JPH0656082A - 舶用二重反転プロペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前プロペラの回転によって生じる旋回流の中
心が前プロペラの回転中心よりずれることに着目し、こ
の旋回流の中心位置にポッドプロペラで構成した後プロ
ペラの回転中心を置いて二重反転プロペラの利得を大き
くする。 【構成】 相対峙した駆動軸１、４で互いに反対方向に
回転する前プロペラ２と後プロペラ３とを並設して二重
反転プロペラを形成し、後プロペラ３をスターンフレー
ム５の上部からストラット６を介して吊設されたポッド
プロペラで構成する。後プロペラ３の回転中心３ａを前
プロペラ２の回転中心２ａから外れた前プロペラ３によ
る旋回流のほぼ中心位置に置く。前プロペラ３を主機Ｅ
で駆動し、後プロペラ３は主機Ｅに接続した軸発電機Ｇ
に電気的に接続して駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船首側に配置したプ
ロペラ（以下「前プロペラ」という）によって発生する
旋回流の中心位置に、船尾側に配置した反転プロペラ
（以下「後プロペラ」という）の回転中心を置き、当該
後プロペラをポッドプロペラで構成して二重反転プロペ
ラによる利得を最大限引き出すようにした舶用二重反転
プロペラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に二重反転プロペラ装置は、前プロ
ペラを駆動する外軸の中に後プロペラを駆動する内軸を
同心状に挿通して二重軸構造とし、内外軸を互いに反転
させることで、前プロペラの回転によって生じる後流即
ち旋回流のエネルギを後プロペラによって回収しようと
する省エネ装置で、これによって７〜１２％の推進効率
の向上が期待できるということから近時本格的な実用化
に向けて鋭意研究されている。しかし、この種の二重反
転プロペラ装置（例えば実公平4-7040号公報参照）は、
内外軸の駆動軸が二重軸構造になっており、しかも互い
に反転することから、外軸と内軸の間の軸受構造および
シール装置が複雑になり、かつ高度の耐久性が要求され
る。また反転ギヤ機構が必要となり、装置的にも複雑で
高価なものとなっている。

【０００３】そこで、かかる二重軸構造に由来する種々
の不具合に鑑み、特開昭58-211994号（従来例１）、特
開昭62-26196号（従来例２）、特開昭62-163895 号（従
来例３）公報記載のような二重反転プロペラ装置が提案
されている。

【０００４】従来例１は、船尾の推進用のプロペラ（前
プロペラ）の後方、同一軸線上に、逆回転するリアクシ
ョンプロペラ（後プロペラ）を備え、スターンフレーム
の上部とシューピースの間に、後プロペラを駆動する軸
を内装し且つ鉛直軸まわりに回動自在に構成した管体を
垂設したものである。

【０００５】従来例２は、船尾部から後方に延出した駆
動シャフトに前プロペラを設けると共に、これと同一軸
線上に舵板から延出した駆動シャフトに逆回転する後プ
ロペラを設けたものである。

【０００６】従来例３は、前後プロペラを同一軸線上に
配置し、前プロペラ駆動用の主機を主船体内に設けると
共に、後プロペラ駆動用の主機を主船体の船尾端に形成
された船尾バルブの内部に設けたものである。

【０００７】従来例１〜３は、いずれも二重軸構造にな
っていない点、前後プロペラは同一軸線上に配置されて
いる点で共通している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、船尾におけ
る水流Ｓの流れ込みは、図１２に示す如く船尾船体Ｈに
沿ってほぼ対称である（図中、２ａは前プロペラの回転
中心、２ｂはその回転円を示す）が、プロペラ付近の伴
流分布は図１３のようになる。図１３は前プロペラが右
回転の場合で、数字は伴流の強さを示している。そして
実船実験によれば、かかる伴流（細い矢印）分布中で前
プロペラが回転することによって旋回流（太い矢印）Ｃ
が生じ、その旋回流Ｃの中心は、前プロペラ軸心（回転
中心）２ａよりずれることが判明している。この場合そ
の中心は前プロペラの軸心２ａより下方の位置Ａにあ
る。従って、旋回流のエネルギを回収する目的であれ
ば、後プロペラの回転中心を旋回流の中心Ａに置くべき
である。

【０００９】ところが、上記実公平4-7040号公報に記載
の二重反転プロペラでは、二重軸構造であるがゆえ必然
的に前後プロペラが同一軸線上配置となっており、二重
軸構造になっていない従来例１〜３でも、前後プロペラ
が同一軸線上に配置されている。これは、従来の二重反
転プロペラが前後プロペラを同一軸線上に配置すること
を一つの基本思想としているからに他ならない。

【００１０】このように上記従来の二重反転プロペラ装
置はいずれも、後プロペラの回転中心を旋回流の中心か
ら外れた位置に置いており、そのため前プロペラによる
旋回流のエネルギを後プロペラで充分に回収できず、二
重反転プロペラが本来的に有する利得を充分に引き出し
ていないのが実情である。

【００１１】なお、従来の二重反転プロペラにおいて
は、上記実公平4-7040号公報に記載のように、前後プロ
ペラがそれぞれ船舶の所要馬力の1/2 ずつを分担するの
が効率がよいとされており、そのため装置が大型、高価
になっている。装置の小型化や旋回エネルギを回収する
目的であれば前後プロペラの分担馬力を半々にする必要
はないと考えられる。

【００１２】本発明の主な目的は、前プロペラの回転に
よって生じる旋回流の中心が前プロペラの回転中心より
ずれることに着目し、この旋回流の中心位置にポッドプ
ロペラで構成した後プロペラの回転中心を置いて二重反
転プロペラの利得を最大限引き出すことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本発
明は、相対峙した駆動軸で互いに反対方向に回転する前
プロペラと後プロペラとを並設してなる二重反転プロペ
ラであって、後プロペラをスターンフレームの上部から
吊設されたポッドプロペラで構成するとともに、後プロ
ペラの回転中心を前プロペラの回転中心から外れた前プ
ロペラによる旋回流のほぼ中心位置に置いたことを特徴
とする舶用二重反転プロペラである。

【００１４】また、この構成において、前プロペラは主
機に機械的に連結し、後プロペラであるポッドプロペラ
は該主機により駆動される動力源によって運転するよう
にしたものであり、また、後プロペラであるポッドプロ
ペラを旋回エネルギを吸収する程度の小さな馬力に設定
したものである。

【００１５】

【作用】後プロペラをポッドプロペラとして構成したこ
とから、前後プロペラの相互配置関係を効率の最もよい
ものに設定でき、後プロペラの回転中心を旋回流の中心
位置に置くことも容易となり、これによって旋回エネル
ギの回収効率が向上し二重反転プロペラの利得を最大限
引き出すことができる。前プロペラを主機に機械的に連
結して駆動し、後プロペラは主機とは機械的連結はせ
ず、主機に接続した軸発電機と例えば電気的に接続して
駆動し、また後プロペラを旋回エネルギを吸収する程度
の小さな馬力に設定しておけば、二重反転プロペラ特有
の二重軸構造が解消され、装置の小型化、低コスト化が
達成される。なお、ポッドプロペラのポッド自体をラダ
ーバルブと同じ卵（紡錘）形にすれば整流作用を発揮し
て船体抵抗の減少に寄与する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１〜図１１は本発明の第１実施例〜第１１
実施例を示す船尾部の模式図である。 〔図１の第１実施例〕船尾の船体Ｈ内に主機Ｅが設けら
れており、主機Ｅの駆動（出力）軸１によって運転され
る軸発電機Ｇが配備され、更に駆動軸１に機械的連結さ
れた前プロペラ２がスターンフレーム５端に設けられて
いる。前プロペラ２の後方に前プロペラ２の軸心線（回
転中心）２ａから少し下方に軸心線（回転中心）３ａを
有する後プロペラ３が、その駆動軸４を前プロペラ２の
駆動軸１と相対峙させた形で並設されている。後プロペ
ラ３は、スターンフレーム５の上部から垂下したストラ
ット６の下端に卵（紡錘）形のポッド７を有し、ポッド
７の先端にプロペラを装着して成るいわゆるポッドプロ
ペラで構成されている。後プロペラ３の回転方向は前プ
ロペラ２のそれとは逆の方向に回転する反転プロペラで
あって、前プロペラ２と対になって二重反転プロペラを
形成している。この実施例では前プロペラ２および後プ
ロペラ３はともに固定ピッチプロペラである。図中、９
はポッドプロペラ３の後方に設けた平衡舵を示す。

【００１７】ポッドプロペラ３のポッド７内には電動モ
ータＭが内蔵されている。この電動モータＭは同期電動
機の類で主機Ｅに機械的に連結されることなく前記軸発
電機Ｇを動力源として、これに連れ回りするよう電線１
０を介して電気的に該軸発電機Ｇに接続されている。つ
まり、主機Ｅが作動中、軸発電機Ｇが運転され発電する
とポッドプロペラ３の電動モータＭもこれに同期・連動
するようになっている。この場合軸発電機Ｇとポッドプ
ロペラ３の極数が同じであれば前後プロペラ２、３の回
転数が同じとなる。前後プロペラ２、３の回転数を変え
る場合は両者の極数を変えればよい。この構成では特に
スタータ等が不要となり、それに伴いメンテナンスや運
転トラブルも減少し装置コストも低下する。なお、ポッ
ド７内のモータは、電動モータの他に油圧モータ又は空
圧モータの場合もあり得る。この場合には主機駆動で油
圧ポンプ又はコンプレッサを運転して圧油又は圧縮空気
で油圧モータ又は空圧モータを駆動するようにする。

【００１８】本発明では、図１３の船尾における伴流
（細い矢印）中を前プロペラが回転する（２ｂはその回
転円を示す）ことによって生じる旋回流（太い矢印）の
中心が前プロペラ２の回転中心２ａよりずれた、少し下
方位置Ａにあることに着目し、後プロペラ３の回転中心
３ａ（図１）がこの旋回流の中心Ａに位置するように配
置されており、旋回エネルギの回収効率を高め二重反転
プロペラの利得を最大限引き出すようにしている。

【００１９】また、通常の二重反転プロペラでは前プロ
ペラ２と後プロペラ（ポッドプロペラ）３の吸収馬力は
半々であるが、本発明ではポッドプロペラ３は前のプロ
ペラ２の旋回流のエネルギを吸収できる程度の小さな馬
力に設定され、ポッドプロペラ３の小型化と駆動ループ
の損失を最小限に抑えている。

【００２０】このように前プロペラ２と後プロペラ３の
駆動軸１、４は、相対峙して配置されていて従来のよう
な二重軸構造になっていないので、前後プロペラの軸心
線（回転中心）２ａ、３ａを上下に少しずらして配置す
ることが可能となり、また、後プロペラは主機とメカニ
カルに連結せず、主機駆動の軸発電機Ｇに電気的に接続
することが可能となる。また後プロペラ３はポッドプロ
ペラ型であるため、その配置は、最も効率のよい前プロ
ペラ２との前後関係位置に設定することも容易となる。

【００２１】〔図２の第２実施例〕上記第１実施例にお
ける軸発電機Ｇとポッドプロペラ３の電動モータＭとの
間に周波数コントローラ１１を介装したものである。こ
れにより軸発電機Ｇと電動モータＭの極数が同じでも後
プロペラ３の回転数を自由に選定できるようになるの
で、コントローラ１１を前プロペラ２の回転数と連動し
て制御すれば常に最適効率の回転数の組み合わせが得ら
れる。図中、上記第１実施例と同一構成には同一符号を
付して説明は省略する。

【００２２】〔図３の第３実施例〕上記第１実施例にお
けるポッドプロペラ３の電動モータＭをポッド７外に出
したものである。つまり、縦型の電動モータＭが船尾船
体Ｈ内に設置され、軸発電機Ｇと電気的に接続されてい
る。電動モータＭの出力軸１２はストラット６内に導設
されてポッド７内に設けたベベルギヤ１３を介して後プ
ロペラ３を駆動するように構成されている。１２ａは軸
受を示す。この例ではポッド７を小型化でき、電動モー
タＭ等のメンテナンスが容易となる。また、ベベルギヤ
１３のギヤ比を変えることで後プロペラの回転数を変更
しうる。

【００２３】〔図４の第４実施例〕第２実施例と第３実
施例を組み合わせたものである。つまり、船内に設けた
縦型電動モータＭと軸発電機Ｇとの間に第２実施例と同
様の周波数コントローラ１１を介装したものであり、ベ
ベルギヤ１３のギヤ比を変えることなく後プロペラ３の
回転数を変更できる。また、コントローラ１１を制御す
ることによって航海中常に最適の回転数の組み合わせを
選択できる。

【００２４】〔図５の第５実施例〕ポッドプロペラ３を
利用して舵９を取付けたものであって、電動モータＭの
出力軸１４とストラット６内の垂直軸１５との間にベベ
ルギヤ１６を入れ、モータを横型として、低い天井（上
部フロア）１７に対応できるようにしたものである。こ
の例では上部のベベルギヤ１６により電動モータＭの回
転数をさらに上げ、電動モータＭをコンパクトにし、装
置コストを安価にできる。舵９がストラット６に添設さ
れているためスターンフレーム５の後方への延び出し量
が小さくて済む。

【００２５】〔図６の第６実施例〕上記第５実施例にお
いて、舵を平衡舵からフラップ舵１８として舵効きを良
くするとともに、軸発電機Ｇと主機Ｅの駆動軸１との間
に増速機１９を設置して軸発電機Ｇを安価でコンパクト
なものにしている。

【００２６】〔図７の第７実施例〕上記第１実施例にお
いて、前プロペラ２を固定ピッチプロペラのままで、後
プロペラ３のみを可変ピッチプロペラ３Ａにしたもので
ある。これによって前後プロペラ２、３のピッチを容易
に合わせることができ、また、後プロペラ３の吸収馬力
を旋回エネルギを回収しうる最適なものに設定する際に
有効である。

【００２７】〔図８の第８実施例〕この例では、後プロ
ペラ３は固定ピッチプロペラのままで、前プロペラのみ
を可変ピッチプロペラ２Ａにしたものである。この場合
も前後プロペラ２、３の吸収馬力のバランスをとること
が容易となる。また、ポッド７内の電動モータＭと後プ
ロペラ３とを直結せずに、両者の間に減速機２０を介在
させて電動モータＭの回転数を自由に選定できるように
してモータのコンパクト化を図ったものである。なお、
減速機２０は異芯、同芯のどちらでも良い。

【００２８】〔図９の第９実施例〕前後プロペラをとも
に可変ピッチプロペラ２Ａ、３Ａにしたもので、前後プ
ロペラのピッチを任意に選定して両プロペラの吸収馬力
のバランスを最適なものに設定し推進効率の一層の向上
を狙ったものである。

【００２９】〔第１０図の第１０実施例〕上記第１実施
例における軸発電機Ｇを主機Ｅの船首側に設置した例
で、軸発電機Ｇの配置が容易になる。場合によっては両
者の間に増速機を入れて軸発電機Ｇを小型化しても良
い。

【００３０】〔第１１図の第１１実施例〕上記第１０実
施例において、後プロペラであるポッドプロペラ３を旋
回式としたもので、これによって舵効きが良くなる。つ
まり、ストラット６の上端が船尾船体Ｈ内に回動自在に
支持され、上端の旋回ギヤ２１に駆動モータ２２で回転
するピニオンギヤ２３が噛合している。ストラット６自
身が垂直軸まわりに回動するとポッドプロペラ３も水平
面内を旋回し舵作用を発揮する。

【００３１】

【発明の効果】 後プロペラの回転中心を前プロペラ
の回転によって生じる旋回流の中心に合わせたため、二
重反転プロペラの利得が大きくなり、推進効率の一層の
向上を図ることができる。後プロペラをポッドプロペラ
で構成したので、前プロペラとの上下、前後位置関係を
任意に設定できる。

【００３２】 後プロペラをポッドプロペラで構成
し、これを主機の駆動軸から取り出した動力（電気や油
圧等）によって駆動することにより二重軸構造のない、
小型で安価な二重反転プロペラ装置を実現できる。後プ
ロペラとしてポッドプロペラを採用したので在来船の改
造も容易となる。

【００３３】 後プロペラの吸収馬力を旋回エネルギ
を吸収できる程度の小馬力に設定することで、ポッドプ
ロペラや駆動ループが小型になり安価な装置を構成しう
る。発電機やモータを小型にすることにより駆動ループ
の損失を最小限に抑えうる。

【００３４】 後プロペラであるポッドプロペラの電
動モータを軸発電機に連れ回りとした場合、特別のスタ
ータが不要で安価となり、保守点検やトラブルも少なく
できる。

【００３５】 ポッドプロペラのポッドを卵（紡錘）
形にすることで、ラダーバルブと同様な整流作用を得て
船体抵抗の減少を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す船尾部の模式図であ
る。

【図２】同第２実施例の模式図である。

【図３】同第３実施例の模式図である。

【図４】同第４実施例の模式図である。

【図５】同第５実施例の模式図である。

【図６】同第６実施例の模式図である。

【図７】同第７実施例の模式図である。

【図８】同第８実施例の模式図である。

【図９】同第９実施例の模式図である。

【図１０】同第１０実施例の模式図である。

【図１１】同第１１実施例の模式図である。

【図１２】プロペラへ流れ込む水流を船尾からみたもの
で、同時にプロペラの回転方向を示す図である。

【図１３】プロペラの付近の伴流分布図で細い矢印は伴
流の大きさを示し、太い矢印は旋回流を示す。

【符号の説明】

Ｅ…主機 Ｇ…軸発電機 Ｍ…電動モータ １…駆動軸 ２…前プロペラ ３…後プロペラ ４…駆動軸 ５…スターンフレーム ６…ストラット ７…ポッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対峙した駆動軸で互いに反対方向に回
   転する前プロペラと後プロペラとを並設してなる二重反
   転プロペラであって、後プロペラをスターンフレームの
   上部から吊設されたポッドプロペラで構成するととも
   に、後プロペラの回転中心を前プロペラの回転中心から
   外れた前プロペラによる旋回流のほぼ中心位置に置いた
   ことを特徴とする舶用二重反転プロペラ。
2. 【請求項２】 前プロペラは主機に機械的に連結し、後
   プロペラであるポッドプロペラは該主機により駆動され
   る動力源によって運転するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の舶用二重反転プロペラ。
3. 【請求項３】 後プロペラであるポッドプロペラを旋回
   エネルギを吸収する程度の小さな馬力に設定したことを
   特徴とする請求項１又は２記載の舶用二重反転プロペ
   ラ。