JPH07196085A

JPH07196085A - 船の推進装置

Info

Publication number: JPH07196085A
Application number: JP1211894A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kawajiri; 勝己川尻
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-01-06
Filing date: 1994-01-06
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】プロペラブレードが岩礁や浅瀬に当って損傷
を受けるおそれがなく、プロペラブレード後方の螺旋状
回転水流中においてフィン付き紡錘形プロペラポッドが
その後部表面の流れ剥離発生を防止し、プロペラポッド
の推進抵抗を小さくし、推進効率を向上する船の推進装
置を提供する。【構成】翼断面形状ストラット１１によって船体から
垂下され、かつプロペラ駆動機構を収容した紡錘形のプ
ロペラポッド１２と、このプロペラポッド１２の前部に
おいてその紡錘形の一部をなし、かつプロペラ駆動機構
により回転駆動されるハブ１３と、このハブ１３の周囲
に設けられた複数個のプロペラブレード２１と、プロペ
ラポッド１２からその軸心を略中心として放射状に突設
され、かつプロペラブレード２１より半径方向外方に突
出する垂直下向きのフィン２５ａを含む複数個の翼断面
形状フィン２５を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船の推進装置、詳し
くは水中翼船に好適なフィン付きプロペラポッド及びプ
ロペラからなる推進装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水中翼船の一般的な推進装置１０
０には、図７に示すように、船底５１から長さの異なる
支柱１０１ａ、１０１ｂによって垂下された軸受１０２
によって斜めにプロペラ軸１０３を軸承した斜軸式プロ
ペラ推進方式（例えば、Jene'sHi-Speed Marine Craft
1993-94 参照）が採用されているが、航行中に傾斜プロ
ペラ軸１０３や軸受１０２が受ける抵抗が大きい上に、
流木等の水面浮遊物に当って航行中に損傷を受けるおそ
れがあり、また進行方向に対してプロペラ１０４が斜め
下方を向くために推進効率が悪く、さらにプロペラ駆動
用エンジン１０５が船体内中央付近に配置されることか
ら、通常、その上方や前後に配置される客室５２、５
３、５４にエンジン１０５が発生する騒音と振動が伝わ
り易いといった幾つかの問題がある。

【０００３】そこで、図８に示すように、近年新たな水
中翼船に適した推進装置１１０として、エンジンを船体
内後部に配置してプロペラブレード２１を傘歯車付き動
力伝達軸１５、１６を介して回転駆動する通称Ｚ−ドラ
イブという動力伝達システムを使用したものが開発され
ている。この動力伝達システムは、エンジンからの動力
を伝達する動力伝達軸１５を内部に収容した翼断面形状
ストラット１１によって船体５５から紡錘形のプロペラ
ポッド１２を垂下している。そして、その内部に上記動
力伝達軸１５からの動力の伝達方向をほぼ９０度に変換
する傘歯車１５ａ、１６ａを使用した動力伝達方向変換
機構１４を収容し、そのプロペラポッド１２の前部に紡
錘形の一部をなし、かつ上記動力伝達軸１５によって動
力伝達方向変換機構１４を介して回転駆動されるハブ１
３を設け、このハブ１３によってその周囲に設けられた
複数のプロペラブレード２１を回転するように構成され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＺ−ドライブ方式の推進装置１１０では、次の
ような点で改良の余地がある。すなわち、１）プロペラブレード２１がハブ１３およびプロペラポ
ッド１２の外周より外方に突出しているために、プロペ
ラブレード２１が岩礁や浅瀬に当って損傷をうけるおそ
れがある。

【０００５】２）またプロペラブレード２１の下流側
（後方）にプロペラポッド１２が位置しており、このプ
ロペラポッド１２がプロペラブレード２１の回転による
螺旋状回転水流の影響を受け、プロペラポッド後部１２
ａの表面流れが剥離して推進抵抗が増加し、推進効率が
低下する。

【０００６】本発明は上記した従来のＺ−ドライブ方式
の推進装置の不都合を解消するために提案されたもので
あって、従来のＺ−ドライブ方式の推進装置に対しても
簡単な改造で容易に適用でき、プロペラブレードが岩礁
や浅瀬に当って損傷を受けないように予防措置がとら
れ、またプロペラブレード後方の螺旋状回転水流中にお
いてフィン付き紡錘形回転体形状プロペラポッドがその
後部表面の流れ剥離発生を防止してプロペラポッドによ
る推進抵抗を小さくし、推進効率をより一層改善するこ
とができる船の推進装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明にかかる船の推進装置は、a)翼断面形状スト
ラットによって船体から垂下され、かつプロペラ駆動機
構を収容した紡錘形のプロペラポッドと、b)このプロペ
ラポッドの前部においてその紡錘形の一部をなし、かつ
前記プロペラ駆動機構により回転駆動されるハブと、c)
このハブの周囲に設けられた複数のプロペラブレード
と、d)前記プロペラポッドからその軸心を略中心として
放射状に突設され、かつ前記プロペラブレードより半径
方向外方に突出する垂直下向きのフィンを含む複数の翼
断面形状フィンとを備えている。

【０００８】請求項２記載のように、前記船が水中翼船
の場合に、前記プロペラポッドを巡航速度で水中翼船の
船体が水面から露出するに足る長さのストラットによっ
て船体から垂下して設けることができる。

【０００９】また請求項３記載のように、前記船が水中
翼船の場合に、前記プロペラポッドを巡航速度で水中翼
船の船体が水面から露出するに足る長さのストラットに
よって船体から垂下して、このストラットの前記プロペ
ラポッドより上方において揚力発生用水中翼を設けるこ
とができる。

【００１０】さらに請求項４記載のように、前記船が水
中翼船の場合に、前記プロペラポッドを巡航速度で水中
翼船の船体が水面から露出するに足る長さのストラット
によって船体から垂下して、このストラットの前記プロ
ペラポッドより下方の延長部において揚力発生用水中翼
を設けることもできる。

【００１１】

【作用】上記した構成を有する本発明にかかる船の推進
装置では、内部に動力伝達手段などを収容した翼断面形
状ストラットによって船体から垂下されたプロペラポッ
ドは、上記動力伝達手段などを含むプロペラ駆動機構を
収容し、その紡錘形の一部をなすように前部に回転可能
に組み込まれたハブを上記プロペラ駆動機構によって回
転駆動するとともに、ハブの周囲に設けられた複数のプ
ロペラブレードを回転駆動する。このプロペラポッド
は、船体から離れて垂下されているために、一般に船尾
に設けられたプロペラが受けるような船体による、特に
船尾によって影響された複雑な水流を回避して一様な水
流をプロペラブレードが受けれるようにするとともに、
回転プロペラブレードの直後（すぐ下流側）に発生する
強い乱流と後方の螺旋状回転流とを、その紡錘形による
排除効果によってかなり整流化する。さらに、プロペラ
ポッドは、プロペラブレード先端部の早い水流部分をプ
ロペラブレードの外周円の外方へ押し出して有効伴流を
増加させることにより、推進効率を向上する。

【００１２】プロペラポッドからその軸心を略中心とし
て放射状に突設された複数個のフィンのうち、プロペラ
ブレードより半径方向外方に突出した垂直下向きのフィ
ンは、一般のプロペラよりかなり下方に位置している本
発明のプロペラブレードが岩礁や浅瀬に当って損傷する
のを防ぐ。また、それらの複数の翼断面形状フィンに水
流に適合したピッチ角を持たせると、プロペラポッドの
後部に発生していた表面水流の剥離が解消されるととも
に、整流効果を一段と高めてプロペラブレードの回転に
よる螺旋状回転流を整流にして推進力を最大限に発揮さ
せることによって、推進効率がより一層高められること
になる。さらにその揚力発生効果によっても推進効率が
向上する。そして、上記した簡単な構成ゆえに、在来の
Ｚ−ドライブ方式の推進装置に対しても簡単な改造で適
用できることになる。

【００１３】請求項２のように、水中翼船に設けられ、
プロペラポッドが巡航速度で水中翼船の船体が水面から
露出するに足る長さのストラットによって該船体から垂
下されているものでは、上記した従来の水中翼船の一般
的な推進装置に比べて推進効率に優れ、抵抗が小さく、
客室へのエンジンの騒音や振動の問題が解消される。

【００１４】また請求項３のように、プロペラポッドが
巡航速度で水中翼船の船体が水面から露出するに足る長
さのストラットによって該船体から垂下され、このスト
ラットが前記プロペラポッドより上方において揚力発生
用水中翼を備えているものでは、水中翼は回転プロペラ
ブレードの発生する螺旋状回転流の影響を受けないか
ら、上述のような揚力損失を起こすことがなく、推進効
率が優れている。

【００１５】さらに請求項４のように、プロペラポッド
が巡航速度で水中翼船の船体が水面から露出するに足る
長さのストラットによって船体から垂下され、このスト
ラットが上記プロペラポッドより下方の延長部において
揚力発生用水中翼を備えているものも、水中翼は回転プ
ロペラブレードの発生する螺旋状回転流の影響を受け
ず、揚力損失を起こすことがなく、推進効率が優れてい
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明にかかる船の推進装置を実施例
によって図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１(ａ)は本発明の第１実施例にかかる船
の推進装置の側面図、図１(ｂ)は髄の推進装置および正
面図である。

【００１８】図１(ａ)および図１(ｂ)において、本例の
船の推進装置１は、基本的には従来の推進システムと同
様にプロペラブレード２１を回転駆動するもので、コミ
ューター船やタグボート、フェリーボートなどの中小型
船舶（図示せず）の船体内の後部に、エンジン（図示せ
ず）を配置してプロペラブレード２１を傘歯車付き動力
伝達機構を介して回転駆動する通称Ｚ−ドライブという
動力伝達システムである。紡錘形のプロペラポッド１２
が、内部にエンジンからの動力を伝達する動力伝達軸１
５を収容した翼断面形状ストラット１１によって船体５
から垂下されている。その内部に動力伝達軸１５からの
動力の伝達方向を変換する傘歯車１５ａ、１６ａを使用
した動力伝達方向変換機構１４を収容し、そのプロペラ
ポッド１２の前部には、プロペラポッド１２とともに紡
錘形を形成し、かつ動力伝達軸１５によって動力伝達方
向変換機構１４を介して回転駆動されるハブ１３を回動
自在に支承し、このハブ１３の周囲に円周方向に等間隔
に設けられた複数個のプロペラブレード２１がハブ１３
とともに回転するように構成されている。

【００１９】プロペラブレード２１が発生する後方（下
流側）の螺旋状回転水流中に、紡錘形状のプロペラポッ
ド１２を配置すると、そのプロペラポッド１２によって
推進抵抗が増加する。しかし、プロペラポッド１２の紡
錘形状を、例えば１.８ ≦プロペラポッド最大径／プ
ロペラハブ径 ≦ ２.５となるように設計することによ
り、回転するプロペラブレード２１の直後に発生する強
い乱流と回転流をその紡錘形状による排除効果によって
整流にする。同時に、プロペラブレード２１の先端部の
早い水流部分を、回転するプロペラブレードの外周円の
外方へ押し出して有効伴流を増加し、プロペラポッド１
２により抵抗が増加する分をかなり上回る推進効率の改
善効果が得られ、その結果として船の推進に必要なエン
ジンの出力を節減することができる。

【００２０】プロペラポッド１２の最大直径部１２ｂか
らその軸心を中心として放射状に、本例では５枚の翼断
面形状推力発生用フィン２５が円周方向に間隔をあけて
突設されいる。５枚のフィン２５のうち垂直下向きのフ
ィン２５ａは、プロペラブレード２１の半径より長い半
径を有するように形成して、プロペラブレード２１より
半径方向外方に突出させることで、一般のプロペラより
かなり下方に設けられることになるプロペラブレード２
１が岩礁や浅瀬に当り損傷するのを防止する。また、そ
れらの５枚のフィン２５（２５ａ）は、水流に適合し
た、例えば、ストラット１１から左右に６０度ずつのピ
ッチ角を持たせ、かつ０.５≦ フィン先端直径／プロ
ペラ径 ≦ ０.８に設定すると、ストラット１１も加担
してプロペラポッド後部１２ａに発生するおそれのある
表面水流の剥離を防ぐと同時に、整流効果を一段と高め
て螺旋状回転流を整流にして推進力を最大限に発揮さ
せ、推進効率をより一層高めることになる。このように
翼断面形状フィン２５は推力を発生させるとともに、揚
力も発生して推進効率の向上に寄与する。

【００２１】図２は第２実施例にかかる船の推進装置を
備えた水中翼船の側面図、図３はその水中翼船の正面図
である。

【００２２】図２および図３において、本例の推進装置
２は、水中翼船用に水中翼３１と組み合わさった構造に
なっている点以外は、上記第１実施例のものと同じ構成
であり、同じ構成部材には同じ符号を付しているが、そ
れらの説明は省略して、相違点についてのみ説明する。

【００２３】本例のフィン付きプロペラポッド１２は、
巡航速度で水中翼船の船体６が水面から露出するに足る
長さのストラット１１によって船体６から垂下されてお
り、また揚力発生用水中翼３１を備えている。プロペラ
ポッド１２は、図３に示すように船体６の後部にそれぞ
れストラット１１により垂下して左右一対設けられてい
る。また左右のストラット１１は、プロペラポッド１２
のすぐ上方で、所定の迎え角度に傾斜させた中間部水中
翼３１により相互に連結されている。さらに船体６の前
部船底の中央にも、垂下したストラット４１の下端に揚
力発生用水中翼５１を備えている。

【００２４】図４(ａ)は第３実施例にかかる船の推進装
置の側面図、図４(ｂ)は推進装置の正面図である。

【００２５】図４(ａ)および図４(ｂ)において、本例の
推進装置３は、水中翼船用に水中翼３１と組み合わさっ
た構造になっており、基本的には、図２の推進装置２と
共通している。そこで、推進装置２と同じ構成部材には
同じ符号を付しているがそれらの説明は省略し、相違点
についてのみ説明する。本例の推進装置３では、水中翼
３１はプロペラポッド１２のかなり上方に配置されてお
り、回転プロペラブレード２１の発生する螺旋状回転流
の影響を受けず、第２実施例に比べて揚力損失を起こし
にくいため、推進効率が優れており、水中翼船には最も
好適な推進装置である。

【００２６】本例でも、上記第１実施例のものと同等の
翼断面形状推力発生用フィン２５による効果を享受で
き、垂直下向きのフィン２５ａによってプロペラブレー
ド２１が岩礁や浅瀬に当って損傷するのが防止される。

【００２７】図５(ａ)は第４実施例にかかる船の推進装
置の側面図、図５(ｂ)は推進装置の正面図である。

【００２８】図５(ａ)および図５(ｂ)において、本例の
推進装置４も、水中翼船用に水中翼３１と組み合わさっ
た構造になっている点以外は、上記第１実施例のものと
同じ構成であり、同じ構成部材には同じ符号を付してい
るがそれらの説明は省略し、相違点についてのみ説明す
る。本例の一対のフィン付きプロペラポッド１２は、水
中翼船の船体６の左右後部から船体６が巡航速度で水面
から露出し、かつプロペラブレード２１を水中にいれて
おくに足る長さの左右一対のストラット１１によって垂
下されており、またそれらプロペラポッド１２から垂直
下向きに延長されたストラット延長部には、プロペラブ
レード２１の先端より下方の下端部において所定の迎え
角度の揚力発生用水中翼３１を備えている。

【００２９】この場合にも、水中翼３１は回転プロペラ
ブレード２１の発生する螺旋状回転流の影響を受けず、
揚力損失を起こすことがないから、推進効率が優れてい
る。反面、巡航中に船体６を持ち揚げる状態において
も、プロペラブレード２１を水面下に位置させておかね
ばならず、他の水中翼取り付け方式に比べてストラット
１１の長さも、また最下部の水中翼３１の下端までの長
さもかなりする必要がある。本例でも、上記第１実施例
のものと同等の翼断面形状推力発生用フィン２５による
効果を享受できることは言うまでもない。また本例で
は、最下位置の水中翼３１によってプロペラブレード２
１が岩礁や浅瀬に当って損傷するのを防ぐようになって
いるが、水中翼３１を防護するためにさらに別の垂直下
向きのを付設することもできる。

【００３０】図６(ａ)は第５実施例にかかる船の推進装
置の側面図、図６(ｂ)は推進装置の正面図である。

【００３１】図６(ａ)および図６(ｂ)において、本例の
推進装置５では、左右の一対のプロペラポッド１２が水
中翼３１ｃによって連結され、各プロペラポッド１２の
外側に水中翼延長部３１ａ、３１ｂがそれぞれ突設され
ている。この場合、水中翼３１の一部は、回転プロペラ
ブレード２１が発生する螺旋状回転流の影響を受けて若
干揚力損失を起こすことがあるが、他の水中翼取り付け
方式に比べて強度的に適した水中翼スステムとなる。本
例でも、上記第１実施例のものと同等の翼断面形状推力
発生用フィン２５による効果を享受でき、また垂直下方
のフィン２５ａによってプロペラブレード２１が岩礁や
浅瀬に当って損傷するのが防止される。

【００３２】ところで、上記した各実施例では、プロペ
ラポッド１２の前部にプロペラブレード付きハブ１３を
設けたものを示しているが、プロペラポッド１２の後部
にもプロペラブレード付きハブを設けたＺ−ドライブ方
式の推進装置にも本発明を適用することができる。

【００３３】また、水中翼船以外では、ストラット１１
をその垂下軸線周りで船体６に対して３６０度旋回可能
に構成して操縦性能をもたせたり、プロペラブレード２
１を可変ピッチ方式として加速や減速、停止の船速制御
ができるようにすることもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる船
の推進装置によれば、１）翼断面形状ストラットによって船体から垂下された
プロペラポッドによって、一般に船尾に設けられたプロ
ペラが受ける船体によって影響されるような複雑な水流
を回避し、整流された一様な水流をプロペラブレードへ
当てることができ、また回転するプロペラブレードの直
後に発生する強い乱流と後方回転流をそのプロペラポッ
ドの紡錘形状による排除効果によってかなり整流化し、
かつプロペラブレード先端部の早い水流部分をプロペラ
ブレードの外周の回転円の外方へ押し出して有効伴流を
増加させ、推進効率を向上する。

【００３５】２）プロペラポッドからその軸心を略中心
として放射状に突設された複数のフィンのうちの垂直下
向きのプロペラブレードから半径方向外方に突出するフ
ィンによって、一般のプロペラよりかなり下方に設けら
れたプロペラブレードが岩礁や浅瀬に当って損傷するが
防止される。

【００３６】３）それらの複数の翼断面形状推力発生用
フィンに水流に適合したピッチ角を持たせることによっ
て、プロペラポッド後部に発生していた表面水流の剥離
を防止するとともに、整流効果を一段と高めてプロペラ
ブレード後方の螺旋状回転流を整流にし、推進力を最大
限に発揮させ、推進効率をより一層高めることができる
とともに、その揚力発生作用によっても推進効率の向上
を図ることができる。

【００３７】４）複数の翼断面形状推力発生用フィンを
プロペラポッドに放射状に突設した簡単な構造であるか
ら、在来のＺ−ドライブ方式の推進装置に対しても容易
に適用できる。

【００３８】請求項２の推進装置では、上記したように
従来の水中翼船の一般的な推進装置に比べて推進効率に
優れ、抵抗が小さく、客室へのエンジンの騒音や振動の
問題が解消される。

【００３９】請求項３の推進装置では、さらに水中翼は
回転するプロペラブレードの発生する螺旋状回転流の影
響を受けないので、揚力損失を起こすことがなく、推進
効率が優れている。

【００４０】請求項４の推進装置も、水中翼は回転プロ
ペラブレードの発生する螺旋状回転流の影響を受けず、
揚力損失を起こすことがないので、推進効率が優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は本発明の第１実施例にかかる船の推
進装置の側面図、図１(ｂ)はその推進装置の正面図であ
る。

【図２】本発明の第２実施例にかかる船の推進装置を備
えた水中翼船を示す側面図である。

【図３】図２の水中翼船の正面図である。

【図４】図４(ａ)は本発明の第３実施例にかかる船の推
進装置の側面図、図４(ｂ)はその推進装置の正面図であ
る。

【図５】図５(ａ)は本発明の第４実施例にかかる船の推
進装置の側面図、図５(ｂ)はその推進装置の正面図であ
る。

【図６】図６(ａ)は本発明の第５実施例にかかる船の推
進装置の側面図、図６(ｂ)はその推進装置の正面図であ
る。

【図７】従来の一般的な斜軸式プロペラ推進方式の推進
装置を備えた水中翼船を示す側面図である。

【図８】従来の一般的なＺ−ドライブ方式の推進装置の
側面図である。

【符号の説明】

１・２・３・４・５推進装置６船体１１ストラット１２プロペラポッド１３ハブ１４動力伝達方向変換機構１５動力伝達軸２１プロペラブレード２５翼形状推力発生用フィン２５ａ垂直下向きフィン３１水中翼

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】翼断面形状ストラットによって船体から
垂下され、かつプロペラ駆動機構を収容した紡錘形のプ
ロペラポッドと、このプロペラポッドの前部においてその紡錘形の一部を
なし、かつ前記プロペラ駆動機構により回転駆動される
ハブと、このハブの周囲に設けられた複数のプロペラブレード
と、前記プロペラポッドからその軸心を略中心として放射状
に突設され、かつ前記プロペラブレードより半径方向外
方に突出する垂直下向きのフィンを含む複数の翼断面形
状フィンとを備えていることを特徴とする船の推進装
置。
【請求項２】前記船が水中翼船であり、前記プロペラ
ポッドは巡航速度で水中翼船の船体が水面から露出する
に足る長さのストラットによって船体から垂下されてい
る請求項１記載の船の推進装置。
【請求項３】前記船が水中翼船であり、前記プロペラ
ポッドは巡航速度で水中翼船の船体が水面から露出する
に足る長さのストラットによって船体から垂下され、か
つこのストラットは前記プロペラポッドより上方におい
て揚力発生用水中翼を備えている請求項１又は２記載の
船の推進装置。
【請求項４】前記船が水中翼船であり、前記プロペラ
ポッドは巡航速度で水中翼船の船体が水面から露出する
に足る長さのストラットによって船体から垂下され、か
つこのストラットは前記プロペラポッドより下方の延長
部において揚力発生用水中翼を備えている請求項１又は
２記載の船の推進装置。