JPH068190U - 旋回式スラスタ用旋回駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 旋回式スラスタの旋回駆動を電気式駆動手段
で行うことにより、全体の効率を向上させるとともにト
ラブルを減少させる。 【構成】 旋回式スラスタＴを旋回させる旋回ギヤ１
と、この旋回ギヤ１に噛合した旋回ピニオン２と、この
旋回ピニオン２を駆動する駆動手段とを有する旋回駆動
装置において、上記駆動手段を電動モータ３により構成
するとともに、この電動モータ３を制御する制御装置６
を設け、この制御装置６により上記電動モータ３の旋回
／停止及び位置保持を制御した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、舶用の旋回式スラスタを旋回駆動するための装置に関し、更に詳し くは電気式駆動による旋回駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から用いられている旋回式スラスタＴは、図１０に示す側断面図と図１１ に示す平面図のように、入力軸５１の動力をクラッチ５２とベベルギヤ機構５３ を介して垂直出力軸５４に伝達し、プロペラ軸５５を介してプロペラＰを駆動す るように構成されている。

【０００３】 また、旋回式スラスタＴは、操舵するための舵としての機能を発揮するための 旋回機能を具備している。この旋回機能は、プラットホームＦ上に設けた電動モ ータ５６により油圧ポンプ５７を駆動し、油圧ポンプ５７からの圧油をバルブユ ニット５８を介して油圧モータ５９に供給することにより、この油圧モータ５９ が旋回ピニオン６０を駆動し、この旋回ピニオン６０に噛合した旋回ギヤ６１が 回動させられるように構成されており、また、圧油を冷却するためのオイルクー ラー６２も設けられている。これにより旋回ギヤ６１と一体的に形成されたスト ラットＳ及びプロペラＰ等が旋回させられるので、旋回式スラスタＴの推力を任 意の方向に向けて船体を操舵することができる。

【０００４】 一方、このように旋回機能を具備している旋回式スラスタＴにあっては、スト ラットＳ以下を回動させるとともに舵として機能させた状態で推力の方向を維持 するためのトルクを保持しておく必要がある。

【０００５】 そこで、従来の旋回式スラスタＴにあっては、電気と油圧を併用した駆動装置 により、旋回駆動とともに所定角度で保持するように構成していた。この場合、 電気／油圧式駆動による利点として、小さな電動モータ５６でも油圧を用いるこ とにより大きなトルクを得ることができ、応答性も良いという利点があった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述したような電気／油圧式の旋回駆動装置にあっては効率が非常に 悪く、例えば、油圧ポンプが８０％、油圧モータが８０％、管路のロスが１５％ とすれば、駆動装置全体の効率としては０．８×０．８×０．８５＝約５５％に なってしまう。従って、旋回式スラスタは、旋回駆動装置に多くのロスを生じる 効率の非常に悪い推進機となっていた。

【０００７】 また、上述したような油圧式を採用した場合、構成としては油圧ポンプ５７と 、その圧油を制御するバルブユニット５８と、バルブユニット５８からの圧油に より旋回式スラスタＴを旋回させるための油圧モータ５９と、これらの間に設け られた配管６３と、圧油を冷却するためのオイルクーラー６２とが必要となるの で、多くの機器類とそれらの補機類等を旋回式スラスタＴのプラットホームＦ上 に配置する必要がある。従って、プラットホームＦ上が複雑となるとともに、こ れらを配置するためにプラットホームＦが大きくなってしまい、旋回式スラスタ Ｔとしての重量増加を余儀無くされてしまうので、船体への取付け取外し時等の 取扱いが不便であった。

【０００８】 更に、このように機器類とそれらの補機類等が多いと、それらの間で油漏れ等 のトラブルを生じることも多く、また、油を用いることにより冷却するための冷 却水等も必要となるので更に複雑な構造となる。

【０００９】 このように、従来の旋回式スラスタにあっては多くの機器類あるいは補機類等 を必要とするため、製造コストあるいは保守等に要するコストが高くなってしま うので、旋回式スラスタは極めて高い推進機となっていた。

【００１０】 一方、このように現状では旋回駆動するための制御部分に電気／油圧回路が使 われているため、保守・点検作業等に携わる船員は電気と油圧の双方に高度な知 識を有する必要があり、また、現地調整のためのサービス員にあっても電気と油 圧の双方に高度な知識を必要としていた。従って、人員の確保が難しく、またそ のための費用も多大なものとなっていた。

【００１１】 ところで、近年、電動サーボ技術等が発達して電動サーボによるロボット等も 開発されており、そのためのインバータ制御等の電気制御技術も飛躍的に進歩し ている。また、このような電気制御技術は、電子技術等の発達によりその製造コ スト等も著しく低下してきている。従って、従来、電気／油圧式が常用されてい た技術分野においても、電気式を採用することにより油圧系統を不要とする分野 もある。

【００１２】 そこで、本考案は上記課題に鑑みて、旋回式スラスタの旋回駆動を電気式駆動 手段で行うことにより、全体の効率を向上させるとともにトラブルを減少させた 旋回式スラスタ用旋回駆動装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案における旋回式スラスタ用旋回駆動装置は 、旋回式スラスタを旋回させる旋回ギヤと、該旋回ギヤに噛合した旋回ピニオン と、該旋回ピニオンを駆動する駆動手段とを有する旋回駆動装置において、上記 駆動手段を電気式駆動手段により構成するとともに、該電気式駆動手段を制御す る制御装置を設け、該制御装置により上記電気式駆動手段の旋回／停止及び位置 保持を制御したことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】

上記構成によって、制御装置からの回動指令により電気式駆動手段を駆動する と、該電気式駆動手段により旋回ピニオンが駆動され、該旋回ピニオンに噛合し た旋回ギヤを介して旋回式スラスタが旋回駆動させられる。

【００１５】 また、電気式駆動手段の旋回／停止及び位置保持は制御装置により常に制御さ れる。

【００１６】 これにより、制御装置の信号から旋回式スラスタの旋回駆動まで全て電気系統 により駆動あるいは制御されることとなる。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、旋回式スラスタの機 構としては図１０に示す従来と同様であるが、以下の実施例では各構成を模式図 的にあらわした側面図に基づいて説明する。

【００１８】 図１は本考案の基本的構成を示す第１実施例の側面図であり、図示するように 、船体Ｈの開口部ｈに設置された旋回式スラスタＴは、プロペラＰと一体的に旋 回するストラットＳが軸受Ｓａで旋回自在に支持されている。そして、ストラッ トＳ上部には旋回ギヤ１が設けられており、この旋回ギヤ１に噛合するように旋 回ピニオン２が図面上左右に設けられている。この旋回ピニオン２を回動させる 軸２ａは電気式駆動手段たる電動モータ３に連結されており、電動モータ３を駆 動することにより、旋回ピニオン２，旋回ギヤ１を介して旋回式スラスタＴのス トラットＳが回動させられる。なお、４は軸継手である。

【００１９】 また、上記電動モータ３は、モータ制御ユニット５を介して制御装置６に接続 されており、この制御装置６は操船室に設けられた操縦装置７と接続されている 。なお、モータ制御ユニット５には電動モータ３を駆動するための電源が船体Ｈ 側から供給されている。上記制御装置６は、操縦装置７に設けられた操縦ハンド ル７ａの旋回命令を受けて、電動モータ３に回動指令を出し、旋回角のフィード バックを受けることにより命令と実旋回角を比較し、両者が合えば電動モータ３ を停止させるための制御を行うものであり、マイクロコンピュータ等を用いた制 御ユニットである。

【００２０】 この第１実施例は、本考案の基本的構成による旋回装置であり、旋回式スラス タＴの旋回，停止，位置保持を電動モータ３のみに頼る機構であるので、電動モ ータ３をサーボモータにするかもしくはカゴ型モータをベクトルインバータ制御 することとなる。なお、図面上はモータ制御ユニット５を電動モータ３に各々設 けているが、１台のユニットで２台の電動モータ３を制御するような構成であっ てもよく、また、制御装置６とモータ制御ユニット５とを一体的に形成した制御 装置であってもよく、特に限定されるものではない。

【００２１】 このように構成された第１実施例によれば、操縦装置７の操縦ハンドル７ａか ら旋回命令が発せられると制御装置６からモータ制御ユニット５へ回動指令が送 信される。そして、モータ制御ユニット５により電動モータ３が駆動され、この 電動モータ３の回動により旋回ピニオン２，旋回ギヤ１を介して旋回式スラスタ ＴのストラットＳが回動させられるので、プロペラＰが操縦ハンドル７ａにより 指示した方向に推力を発生する。なお、一般的に旋回ピニオン２は４０〜５０ｒ ｐｍで回転させられ旋回ギヤ１は３ｒｐｍ程度で回転させられている。

【００２２】 次に、図２に示す側面図に基づいて第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、上記第１実施例にブレーキ装置８を設けたものであり、図 示するように、第１実施例に示す構成の電動モータ３と軸継手４との間にブレー キ装置８を設けている。このブレーキ装置８は、嵌脱自在な公知のメカニカルブ レーキを用いており、ブレーキ制御ユニット９を介して制御装置６と接続するこ とにより電動モータ３の駆動状態と同調するように制御されている。なお、この 第２実施例の場合、電動モータ３とは別にメカニカルブレーキ装置８を設けたの で、電動モータ３はサーボモータあるいはかご型モータとインバータ制御で構成 してもよく、この場合には停止中に停止トルクを確保できない電動モータ３であ ってもよい。また、電動モータ３は電磁ブレーキをモータの上部に装備した市販 の物でもよい。

【００２３】 このように構成された第２実施例によれば、操縦装置７の操縦ハンドル７ａか ら旋回命令が発せられると制御装置６からモータ制御ユニット５へ回動指令が送 信されるとともに、ブレーキ制御ユニット９にブレーキ装置８の脱指令が送信さ れ、これらの信号によりブレーキ装置８が脱状態になるとともにモータ制御ユニ ット５により電動モータ３が駆動され、この電動モータ３の回動により旋回ピニ オン２，旋回ギヤ１を介して旋回式スラスタＴのストラットＳが回動させられる 。そして、電動モータ３が停止すると制御装置６からブレーキ制御ユニット９に 信号が送られてブレーキ装置８が嵌状態となり、旋回式スラスタＴの位置保持が なされる。これにより、旋回式スラスタＴは、プロペラＰが操縦ハンドル７ａに より指示した方向に推力を発生する。

【００２４】 次に、図３に示す側面図に基づいて第３実施例を詳細に説明する。 この第３実施例は、電動モータ３と軸継手４との間にパルス発生器等の位置検 出器１０を設けたものであり、位置検出器１０から出力された信号を制御装置６ に合致するように変換するパルスカウンタユニット等の信号変換ユニット１１を 介して制御装置６に接続している。そして、この位置検出器１０により電動モー タ３の出力軸の回転方向及び回転角を検出し、信号変換ユニット１１を介して制 御装置６に伝達された信号により、制御装置６は旋回式スラスタＴを操縦ハンド ル７ａにより指示された方向に制御することができる。なお、この第３実施例に おける操縦ハンドル７ａからの旋回指令は上述した第１実施例と同様に伝達され るので詳細は省略する。

【００２５】 また、サーボモータやカゴ型モータのベクトルインバータ制御のように、電動 モータ３自身にモータの磁極の回転角度を検出する検出器を内蔵する場合には、 位置検出器１０に替えて電動モータ３に内蔵する検出器を使用してもよい。

【００２６】 更に、位置検出器１０については、外形，形式等の条件により、電動モータ３ と軸継手４の間ではなく、電動モータ３の上部もしくは電動モータ軸に歯車等の 伝達機構を介して取付けてもよい。

【００２７】 次に、図４に示す側面図に基づいて第４実施例を詳細に説明する。 この第４実施例は、上記第３実施例の位置検出器１０に代えて遊星歯車機構１ ２を電動モータ３と軸継手４との間に設けたものであり、この遊星歯車機構１２ により電動モータ出力軸の回転数を減速するように構成したものである。

【００２８】 この第４実施例によれば、旋回ピニオン２を４０〜５０ｒｐｍで回転させるた めの手段として遊星歯車機構１２を用いているので、例えば、産業用に広く用い られている６０Ｈｚ／４極（１８００ｒｐｍ）の電動モータ３を用いても容易に 減速することができるので、電動モータ３をある程度自由に選択することが可能 となる。また、これにより電動モータ３がコンパクトになるとともに価格の低減 も可能となる。なお、この第４実施例も、操縦ハンドル７ａからの旋回指令は上 述した第１実施例と同様に伝達されるので詳細は省略する。

【００２９】 次に、図５に示す側面図に基づいて第５実施例を詳細に説明する。 この第５実施例は、上記第４実施例で説明した遊星歯車機構１２を設けた実施 例に、船体Ｈ各部に設けた各種センサーの信号に基づいて、それぞれの信号に適 した電動モータ３の旋回速度制御を行うようにしたものであり、消防ポンプ運転 センサー１３，主機回転数発信器１４，船速センサー１５，翼角発信器１６から の信号を制御装置６にインプットするように構成されている。

【００３０】 このように構成された第５実施例によれば、消防ポンプ運転時には、消防活動 を行っているので機敏に旋回する必要があるため、旋回速度を上げる。また、主 機の回転数が高い時には舵がよく利くため、旋回速度を下げ、反対に主機の回転 数が低い時には舵があまり利かないため、旋回速度を上げる。更に、船速が速い 時には舵がよく利くため、旋回速度を下げ、反対に船速が遅い時には舵があまり 利かないため、旋回速度を上げる。

【００３１】 また、可変ピッチプロペラの場合には、翼角が大きい時には舵がよく利くため 、旋回速度を下げ、反対に翼角が小さい時には舵があまり利かないため、旋回速 度を上げる。

【００３２】 なお、この第５実施例における操縦ハンドル７ａからの旋回指令は上述した第 １実施例と同様に伝達されるので詳細は省略する。また、各種センサーも上記４ 種類に限定されるものではなく、他のセンサーからの信号を制御装置６にインプ ットするように構成してもよい。

【００３３】 ところで、上述した第１〜第５実施例は全て図６に示すギヤ配置図のように、 旋回ギヤ１を対峙するように２個の旋回ピニオン２を配設した構成である。これ は、旋回ピニオン２に作用するギヤ反力をキャンセルするために対角位置に配置 したものであり、また、２個の旋回ピニオン２を設けているのは、トルクを伝達 するために必要な歯幅寸法に制限されるものであるので、旋回ギヤ１を旋回させ るためには２個の旋回ピニオン２が必要となる。従って、対峙するように設けら れた２個の旋回ピニオン２を駆動するためには上述したいずれの実施例でも２台 の電動モータ３を必要としていた。

【００３４】 そこで、図７に示すギヤ配置図のように、２個の旋回ピニオン２を並設して旋 回ギヤ１を駆動することにより１台の電動モータ３で旋回ギヤ１を旋回させるよ うな第６実施例を、図８に示す側面図に基づいて以下に説明する。 この第６実施例は、電動モータ３を１台にすることによりモータ制御ユニット ５等の制御系統を１本で構成したものであり、電動モータ３の出力軸３ａを歯車 機構１７で二本の出力軸１８を駆動し、この出力軸１８により２個の旋回ピニオ ン２を駆動して旋回ギヤ１を旋回させるように構成している。

【００３５】 このように構成することにより、部品数が減少するとともに、電動モータ３に インバータを用いる場合にはインバータが１台でよいので、コストダウンが可能 となる。なお、この第６実施例も、操縦ハンドル７ａからの旋回指令は上述した 第１実施例と同様に伝達されるので詳細は省略する。

【００３６】 以上のように、本考案によれば、旋回式スラスタＴの旋回駆動を全て電気式に て構成したので、図１１に示す従来技術のように、油圧機器を使用する上で必要 であった油圧ポンプ５７，バルブユニット５８，オイルクーラー６２、及びこれ らを接続する配管６３等が全くなくなる。従って、従来、効率を悪化させていた 機器がなくなるので旋回駆動装置としての効率が大幅に向上し、また、プラット ホームＦ上に配置する機器類が大幅に減少するので、プラットホームＦ上の配置 が簡略化されるとともに小型化することができ、更には、油漏れ等のトラブルを 生じることがなくなる。

【００３７】 また、上述したいずれの実施例においても共通する事項として、操縦ハンドル ７ａからの旋回命令信号と実旋回角の差を検出し、旋回終わりが近づくと電動モ ータ３の回転速度を落とすように構成することにより、旋回停止時のショックを 無くすことができる。なお、このような制御は制御装置に組込まれたマイクロコ ンピュータの旋回信号をモータ制御ユニットに導入することにより容易に行うこ とが可能となる。

【００３８】 更に、上述したいずれの実施例も旋回ピニオン２の強度上の問題から２個所に 設けているが、強度上の問題が解決すれば特に限定される数ではない。

【００３９】 なお、図５において一点鎖線で囲った制御装置６は操縦装置７とともに環境の よい操舵室に設けた方が故障等のトラブルを避けるためにもよい。また、発電機 の故障等により電源が遮断された場合には、自動的に補助発電機等へ切換えるよ うに構成する。

【００４０】 また、上述した第１〜第５実施例のように複数台の電動モータ３を用いた場合 、１台が壊れると電動モータ３の旋回スピードを落としてオーバーロードを防止 したり、立ち上がりの角速度を落とすように構成したりすることが可能であるが 、船舶の種類等により適宜選択すればよい。

【００４１】 ところで、本考案に係る旋回式スラスタＴを船体Ｈに装着した場合、図９に示 す船体の底面図に示すように、角度α分旋回させた状態から直進信号を発した場 合、旋回式スラスタＴは電動モータ３により旋回させられようとするとともに自 ら直進方向に回動しようとする力が生じる。従って、旋回式スラスタＴからのト ルクにより電動モータ３が電気を発生してしまうので機器類を損傷する可能性が ある。このような場合、上述した第１〜第６実施例のモータ制御ユニット５内に 回生制動機能を持たせることにより、逆トルクによって発生した電気を船内へ返 すことができる。また、省エネルギにもなる。なお、従来の油圧式であればリリ ーフ弁を設けることとなるが、このリリーフ弁が作動した場合熱を生じるので、 その熱を取るためにクーラーの容量を更に大きくする必要がある。

【００４２】 また、上述した実施例を複数併設してもよく、上述した実施例以外の構成であ っても本考案は実施例に限定されるものではなく、従来の電気／油圧式の旋回駆 動装置を電気式にて構成し、この電気式旋回駆動装置を制御装置により旋回／停 止及び位置保持を制御するような構成であればよい。

【００４３】 なお、本考案に示すように、旋回式スラスタＴの旋回駆動装置を従来の電気／ 油圧式に代えて本考案の電気式に変更した場合、構成部品が大幅に減少するので 、コンパクトで安価となり、例えば、旋回機構が電気／油圧式の１／３以下の旋 回式スラスタとなる。

【００４４】 なお、この種の従来技術として、特公平１−５６０３７号公報記載の発明があ るが、この公報記載の発明は複数のＺ型推進機の旋回速度を最も安全な値に同期 させるためのものであり、また、実開昭６１−１４８７９７号公報記載の考案も あるが、この公報記載の考案はブレーキ装置に関するものであり、いずれも本考 案が解決しようとする技術に関するものではない。

【００４５】

【考案の効果】

本考案によれば、油圧式のような効率の悪化が全くなくなるので旋回装置とし ての効率を飛躍的に向上させることができ、省エネルギな旋回式スラスタが可能 となる。

【００４６】 また、プラットホーム上の油圧ポンプ，バルブユニット，オイルクーラー及び それらの間を連通させる配管が無くなるので、大幅な重量軽減が可能となるとと もに、コンパクトで安価な旋回式スラスタとなる。従って、船尾部の排水量を確 保するのが難しいタグボート等においては極めて有利である。

【００４７】 更に、油圧系統がなくなることにより冷却水が不要となるとともに油漏れ等の トラブルもなくなる。

【００４８】 更にまた、操縦装置から旋回機構までを電気式で統一したので、現地調整要員 、船員等は電気技術者のみで良くなり、これらの保守・点検等のサービスに要す る費用を削減することができるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す側面図である。

【図２】本考案の第２実施例を示す側面図である。

【図３】本考案の第３実施例を示す側面図である。

【図４】本考案の第４実施例を示す側面図である。

【図５】本考案の第５実施例を示す側面図である。

【図６】第１実施例〜第５実施例における旋回ギヤと旋
回ピニオンのギヤ配置図である。

【図７】第６実施例における旋回ギヤと旋回ピニオンの
ギヤ配置図である。

【図８】本考案の第６実施例を示す側面図である。

【図９】本考案を用いた船舶における旋回式スラスタの
動作例を示す模式図である。

【図１０】従来の旋回式スラスタを示す側断面図であ
る。

【図１１】従来の旋回式スラスタを示す平面図である。

【符号の説明】

１…旋回ギヤ ２…旋回ピニオン ３…電動モータ ４…軸継手 ５…モータ制御ユニット ６…制御装置 ７…操縦装置 ８…ブレーキ装置 ９…ブレーキ制御ユニット １０…位置検出器 １１…信号変換ユニット １２…遊星歯車機構 １７…歯車機構 Ｔ…旋回式スラスタ Ｆ…プラットホーム Ｓ…ストラット Ｐ…プロペラ Ｈ…船体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回式スラスタを旋回させる旋回ギヤ
   と、該旋回ギヤに噛合した旋回ピニオンと、該旋回ピニ
   オンを駆動する駆動手段とを有する旋回駆動装置におい
   て、 上記駆動手段を電気式駆動手段により構成するととも
   に、該電気式駆動手段を制御する制御装置を設け、該制
   御装置により上記電気式駆動手段の旋回／停止及び位置
   保持を制御したことを特徴とする旋回式スラスタ用旋回
   駆動装置。