JPH05310186A

JPH05310186A - 水中推進装置

Info

Publication number: JPH05310186A
Application number: JP13974092A
Authority: JP
Inventors: Luciano Veronesi; ベロネシルシアーノ; James A Drake; アルバートドレイクジェームズ; Bendel Bergmark Karl; ベンデルバーグマークカール
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1992-05-01
Filing date: 1992-05-01
Publication date: 1993-11-22
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JP3346589B2

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量、高出力、低騒音の水中推進装置を提供
する。【構成】本発明の水中推進装置（１）は、吸水口
（５）及び排水口（７）を有するシュラウド（３）と、
シュラウド内でシャフト（９）に回転自在に取付けたハ
ブ（１５）を有するプロペラ（１３）と、プロペラの周
囲に設けた回転子（２３）及び回転子と間隔を保ちつつ
磁気結合するようにシュラウド内に設けた固定子（２
５）を含み、プロペラを駆動する電動機（２４）と、プ
ロペラのハブとシャフトの間に軸受面を有し、周囲の水
を軸受面に循環させて循環及び冷却を行う推流孔（８
３）及び通水孔（９９）を含む軸受集合体（１７）とか
ら成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中推進装置、特に、
高スラスト、軽量、低騒音、及び容易なメインテナンス
が可能となるように改良された艦船用の一体モータ型推
進装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一体モ
ータ型推進装置はすでに公知である。このような推進装
置は通常艦船にも利用できるが、主な用途は信頼性、制
御性、低騒音が重視される潜水艦の２次駆動装置であ
る。公知の一体モーター型推進装置の多くは出力シャフ
トがプロペラに連結されている“カン詰めされた”また
はウエット・ワインディング電動機を装備している。プ
ロペラはスラストを高めるためシュラウドによって囲ま
れるのが一般的であり、モーターはプロペラのすぐ前方
または後方に配置される。ところが、“カン詰めされ
た”モーターがプロペラによって発生される水流のすぐ
前方または後方に配置される以上、液流に対する障壁が
形成され、これが推進装置による有効スラストを低下さ
せる。このような障壁によるスラスト損失を少なくする
ため、高速かつ小径のモーターが使用された。しかし、
シャフトの回転速度が高くなるとプロペラのキャビテー
ションも高くなり、これが高レベルの騒音を発生させる
ことになる。

【０００３】このような欠点を克服すべく、本出願人は
米国特許第４，８３１，２９７号に開示されているよう
な一体モーター型推進装置を開発した。この特定の推進
装置は構造がジェット・エンジンに似ており、主要構成
要素として、吸水口及び排水口を有する円筒状シュラウ
ド、複数の支持羽根によってシュラウド内にこれと同心
状に取り付けられたシャフトに回転自在に取り付けられ
たハブを有するプロペラ、及びプロペラ羽根の回りに設
けた環状回転子とシュラウド内にこれと一体に設けた固
定子とを含むプロペラ駆動用の電動機から成る。この公
知の推進装置の斬新な設計は所与の重量及びサイズにお
ける推進装置のスラスト出力を著しく増大すると同時
に、シュラウドを流体力学的に形成することでプロペラ
が極めて自由な水流を発生させることができるため、発
生する騒音の量を軽減する。推進装置の低騒音性はシュ
ラウドの遮音特性によって一段と高められる。

【０００４】上記一体モーター型推進装置は技術の目覚
ましい進歩であるが、出願人はこの装置の設計には多く
の改良の余地が残されていることに気付いた。たとえ
ば、水で潤滑されるスラスト及びラジアル軸受は定期的
に交換する必要があり、そのためには、装置を乾ドック
入りさせねばならない。しかも、軸受部品の点検または
交換が必要となった場合、軸受の場所が場所であるだけ
に、推進装置をほぼ完全に分解しなければならなくな
る。出願人はプロペラの上流側に位置する支持羽根が推
進装置の作動中、プロペラの周りの水にキャビテーショ
ンを発生させ、これが騒音の原因となるだけでなく、装
置の効率を低下させることに気付いた。出願人はまた、
この公知推進装置に採用した誘導型モーター構成では回
転子と固定子の間の電磁結合を有効に実現しようとする
と必然的な結果として回転子の外径と固定子の内径との
間隔が極端に狭くなることにも気付いた。このような狭
い間隔は固定子と回転子の間に介在する薄い水膜による
抗力を発生させるだけでなく、（固定子から発生する磁
界の不均整のため常にある程度は存在する）回転子を流
れる調波電流を増大させることによって騒音を増大さ
せ、回転子を振動させる。固定子の内径と回転子の外径
との間隔を狭くせざるを得なければ、推進装置に高レベ
ルの機械的衝撃が加わったり、海水中の異物が固定子と
回転子の間に詰まったりした場合、推進装置の重要部分
が損傷されることになる。

【０００５】乾ドック入りを必要とせず、比較的簡単且
つ容易に点検やメンテナンスを行なうことのできる軸受
集合体を具えた、潜水艦などのための改良された一体モ
ーター型推進装置に対する要望が存在することは明らか
である。理想としては、このような推進装置は公知装置
よりも騒音が少なく、機械的衝撃を受けたり海水中の異
物が詰まっても回転子及び固定子が損傷し難いように回
転子と固定子の間隔を狭くしなくてもよい設計を採用す
ることになる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は従来型装
置の上記欠点を克服するかまたは少なくとも軽減する一
体モーター型推進装置を提供することにあり、この目的
を達成する本発明の推進装置はその主要部分として吸水
口及び排水口を有するシュラウドと、シュラウド内でシ
ャフトに回転自在に取り付けたハブを有するプロペラ
と、プロペラの周囲に設けた回転子及びシュラウド内周
に設けた固定子を含む、プロペラを駆動するための電動
機と、プロペラのハブとシャフトの間に介在して装置を
囲む周囲の水によって潤滑及び冷却される軸受集合体か
ら成る。軸受集合体は軸受面間に潤滑／冷却水の流れを
循環させる推流機構を含むのが良い。さらに、軸受集合
体に絶えず潤滑／冷却水の流れを供給するため、プロペ
ラの下流側に位置する１つまたは２つ以上の吸水口をシ
ャフトに設けてもよく、これらの吸水口をフィルターで
覆ってもよい。これらの吸水口を下流側に設けることに
より、周囲の水に含まれる異物の軸受集合体への侵入防
止が一段と確実になる。

【０００７】軸受集合体はプロペラとシャフト上流端の
間に介在するスラスト軸受及びプロペラ・ハブの内周に
配置されたラジアル軸受カートリッジの双方を含むこと
によってこれら２つの装置部分間の摩擦を軽減すること
ができる。本発明の装置はメンテナンス作業に際してス
ラスト軸受及びラジアル軸受カートリッジへのアクセス
を容易にするためスラスト軸受に着脱自在に取り付ける
カバーをも含むことができる。着脱自在カバーはプロペ
ラ・ハブに連結し、装置の作動に伴なってプロペラと一
体に回転するように構成するか、シャフト入口端に着脱
自在に固定されて、回転するプロペラに対して静止した
ままとなる別設の部品として構成することができる。静
止したままとなるように構成された着脱自在カバーには
推進装置の作動中に発生する騒音を小さくする利点があ
る。必要ならば、この静止型着脱自在カバーとシュラウ
ドの間に支柱を補足することによって装置の耐衝撃性を
高めることができる。

【０００８】複数の羽根部材が装置のシャフトをシュラ
ウドの内面に連結する。シュラウドを通過する水流が発
生させる騒音量をさらに軽減するため、一実施例ではこ
れらの羽根部材をすべてシャフトのプロペラ・ハブとシ
ュラウド出口端の間に位置する部分に連結する。羽根部
材はシャフトをシュラウド内にこれと同心関係に支持す
るだけでなく、プロペラの羽根と協働することによって
推進装置によるスラストを増大させる。

【０００９】装置のプロペラを駆動するのに使用される
ＡＣモーターの回転子は誘導巻線の代わりに永久磁石を
利用することにより回転子内に必要な磁界を発生させ
る。永久磁石を使用することにより、（誘導巻線による
インピーダンス損失が回避されるから）モーターの総効
率が高められるだけでなく、さらに好都合なことに回転
子外径と固定子内径との間のギャップを、両者間の磁気
結合を損なうことなく広くすることができる。ギャップ
を広げると回転子に作用する流体抗力が軽減され、回転
子及び固定子から発生する磁界の不均整から回転子に発
生する有害な調波電流の強度が弱められて回転子の振動
が軽減され、円滑且つ静かな動作が得られる。ギャップ
が広くなることでここに海水中の異物が詰まって装置を
損傷する可能性が少なくなる。

【００１０】回転子は永久磁石の外周に複数の導電性ダ
ンパー・バーをも含むのが良く、これにより回転子が固
定子から発生する変動磁界と同期し易くするかご構造を
形成する。これらのダンパー・バーは磁石を上記周波電
流のような減磁電流または装置内の短絡によって生ずる
電流から絶縁する機能をも果たす。導電性ダンパー・バ
ーを収納すると共にこれを磁石から隔離するためには個
々の永久磁石に磁極キャップをかぶせればよい。かご構
造の電流搬送能力を高めるには回転子内の永久磁石間に
導電性ウェッジを介在させればよい。固定子スロットは
騒音をさらに抑制する意味で斜めスロットであることが
好ましい。

【００１１】以上に述べた構造上の構成要件により、公
知の装置よりも軽量、高出力、低騒音の推進装置が得ら
れる。

【００１２】本発明の上記及びその他の目的と特徴は添
付図面に沿って以下に詳述する好ましい実施例の説明か
ら明らかになるであろう。

【００１３】

【実施例】同一の構成部分に同一の参照番号を付してあ
る図１、２、３及び４から明らかなように、本発明の推
進装置１は入口５及び出口７を有し、内部がＫｏｒｔノ
ズルの形状を呈するシュラウド集合体３を主要部分とし
て含む。複数の羽根部材１１によりシュラウド集合体３
の内部の回転軸線に沿って固定シャフト９を取り付けて
ある。羽根部材１１はシャフト９をシュラウド集合体３
内に支持するだけでなく、（特に図４から明らかなよう
に）傾斜した向きに配置されているから、プロペラ１３
によって発生する推力を高める機能をも果たす。プロペ
ラ１３はシュラウド集合体３の内部に配置されている。
プロペラ１３はその中心に軸受集合体１７によって固定
シャフト９に回転自在に取り付けられたハブ１５を含
む。プロペラ１３はまた内端がハブ１５の周りに等間隔
に取り付けられ、外端がシュラウド集合体３の中心部と
一体的な電動機２４の回転子２３に接続されている複数
の傾斜羽根１９を含む。電動機２４は回転子２３の周り
に狭い間隔を置いて設けられた固定子２５をも含む。推
進装置１の固定子２５を、好ましい実施例では可変周波
数サイクロコンバータから成る電源２８に接続するた
め、推進装置１の上端に固定子端子ポスト集合体２７を
設ける。

【００１４】図２及び５に示すように、推進装置１の軸
受集合体１７は円周方向にも軸方向にもプロペラ１３と
シャフト９の間を摩擦を極力小さくするためラジアル軸
受カートリッジ３０及びスラスト軸受集合体４５を含
む。特に図５から明らかなように、ラジアル軸受カート
リッジ３０は好ましくはモネルメタルから形成された管
状ブッシング３２を含み、該ブッシングは好ましくはモ
ネルメタルから形成され、それぞれがねじ孔３５を含む
１対のボルトラグ３４を介してハブ１５の内径周りに固
定される。前記ねじ孔３５はハブ１５のフレアした上流
部分３６に存在するボルト３７と螺合する。ボルト３７
を図２に示す位置に固定する時、管状ブッシング３２が
ハブ１５と共に固定シャフト９に対して回転することは
いうまでもない。管状ブッシング３２の内径の周りには
１対のゴム製軸受スリーブ３８ａ，３８ｂをも設ける。
これらのスリーブは軸受スリーブ３８ａ，３８ｂと管状
ブッシング３２の間の軸方向運動を阻止するため管状ブ
ッシング３２の内面に沿って形成された環状凹部４０内
に配置される。ゴム製軸受スリーブ３８ａ，３８ｂはそ
れぞれの内径に複数のらせん溝４２を含み、これらの溝
はスリーブ３８ａ，３８ｂとシャフト９の間を絶えず流
れる海水中の異物を軸受スリーブ３８ａ，３８ｂが吐き
出すのを助ける。

【００１５】スラスト軸受集合体４５は装置１の動作中
プロペラ１３によって生ずる軸方向負荷を受けるように
構成された１次スラスト軸受４７と、電動機２４が作動
していない時“空転状態の（windmilling)”プロペラ１
３のはるかに小さい負荷を受けるように構成された２次
スラスト軸受７５を含む。

【００１６】１次スラスト軸受４７は環状ゴム・リング
５３を支持する傾斜環状パッド５１から形成された環状
ランナー５１を含む。傾斜環状パッド５１はモネルメタ
ルで形成するのが好ましい。傾斜環状パッド５１及びゴ
ム・リング５３はパッド５１のねじ孔５５及びハブ１５
のフレアした上流部分３６に設けたボルト５７を介して
ハブ１５の前記部分３６に固定されている。１次スラス
ト軸受４７は非回転シャフト９に固設され、装置１の動
作中ランナー４９の環状ゴム・リング５３と摺動自在に
咬合する軸受リング６０をも含む。ランナー４９のゴム
・リング５３とリング６０の間に海水の潤滑膜を発生さ
せるため軸受リング６０の周りに複数の放射状の溝６１
を設ける。溝６１はランナー４９とリング６０の間に絶
えず海水を循環させ、摩擦熱を消散させることにより摩
耗を軽減する機能をも果たす。軸受リング６０は支持パ
ッド６４に固定されている複数のリンク・ピン支持体６
２ａ，６２ｂに連結されている。支持パッド６４はパッ
ド６４がシャフト９に対して回転するのを防ぐキー６６
を介して非回転シャフト９に固定されている。支持パッ
ド６４の軸受リング６０とは反対の側に保持スタッド６
９によってバンパー・プレート６７を取り付ける。バン
パー・プレート６７は該プレート６７と支持パッド６４
との間の僅かな心ずれに呼応してプレートが前記パッド
６４に対して僅かに“動揺”できるように前記パッド６
４の凸面と咬合する凹面を有する。バンパー・プレート
６７は１次スラスト軸受４７の構造と機械的に一体化さ
れてはいるが、２次スラスト軸受７５の一部を形成す
る。ロック・ナット７２がロック・ナット・ワッシャ７
４と協働して支持パッド６４を非回転シャフト９に軸方
向に固定する。

【００１７】２次スラスト軸受７５は１次スラスト軸受
４７の上流に位置し、環状ゴム・リング７９に形成した
ランナー７７を含む。先に述べた軸受リング６０と同様
に、この環状ゴム・リング７９も該リング７９とこれと
対面する環状支持パッド８１との間に海水膜を発生させ
るための溝８０を含む。好ましくは環状支持パッド８１
もモネルメタルで形成する。軸受集合体１７全体を海水
が循環し易くするため、環状支持パッド８１は複数の放
射状推流孔８３を含む。推流孔８３の内端はパッド８１
の中心開口部８４と連通する。装置１の作動中、パッド
８１は軸受集合体１７内の種々の軸受面に強制的に海水
を循環させる推流手段として作用する。

【００１８】シャフト９の上流端に、濾過されない海水
が軸受集合体１７に流入するのを防ぐための着脱自在な
丸いカバー８５を設ける。本発明のこの実施例では、着
脱自在なカバーを２次スラスト軸受７５のランナー７７
の環状支持パッド８１に取付けたから、電動機２４が作
動すると前記カバーが非回転シャフト９に対して回転す
る。このため、カバー８５は環状支持パッド８１の上流
側周縁に設けたねじ孔に螺入される取付けボルト８９を
受容する複数の凹孔８７を含む。着脱自在なカバー８５
の正面周りには、軸受集合体１７内の軸受面間の海水流
を妨げる圧力差の発生を防止するのに十分な海水をカバ
ー８５に流入させる複数の通水孔９１を設ける。好まし
くは各通水孔９１に、海水と共に異物がカバー８５の内
部に流入するのを防ぐフィルター９２を組み込む。

【００１９】軸受集合体１７全体が着脱自在なカバー８
５、ロック・ナットとロック・ナット・ワッシャ７２，
７４、キー６６、及び取付けボルト５７，３７によって
固定されているから、１次及び２次スラスト軸受４７，
７５にもラジアル軸受カートリッジ３０にも正面から容
易にアクセスできる。このように正面から容易にアクセ
スできるから、搭載されている艦艇から推進装置１全体
を取り外したり、艦艇を乾ドック入りさせたりせずに部
品の修理または交換のようなメンテナンス作業を行なう
ことができる。いかに優れた設計を施されていても軸受
集合体１７の個々の部品は推進装置１の使用寿命中に修
理や交換の対象になりやすいから、このことは重要な利
点である。

【００２０】シャフト９の下流端には上述した羽根１１
のそれぞれの内端と接続する羽根ハブ９５を設ける。取
付けボルト９７が羽根ハブ９５を非回転シャフト９の下
流端に接続する。羽根ハブ９５は複数の通水口９９を含
み、この通水口９９も周囲の海水と一緒に異物が羽根ハ
ブ９５の中空内部１０４に流入するのを防ぐためフィル
ター材１０２で覆われている。図２及び５から明らかな
ように、羽根ハブ９５の中空内部１０４は非回転シャフ
ト９の中心孔１０６と連通する。

【００２１】海水が軸受集合体１７中を循環する態様は
特に図２を参照すると最も良く理解できよう。矢印で示
すように、周囲の海水は下流側通水口９９からフィルタ
ー材１０２を通過し、さらに羽根ハブ９５の中空内部１
０４に流入し、シャフト９の中心孔１０６を通過する。
前記中心孔からパッド８１の中心開口部８４を通り、複
数の推流孔８３を通過する。推流孔８３を通過する海水
に作用する遠心力下に発生する与圧水流が推流孔８３の
外端から再び１次スラスト軸受４７の支持パッド６４の
外周に沿って逆流し、軸受リング６０の溝の間を通って
１次スラスト軸受４７のランナー４９の中心開口部に流
入し、ここからゴム軸受スリーブ３８ａ，３８ｂと非回
転シャフト９の外面との間を通ってラジアル開口部１０
７から放出される。上述した着脱自在カバー８５の通水
孔９１にある程度の海水流が起こるが、通水孔９１は羽
根ハブ９５の通水孔９９よりも断面積をはるかに小さく
寸法設定されている。このような寸法設定により、軸受
集合体１７の種々の軸受面を潤滑及び冷却するのに使用
される海水の大部分が下流端から装置１に吸引され、し
かも通水孔９９にフィルター材１０２が存在するから、
海水と共に異物がシャフト９の中心孔１０６に流入する
のを防止することができる。

【００２２】図７及び８は装置１のプロペラ１３を駆動
する電動機２４の細部を示す。すでに述べたように、電
動機２４は種としてシュラウド集合体３内に“カン詰め
された”固定子２５によって狭い間隔を保って囲まれる
ようにプロペラ１３の羽根１９の周りに設けられた回転
子２３から成るＡＣモーターである。好ましい実施例で
はＡＣモーター２４は、永久磁石タイプであることが好
ましい。誘導タイプＡＣモーターを使用することもでき
るが、２つの理由で永久磁石タイプＡＣモーターの方が
好ましい。第１に、永久磁石モーターの効率は誘導タイ
プ・モーターよりも約１０％高い。第２に、この高い効
率を回転子２３の外周縁と固定子２５の内周縁との間の
やや広いギャップで実現できる。推進装置１が作動して
いる状態で、この広いギャップは標準的な０．６３５ｃ
ｍ（０．２５インチ）またはそれ以下のギャップに対し
て１．３１ｃｍ（０．５０インチ）と広くなる。（狭い
ギャップとは逆に）広いギャップを採用すると、回転子
２５と固定子２５の間の海水乱流膜が原因で生する摩擦
損失を軽減するだけでなく、推進装置のこの特定箇所で
発生する騒音量をも軽減することができる。その他の利
点として、（固定子巻線から発生する磁場の望ましくな
い不均整によって起こる）調波電流の量が比較的少な
く、したがって回転子２３における調波電流との相互作
用によって生ずる振動も少なくなる。固定子２５内での
回転に伴なう回転子２３の心ずれ“動揺”に起因する振
動も軽減される。モーター２４に永久磁石を使用するこ
とで可能となる広いギャップにより、このギャップに異
物が侵入することによって固定子２５内での回転子２３
の回転が妨げられたり停止させられる可能性は少なくな
り、さらに、外部衝撃に対する装置１全体の耐性が高め
られる。即ち、回転子２３を固定子２５に対して心ずれ
させる衝撃によって生ずる損傷を受け難くなるからであ
る。これらはいずれも特に潜水艦に応用する場合に重要
な利点である。

【００２３】特に図８から明らかなように、固定子２５
は複数の等間隔に配置された固定子鉄心巻線１１０を含
む。それぞれの固定子鉄心巻線１１０は端子ポスト集合
体２７のリード線１１１と接続している。各固定子鉄心
巻線１１０は巻線１１０から発生する磁界を伝導する積
層磁性鋼から成る（図７、８には図示せず図２及び５に
示した）固定子鉄心１１２のスロット内に収容される。
鉄心１１２を形成する積層リングを一体的に保持するた
め鉄心１１２の外径周りに複数の保持バー１１４を溶接
する。固定子２５の部品はすべて内壁１１８と外壁１２
０によって画定される水密固定子ハウジング１１６内に
収納される。

【００２４】電動機２４の回転子２３は炭素鋼から成る
マグネット・ハウジング・リング１２７内に設けられた
複数の台形マグネット１２５で形成されている。各マグ
ネット１２５は磁界容量及びＢ−Ｈ曲線特性に優れてい
るＮｂＢｆｅ合金で形成するのが好ましい。各マグネッ
ト１２５はボルト１２９を介してリング１２７に固定さ
れているジルコニウム−銅回転子ウェッジ１２８によっ
てマグネット・ハウジング・リング１２７内に保持され
る。好ましい実施例では、回転子２３内に約２０個の台
形マグネット１２５が組み込まれる。各マグネット１２
５の上端の上に中実銅ロッドから成る４本のダンパー・
バー１３０を設ける。このダンパー・バー１３０は各マ
グネット１２５の上端に固定した磁極キャップ部材１３
３の凹部内に配置される。ダンパー・バー１３０及び回
転子ウェッジ１２９の目的は固定子巻線１１０から発生
する磁界の望ましくない不均整の結果として回転子２３
の頂面に発生する調波電流からマグネット１２５を保護
することにある。具体的には、調波電流が発生すれば導
電性の高いダンパー・バー１３０及び回転子ウェッジ１
２８に集中し、安全に消散する。もし回転子２３にダン
パー・バー１３０及び回転子ウェッジ１２８が存在しな
ければ、調波電流が直接マグネット１２５中を流れ、究
極的にマグネットを減磁する。また、ダンパー・バー１
３０と回転子ウェッジ１２８の組み合わせが回転子２３
の起動を容易にする一種のかご形構造を形成する。

【００２５】図５、６及び８から明らかなように、回転
子２３も固定子２５と同様に水密ハウジング１３４内に
“カン詰め”されている。回転子ハウジング１３４は内
壁１３６、外側１３８、前壁１４０、及び後壁１４２を
含む（すべてが図５に図示されている）。特に図６から
明らかなように、回転子ハウジング１３４の後壁１４２
に回転子入口リング１４４が連結されており、該リング
１４４はこれと対向する固定子入口リング１５０の鋸歯
状前壁１４８と補完的な形状を呈する鋸歯状後壁１４６
を含む。回転子及び固定子入口リング１４４，１５０の
それぞれ後壁１４６及び前壁１４８が有する互いに補完
的な鋸歯形状は周囲の海水を、これに含まれる異物粒子
が回転子２３の外周縁と固定子２５の内周縁の間のギャ
ップに流入するのを防ぎながら通過させる曲りくねった
通路を画定する。回転子２３の外周縁は回転子２３と固
定子２５の間のギャップに異物が流入した場合にこれを
循環させ、排除し易いようにする複数のらせん溝１５１
を含む。このらせん溝１５１によって形成される流路を
図２に上部に矢印で示した。

【００２６】図２及び５を参照してシュラウド集合体３
の細部を説明する。この集合体３は取り付けボルト１５
６によって固定子ハウジング１１６の上流側に固定され
た漏斗状入口整流板１５４を含む。固定子ハウジング１
１６の下流側には取り付けボルト１６０を介して羽根取
り付けリング１５８が固定されている。この羽根取り付
けリング１５８の下流縁にはボルト１６４を介して出口
リング１６２が固定されている。なお、入口整流板１５
４の漏斗形状と羽根取付けリング１５８の円錐台形状が
固定子ハウジング１１６と相俟って、シュラウド集合体
３の内部に取り付けられるプロペラ１３の推力を最大限
にするコルト（Ｋｏｒｔ）ノズル・プロフィルを形成す
る。

【００２７】図９及び１０は本発明の推進装置１の他の
実施例を示す。先に述べた実施例とは異なり、この実施
例では着脱自在カバー１６７はプロペラ１３のハブ１５
に対して回転せず、これにより、カバーが回転した場合
に発生して推進装置１の効率を低下させるだけでなく望
ましからず騒音の原因ともなる周囲海水の攪乱が極力少
なくなる。この実施例の着脱自在カバー１６７はその内
部中央にねじ付き凹部１６９を含み、非回転シャフト９
の上流端に固設したねじ付きスタッド１７１に前記ねじ
付き凹部を螺合させることができる。この実施例は固定
式の着脱自在された複数の補強柱１７４をも含む。これ
ら補強柱１７３は装置１の耐衝撃性を高めるものであ
り、本発明を潜水艦に応用する場合に重要な配慮であ
る。固定式の着脱自在カバー１６７、シャフト９に設け
たねじ付きスタッド１７１、及び補強柱１７３を除け
ば、この実施例はすべての素材において先に述べた第１
実施例と同じである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の推進装置を示す斜視図である。

【図２】図１に示した推進装置を２−２線において示す
断面図である。

【図３】図１に示した推進装置の正面図である。

【図４】図１に示した推進装置の背面図である。

【図５】推進装置のシャフトとプロペラのハブとの間に
配置された軸受の各部を示す、図１に示した推進装置の
分解断面図である。

【図６】回転子入口リング及び固定子入口リングの鋸歯
状面が固定子と回転子の間に異物がこの空間に流入する
のを防ぐのに役立つ曲折流路を画定する態様を示す、図
５に円１４２で囲んだ部分の拡大図である。

【図７】図１に示した推進装置の６−６線における断面
図である。

【図８】固定子及び回転子の構造細部を示す、図７に円
７で囲んだ部分の拡大図である。

【図９】プロペラのハブと共に回転する正面カバーでは
なく、非回転着脱自在正面カバーを有する本発明の推進
装置実施例を示す斜視図である。

【図１０】図９に示した推進装置の９−９線における断
面図である。

【符号の説明】

１水中推進装置５吸水口７排水口８５カバー１２５永久磁石１２８ウェッジ１３０ダンパー・バー１８０電動機又はモーター集合体１８２ハブ１８４固定子１８６シュラウド１９０回転子１９２プロペラ２００シャフト２０２羽根集合体２１６軸受面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェームズアルバートドレイクアメリカ合衆国ペンシルベニア州ピッツバーグコーンウォールドライブ 241 (72)発明者カールベンデルバーグマークアメリカ合衆国ペンシルベニア州ハリッジセンターストリート 718

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸水口及び排水口を有するシュラウド
と、前記シュラウド内でシャフトに回転自在に取付けた
ハブを有するプロペラ手段と、前記プロペラ手段の周囲
に設けた回転子及び前記回転子と間隔を保ちつつ磁気結
合するように前記シュラウド内に設けた固定子を含み、
前記プロペラ手段を駆動する電動機と、前記プロペラ手
段のハブと前記シャフトの間に軸受面を有し、周囲の水
を前記軸受面に循環させて循環及び冷却を行う手段を含
む軸受集合体とから成ることを特徴とする水中推進装
置。
【請求項２】前記軸受集合体が周囲の水を前記軸受面
に循環させるための推流手段を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の水中推進装置。
【請求項３】前記シュラウドの回転軸線に沿って前記
シャフトを支持するため前記シュラウドと前記シャフト
の間に連結した複数の羽根部材をも含み、プロペラ手段
が発生させる騒音を軽減するため前記羽根部材を前記シ
ャフトの前記ハブと前記シュラウドの出口端との間に位
置する部分に連結したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の水中推進装置。
【請求項４】前記軸受集合体が前記シャフトと前記プ
ロペラ手段の前記ハブの間にスラスト軸受及びラジアル
軸受を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
載の水中推進装置。
【請求項５】前記水循環手段が前記シャフトに吸水口
を含み、前記吸水口に水中の異物粒子が流入しないよう
に前記吸水口を前記シュラウドの排水口とほぼ整列させ
たことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の水中
推進装置。
【請求項６】前記回転子が回転子と固定子の間に必要
な最小間隔を広げて磁気結合効果を高めることによりプ
ロペラ手段から発生する抗力損失及び騒音を軽減する永
久磁石を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の水中推進装置。
【請求項７】前記シャフトの一端が前記シュラウドの
入口端と対向し、プロペラ手段の前記ハブを、前記プロ
ペラ手段が発生させるスラストのほとんどすべてを前記
シャフト端に伝達する前記スラスト軸受と連結したこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の水中推進装
置。
【請求項８】前記回転子が前記磁石をスプリアス電流
から保護するためのダンパー・バー手段を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第６項に記載の水中推進装置。
【請求項９】推進装置の作動中前記スラスト軸受を覆
い、メンテナンス作業の際に前記スラスト軸受へのアク
セスを容易にする着脱自在なカバーをも含むことを特徴
とする特許請求の範囲第８項に記載の水中推進装置。
【請求項１０】吸水口及び排水口を有する円筒状シュ
ラウドと、前記シュラウド内でシャフトに回転自在に取
付けたハブを有するプロペラ手段と、前記プロペラ手段
の周囲に設けた回転子及び前記シュラウド内に設けて回
転子と磁気結合した固定子を含み、前記プロペラ手段を
駆動する電動機と、前記シュラウドの回転軸線に沿って
前記シャフトを支持するため前記シュラウドと前記シャ
フトの間に連結され、前記シャフトに対しては該シャフ
トの前記ハブと前記シュラウドの出口端の間に位置する
部分に連結することによりプロペラ手段から発生する騒
音が軽減されるようにした複数の羽部材から成ることを
特徴とする水中推進装置。
【請求項１１】吸水口及び排水口を有するシュラウド
と、前記シュラウド内でシャフトに回転自在に取付けた
ハブを有し、前記シャフトの一端が前記シュラウドの入
口端と対向するようにしたプロペラ手段と、前記プロペ
ラ手段のハブと前記シャフトの入口端の間に配置したス
ラスト軸受を含む軸受集合体と、プロペラ手段の周囲に
設けた回転子及び回転子と間隔を保ちつつ電磁結合する
ように前記シュラウド内に設けた固定子を含み、プロペ
ラ手段を駆動する電動機と、前記プロペラ手段が回転し
ても前記ハブに対して静止したままでハブの回転によっ
て生ずる騒音を軽減するようにシャフトの入口端に取付
けられて前記スラスト軸受を覆うカバーから成ることを
特徴とする水中推進装置。
【請求項１２】前記カバーを前記シャフトに着脱自在
に取付けることにより前記スラスト軸受へのアクセスを
容易にすることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に
記載の水中推進装置。
【請求項１３】推進装置の耐衝撃性を高めるため前記
静止カバーと前記シュラウドの間に複数の支柱をも含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の水中
推進装置。
【請求項１４】前記カバーをその上流端中央に設けた
単一ファスナー手段を介して前記シャフトの前記入口端
に取付けることにより、カバーの外面の凸凹を極力少な
くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載
の水中推進装置。
【請求項１５】前記シュラウドの回転軸線に沿って前
記シャフトを支持するため前記シュラウドと前記シャフ
トの間に連結した複数の羽根部材をも含み、前記羽根部
材を前記シャフトの前記ハブと前記シュラウドの出口端
の間に位置する部分に連結することによりプロペラ手段
が発生させる騒音を軽減すると共に装置のスラストを増
大させたことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記
載の水中推進装置。
【請求項１６】前記軸受集合体が周囲の水を前記集合
体の軸受面に循環させて前記軸受集合体を潤滑かつ冷却
する手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１１
項に記載の水中推進装置。
【請求項１７】前記軸受集合体が前記シャフトと前記
プロペラ手段の前記ハブの間にラジアル軸受をも含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の水中推
進装置。
【請求項１８】前記水循環手段が吸水口を含み、前記
吸水口に水中の異物粒子が流入しないように前記吸水口
を前記シュラウドの排水口とほぼ整列させたことを特徴
とする特許請求の範囲第１６項に記載の水中推進装置。
【請求項１９】前記周囲の水に存在する異物粒子が前
記吸水口に流入するのを防ぐため、前記吸水口と前記周
囲の水の間にフィルター手段をも含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１８項に記載の水中推進装置。
【請求項２０】前記ラジアル軸受が前記ラジアル軸受
の相対運動面間に侵入した異物粒子を排出するための少
なくとも１つのらせん溝を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１７項に記載の水中推進装置。
【請求項２１】吸水口及び排水口を有するシュラウド
と、前記シュラウド内でシャフトに回転自在に取付けた
ハブを有するプロペラ手段と、プロペラ手段の周囲に設
けた回転子及び回転子と間隔を保ちつつ磁気結合するよ
うに前記シュラウドの内周に設けた固定子を含み、前記
プロペラ手段を駆動する電動機から成り、回転子が電動
機の高めると共に、回転子と固定子の間隔を広げること
によって前記回転子が発生させる騒音及び前記回転子に
作用する摩擦抗力を軽減する永久磁石を含むことを特徴
とする水中推進装置。
【請求項２２】前記回転子が、回転子が固定子から発
生する変動磁器と同期するのを助けるかご構造を形成す
ると共に、永久磁石を減磁電流から絶縁するため永久磁
石の外周に設けた複数の導電性ダンパー・バーをも含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第２１項に記載の水中
推進装置。
【請求項２３】前記回転子が導電性ダンパー・バーを
収容して磁石から隔離するため各磁石にかぶせた磁極キ
ャップ手段をも含むことを特徴とする特許請求の範囲第
２２項に記載の水中推進装置。
【請求項２４】前記回転子が形成されるかご構造の電
流搬送能力を高めるため前記永久磁石間に介在させた導
電性ウェッジをも含むことを特徴とする特許請求の範囲
第２２項に記載の水中推進装置。
【請求項２５】固定子と回転子の互いに間隔を保つ面
にこれら両面間に侵入した異物粒子を排除する洗浄水流
を発生させるため少なくとも１つの溝を設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第２１項に記載の水中推進装
置。
【請求項２６】前記溝を回転子の外周面に設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２５項に記載の水中推進
装置。