以下に説明するように、マグナス型ロータ108の円筒体114を回転可能に支持するべく構成される。
図1を参照すると、マグナス型ロータ108を昇降させるためのクレーン120を用いて基礎112上に据え付けられようとしているマグナス型ロータ108が示されている。本開示で開示されるクレーン120は、必要であれば、例えば、タワークレーン、門型クレーン、または当事者に公知の何れか適した昇降装置でもよい。引き続き図1を参照すると、マグナス型ロータ108bを引き上げるために、およびマグナス型ロータ108bを基礎112上に降ろすために、支持機構118に対応付けられた支持板124にクレーン120のケーブル122が連結されることが分かる。支持板124は、必要であれば、そこに堅固に取り付けられたアイボルト126a(図1には不図示、図3Cに図示)を複数含む。これらアイボルト126aは、必要であれば、天板128をクレーン120のケーブル122に連結可能にするべく構成される。ただし、マグナス型ロータ108を基礎112上に据え付けるために、必要であれば、複数の代替構造および方法が採用される。
図1は単なる一例であり、本願の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。推進システム102の特定の名称は例示を目的としており、推進システム102は、推進システム102のマグナス型ロータ108および/または他の構成要素の数、種類、または配置に限定されると解釈されるべきではないことを理解されるものとする。当業者は、本開示の複数の実施形態の多くの変形例、代替例、および改造例を認識するであろう。
次に図2を参照すると、マグナス型ロータ108は、必要であれば、円筒体114の上方に配設された天板128を更に含む。一実施形態において、天板128は、必要であれば、複数のアイボルト126bをその表面に備える。天板128のこれらアイボルト126bは、必要であれば、クレーン120への別の連結箇所を複数備え、マグナス型ロータ108の引き上げおよび基礎112上への下降を助ける。上の2つの実施形態を参照すると、支持板124および/または天板128へのアイボルト126a/126bの堅固な取り付けは、ボルト止め、溶接など、さまざまな方法によって、または当該技術分野において公知の他の方法によって、随意行われる。
上の2つの実施形態を引き続き参照すると、支持板124上または天板128上の各アイボルト126aは、支持機構118および円筒体114の引き上げおよび基礎112上への下降が個別に行われるように、クレーン120に個別に連結するために用いられることを理解されるであろう。あるいは、支持板124または天板128の何れか一方または両方に設けられた各アイボルト126a/126bは、マグナス型ロータ108全体の引き上げ、および基礎112上への下降、のために一緒に用いられる。更に、本開示にはアイボルト126a/126bが開示されているが、クレーン120のケーブル122への天板128または支持板124の連結を可能にするために、アイボルト126a/126bの代わりに、フックなどの、ただしこれだけには限定されない、何れか適した連結構造が用いられ得ることを理解されるはずである。したがって、本開示で開示されるアイボルト126a/126bは、本質的に単なる例示であり、したがって本開示を制限するものではない。
図2に示されているように、基礎112は、整備担当者をマグナス型ロータ108の内部構成要素にアクセスさせるべく構成された開口部130を有利に含む。整備担当者がより容易にマグナス型ロータ108に進入および退出でき、マグナス型ロータ108内に配置されている構成要素の整備を実施または実現できるように、開口部130は適したサイズおよび形状を有利に有する。
更に、(図3Aに示されているように)マグナス型ロータ108の駆動機構147および/または他の内部構成要素を冷却するべく空気146bの上昇が構成されるように、各マグナス型ロータ108は、稼働中、少なくとも1つのマグナス型ロータ108内で空気146aの上昇を引き起こすための換気用開口機構132を含む。図2に示されているような一実施形態において、換気用開口機構132は、必要であれば、円筒体114上に配設された天板128に設けられる。換気用開口機構132は、必要であれば、マグナス型ロータ108の円筒体114の内外で上昇空気146bと周囲大気との交換が行われるように構成された複数の開口134を含む。
更に、マグナス型ロータ108は、必要であれば、1つ以上の換気羽根136をその上方領域140に含み得る。図2の実施形態において、これら換気羽根136は、天板128の中心に放射状に配置されてそこに接続されて示されている。これら換気羽根136は、マグナス型ロータ108の回転方向とは無関係に、上昇空気146bを上方に向かわせるべく構成される。1つの例示的実施形態において、これら換気羽根136は、円筒体114の回転方向の変化に応じて、向きが変えられる。別の例示的実施形態において、各換気羽根136は、出てゆく空気146bに対する迎え角はそのままで、空気146aをマグナス型ロータ108の内部から外側に強制的に出すべく構成されるように、構築されて配置される。
一実施形態において、マグナス型ロータ108の天板128は、必要であれば、天板128に画成された整備用開口部142を少なくとも1つ更に含む。整備用開口部142は、換気羽根136に隣接して有利に配置され、整備担当者をマグナス型ロータ108の内部構成要素にアクセスさせるべく構成される。基礎112に設けられた開口部130の場合と同様に、マグナス型ロータ108の上方領域140に設けられる整備用開口部142も定期的整備および/またはオーバホール作業時に整備担当者がマグナス型ロータ108に容易に進入および退出できるように、適切なサイズおよび形状を有する。
更に、円筒体114の上方領域140は、必要であれば、そこに画成された貫通穴144を1つ以上含み得る。穴144は、必要であれば、円筒体114の周囲に放射状に配置され、マグナス型ロータ108内に配設された構成要素の冷却および/または換気を行うべく構成される。穴144のサイズおよび数は、マグナス型ロータ108の円筒体114に出入りする上昇空気流146bの交換によって所定量の冷却および/または換気がこれらの穴144を通して実現されるように有利に適切に選択される。例えば、直径50mmの穴144が16個、円筒体114の周囲に放射状に配置される。
図3Aに示されているように、駆動機構147は、少なくとも1つのマグナス型ロータ108を回転させるべく構成される。駆動機構147は、モータ148を個別に作動させて対応するマグナス型ロータ108の回転速度を変えられるように、マグナス型ロータ108ごとに対応するモータ148を含む。船舶100を推進するために推進システム102が用いられるとき、各モータ148は、対応するマグナス型ロータ108に機械的駆動力を供給し、対応するほぼ直立の軸線を中心に有利に回転させることができる。本開示の一実施形態において、各モータ148によって対応するマグナス型ロータ108に供給される機械的駆動力は50kWから300kWの範囲内である。
推進システム102は、駆動機構147に結合された制御機構150を更に含む。制御機構150は、少なくとも1つのマグナス型ロータ108の回転速度を変えるために駆動機構147を制御するべく有利に構成される。制御機構150は、例えば、非一時的、すなわち常駐、機械可読データ記憶媒体に記録された1つ以上のソフトウェア製品を実行可能な計算用ハードウェアを含む1つ以上の計算デバイスを用いて具現化される。計算デバイスの一般的な例として、パーソナルコンピュータ(PC)、ハンドヘルドPC、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ファブレットコンピュータ、ウルトラモバイルパーソナルコンピュータ(UMPC)、およびスマート電話機が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。したがって、船舶100の稼働中、駆動機構147および制御機構150は、一緒に個々のマグナス型ロータ108を選択的に回転させ、それぞれの回転速度を変えるべく有利に構成される。
推進システム102のさまざまな構成要素は、それぞれの動作を実行するために、船舶100の配電網(図1には不図示)から電気を有利に受電する。一般に、電気は船舶100のエンジン(図1には不図示)によって発電され、配電網に結合されたエネルギー蓄積機構(不図示)に蓄電され得る。
図3Aおよび図3Bを参照すると、駆動機構147のモータ148は、円筒体114の中空領域116に含まれ、モータ148への保守用アクセスが可能であるように支持機構118の外側に置かれている。円筒体114に出入りする上昇空気流146bと大気雰囲気との熱交換によってモータ148の冷却および/または換気が実現され得るように、モータ148は円筒体114の穴144と流体、例えば空気流、連通状態に配設される。更に、モータ148は、基礎112の開口部130と連通状態に位置付けられる。したがって、開口部130に対するモータ148の位置付け、並びにその間に画成される上記の流体連通は、定期的整備および/またはオーバホール作業時に整備担当者によるアクセスをより容易にする。一例として、通常稼働時、モータ148の通常保守は、アクセスハッチ130から行われる。各実施形態は、例えばモータを新しい交換用モータに交換するとき、円筒体114を引き上げてモータ148を取り出すことによって、モータ148の交換を更に可能にする。この交換は、支持機構118の外側に配設された中空領域116を利用することによって、可能になる。
引き続き図3Aおよび図3Bを参照すると、稼働中、船舶100を推進するために、マグナス型ロータ108、すなわち実際には回転体114、を回転させるために、モータ148はベルト駆動機構152を介してマグナス型ロータ108に連結されることが理解されるであろう。ベルト駆動機構152は、必要であれば、第1プーリ156および第2プーリ158に巻回されたベルト154を含む。この場合、第1プーリ156はモータ148の駆動軸160に剛結合され、第2プーリ158は支持板124に対応付けられた入力軸162に剛結合される。
図3Cに示されているように、支持板124に対応付けられた入力軸162は、支持機構118の支持塔164を貫通して下方に延在し、支持塔164の天井166の下に配置された第2プーリ158に堅固に取り付けられる。図示のように、支持板124は、一組のボルトおよびナット168を用いて、入力軸162に有利に釈放可能に取り付けられる。他方、第2プーリ158は、例えば、ただしこれだけには限定されないが、スプラインまたはキーによって、入力軸162に有利に釈放可能に結合される。したがって、モータ148が駆動軸160を回転させると、第1プーリ156、ベルト154、および第2プーリ158が一斉に回転して入力軸162を回転させる。その結果、入力軸162に取り付けられた支持板124は、入力軸162からの回転をマグナス型ロータ108の円筒体114に伝えることによって、円筒体114を回転させる。したがって、円筒体114がマグナス型ロータ108の支持機構118を中心に回転するように、ベルト駆動機構152はモータ148からの回転エネルギーを円筒体114に伝達するべく有利に構成される。
図3Aおよび図3Cを参照すると、円筒体114は細長く、下方部分170を含む。円筒体114の下方部分170は、推進システム102の第1ベアリング機構172上に回転可能に支持される。第1ベアリング機構172は、入力軸162と支持塔164の天井166との間に配置される1つ以上のローラベアリング172aとスラストベアリング172bとを含む。ベアリング172aおよび172bは、第1ベアリング機構172と総称される。スラストベアリング172bは、支持塔164上の円筒体114の重量をほぼ鉛直方向D1に支持するべく有利に構成され、ローラベアリング172aは、円筒体114をほぼ水平方向D2に支持するべく有利に構成される(図2を参照)。したがって、第1ベアリング機構172は、円筒体114を支持塔164の周りに回転させることができる。入力軸162の回転エネルギーが支持塔164に伝達されないように、第1ベアリング機構172は入力軸162の回転エネルギーを切り離すべく構成されるので、支持塔164を静止させたまま、円筒体114が支持塔164を中心に回転することを理解されるであろう。
図2および図4を参照すると、一例示的実施形態において、支持機構118の下端部174は、甲板領域110上に据え付けられた基礎112まで延在し、第2ベアリング機構176は支持塔164の下部に対応付けられて示されている。必要であれば、基礎112は、本開示において先に開示されているように、船舶100の甲板領域110に溶接される。一例示的構成において、基礎112は、必要であれば、箱形構造178とそこに配設されたベアリング受入れ部180とを含む。ベアリング受入れ部180は、連結部材182によって箱形構造178に有利に溶接される。好適な一実施形態において、連結部材182は、甲板領域110の下に位置する船舶100の補強部材(不図示)に重なるべく位置付けられる。マグナス型ロータ108の重量および動作によって生じる力にベアリング受入れ部180が耐えられるように、連結部材182は基礎112に剛性をもたらすべく構成される。
図4の実施形態において、第2ベアリング機構176は、ベアリング受入れ部180内に放射状に配設されて示されており、ベアリング受入れ部180または船舶100の甲板領域110(図2を参照)に対するマグナス型ロータ108の円筒体114の下端部184の横移動を抑制できる。用語「横移動」は、マグナス型ロータ108の円筒体114の下端部184の、図2に示されているような、ほぼ水平方向D2への動きを意味する。支持塔164の横移動を抑制すると、マグナス型ロータ108を基礎112上に安定させておくことができるので、マグナス型ロータ108の稼働中、円筒体114は第1ベアリング機構172を中心に枢動できる。図4の特定の実施形態においては、第2ベアリング機構176が基礎112に対応付けられることが開示されているが、図5A、5B、および図6と併せて以下に説明するように、必要であれば、第2ベアリング機構176は代わりに支持塔164に対応付けられる。
図5A、図5B、図6A、および図6Bを参照すると、第2ベアリング機構176は、必要であれば、支持塔164の下端部174に配設されてそこに接続される。第2ベアリング機構176は、支持塔164への円筒体114の据え付けおよび取り外しを可能にするために引き込み可能な、弾力的に装着された複数のベアリングホイールまたはローラ186から成る構成を含む。図5A、図5Bには2つのベアリングホイール186のみが示され、図6Aには8つのベアリングホイール186が示されているが、本開示に開示されているベアリングホイール186の数は、本質的に単なる例であり、本開示を制限するものではない。第2ベアリング機構176を形成するために、任意の数のベアリングホイールまたはローラ186が随意用いられる。
次に図6Aに注目すると、各ベアリングホイールまたはローラ186がアーム188によって支持塔164に接続されて示されている。更に、各ベアリングホイールまたはローラ186は回転可能にアーム188に接続されている。本開示の複数の実施形態を説明するために用いられている用語「ベアリングホイール186」は、ホイール(不図示)の内部に配設されたベアリングを有利に一括して指している。したがって、ベアリングホイール186は、必要であれば、アーム188上で枢動するべく構成される。アーム188の第1端部194は、枢支ピン196を介して枢動可能に支持塔164に接続される。アーム188の第2端部198は、ベアリングブロック202の内部に回転可能に配設されるボルト200を含む。ボルト200は、支持塔164に画成された雌ねじ穴204に螺合するべく構成される。雌ねじ穴204は、必要であれば、アーム188が枢支ピン196を中心に枢動されるときのボルト200の弓形の軌道206に位置合わせして配置される。このような雌ねじ穴204は、必要であれば、それぞれのアーム188上のボルト200に対応する数だけ支持塔164に設けられる。
更に、支持塔164は、必要であれば、そこに画成された複数の開口208を含む。各開口208は、必要であれば、ベアリングホイールまたはローラ186の平面に配置され、対応するベアリングホイール186の円弧軌道210に位置合わせして位置付けられる。各開口208は、ベアリングホイールまたはローラ186がそこを通過できるように、適切なサイズおよび形状を有するので、ボルト200が雌ねじ穴204に螺合すると、対応するアーム188上のベアリングホイール186は、その一部または全体が支持塔164の外側に配設され、円筒体114の内面212に接触する。ベアリングホイールまたはローラ186と円筒体114の内面212との間の接触は、転動式接触が有利であり、ベアリングホイールまたはローラ186は、円筒体114の回転により、内面212に接して転動動作を行うべく構成される。更に、接触力を調節するために、ボルト200は支持塔164の雌ねじ穴204に対して有利に締付けられたり緩められたりする。更に、第2ベアリング機構176のアーム188を個別に締付けたり緩めたりすることによって、支持塔164に対する円筒体114の位置合わせが容易に調整される。更に、ベアリングブロック202は、その内部に複数のばね(不図示)を備え得る。各ばねは、対応するボルト200を軸線方向に付勢して、対応するボルト200を雌ねじ穴204から遠ざけるようにし、雌ねじ穴204に対するボルト200の未故意の動きを防止するために役立ち得る。したがって、各ばねは、ボルト200を雌ねじ穴204に対してその所望の位置に固定し易くする。また、各ばねは、円筒体114の動きおよび生じ得る振動の均等化および均衡化を助ける。
本開示で開示されているアーム188に言及すると、その引き込み可能な機能性は、支持塔164上への円筒体114の組み付け時、操作および/または整備担当者にとって好都合である。更に、アーム188の引き込み可能な機能性により、ベアリングホイールまたはローラ186の損傷、破損、または摩耗時などの、ただしこれだけに限定されない、状況において整備担当者はベアリングホイールまたはローラ186を有利に交換できる。必要であれば、ベアリングホイールまたはローラ186の耐用寿命を有利に向上させるために、ホイールまたはローラ、およびその内部のベアリングは、一般には転がり接触の力に起因する摩耗、摩擦、擦傷、および/または他の有害作用に対して最適に耐えられる材料から製造される。ホイールおよびベアリング用の堅牢および/または軽量材料のいくつかの例として、例えば、アルミニウムおよびゴムがそれぞれ随意に挙げられる。ただし、ホイールまたはローラ186、およびベアリングホイールまたはローラ186のベアリング、を形成するために、当該技術分野において周知の他の多くの材料も有利に使用される。
図6Bは、図6Aの線A−A'に沿った断面図を示す。この図は、円筒体114およびベアリングホイールまたはローラ186を示す。ベアリングホイールまたはローラ186を移動させるための軌道213が円筒体114の内面212に構成されている。図6Bは、ベアリングホイールまたはローラ186の軸187を更に示す。次に、本開示の一例示的実施形態による少なくとも1つのマグナス型ロータ108の据え付け方法の複数のステップを図5Aおよび図5Bと併せて説明する。図5Aには、この例示的方法において起こる事象S5.1からS5.3が示され、図5Bには、事象S5.4からS5.5が示されている。事象S5.1において、支持塔164は、好ましくはベアリング受入れ部180に、軸線方向に位置合わせして位置付けられ、基礎112上に降ろされる。更に、第2ベアリング機構176のベアリングホイールまたはローラ186は、引き込まれた状態に維持されて、したがって支持塔164の内部に位置付けられて、示されている。
事象S5.2において、支持塔164がベアリング受入れ部180上に取り付けられて示されている。この時点において、支持塔164は、ボルト(不図示)によって基礎112に有利に堅固に連結されている。更に、ベアリングホイールまたはローラ186は、引き続き引き込まれた状態で、すなわち支持塔164の内部に、維持されている。
事象S5.3において、円筒体114は支持塔164の入力軸162に対して同軸に位置付けられ、支持塔164の上に降ろされる。図5Aの事象S5.3に示されている一例示的実施形態において、円筒体114は、必要であれば、支持板124に当接するべく構成された一対のストッパ191を更に含む。
図5Bを参照して、特に事象S5.4に注目する。一対のストッパ191は、支持板124に当接して示されている。この一対のストッパ191は、支持板124と共に、支持塔164に対して円筒体114が軸線方向に更に下方に移動することを防止するべく構成される。次に、ストッパ191と支持板124とを剛結合するために、ストッパ191を支持板124に有利にボルト止めする。その後、ベアリングホイールまたはローラ186は、一対の水平矢印によって示されているように、それぞれの引き込まれた状態から有利に移動される。
図5Bの事象S5.5において、ベアリングホイールまたはローラ186は、その一部が支持塔164の外側にあって、円筒体114の内面212に接触して示されている。このようにして、マグナス型ロータ108は、船舶100の甲板領域110上に有利に組み付けられる。ただし、上記の事象S5.1からS5.5は、組み付けステップの一例示的順番を開示していることを理解されるであろう。本開示によると、他の組み付け方法も可能である。例えば、マグナス型ロータ108全体を基礎112上に降ろす前に、円筒体114の一対のストッパ191を支持板124にボルト止めすることも可能である。
本願の特許請求の範囲を逸脱せずに1つ以上のステップが追加された、または1つ以上のステップが除去された、または1つ以上のステップが異なる順番で提供される他の代替案も想到され得うるので、事象S5.1からS5.5は、単に例示および説明のためであることを理解されるであろう。
図5Aおよび図5Bは単なる例であり、本願の特許請求の範囲を不当に制限するものではない。組み付けの各事象のための特定の名称は、例示を目的としたものであり、この組み付け工程をマグナス型ロータ108の構成要素の特定の数、種類、および配置順に限定すると解釈されるべきではないことを理解されるものとする。当業者は、本開示の複数の実施形態の多くの変形例、代替例、および改造例を認識されるであろう。
図7には、本開示の一実施形態による船舶100への推進システム102の据え付け方法700の複数のステップが示されている。ステップ702において、方法700は、支持構造、すなわち基礎112、を船舶100の甲板領域110上に据え付ける、または後付けする、ステップを含む。この支持構造は、第2ベアリング機構176の上方に配設された第1ベアリング機構172を含む。本開示において先に開示されているように、第1ベアリング機構172は、下向きの力、すなわち円筒体114の重量、をほぼ支えながら、支持塔164を中心とした円筒体114の枢動運動に対応できる。第2ベアリング機構176は、支持塔164に対する円筒体114の横移動を抑制する、ひいては横向きの力を支える、ことができる。
ステップ704において、方法700は、船舶100への支持機構118の据え付けを可能にするために、横移動抑制用構成要素、すなわち第2ベアリング機構176のベアリングホイールまたはローラ186、を引き込まれた状態で配置するステップを更に含む。本開示において先に開示されているように、第2ベアリング機構176は、船舶100の甲板領域110上の基礎112に有利に対応付けられる。ただし、第2ベアリング機構176は、必要であれば、代わりに支持塔164の内部に配置される、したがって支持機構118に対応付けられる。
ステップ706において、方法700は、ベアリング受入れ部180に係合させるために、支持機構118を支持構造、すなわち基礎112、に降ろすことを更に含む。第2ベアリング機構176が少なくとも1つのマグナス型ロータ108の円筒体114の下端部184に係合するべく構成されるように、第2ベアリング機構176は引き込まれていない状態にされると有利である。
ステップ708において、方法700は、少なくとも1つのマグナス型ロータ108が支持機構118を中心に回転できるように、少なくとも1つのマグナス型ロータ108の円筒体114を第1ベアリング機構172上に、かつ第2ベアリング機構176の周りに、降ろすことを更に含む。
ステップ702〜708は単なる例であり、本願の特許請求の範囲から逸脱することなく1つ以上のステップが追加または除去された、または1つ以上のステップが異なる順番で設けられた他の複数の代替案も可能であることを理解されるであろう。
本開示の複数の実施形態は、船舶100の甲板領域110上へのマグナス型ロータ108のより容易な据え付けを可能にしながら、整備担当者によるマグナス型ロータ108のモータ148および/または他の内部構成要素へのより容易なアクセスを可能にすることを含む、ただしこれだけには限定されない、さまざまな目的のために使用可能である。更に、本開示の複数の実施形態は、マグナス型ロータ108内の駆動機構147および/または他の構成要素の耐用寿命を伸ばすために、マグナス型ロータ108内の駆動機構147および/または他の構成要素に十分な冷却および/または換気をもたらすために具現化可能である。
次に図8および図9を参照すると、全体が800で示されているマグナス型ロータの一代替具現例が示されている。マグナス型ロータ800は、ロータ800の重量に主に起因する鉛直下向きの力を支えると共に、ロータ800を横方向に拘束するために、ロータ800の略上方部分に設けられた第1ベアリング機構810と、ロータ800が発生させる横向きの力を支えるためにロータ800の略下方部分に設けられた第2ベアリング機構とを含む。ロータ800の上方部分に配置されたモータ820への担当者のアクセスを可能にするための梯子機構を含む支持機構を収容するために、ロータ800の内側領域は中空である。モータ820は、必要であれば、ロータ800の比較的大きいはめ歯歯車を駆動するためのはめ歯歯車がその回転軸に設けられる。ロータ800のはめ歯歯車は、第1ベアリング機構810のほぼ直下に有利に配設される。ロータ800には、船舶、例えば船舶100、の上甲板に取り付け易い、または一体に結合し易い、幅広の台座が設けられる。台座の外径は、例えば、ロータ800の外径の1.5〜3倍の範囲内である。
第1および第2ベアリング機構810、830は、図10に示されているように、それぞれ代替構成で随意に具現化されることを理解されるであろう。構成「A」において、第1ベアリング機構810は、ロータ114を枢動させながら、ロータ114を横方向に拘束する。第2ベアリング機構830は、ロータ114の下端部において、横移動を抑制できる。構成「B」において、ロータ114の重量は、ロータ114を枢動させるがロータ114を横方向に拘束する第1ベアリング機構810によって支えられる。第2ベアリング機構830は、ロータ114の横方向への移動を制約できる。構成「C」において、第1ベアリング機構は、ロータ114の横移動を制約できる。第2ベアリング機構830は、ロータ114の重量を支持し、ロータ114の下端部の横移動を制約できる。本開示により、第1および第2ベアリング機構810、830の他の具現例も実現可能である。
上記の本開示の複数の実施形態の変更は、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の範囲から逸脱することなく、可能である。本開示を説明および主張するために用いられている「を含む」、「を備える」、「を組み込んだ」、「から成る」、「を有する」、「である」などの表現は、非排他的である、すなわち明示的に記載されていない要素、構成要素、または要素も存在し得る、と解釈されるものとする。単数形への言及は、複数形にも関わると解釈されるものとする。

Claims (3)

  1. 船舶(100)用の推進システム(102)を船舶に据え付ける方法であって、
    前記推進システムは、対応するほぼ直立の軸線を中心に回転可能な少なくとも1つのマグナス型ロータ(108)であって、円筒体(114)を備えるマグナス型ロータ(108)と;前記少なくとも1つのマグナス型ロータを回転させるための駆動機構(147)と;前記少なくとも1つのマグナス型ロータの回転速度および/または方向を変えるために前記駆動機構を制御する制御機構(150)と;を備え、前記少なくとも1つのマグナス型ロータが、その内部に中空領域(116)を備え、前記中空領域内まで延在する支持機構(118)上に回転可能に支持され、前記少なくとも1つのマグナス型ロータを回転させるための前記駆動機構の少なくとも1つのモータ(148)が前記中空領域に含まれ、かつ前記支持機構の外側に配置され、前記少なくとも1つのモータへの保守用アクセスが可能であり;更に前記少なくとも1つのマグナス型ロータは、稼働中、前記駆動機構および/または他の内部構成要素の冷却および換気のために、前記少なくとも1つのマグナス型ロータの内部に、前記円筒体(114)の内外で空気の上昇を引き起こすことができる換気用開口機構(132)を、前記マグナス型ロータの上部に備える;推進システムであって、
    前記方法は、
    (i)基礎を前記船舶の甲板領域上に据え付ける、または後付けする、ステップと、
    (ii)第1ベアリング機構を第2ベアリング機構の上方に含む支持構造を前記基礎上に据え付ける、または後付けする、ステップであって、前記第1ベアリング機構は枢動運動に対応でき、前記第2ベアリング機構は横移動に対応でき、前記第1ベアリング機構は下向きの力をほぼ支えることができ、前記第2ベアリング機構は横向きの力をほぼ支えることができる、ステップと、
    (iii)前記第2ベアリング機構の複数の横移動抑制用構成要素を引き込まれた状態で配置するステップと、
    (iv)前記少なくとも1つのマグナス型ロータが前記支持機構を中心に回転できるように、前記少なくとも1つのマグナス型ロータを前記支持機構に対応付けて配設された前記第1および第2ベアリング機構上に降ろすステップと、
    (v)前記マグナス型ロータの下端部に係合するように、前記第2ベアリング機構を引き込まれていない状態にするステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記方法は、前記少なくとも1つのマグナス型ロータを、稼働中、前記支持機構に対して回転させるために、前記駆動機構の少なくとも1つのモータを前記少なくとも1つのマグナス型ロータと前記支持機構との間に連結するステップを含み、前記少なくとも1つのマグナス型ロータは、その内部に中空領域を含み、前記中空領域内まで延在する支持機構上に回転可能に支持され、前記少なくとも1つのマグナス型ロータを回転させるための前記駆動機構の少なくとも1つのモータが前記中空領域内に含まれ、かつ前記支持機構の外側に配置され、前記少なくとも1つのモータへの保守用アクセスが可能であることを特徴とする、請求項に記載の方法。
  3. 複数のベアリングホイールから成る構成を枢動および/または横移動および/または半径方向移動させて引き込まれた状態から係合状態にすることによって、前記第2ベアリング機構を係合させるステップを含み、前記複数のベアリングホイールは前記少なくとも1つのマグナス型ロータの下端部に係合することを特徴とする、請求項またはに記載の方法。
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