JPS63500370A - 制御可能ピッチを伴うプロペラの駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 制御可能ピッチを伴うプロペラの駆動システムこの発明は、可変、あるいは制御 可能なピッチを伴うプロペラのための駆動システムに関するものである。

制御可能なピッチを伴う船用のプロペラは、当該分野において以前から公知であ り、かなりの程度、前方推進プロペラおよび舵取りプロペラの双方として、およ びいわゆるスラスタにおいて用いられている。大多数の場合は、このようなプロ ペラのピッチは、機械的にプロペラの羽根に接続され、羽根のピッチを変え、制 御するのに効率的である水力主サーボモータを含む水力駆動システムで、制御さ れ、変えられる。主サーボモータは、システムの様々な位置に置かれ得るが、多 くの場合、プロペラハブに置かれ、サーボモータは普通水カビストン−シリンダ 装置を含み、そのピストンは、そのピッチ角を調節するためにプロペラの羽根に 接続されている。圧力媒体は、主要制御バルブの制御の下で、駆動システムに組 み入れられた圧力媒体の源から、主サーボモータへ伝えられる。主要制御バルブ も、しばしばプロペラハブに据え付けられる。バルブは、プロペラ駆動軸内の軸 方向の穿孔を通って延び、船用プロペラが嵌められている容器内に位置される補 助サーボモータに接続されるバルブロッドで駆動され、そのため、バルブロッド は、主要制御バルブとともに、補助サーボモータで、駆動され得る。プロペラハ ブ内の主サーボモータと、命主要制御バルブへの圧力媒体の供給は、圧力媒体源 に接続され、容器内側のプロペラ駆動軸、またはそれに接続される軸を取り囲む いわゆる油圧ボックス、または配油ボックスを通って果たされる。配油ボックス は、圧力媒体の源に接続され、回転可能のプロペラ軸を囲み、その外側の円筒表 面に抗して封止される静止圧力媒体室を組み入れる。圧力媒体室は、プロペラ軸 の放射状のチャネルを介して、軸内を軸方向に延び、プロペラハブ内に出るチャ ネルと接続し、そこで前記チャネルは、これもまたハブ内に位置される主サーボ モータ主要制御バルブを介して、主サーボモータに通じる。

プロペラ軸の軸方向のチャネルは、主要制御バルブのバルブロッド内にしばしば 置かれ、その場合、バルブロッドは中空の管形状を有している。容器の内側に位 置する補助サーボモータは、補助制御バルブで駆動され、それは通常は電気的に 動作されるが、気圧により、水力により、または機械によってさえ動作されるか もしれない。補助サーボモータ制御バルブは、容器のブリッジ上に位置決めされ るレバーで通常駆動され、それによって、プロペラの羽根のピッチは、レバーの 適当な活動によって変えられ、設定され得る。補助サーボモータとその制御バル ブは、通常、油圧ボックスに隣接するか、またはその上に位置決めされる。

プロペラハブ内に位置される主サーボモータを制御するための主要制御バルブは 、必ずしもプロペラハブ内に位置される必要はないが、容器の内側のどこかの位 置に置かれるかもしれず、たとえば、圧力媒体源と油圧ボックスとの間に接続さ れるかもしれない。この場合、主要制御バルブを駆動するためには、補助サーボ モータは必要でなく、シたがって、このような補助サーボモータに対する補助制 御バルブの必要性を除去し、この場合は、容器のブリッジの上に位置されるレバ ーを通して直接に、主要制御バルブを制御することが可能である。油圧ボックス は、プロペラ駆動軸に接続される歯車機構が設けられるときは、その内部、また は外側に位置されるかもしれない。

制御可能ピッチの船用プロペラのピッチを変えるだめの上に述べたこの種の水力 駆動システムは、システムを、一部で・または全体で機能不能にしがちである様 々な欠点に陥りやすい。このようなシステムの機能不全の場合においては、しか しながら、少なくとも成る程度、羽根のピッチに影響を及ぼす可能性があるに違 いなく、そのため、多数のバックアップ、または緊急システムが通常据え付けら れている。たとえば、ブリッジ、または制御ルームと、補助サーボモータ制御バ ルブ、またはそのバックアップとの間にバックアップの連絡が通常設けられてお り、それはブリッジと、配油ボックスに近接して位置される補助サーボモータ制 御バルブとの間の通常の接続の中断の場合に用いられ得る。このようなバックア ップシステムは、またしばしば配油ボックスの上、または近くに並べられた押し ボタンを含み、これらのボタンは、システムを駆動するか、または制御するため に使用可能である。このようなバックアッブシステムが、満足できるように機能 するためには、しかしながら、水力システムが全体として、およびプロペラと配 油ボックス双方の機械構成要素が、欠点がないことが必要である。したがって、 制御可能なピッチのプロペラには、水力システムに欠陥がある場合に用いる成る 形状の緊急装置を提供するのが標準の慣わしである。このような緊急装置は、た とえば、プロペラハブ内にばねの配置を含むかもしれず、これらのばねは、プロ ペラの羽根を、最大、または全ピッチに対応する位置に付勢して動作する。プロ ペラの軸が回転しないときは、その後プロペラはこの最大ピッチで、減じられた 速度で駆動され得る。別の、代替の緊急配置では、主サーボモータに仕え、プロ ペラハブに収納される主要制御バルブのバルブロッドは、それが、主サーボモー タのピストンロッドに機械的に接続されることを可能にするような態様で配置さ れ、それによって、適当な配置で、ピストンロッドは、バルブロッドの媒介を通 して、全、または最大ピッチに対応する位置に移動されることができ、その後、 プロペラはこのピッチで減じられた速度で駆動され得る。しかしながら、この種 のすべての公知の緊急駆動システムは、限定された機械強さを有し、羽根のピッ チを、単一の、所与の位置以上に設定することができないという欠点のため動き が妨げられ、この位置は、通常、全前方位置である。

しかしながら、緊急駆動、または制御システムの助けを得て、プロペラの羽根を どんなピッチにも設定することが可能であることがしばしば望ましく、これまで 、公知の駆動システムではこれは不可能であった。また、緊急駆動システムでピ ッチを設定するとき、プロペラをどんな速度にも駆動することが可能であること が望ましい。

したがって、この発明の目的は、たとえ主要水力システムがうまく機能しないと きでさえ、プロペラをいかなる所望のピッチにも設定し得る前述の種類の制御可 能ピッチプロペラのための駆動システムを提供することである。

この目的は、以下の請求の範囲に規定されるこの発明に従って、構成される駆動 システムで達成される。

この発明は、次に、添付の図面に図示されたその例示の実施例を参照して、さら に詳細に説明されるであろう。

第１図はプロペラそれ自体と、プロペラハブに位置され、プロペラのピッチを変 え、制御するのに効率的な駆動システム構成要素等の概略的軸方向の断面図であ る。

第２図は、配油ボックスと、ボックスに取り囲まれたプロペラ接続された軸のそ の部分との単純化した軸方向の断面図である。

第３図は、駆動システムのための水力回路を単純化した図示である。

第１図は、部分的にしか示されないプロペラ軸１と、それに装着されるプロペラ ハブ２と、それらの装着軸を中心に回転するようにその中に装着されるプロペラ 羽根３とを含むプロペラを図示する。プロペラ羽根３のピッチを変える目的のた めに、シリンダ４と、シリンダ内を軸方向に移動するために配置されるピストン ５を含み、プロペラ羽根３に公知の態様で接続されているピストンロッド６を有 する主サーボモータが提供され、そのためピストン５の軸方向の変位は、プロペ ラ羽根のピッチ角に相応の変化を結果として生じる。ピストン５の両側の、水力 シリンダ４への圧力媒体の供給は、ピストン５とピストンロッド６内に配置され る主要制御バルブで制御され、それはピストンロッド６と、プロペラ軸１に提供 される軸方向の穿孔９を通って軸方向に延びるバルブロッド８で、駆動されるこ とが可能であるバルブスライド７を含む。圧力媒体は、管状バルブロッド８内を 軸方向に延びる圧力媒体チャネル１０を通って、制御バルブに伝えられ、ピスト ンロッド６と、バルブロッド８の外側のプロペラ軸１の軸方向の穿孔を通って、 再生利用される。主サーボモータ４，５を、プロペラ羽根３のピッチとともに制 御することは、このように、バルブスライド７の軸方向の変位により、バルブロ ッド８の助けを得て果たされる。

バルブロッド８の駆動は、補助サーボモータの助けを得て果たされ、それは、第 ２図において参照番号１１で一般に識別される油圧ボックス、または配油ボック スに隣接して配置される。図示された配油ボックス１１は、静止して配置され、 回転可能なプロペラ軸１を取り囲む。この点では、配油ボックス１１に取り囲ま れる第２図の軸は、第１図のプロペラ軸と同じ参照番号１で識別されるけれども 、これは、必ずしも２つの軸が同一であることを意味しないということが注意さ れるべきである。たとえば、配油ボックス１１で取り囲まれた軸は、プロペラ軸 に接続される中またはプロペラ軸に接続され、それとともに同軸方向に延びる成 る他の軸であってもよい。しかしながら単純化のために、配油ボックス１１によ って取り囲まれた軸は、時々以下においてプロペラ軸と呼ばれるであろう。図示 された実施例において、前記の配油ボックス１１は、前述の補助サーボモータを 含み、それはこの場合、軸方向に移動可能なシリンダ１３内に並べられる静止ピ ストン１２を含む。

シリンダ１３は、適当な公知の態様で、バルブロッド８の端部に装着される横ビ ン１４に機械的に接続され、そのため、シリンダ１３の軸方向の移動は、バルブ ロッド８の対応する軸方向の移動を結果として生じる。補助サーボモータ１２． １３の駆動と、それに伴うバルブロッド８の軸方向の変位は、ピストン１２の両 側のシリンダ１３への圧力媒体の供給を制御するために企図される制御バルブで 果たされ、この制御バルブは、第２図には示されないが、以後第３図を参照して 説明される。

配油ボックス１１の１つの重要な機能は、圧力媒体をプロペラハブの主サーボモ ータ４．５に供給するために、駆動システムの圧力媒体源に接続として仕えるこ とである。

この目的のため、配油ボックス１１は、２つの環状圧力媒体室１５．１６をそれ ぞれ与えられ、それらは軸１を囲み、高圧封止１７，１ｇで、その外側の円筒状 表面に抗してそれぞれ封止される。これらの圧力媒体室１５，１δは、第２図に は図示されていないが、下記に第３図を参照して説明される態様で、圧力媒体源 に接続され得る。圧力媒体室１５．１６の各々は、バルブロッド８の圧力媒体チ ャネル１０と連絡して置かれるかもしれない。この目的のために、チャネル１９ は、圧力媒体室１５から軸１の軸方向に延びるチャネル２０に半径方向に延び、 チャネル２０は、前記軸１に位置され、かつチャネル１９に端を発し、バルブロ ッド８の軸受スリーブ２２内にある、半径方向に延びるチャネル２１につながる 。半径方向のチャネル２１は、軸受スリーブ２２の内部に位置される空間２３に 注ぎ、この空間は、バルブロッド８の軸方向のチャネル１０につながる。

対応して、チャネル２４は、他の圧力媒体室１６から半径方向に延び、軸１内を 、前記チャネル２４から軸１および軸受スリーブ２２内の半径方向のチャネル２ ６に延びるチャネル２５につながり、この後者の半径方向のチャネル２６も空間 ２３に注ぐ。図示された実施例において、封止プラグは、相関する軸方向のチャ ネル２０．２５にそれぞれ関連して、それぞれの半径方向のチャネル２１．２６ を封止するために、半径方向のチャネル２１．２６にねじ込まれ得る。第２図は 、１つのこのような比較的長いねじ込みプラグ２７がチャネル２６に挿入されて いるのを示し、一方短いプラグ２８は単にその外側端部を封止するために、半径 方向のチャネル２１に挿入されている。このように、図示された場合においては 、圧力媒体室１５だけが、圧力媒体をプロペラハブの主サーボモータ４，５に配 送するために、バルブロッド８のチャネル１０につながる一方、他方、他の圧力 媒体室１６は、バルブロッド８のチャネル１０にこのような接続を有していない 。圧力媒体室１５の高圧封止１７に万一欠陥があれば、チャネル２６の長いプラ グ２７を短いプラグに交換し、チャネル２１の短いプラグ２８を長いプラグに交 換することにより、プロペラハブの主サーボモータ４，５に圧力媒体を供給する ために、他の圧力媒体室１６が代わりに使われ得る。そのため、圧力媒体室１６ は、バルブロッド８のチャネル１０に連絡して置かれる一方、チャネル１０と圧 力媒体室１５間の接続は閉じられる。このようにして、たとえ、万−通常用いら れる圧力媒体室の高圧封止が、欠陥のあるものであっても、プロペラのピッチを 実質的に不変の態様で設定するために駆動システムを用いることが可能である。

プロペラハブの主サーボモータ４，５から戻される圧力媒体は、バルブロッド８ の外側上の軸１の穿孔９を通って（第１図も参照）、配油ボックス１１の空間２ ９に導かれ、その空間から、圧力媒体は、水力システムのタンクに導かれる。こ のタンクは第２図には示されいない。配油ボックスの空間２９は、欠陥を有しそ うになく、また駆動システムの機能を危険にさらすことなく、リークすることも 許されるかもしれない低圧封止で、軸１の外側円筒状表面に抗して封止される。

第３図は駆動システムの単純化された水力回路を図示し、第３図は、プロペラハ ブに配置されるシリンダ４とピストン５、およびピストン５のピストンロッド６ に配置されるバルブスライド７を含むピッチ設定主サーボモータを図示し、前記 バルブスライドは軸１を通って延び、内側チャネル１０が組み込まれたそのバル ブロッド８とともに図示され、それを通って圧力媒体はサーボモータ４，５に伝 えられる。圧力媒体は、チャネル９を通って（第１図および第２図参照）、サー ボモータ４．５から水力システムのタンク３０に再利用される。バルブロッド８ を介して、バルブスライド７を駆動するための補助サーボモータ１２．１３も、 概略的に第３図に図示される。また、圧力媒体をバルブロッド８のチャネル１０ に供給するための、配油ボックス１１が、その２つの圧力媒体室１５．１６とと もに図示される。前述したように、バルブスライド７の変位は、主サーボモータ ４．５の駆動とともに、補助サーボモータ１２．１３の助けを得て果たされる。

第３図に例として図示されるように、補助サーボモータ１２．１３は、制御バル ブ３１で駆動されることができ、それは、図示された実施例において、容器のブ リッジ上に配置された制御コンソーφ ルに備えられたレバーで、電気的に動作される。水力システムは、また概略的に それぞれ３３．３４で示される２つの代替の圧力媒体源を組み入れる。どんな特 定の機会にも用いられる圧力媒体源は、配油ボックス１１の圧力媒体室１５、ま たは圧力媒体室１６のどちらかに、切替え可能バルブ配置３５、または他の適当 な方法で、接続されることができる。このようにして、システムは普通の圧力媒 体源、たとえば圧力媒体源３３と、普通の圧力媒体源３３が欠陥を有したときに 、予備の源として用いられ得る圧力媒体源３４も含む。

２つの圧力媒体源３３．３４は、バルブ配置３５、または他の適当な手段で、配 油ボックス１１の１つの圧力媒体室１５、または他方の圧力媒体室１６のどちら か一方に接続され得るので、駆動システムは、圧力媒体源３３．３４のどちらか が欠陥を有しても、また圧力室１５．１６の高圧封止のどちらかが機能不全を起 こしたとしても、実質的に不変の態様で機能するようにされ得る。したがって、 プロペラの羽根は、生じた欠陥の型にかがゎりなく、プロペラそれ自体とプロペ ラハブに位置されるシステムの構成要素がそのままである限り、いかなるピッチ にも設定され得る。所望により、バックアップ源として用いられる圧力媒体源は 、通常用いられる圧力媒体源より小さい体積容量を有することができ、また別の タンクを有するかもしれない。

しかしながら、このような配置は、バックアップの圧力源を用いるときに、プロ ペラのピッチがゆっくりとしか変えることができず、前記源の体積容量がとても 小さく、プロペラ軸が静止であるときにおいてのみ欠点を有する。しかしながら 、一般にこのような欠点はそれほど深刻ではない。

容器のブリッジ上のコンソール３２と、配油ボックス１１に近接して位置決めさ れる補助サーボモータ制御バルブ３１との間の接続に割れ、または断絶が起こっ た場合には、前述の予備の接続が提供され、それによってバルブ３１はブリッジ 、または制御ルームから駆動されることができ、またはバルブ３１、または前記 バルブ３１に予備として仕えるバックアップのバルブが、配油ボックス１１上に 直接位置される押しボタンで駆動され得る。補助サーボモータ１２．１３の機能 不全動作を保護するために、緊急サーボモータが提供されるかもしれない。それ によって、バルブロッド８は、プロペラハブに配置される主要制御バルブのバル ブスライド７とともに、駆動され得る。代わりに、機械的手段が設けられていて もよく、それによってバルブロッド８が、バルブスライド７を伴って、船内から 駆動され得る。前述のことから理解されるように、前述の緊急駆動装置のすべて は、プロペラをいかなる所望のピッチにも設定することが可能である。

説明され図示されたこの発明に係る駆動システムは、様々な方法で修正され得る ことが理解されるであろう。たとえば、配油ボックス１１と補助サーボモータ１ ２．１３は、多数の異なった方法で構成されるかもしれない。さらに、配油ボッ クスの２つの圧力媒体室とバルブロッド８の軸方向のチャネル１０との間に延び る軸内の圧力媒体チャネルは、多数の異なった方法で位置決めされるかもしれな い。

２つの圧力媒体室のどちらか１つから、バルブロッド８の圧力媒体チャネル１０ への接続を閉じるための装置も、説明されたものとは違う種類であるかもしれな い。たとえば、図示され、説明された実施例のプラグ２７．２８は、非回転バル ブで取換えられるかもしれない。この目的のために、バルブロッド８の圧力媒体 チャネル１０内を軸方向に変位可能であり１．配油ボックスの前述の圧力媒体室 のどちらか一方からの圧力媒体チャネルを閉じる位置に設定されることができる ピストンを用いることも可能である。前述したように、主サーボモータ４，５の 主要制御バルブは、図示され、説明された実施例の場合において、主要制御バル ブがバルブスライド７で形成されているように、プロペラハブ内に配置される必 要は必ずしもない。その代わりに、主サーボモータ制御バルブは、プロペラ軸の 外側の容器内に配置されるかもしれない。すなわち、原則として、配油ボックス １１への圧力媒体接続と、その特定のときに用いられる圧力媒体源との間である 。補助サーボモータ１２．１３と相関の制御バルブ３１は、この後者の実施例で は必要とされない。なぜなら、主サーボモータ４，５に仕える主要制御バルブは 、容器のブリッジの上の制御コンソール３２から直接に駆動するために配置され ることができるからで、もしそのようなことが必要とされるなら、それは前述し た種類の緊急システムのような、他の緊急システムにおいてである。

国際調を報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．プロペラハブ（２）に配置され、プロペラの羽根（３）に機械的に接続され 、制御バルブ（７）の制御の下で、圧力媒体が、静止する圧力媒体室（１５）に 接続される圧力媒体源（３３）から供給される水力サーボモータ（４，５）を含 み、圧力媒体室はプロペラに結合される回転可能軸（１）を取り囲み、前記軸の 外側表面に抗して封止され、前記軸（１）に位置される半径方向の圧力媒体チャ ネル（１９，２０，２１）を介して、軸（１）に位置され、水力サーボモータ（ ４，５）に延びる軸方向の圧力媒体チャネル（１０）に連絡する可変ピッチを伴 う羽根を有するプロペラの駆動システムであって、そのシステムにおいて、前記 軸（１）を取り囲み、軸の外側表面に抗して封止され、前記軸（１）の付加的な 半径方向の圧力媒体チャネル（２４，２５，２６）を介して、前記軸方向の圧力 媒体チャネル（１０）に連絡する付加的な静止する圧力媒体室（１６）と、付加 的な圧力媒体源（３４）をさらに含み、この付加的な圧力媒体源（３４）と最初 に述べた圧力媒体源（３３）の双方が、最初に述べた圧力媒体室（１５）、また は前記付加的な圧力媒体室（１６）のどちらか一方に、交互に接続することを特 徴とする駆動システム。
2. ２．軸（１）の前記半径方向の圧力媒体チャネル（１９，２０，２１，２４，２ ５，２６）が、圧力媒体が、関連の圧力媒体室（１５，１６）から軸方向の圧力 媒体チャネル（１０）へ一方向だけに流出することを許容する逆止めバルブ手段 を組み入れる特許請求の範囲第１項記載の駆動システム。
3. ３．半径方向の圧力媒体チャネル（１９，２０，２１，２４，２５，２６）を介 する、２つの圧力媒体室（１５，１６）と軸方向の圧力媒体チャネル（１０）と の間の接続を閉じるための手段が設けられている特許請求の範囲第１項記載の駆 動システム。
4. ４．前記接続を閉じるための手段が、半径方向の圧力媒体チャネル（１９，２０ ，２１；２４，２５，２６）への挿入が企図されるプラグ（２７）を含む特許請 求の範囲第３項記載の駆動システム。
5. ５．少なくとも１つの半径方向の圧力媒体チャネルを介する前記接続が、軸方向 の圧力媒体チャネル内を軸方向に変位可能であり、軸方向の圧力媒体チャネルで 半径方向の圧力媒体チャネルの口を閉じる位置に持って来られ得るピストンで閉 じられることができる特許請求の範囲第３項記載の駆動システム。
6. ６．前記付加的な圧力媒体源（３４）が、最初に述べた圧力媒体源（３３）より 小さい体積容量を有する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の 駆動システム。
7. ７．付加的な圧力媒体源が、全く独立し、個々のタンクが設けられている特許請 求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の駆動システム。