JPH0774032B2 - 二重反転推進装置 - Google Patents

二重反転推進装置

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JPH0774032B2
JPH0774032B2 JP61237872A JP23787286A JPH0774032B2 JP H0774032 B2 JPH0774032 B2 JP H0774032B2 JP 61237872 A JP61237872 A JP 61237872A JP 23787286 A JP23787286 A JP 23787286A JP H0774032 B2 JPH0774032 B2 JP H0774032B2
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clutch
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shaft
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豊伸 成田
章宏 三宅
泰典 岡本
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石川島播磨重工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/08Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
    • B63H5/10Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
    • B63H2005/106Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type with drive shafts of second or further propellers co-axially passing through hub of first propeller, e.g. counter-rotating tandem propellers with co-axial drive shafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32Other parts
    • B63H23/321Bearings or seals specially adapted for propeller shafts
    • B63H2023/323Bearings for coaxial propeller shafts, e.g. for driving propellers of the counter-rotative type

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  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は二重反転推進装置に係り、特に操船性の観点か
らその改善を図った二重反転推進装置に関する。
[従来の技術] 二重反転推進装置は第4図に示すように、船尾aに同軸
で且つ軸方向に沿って重ねて直列に設けられた一対のス
クリュ推進器b,cを、互いに反対方向に回転駆動させる
ことにより推力を発生するようになっている。この場合
に、これら推進器b,cを同軸で反対方向に駆動させるた
めに二重反転軸dが採用される。この二重反転軸dは、
一方の推進器cを駆動する中空の外軸e内に軸受iを介
して他方の推進器bを駆動する内軸fが挿通されて構成
され、機関gの動力を、歯車列で構成した動力分配手段
hを介して夫々の軸e,fに反対方向に伝達することによ
り、一対の推進器b,cを略等しい回転数で互いに反転で
きるようになっている。
[発明が解決しようとする問題点] ところで一般に機関g及び推進器b,cを含む動力伝達系
は振動系を構成しており、機関gにおける爆発起振によ
って振動が発生している。そしてこの振動は振動系固有
の振動数でピーク(共振点)を持つことになり、殊に低
速ディーゼル機関の場合には第5図に示すように、機関
gの常用運転回転数範囲内で高いピーク(図中、Aで示
す)を持つことになる。そしてこのようなピークAが存
在しても、その大きさが推進器b,cを駆動するのに要す
る、所謂平均トルク(図中、実線Bで示す)よりも小さ
い場合には問題はない。
しかしながら、二重反転軸dで構成された動力伝達系
は、動力分配手段hにより機関gの動力を略1/2の大き
さに分配して内軸f及び外軸e夫々に伝達するものであ
るため、平均トルクBも動力分配手段h及び各軸e,fに
おいて全体の略1/2の値となる。これに対し、振動トル
ク(図中、破線Cで示す)は動力分配手段hの歯車列の
部分でそのまま100%の値をとる。従って、一般の単一
軸で構成された動力伝達系に比べて二重反転軸dで構成
された動力伝達系の場合には、動力分配の結果として動
力分配手段hの部分において各軸e,fに伝達する平均ト
ルクBが振動トルクCよりも小さくなり、振動トルクC
が平均トルクBを上回ってしまうという問題があった。
このように振動トルクCが平均トルクBを上回ると、機
関gを含む動力伝達系の耐久性、信頼性に悪影響を及ぼ
し、また動力分配手段hの歯車列においてチャタリング
を起こし、歯を損傷させるおそれがある。そこで、この
ようなチャタリングの発生等を防止するために、振動ト
ルクCが平均トルクBを上回ってチャタリング等を生じ
させる機関回転数範囲は、操船上動力伝達を行なわない
ように運転を禁止する、所謂連続使用禁止範囲(図中、
Dで示す範囲)として設定される。このため、船舶の操
船上、全回転数範囲に亘って機関gを運転することがで
きず、極めて不便であった。また殊に、この連続使用禁
止範囲Dは一般に機関gの低回転数域となるために低船
速で操船することができず、最低船速が速くなり過ぎ、
出入港時等に危険であるという問題があった。
ここに従来採用されてきた次のような振動対策を講ずる
ことが考えられる。
機関と動力分配手段との間の適当な位置に弾性継手
を介設する。しかしながらこの場合にあっては、振動系
の固有振動数が小さくなるだけであり、依然常用運転回
転数範囲に振動トルクのピークが存在することになる。
従って、連続使用禁止範囲の上限をある程度下げること
はできても、最低船速を充分に小さく確保することはで
きない。
機関にトーショナル・バイブレーション・ダンパを
具設する。しかしこのような構成では、充分に振動を消
し去ることはできないと共に信頼性の面でも不安があ
り、更にコストアップを招くことになる。
低速ディーゼル機関に替えて中速ディーゼル機関を
採用する。これによれば爆発起振による振動を高振動域
に移すことができるが、低速ディーゼル直結型の種々の
メリットを活かせなくなると共に、リダクションギヤ等
を必要としてコストアップを招くことになる。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、中空状の外軸及びこの外軸内に挿通された内
軸からなる二重反転軸を有し、この二重反転軸の上記内
・外軸に夫々取り付けられる一対の推進器を機関からの
動力により互いに反転駆動する二重反転推進装置におい
て、上記機関と上記二重反転軸との間に設けられ、入力
端が主軸を介して上記機関に連結されると共に、上記主
軸からの機関動力を上記内・外軸に分配して伝達すべく
分配出力端が上記二重反転軸の上記内・外軸夫々に連結
された動力分配手段と、この動力分配手段の上記入力端
と上記分配出力端との間に設けられ、上記内・外軸のい
ずれか一方を上記主軸から係脱するためのクラッチと、
このクラッチに接続され、上記機関の回転数に従って上
記クラッチを断続制御するためのクラッチ制御手段とを
備えたものである。
[作用] 次に本発明の作用について述べると、二重反転軸を有す
る動力伝達系が構成する振動系は、凡そ機関並びに各推
進器が質量となり、またこれらを連結する二重反転軸系
がバネとして機能する。ここに、振動系の固有振動数
は、これら質量とバネとによって決定され、質量が変わ
れば固有振動数も変化する。二重反転推進装置は、外軸
とその推進器で成る系と、内軸とその推進器で成る系と
の別個の系を動力分配手段で主軸と連結することにより
構成されている。そこで、機関に対してこれら別個の系
の一方を分離させたり接続させたりすることにより、振
動系の質量を変えることができ、その固有振動数を変更
させることができる。殊に振動系の固有振動数は質量が
大きい程低いので、外軸あるいは内軸の一方の系を機関
から切り離すことにより質量は小さくなって固有振動数
は高いものとなる。
そこで、主軸に連結される動力分配手段の入力端と、内
・外軸に夫々連結される動力分配手段の分配出力端との
間に、内・外軸のいずれか一方を主軸から係脱するクラ
ッチを介設することにより、振動系の質量を変えて上述
した固有振動数の変更を達成できる。
そして、二重反転による両推進器の駆動中において、振
動トルクのピークが存在する機関の低回転域(連続使用
禁止範囲)に至った場合には、クラッチ制御手段により
クラッチを切断していずれか一方の系を主軸から切り離
せば、振動トルクのピークを機関の中・高回転域側に移
すことができ、爾後他方の系に動力を伝達して単一推進
器にり低船速域で継続航行できるようになっている。ま
た機関の中・高回転域における運転では、クラッチ制御
手段によりクラッチを接続すれば、振動トルクのピーク
は低回転域側に存在するので、通常の二重反転による両
推進器駆動で航行を継続できるようになっている。
[実施例] 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。
第1図に示すように船尾1には、互いに逆ピッチで構成
された一対のスクリュ推進器2,3が同軸で且つ軸方向に
沿って重ねて直列に設けられ、これら推進器2,3を互い
に逆転させることにより推進できるようになっている。
そして、これら推進器2,3には、これらを同軸で夫々反
対方向に回転駆動させるために二重反転軸4が連結され
る。二重反転軸4は、船尾側推進器2に連結される中空
状の外軸5と、この外軸5内に挿通されて船尾側推進器
3に連結される内軸6とから構成され、これら軸5,6が
互いに反転されつつ同軸で動力を伝達してこれら推進器
2,3を反転駆動するようになっている。これら内軸6と
外軸5との間には、船体内方の一端部並びに船首側推進
器2のボス7内に、相互の回転を自在とする軸受部材8
が配設される。また船尾側推進器2のスラストは、その
ボス7内に設けられたスラストパッド9及び内軸6に設
けられこれらスラストパッド9に軸方向から挟持される
スラストカラ10を介して内軸6に伝達され、また船尾側
推進器3のスラストは、スラストカラ10を介して伝達さ
れる船首側推進器2にスラストと共に内軸6に伝達さ
れ、機関11に内蔵されたスラスト軸受で一括して支持さ
れるようになっている。尚、二重反転軸4が貫通する船
尾隔壁12並びに船尾端13には、夫々シール部材14が配設
される。また、15は外軸5を船体に回転自在に支持する
船尾管軸受である。
このようにして動力を伝達する二重反転軸4と、機関11
に連結されて機関動力を伝達する主軸16との間には、外
軸5及び内軸6夫々にその分配出力端17a,17bが連結さ
れると共に、入力端17cに主軸16が連結され、入力端17c
から入力される動力をこれら内・外軸6,5に逆回転で分
配して伝達するための動力分配手段17が設けられる。こ
の動力分配手段17は具体的には第2図に示すように、主
軸16に接合されるフランジカップリング18と、ハウジン
グ19内に収容された遊星歯車機構20とから構成され、殊
に遊星歯車機構20とフランジカップリング18との間に
は、後述するクラッチ21が設けられる。ハウジング19に
は、機関側の一端部に開口部19aが形成され、この開口
部19aに隣接する内軸6の一端にフランジカップリング1
8が取り付けられる。他方遊星歯車機構20は一般的構成
で成り、内軸6を囲繞するスリーブ状に形成された太陽
歯車24と、ハウジング19にその公転が規制されつつ軸受
部材25を介して自転自在に支持され太陽歯車24に噛合さ
れる遊星歯車26と、遊星歯車26に噛合される環状の内歯
車27とから構成される。そして、この内歯車27は、外軸
5に取り付けられたフランジカップリング28に形成され
た環状の外歯車29に噛合される。そして機関動力は主軸
16を介してフランジカップリング18に入力され、その一
部がフランジカップリング18から直接内軸6に伝達ささ
れると共に、残部は遊星歯車機構20に伝達されこの遊星
歯車機構20で回転方向が逆転されて内歯車27から外軸5
へ伝達されるようになっており、フランジカップリング
18が動力分配手段17の入力端17cを成すと共に、またこ
のフランジカップリング18と遊星歯車機構20、具体的に
は内歯車27とが夫々内軸6及び外軸5への分配出力端17
b,17aと成っている。
ところで、このように構成された動力分配手段17の一方
の分配出力端17aたる内歯車27と入力端17cたるフランジ
カップリング18、より具体的には分配出力端17aを成す
遊星歯車機構20の太陽歯車24とフランジカップリング18
との間には、ハウジング19の開口部19aに位置させて、
外軸5を主軸16から係脱して振動系の質量を変えるため
の一般的構成で成る油圧式等のクラッチ21が設けられ
る。そしてこのクラッチ21を接続すれば内・外軸6,5双
方を介して機関11と一対の推進器2,3が接続されてこれ
らに動力が伝達されると共に振動系たる動力伝達系の質
量が増加され、他方クラッチ21を切断すれば遊星歯車装
置20以降の外軸5側並びに船首側推進器2が機関11と切
り離されて動力伝達が断たれると共に動力伝達系の質量
が減少されるようになっている。このクラッチ21には第
1図に示すように、これの断続制御を行うためのクラッ
チ制御手段が接続される。クラッチ制御手段は、クラッ
チ21に実質的に接続される操船用の制御盤30と、制御盤
30に接続され且つ機関回転数を検出する検出器31とから
主に構成される。そしてクラッチ21は、検出器31から入
力される検出値に従って制御盤30が出力する制御信号に
応じて断続制御されるようになっている。
また図中、ハウジング19の開口部19aには、クラッチ21
との間をシールするためのオイルシール部材35が設けら
れる。また36はオイルシール部材である。
次に実施例の作用について述べる。
一対の推進器2,3を互いに反転させて通常の航行をする
場合には、クラッチ21を接続し、動力分配手段17により
機関動力を内・外軸6,5双方に伝達することになる。こ
れに際し、船速を低下させるべく機関回転数を下げる
と、相当の機関回転数N1において振動トルクのピークが
発生する。この状態は第3図において、内・外軸並びに
クランク軸に生ずる捩り振動軸応力と機関回転数との関
係を示すグラフとして示されている。クラッチ21を接続
した場合の関係は上段に示されており、このような振動
トルクのピークEを発生させる機関回転数N1の近傍では
応力値(図中、Fで示す)が許容応力値(図中、Gで示
す)に近づくと共にチャタリングが発生し(図中、Hで
示す範囲)、殊にピークEを発生させる機関回転数N1
含む相当の回転数域が連続使用禁止範囲Kとなる。
ここに、クラッチ21を切断して遊星歯車機構20以降船首
側推進器2を機関11から切り離すと、振動系の質量が減
少され、その結果固有振動数が高くなってグラフの下段
に示すように振動トルクのピークLを高回転N2側に移動
させることができる。このように高回転N2側に振動トル
クのピークLを移動させることができれば、上段で示し
た連続使用禁止範囲Kも高回転側に移すことができ(図
中、Mで示す)、低回転域でも継続して機関を運転する
ことができる。即ち、振動系の共振周波数と機関の爆発
起振周波数とが一致しないように、クラッチ21の断続に
より振動系の質量を変えることにより、連続使用禁止範
囲K,Mのない操船が可能となる。グラフに従って説明す
れば、中・高速回転域ではクラッチ21を継続して二重反
転で航行し、連続使用禁止範囲Kに入る直前の船速、若
しくは機関回転数Nとなったならば爾後クラッチ21を切
り離して単一の推進器3による航行に移行させることに
なる。ここに、このようなクラッチ21の断続切換点とな
る機関回転数Nは予め制御盤30にインプットされ、制御
盤30は検出器31からの検出値を読み取りつつ操船のシー
ケンスに従ってクラッチ21を断続制御するようになって
いる。
このようにクラッチ21を断続制御して振動系の質量を変
えることにより、連続使用禁止範囲のない操船を行なう
ことができる。また、チャタリングの防止や動力伝達系
の信頼性、耐久性を向上できる。
またクラッチ21による断続制御であるため、航行中にお
いて切換制御ができ、一旦停船を必要とする等の不便も
ない。
更に、クラッチ21を採用したことにより、構造が簡単で
あり、実用化し易い。
なお、上記実施例にあってはクラッチ21をフランジカッ
プリング18と太陽歯車24との間に設けたが、外軸5への
分配出力端17aである内歯車27までの間であるならば、
いずれの箇所に設けても良い。また、外軸5への分配出
力端17aのみならず、内軸6への分配出力端17bとの間に
クラッチ21を設けて、内軸6と主軸16とを係脱させるよ
うに構成しても良い。
[発明の効果] 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。
動力分配手段の入力端と分配出力端との間に、内・外軸
のいずれか一方を主軸から係脱するためのクラッチを設
け、このクラッチを断続制御するためのクラッチ制御手
段を設けたことにより、機関回転数に従ったクラッチの
断続制御が可能となると共に、振動系の振動トルクのピ
ークを航行を継続しつつ移動させることができる。従っ
てクラッチの切換えにより、連続使用禁止範囲を機関運
転域から除くことができ、操船性を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の好適一実施例を示す側断面図、第2図
は要部拡大断面図、第3図は機関回転数と捩り振動軸応
力との関係を示すグラフ、第4図は一般的な二重反転推
進装置を示す側断面図、第5図は機関回転数と振動トル
クとの関係を示すグラフである。 図中、2,3は推進器、4は二重反転軸、5は外軸、6は
内軸、16は主軸、17は動力分配手段、17a,17bはその分
配出力端、17cはその入力端、21はクラッチである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中空状の外軸及び該外軸内に挿通された内
    軸からなる二重反転軸を有し、該二重反転軸の上記内・
    外軸に夫々取り付けられる一対の推進器を機関からの動
    力により互いに反転駆動する二重反転推進装置におい
    て、上記機関と上記二重反転軸との間に設けられ、入力
    端が主軸を介して上記機関に連結されると共に、上記主
    軸からの機関動力を上記内・外軸に分配して伝達すべく
    分配出力端が上記二重反転軸の上記内・外軸夫々に連結
    された動力分配手段と、該動力分配手段の上記入力端と
    上記分配出力端との間に設けられ、上記内・外軸のいず
    れか一方を上記主軸から係脱するためのクラッチと、該
    クラッチに接続され、上記機関の回転数に従って上記ク
    ラッチを断続制御するためのクラッチ制御手段とを備え
    たことを特徴とする二重反転推進装置。
JP61237872A 1986-10-08 1986-10-08 二重反転推進装置 Expired - Lifetime JPH0774032B2 (ja)

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JPS6393698A JPS6393698A (ja) 1988-04-23
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