WO2009087831A1 - 二重反転プロペラ式舶用推進装置 - Google Patents

二重反転プロペラ式舶用推進装置 Download PDF

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WO2009087831A1
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shaft
outer shaft
propeller
rotating
inner shaft
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PCT/JP2008/071641
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English (en)
French (fr)
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Hideki Shuto
Saiki Nishiyama
Original Assignee
Ihi Marine United Inc.
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    • F16D3/18Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth
    • F16D3/185Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth radial teeth connecting concentric inner and outer coupling parts
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    • F16D3/84Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor

Definitions

  • the present invention relates to a counter-rotating propeller marine propulsion device.
  • a counter-rotating propeller is a propeller that achieves high propeller efficiency by recovering rotational energy flowing out from the front propeller to a propulsion force after being recovered by the propeller that rotates in the opposite direction to the front propeller.
  • a marine propulsion device equipped with a counter-rotating propeller is referred to as a “counter-rotating propeller marine propulsion device”.
  • the contra-rotating propeller marine propulsion device is disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2 below.
  • a “marine propulsion device” disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG.
  • a marine vessel propulsion apparatus 100 has an inner shaft 102 and an outer shaft 101 arranged concentrically, a rear propeller 104 is attached to the inner shaft 102, a front propeller 103 is attached to the outer shaft 101,
  • the shaft 102 is rotationally driven by a main engine 105 such as a diesel engine or a gas turbine as a first drive device
  • the outer shaft 101 is rotationally driven by a main engine 106 such as a diesel engine or a gas turbine as a second drive device.
  • Reference numeral 107 denotes a drive shaft of the main engine 106
  • reference numeral 108 denotes a gear transmission device.
  • JP 2005-67436 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-33084
  • the inner shaft is thinner and longer than the outer shaft, so it is possible to sufficiently absorb the influence of the hull displacement on the shaft center, but the outer shaft that is thicker than the inner shaft itself Therefore, it is difficult to sufficiently absorb the influence of the hull displacement on the shaft center.
  • the influence of the hull displacement on the axis of the outer shaft is not taken into consideration. Therefore, it is desired to solve such a problem.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a counter-rotating propeller marine propulsion device that can eliminate the influence of the hull displacement on the axis of the outer shaft.
  • the contra-rotating propeller marine propulsion device of the present invention employs the following technical means.
  • the present invention has a hollow outer shaft attached to the hull with a front propeller attached to the rear end, and a rear propeller attached to the rear end to be supported rotatably inside the outer shaft.
  • a counter rotating thrust bearing that receives a thrust load from the outer shaft and transmits the thrust load to the inner shaft; and A thrust bearing for an inner shaft that receives the thrust load of the inner shaft and transmits the thrust load to the hull, and the power transmission device is disposed coaxially with the outer shaft and transmits a rotational driving force to the outer shaft.
  • the output shaft for the outer shaft and the outer shaft are Through Jo of flexible shaft coupling is connected, characterized in that.
  • the thrust load of the outer shaft is received by the inner shaft by the counter-rotating thrust bearing, the thrust load that combines the outer shaft and the inner shaft is received by the hull by the thrust bearing for the inner shaft, and the output for the outer shaft is received.
  • the rotational force of the shaft is transmitted to the outer shaft through the flexible shaft joint.
  • the thrust load of the outer shaft is not transmitted directly to the hull, but is transmitted only to the hull via the inner shaft, and the shaft center is allowed to be misaligned by the flexible shaft joint. The influence on the shaft center can be eliminated.
  • one or more drive devices may be provided.
  • the flexible shaft coupling is a gear coupling.
  • the gear coupling has a high allowable transmission torque and allows not only angular displacement but also axial displacement. Therefore, the gear coupling is extremely suitable as a shaft coupling for connecting the output shaft for the outer shaft and the outer shaft.
  • a hood that covers the gear coupling is provided on the stern side of the power transmission device, and lubricating oil is provided in the gear coupling.
  • At least one disk-shaped oil draining plate is provided and has a central opening into which the gear coupling is inserted, and prevents or suppresses leakage of lubricating oil from the gear coupling side to the engine room side. Is provided.
  • the gear coupling can be effectively lubricated, and leakage of lubricating oil to the engine room side can be prevented or suppressed.
  • an annular convex portion that protrudes radially outward and extends in the circumferential direction on the outer periphery of the gear coupling is axial.
  • the oil drain plate is disposed so that the inner peripheral end of the central opening is inserted between the two annular convex portions.
  • the labyrinth structure is formed by the oil drain plate and the annular convex portion, the leakage of the lubricating oil to the engine room side can be more effectively prevented.
  • the boss of the front propeller and the outer shaft which are configured as separate parts, are connected and fixed in the axial direction, and the front propeller
  • An annular recess is formed between the boss and the outer shaft, and the counter rotating thrust bearing is provided in the annular recess.
  • a counter rotating propeller unit can be constructed by incorporating a counter rotating thrust bearing and concentrically assembling it. For this reason, the assembly process in the engine room of the hull can be reduced by performing the process of incorporating the counter rotating thrust bearing before mounting the counter rotating propeller unit on the hull.
  • the drive device is a first drive device that is a rotation drive source of the outer shaft and a rotation drive source of the inner shaft.
  • the power transmission device is configured to transmit a rotational driving force of the first driving device and the second driving device to the outer shaft and the inner shaft independently of each other.
  • the outer shaft and the inner shaft are driven by independent drive sources, even if one of the drive sources fails, the front or rear propeller is driven by the other drive source. By doing so, the navigation of the ship can be continued.
  • the contra-rotating propeller marine propulsion device of the present invention it is possible to obtain an excellent effect that the influence of the hull displacement on the axis of the outer shaft can be eliminated.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a contra-rotating propeller marine propulsion device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view around a gear coupling in FIG. 2.
  • FIG. 3 is an enlarged side view around a gear coupling in FIG. 2.
  • It is a schematic plan view of the contra-rotating propeller marine propulsion device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the contra-rotating propeller marine propulsion device 10A according to the first embodiment of the present invention.
  • a counter-rotating propeller marine propulsion device 10 ⁇ / b> A (hereinafter sometimes simply referred to as “propulsion device”) includes an outer shaft 11 to which a front propeller 13 is attached and an inner shaft to which a rear propeller 15 is attached. 12, a driving device 30 that is a rotational driving source of the outer shaft 11 and the inner shaft 12, and a power transmission device 20 ⁇ / b> A that transmits the rotational driving force of the driving device 30 to the outer shaft 11 and the inner shaft 12.
  • the outer shaft 11 is a hollow part and is installed through the stern tube 3 provided in the hull 2.
  • a front bush 5 and a rear bush 6 are provided between the stern tube 3 and the outer shaft 11, whereby the outer shaft 11 is rotatably supported by the hull 2.
  • a bow side stern tube sealing device 7 is provided on the end surface of the stern tube 3 on the bow side.
  • a stern side stern tube sealing device 8 is provided on the end surface of the stern tube 3 on the stern side.
  • a front propeller 13 is attached to the rear end of the outer shaft 11.
  • the front propeller 13 has a boss 13a at the center, and the bow side end face of the boss 13a and the stern side end face of the outer shaft 11 are connected and fixed by connecting means such as bolts.
  • An outer shaft sleeve shaft joint 16 is connected and fixed to the bow end of the outer shaft 11.
  • a hollow outer shaft intermediate shaft 17 is connected and fixed to the bow side end of the sleeve shaft joint 16 for outer shaft.
  • the outer shaft intermediate shaft 17 has a configuration that can be divided into a plurality of pieces (two or more) in the radial direction so that maintenance of accessory parts (such as the counter-rotating front seal device 37) of the inner shaft 12 can be performed.
  • the inner shaft 12 has a rear propeller 15 attached to the rear end thereof and is rotatably supported inside the outer shaft 11.
  • the rear propeller 15 has a boss 15 a at the center, is fitted to the rear end of the inner shaft 12 at the boss 15 a, and is fixed to the inner shaft 12 by a propeller nut 39.
  • a front radial bearing 35 and a rear radial bearing 36 are installed to rotatably support the inner shaft 12 with the outer shaft 11.
  • the front radial bearing 35 is disposed between the outer shaft sleeve coupling 16 and the inner shaft 12
  • the rear radial bearing 36 is configured such that the boss 13 a of the front propeller 13 and the inner shaft 12. It is arranged between.
  • the arrangement positions of the front radial bearing 35 and the rear radial bearing 36 are not limited to the positions described above, and may be, for example, between the front end portion and the rear end portion of the outer shaft 11 and the inner shaft 12.
  • a counter-rotating thrust bearing 40 that receives the thrust load of the outer shaft 11 and transmits it to the inner shaft 12 is disposed.
  • the counter rotating thrust bearing 40 is provided inside the boss of the front propeller 13. More specifically, an annular recess 14 is formed between the boss 13 a of the front propeller 13 and the outer shaft 11, and a counter rotating thrust bearing 40 is provided in the annular recess 14.
  • the counter rotating thrust bearing 40 may be a tilting pad type thrust bearing, for example.
  • a counter rotating lubricant is illustrated between the outer shaft 11 and the boss 13a of the front propeller 13 and the inner shaft 12. Not supplied from the counter-rotating lubricant supply device.
  • a counter-rotating front seal device 37 is disposed on the bow side end surface of the sleeve shaft joint 16 for the outer shaft, and on the stern side end surface of the boss 13a of the front propeller 13.
  • a counter-rotating rear seal device 38 is arranged.
  • the counter-rotating lubricating oil passes through the gap between the seal liner of the counter-rotating rear seal device 38 and the inner shaft 12 after lubricating the rear radial bearing 36 and passes through the boss 15a of the rear propeller 15. It passes through the oil hole 50, passes through the inside of the propeller cap 51 attached to the rear end portion of the boss 15 a, enters the hollow portion of the inner shaft 12, and is provided at the bow-side end portion of the shaft of the inner shaft output main gear 29. It passes through the sealing device 47 and is returned to a lubricating oil tank (not shown) installed in the engine room. The opening at the tip of the shaft of the inner shaft output main gear 29 is closed by a stop flange 52.
  • the second drive device 32 includes a first drive device 31 that is a rotation drive source of the outer shaft 11 and a second drive device 32 that is a rotation drive source of the inner shaft 12.
  • the first drive device 31 and the second drive device 32 may be a main engine such as a gas turbine engine or a diesel engine, or may be an electric motor.
  • an electric motor for example, one or a plurality of gas turbine generators or diesel generators can be mounted in an engine room and used as a power source.
  • the power transmission device 20A employed in the configuration example of FIG. 2 is configured to transmit the rotational driving force of the first driving device 31 and the second driving device 32 to the outer shaft 11 and the inner shaft 12 independently.
  • This is a counter-rotating gear transmission device.
  • the power transmission device 20 ⁇ / b> A includes a housing 21, and includes an outer shaft transmission mechanism 18 ⁇ / b> A and an inner shaft transmission mechanism 18 ⁇ / b> B inside the housing 21.
  • the outer shaft transmission mechanism 18A and the inner shaft transmission mechanism 18B are both constituted by a gear transmission mechanism.
  • the outer shaft transmission mechanism 18A is arranged coaxially with the output shaft 31a of the first driving device 31 and is coaxial with the outer shaft 11 and the outer shaft input gear 22 to which the driving force from the first driving device 31 is inputted. Between the outer shaft input gear 22 and the outer shaft output main gear 24.
  • the hollow outer shaft output main gear 24 is an outer shaft output shaft that transmits rotational driving force to the outer shaft 11. And an intermediate small gear 23 for the outer shaft.
  • the output shaft 31a of the first drive device 31 and the outer shaft input gear 22 are connected via a gear coupling 33a so as to be able to absorb errors during installation and changes in the shaft center due to hull displacement.
  • the number of outer intermediate small gear 23 is one, but there may be a plurality.
  • the inner shaft transmission mechanism 18B is disposed coaxially with the output shaft 32a of the second drive device 32, and receives the drive force from the second drive device 32, and the outer shaft output shaft 24.
  • the inner shaft output main gear 29 which is inserted coaxially with the inner shaft 12 and transmits the rotational driving force to the inner shaft 12, the inner shaft input gear 27 and the inner shaft output.
  • An intermediate small gear 28 for an inner shaft disposed between the main gear 29 and the main gear 29.
  • the output shaft 32a of the second drive device 32 and the inner shaft input gear 27 are connected via a gear coupling 33b so as to absorb errors during installation and changes in the shaft center due to hull displacement.
  • there is one intermediate small gear 28 for the inner shaft but a plurality of intermediate small gears 28 may be provided.
  • the inner shaft output main gear 29 and the inner shaft 12 are connected and fixed by a sleeve shaft joint 26 for inner shaft.
  • an inner shaft thrust bearing 41 that receives a thrust load from the inner shaft 12 (a load combining the thrust load of only the inner shaft 12 and the thrust load of only the outer shaft 11) and transmits it to the hull 2 is disposed. ing.
  • the inner shaft thrust bearing 41 is provided on the bow side portion of the housing 21 of the power transmission device 20. For this reason, the thrust load from the inner shaft 12 is supported by the hull 2 via the housing 21.
  • the arrangement position of the inner shaft thrust bearing 41 is not limited to the above-described position as long as the thrust load from the inner shaft 12 can be transmitted to the hull 2. Therefore, as long as it is on the bow side of the output shaft 24 for the outer shaft, it may be inside the housing 21 or outside the housing 21.
  • both the outer shaft transmission mechanism 18A and the inner shaft transmission mechanism 18B are gear transmission mechanisms, but one or both are other transmission mechanisms (belt transmission mechanism, chain transmission mechanism, etc.). Also good.
  • the outer shaft transmission mechanism 18A and the inner shaft transmission mechanism 18B are housed in the single housing 21, but may be housed in separate housings 21.
  • the outer shaft output main gear 24 and the outer shaft 11 are connected via a hollow flexible shaft joint 19.
  • the flexible shaft joint 19 is a gear coupling 19A
  • the output main gear 24 for outer shaft is connected and fixed to the bow side of the gear coupling 19A
  • the outer shaft intermediate shaft 17 is gear coupling. It is fixedly connected to the stern side of 19A. Accordingly, the rotational driving force of the outer shaft output main gear 24 is transmitted to the outer shaft 11 via the gear coupling 19A, the outer shaft intermediate shaft 17 and the outer shaft sleeve shaft coupling 16.
  • the flexible shaft joint 19 may be a flange-type flexible shaft joint or a roller chain shaft joint, but a gear coupling 19A that has a high allowable transmission torque and can allow not only angular displacement but also axial displacement is suitable. It is.
  • an outer shaft short-circuit device 49 is provided on the outer shaft intermediate shaft 17.
  • the shaft of the inner shaft output main gear 29 protrudes from the bow end of the housing 21, and the inner shaft short-circuit device 48 is provided at this portion. Is provided.
  • FIG. 3 and 4 are enlarged views around the gear coupling 19A in FIG. 2, FIG. 3 is a schematic plan view, and FIG. 4 is a schematic side view.
  • the gear coupling 19A employed in this configuration example includes a first inner cylinder 19a provided on the bow side, a second inner cylinder 19b provided on the stern side, a first inner cylinder 19a and a second inner cylinder. And an outer cylinder 19c surrounding 19b.
  • the rotational driving force of the output main gear 24 for the outer shaft absorbs axial displacement, angular displacement and parallel displacement of the shaft center, and transmits it to the outer shaft 11 side.
  • a gear coupling 19A composed of two inner cylinders 19a, 19b and one outer cylinder 19c is employed, but a gear cup composed of one inner cylinder and one outer cylinder. A ring may be employed. Also with this form of gear coupling, axial displacement and angular displacement of the shaft center can be absorbed.
  • the first driving device 31 when the first driving device 31 is rotationally driven, the driving force is transmitted to the outer shaft 11 via the outer shaft transmission mechanism 18A, the gear coupling 19A, and the like before being attached to the outer shaft 11.
  • the propeller 13 rotates.
  • the second driving device 32 when the second driving device 32 is driven to rotate, the driving force is transmitted to the inner shaft 12 via the inner shaft transmission mechanism 18B and the inner shaft sleeve shaft joint 26, and is attached to the inner shaft 12 after the propeller. 15 rotates.
  • the front propeller 13 and the rear propeller 15 are rotated in opposite directions by rotating the outer shaft 11 and the inner shaft 12 in opposite directions.
  • the rotational direction of the first and second drive units 31 and 32 for rotating the front propeller 13 and the rear propeller 15 in opposite directions depends on the configuration of the power transmission device 20, but the configuration example of FIG. In this case, if the rotation directions of the output shafts of the first driving device 31 and the second driving device 32 are opposite to each other, the front propeller 13 and the rear propeller 15 rotate in opposite directions.
  • lubricating oil 45 is supplied into the housing 21 to lubricate the outer shaft transmission mechanism 18A, the inner shaft transmission mechanism 18B, and the gear coupling 19A.
  • a hood 21a covering the gear coupling 19A is provided on the stern side of the housing 21.
  • the housing 21 and the hood 21a communicate with each other, and lubricating oil is supplied from the housing 21 side to the gear coupling 19A in the hood 21a.
  • the hood 21 a may be formed integrally with the housing 21 or may be configured as a separate part from the housing 21.
  • an oil drain plate 42 having a circular center opening is provided in the hood 21a in the vicinity of the outer periphery of the first inner cylinder 19b of the gear coupling 19A in order to prevent the lubricating oil from leaking to the engine room side. .
  • Two annular convex portions 43 protruding outward in the radial direction and extending over the entire circumference in the circumferential direction are provided apart from each other in the axial direction on the outer periphery of the second inner cylinder 19b.
  • the oil drain plate 42 is disposed so that the inner peripheral end of the circular central opening is inserted between the two annular convex portions 43. With this configuration, the lubricating oil 45 is prevented from leaking from the gear coupling 19A side to the engine room side.
  • Three or more annular protrusions 43 are provided apart in the axial direction, and two or more oil drain plates 42 are provided. The inner peripheral edge of the circular central opening of each oil drain plate 42 is between the annular protrusions 43, respectively.
  • the oil leakage prevention function may be further enhanced by being configured to be inserted.
  • the lubricating oil 45 enters from between the outer cylinder 19c and the first inner cylinder 19a (position A in FIG. 4), and the gear coupling 19A and the inner shaft 12 are inserted. And enters and accumulates in the outer shaft intermediate shaft 17.
  • the lubricating oil 45 accumulated inside the outer shaft intermediate shaft 17 rotates together with the outer shaft intermediate shaft 17 and sticks to the inner surface of the outer shaft intermediate shaft 17 by centrifugal force at that time, but the storage capacity of the outer shaft intermediate shaft 17 is increased.
  • the excess amount of the lubricating oil 45 overflows from the circular opening provided on the bow side of the outer shaft intermediate shaft 17, it is like a hollow cylinder having an inner peripheral surface with the position indicated by the symbol H in the figure as the liquid level It becomes.
  • the lubricating oil 45 overflowed from the outer intermediate shaft 17 returns to the gear coupling 19A side, passes through the space between the outer cylinder 19c, the first inner cylinder 19a, and the second inner cylinder 19b, and is discharged from the outlet 46, not shown. Returned to the lubricating oil tank.
  • the above-described liquid surface position H of the lubricating oil 45 is a position where the counter-rotating front seal device 37 can be lubricated, and is provided on the front side of the outer intermediate shaft 17 so that the lubricating oil 45 is accumulated up to such a position.
  • the size of the opening diameter of the circular opening is set.
  • the thrust load of the outer shaft 11 is received by the inner shaft 12 by the counter-rotating thrust bearing 40, and the thrust load obtained by combining the outer shaft 11 and the inner shaft 12 by the inner shaft thrust bearing 41 is received by the hull 2.
  • the rotational force of the output shaft 24 is transmitted to the outer shaft 11 via the gear coupling 19 ⁇ / b> A that is the flexible shaft joint 19.
  • the thrust load of the outer shaft 11 is not transmitted directly to the hull 2, but is transmitted to the hull 2 only through the inner shaft 12, and the deflection of the shaft center is allowed by the flexible shaft joint 19,
  • the influence of the hull displacement on the axis of the outer shaft 11 can be eliminated.
  • the gear coupling 19A that allows not only angular displacement but also axial displacement is employed as the flexible shaft coupling 19, the influence of the hull displacement on the shaft center of the outer shaft 11 is effective. Can be eliminated.
  • any one of the drive sources (for example, the first drive device 31). ) Can be continued by driving the front propeller 13 or the rear propeller 15 by the other drive source (for example, the second drive device 32).
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a contra-rotating propeller marine propulsion device 10B according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment with respect to the drive device 30 and the power transmission device 20B. Although FIG. 5 which shows this embodiment is simplified with respect to FIG. 2 which shows 1st Embodiment, about parts other than the drive device 30 and the power transmission device 20B, it is the same as 1st Embodiment.
  • the power transmission device 20B rotates biaxially in directions opposite to each other with respect to a uniaxial rotational input. Is a counter-rotating transmission device. That is, the power transmission device 20B converts the rotational driving force of the driving device into the driving force in the rotation direction opposite to each other, and transmits it to the outer shaft 11 and the inner shaft 12, respectively.
  • the output shaft for the outer shaft of the power transmission device 20B is transmitted to the outer shaft 11 through the gear coupling 19A as in the first embodiment.

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Abstract

外軸11のスラスト荷重は、前プロペラ13のボス13aの内部に設けられた二重反転スラスト軸受40で受けて内軸12に伝達される。外軸11と内軸12を合わせたスラスト荷重は、動力伝達装置20Aの船首側に設けられた内軸用スラスト軸受41で受けて船体2に伝達される。外軸用出力軸24の回転力は、たわみ軸継手19(ギヤカップリング19A)を介して外軸11に伝達される。これにより、外軸11のスラスト荷重が船体2に対して直接的に伝達されず内軸12を介してのみ船体2に伝達され、ギヤカップリング19によって軸方向変位及び角度変位が許容されることで、船体変位による外軸11の軸心への影響を無くすことができる。

Description

二重反転プロペラ式舶用推進装置 発明の背景
発明の技術分野
 本発明は、二重反転プロペラ式舶用推進装置に関する。
関連技術の説明
 二重反転プロペラは、前プロペラから流出する回転エネルギーを、前プロペラとは逆方向に回転する後プロペラで回収し推進力に変えることで、高いプロペラ効率が得られるようにしたプロペラシステムである。以下、二重反転プロペラを搭載した舶用推進装置を「二重反転プロペラ式舶用推進装置」と呼ぶ。二重反転プロペラ式舶用推進装置は、例えば、下記特許文献1,2に開示されている。
 二重反転プロペラ式舶用推進装置の従来例のひとつとして、特許文献1において開示された「船舶の推進装置」を図1に示す。図1において、船舶の推進装置100は、内軸102と外軸101とを同芯状に配設し、内軸102に後部プロペラ104を取り付け、外軸101に前部プロペラ103を取り付け、内軸102を第一の駆動装置としてのディーゼルエンジンやガスタービン等の主機関105によって回転駆動し、外軸101を第二の駆動装置としてのディーゼルエンジンやガスタービン等の主機関106によって回転駆動するように構成したものである。なお、符号107は主機関106の駆動軸、符号108は歯車伝達装置である。
特開2005-67436号公報 特開平7-33084号公報
 二重反転プロペラにおいて、内軸は外軸に比べて細く長いため、船体変位による軸心への影響を十分に吸収することが可能であるが、内軸に比べて太い外軸は、それ自身では船体変位による軸心への影響を十分に吸収することは困難である。上述した従来の二重反転プロペラ式舶用推進装置では、船体変位による外軸の軸心への影響が考慮されていない。したがって、このような問題を解決することが望まれる。
発明の要約
 本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、船体変位による外軸の軸心への影響を無くすことができる二重反転プロペラ式舶用推進装置を提供することを課題とする。
 上記の課題を解決するため、本発明の二重反転プロペラ式舶用推進装置は、以下の技術的手段を採用する。
(1)本発明は、後端部に前プロペラが取り付けられ船体に回転可能に支持された中空状の外軸と、後端部に後プロペラが取り付けられ前記外軸の内部に回転可能に支持された内軸と、前記外軸と前記内軸の回転駆動源である駆動装置と、該駆動装置の回転駆動力を前記外軸と前記内軸に伝達する動力伝達装置とを備え、前記前プロペラと前記後プロペラとを互いに逆方向に回転させる二重反転プロペラ式舶用推進装置において、前記外軸からのスラスト荷重を受けて前記内軸に伝達する二重反転スラスト軸受と、前記内軸からのスラスト荷重を受けて船体に伝達する内軸用スラスト軸受と、を備え、前記動力伝達装置は、前記外軸と同軸上に配置され前記外軸に回転駆動力を伝達する外軸用出力軸を有し、該外軸用出力軸と前記外軸は、中空状のたわみ軸継手を介して連結されている、ことを特徴とする。
 本発明の構成によれば、二重反転スラスト軸受によって外軸のスラスト荷重を内軸で受け、内軸用スラスト軸受によって外軸と内軸を合わせたスラスト荷重を船体で受け、外軸用出力軸の回転力は、たわみ軸継手を介して外軸に伝達される。これにより、外軸のスラスト荷重が船体に対して直接的に伝達されず内軸を介してのみ船体に伝達されて、たわみ軸継手によって軸心の狂いが許容されることで、船体変位による外軸の軸心への影響を無くすことができる。なお、駆動装置は、一基でも複数基でもよい。
(2)上記(1)の二重反転プロペラ式舶用推進装置において、好ましくは、前記たわみ軸継手はギヤカップリングである。
 ギヤカップリングは、許容伝達トルクが高く、角度変位のみならず軸方向変位をも許容するので、外軸用出力軸と外軸とを連結する軸継手として極めて好適である。
(3)上記(2)の二重反転プロペラ式舶用推進装置において、好ましくは、前記動力伝達装置の船尾側には前記ギヤカップリングを覆うフードが設けられ、前記ギヤカップリングには潤滑油が供給され、前記フードに、前記ギヤカップリングが挿入された中央開口を有し前記ギヤカップリング側から機関室側への潤滑油の漏れを阻止又は抑制する円盤状の油切り板が少なくとも一つ設けられている。
 上記の構成によれば、ギヤカップリングを効果的に潤滑でき、しかも機関室側への潤滑油の漏れを阻止又は抑制できる。
(4)上記(3)の二重反転プロペラ式舶用推進装置において、好ましくは、前記ギヤカップリングの外周には、径方向外側に突出し周方向に全周に渡って延びる環状凸部が軸方向に離れて少なくとも二つ設けられており、前記油切り板は、前記中央開口の内周端が二つの前記環状凸部の間に挿入されるように配置されている。
 上記構成によれば、油切り板と環状凸部によりラビリンス構造が形成されるので、機関室側への潤滑油の漏れをより効果的に阻止できる。
(5)上記(1)の二重反転プロペラ式舶用推進装置において、好ましくは、互いに別部品で構成された前記前プロペラのボスと前記外軸とが軸方向に連結固定され、前記前プロペラのボスと前記外軸の間に環状凹部が形成され、前記二重反転スラスト軸受は、前記環状凹部に設けられている。
 上記の構成によれば、前プロペラのボスの内部に二重反転スラスト軸受が配置されるので、製造時において、あらかじめ、前プロペラが取り付けられた外軸と後プロペラが取り付けられた内軸とを、二重反転スラスト軸受を組み込んで同芯状に組み立てて、二重反転プロペラユニットを構成することができる。このため、二重反転スラスト軸受の組み込み工程を、二重反転プロペラユニットを船体に搭載する前に行うことで、船体の機関室における組み立て工程を少なくすることができる。
(6)上記(1)の二重反転プロペラ式舶用推進装置において、好ましくは、前記駆動装置は、前記外軸の回転駆動源である第1駆動装置と、前記内軸の回転駆動源である第2駆動装置とからなり、前記動力伝達装置は、前記第1駆動装置と前記第2駆動装置の回転駆動力をそれぞれ独立に前記外軸と前記内軸に伝達する。
 上記の構成によれば、外軸と内軸とが、それぞれ独立の駆動源によって駆動されるので、万が一どちらかの駆動源が故障しても、他方の駆動源によって前プロペラ又は後プロペラを駆動することで、船舶の航行を継続することができる。
 本発明の二重反転プロペラ式舶用推進装置によれば、船体変位による外軸の軸心への影響を無くすことができるという優れた効果が得られる。
従来技術を示す図である。 本発明の第1実施形態にかかる二重反転プロペラ式船舶用推進装置の模式平面図である。 図2におけるギヤカップリング周辺の拡大平面図である。 図2におけるギヤカップリング周辺の拡大側面図である。 本発明の第2実施形態にかかる二重反転プロペラ式船舶用推進装置の模式平面図である。
好ましい実施例の説明
 以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
 図2は、本発明の第1実施形態にかかる二重反転プロペラ式船舶用推進装置10Aの模式平面図である。図2において、二重反転プロペラ式舶用推進装置10A(以下、単に「推進装置」と呼ぶことがある)は、前プロペラ13が取り付けられた外軸11と、後プロペラ15が取り付けられた内軸12と、外軸11と内軸12の回転駆動源である駆動装置30と、駆動装置30の回転駆動力を外軸11と内軸12に伝達する動力伝達装置20Aとを備える。
 外軸11は、中空状の部品であり、船体2に設けられた船尾管3を貫通して設置されている。船尾管3と外軸11との間には、前側ブッシュ5と後側ブッシュ6が設けられており、これにより、外軸11が船体2に回転可能に支持されている。船尾管3内の潤滑油の機関室側への漏れを防ぐために、船尾管3の船首側の端面には、船首側船尾管シール装置7が設けられている。船尾管3内の潤滑油の海水側への漏れを防ぐために、船尾管3の船尾側の端面には、船尾側船尾管シール装置8が設けられている。
 外軸11の後端部に前プロペラ13が取り付けられている。前プロペラ13は中心部にボス13aを有し、このボス13aの船首側端面と外軸11の船尾側端面とが、ボルトなどの連結手段によって連結固定されている。外軸11の船首側端部には外軸用スリーブ軸継手16が連結固定されている。
 外軸用スリーブ軸継手16の船首側端部には中空状の外軸中間軸17が連結固定されている。外軸中間軸17は、内軸12の付帯部品(二重反転前部シール装置37など)のメンテナンスができるように、半径方向に複数(2つ又はそれ以上)に分割可能な構成を備える。
 内軸12は、後端部に後プロペラ15が取り付けられ外軸11の内部に回転可能に支持されている。後プロペラ15は、中心部にボス15aを有しており、ボス15aにおいて内軸12の後端部に嵌合し、プロペラナット39によって内軸12に固定されている。
 推進装置10Aにおいて、内軸12を外軸11で回転可能に支持するため、前側ラジアル軸受35と、後側ラジアル軸受36とが設置されている。図2の構成例において、前側ラジアル軸受35は、外軸用スリーブ軸継手16と内軸12との間に配置されており、後側ラジアル軸受36は、前プロペラ13のボス13aと内軸12との間に配置されている。なお、前側ラジアル軸受35と後側ラジアル軸受36の配置位置は、上述した位置に限られず、例えば、外軸11の先端部及び後端部と内軸12との間であってもよい。
 推進装置10Aにおいて、外軸11のスラスト荷重を受けて内軸12に伝達する二重反転スラスト軸受40が配置されている。図2の構成例において、二重反転スラスト軸受40は、前プロペラ13のボスの内部に設けられている。より具体的には、前プロペラ13のボス13aと外軸11の間に環状凹部14が形成されており、この環状凹部14に二重反転スラスト軸受40が設けられている。二重反転スラスト軸受40は、例えばティルティングパッド式スラスト軸受であるのがよい。
 前側ラジアル軸受35、後側ラジアル軸受36及び二重反転スラスト軸受40を潤滑するため、外軸11及び前プロペラ13のボス13aと、内軸12と間には、二重反転用潤滑油が図示しない二重反転用潤滑油供給装置から供給される。二重反転用潤滑油が漏れ出るのを防止するため、外軸用スリーブ軸継手16の船首側端面に二重反転前部シール装置37が配置され、前プロペラ13のボス13aの船尾側端面に二重反転後部シール装置38が配置されている。
 二重反転用潤滑油は、後側ラジアル軸受36を潤滑した後、二重反転後部シール装置38のシールライナーと内軸12との隙間を通り、後プロペラ15のボス15aの内部に設けた通油穴50を通り、ボス15aの後端部に取り付けられたプロペラキャップ51の内側を通って内軸12の中空部へ入り、内軸用出力主歯車29の軸の船首側端部に設けられたシール装置47を通り、機関室に設置された図示しない潤滑油タンクに戻されるようになっている。なお、内軸用出力主歯車29の軸の先端の開口は止めフランジ52によって閉じられている。
 図2の構成例において採用している駆動装置30は、外軸11の回転駆動源である第1駆動装置31と、内軸12の回転駆動源である第2駆動装置32とからなる。第1駆動装置31と第2駆動装置32は、ガスタービンエンジンやディーゼルエンジンなどの主機関であっても、電動機であってもよい。電動モータの場合、例えば、機関室に一つ又は複数のガスタービン発電機やディーゼル発電機などを搭載し、これを電源とすることができる。
 図2の構成例において採用している動力伝達装置20Aは、第1駆動装置31と第2駆動装置32の回転駆動力をそれぞれ独立に外軸11と内軸12に伝達するように構成された二重反転歯車伝達装置である。より具体的には、動力伝達装置20Aは、ハウジング21を有しており、ハウジング21の内部に外軸用伝達機構18Aと内軸用伝達機構18Bとを備える。図2の構成において、外軸用伝達機構18Aと内軸用伝達機構18Bはともに歯車伝達機構で構成されている。
 外軸用伝達機構18Aは、第1駆動装置31の出力軸31aと同軸上に配置され第1駆動装置31からの駆動力が入力される外軸用入力歯車22と、外軸11と同軸上に配置され外軸11に回転駆動力を伝達する外軸用出力軸としての中空状の外軸用出力主歯車24と、外軸用入力歯車22と外軸用出力主歯車24との間に配置された外軸用中間小歯車23とを有する。第1駆動装置31の出力軸31aと外軸用入力歯車22は、据付時の誤差及び船体変位による軸心変化を吸収できるように、ギヤカップリング33aを介して連結されている。図2において外軸用中間小歯車23は一つであるが、複数あってもよい。
 内軸用伝達機構18Bは、第2駆動装置32の出力軸32aと同軸上に配置され第2駆動装置32からの駆動力が入力される内軸用入力軸27と、外軸用出力軸24の中空部を貫通して挿入されており内軸12と同軸上に配置され内軸12に回転駆動力を伝達する内軸用出力主歯車29と、内軸用入力歯車27と内軸用出力主歯車29との間に配置された内軸用中間小歯車28とを有する。第2駆動装置32の出力軸32aと内軸用入力歯車27は、据付時の誤差及び船体変位による軸心変化を吸収できるように、ギヤカップリング33bを介して連結されている。図2において内軸用中間小歯車28は一つであるが、複数あってもよい。内軸用出力主歯車29と内軸12は、内軸用スリーブ軸継手26によって連結固定されている。
 推進装置10Aにおいて、内軸12からのスラスト荷重(内軸12のみのスラスト荷重と外軸11のみのスラスト荷重を合成した荷重)を受けて船体2に伝達する内軸用スラスト軸受41が配置されている。図2の構成例において、内軸用スラスト軸受41は、動力伝達装置20のハウジング21の船首側部分に設けられている。このため、内軸12からのスラスト荷重はハウジング21を介して船体2で支持されている。
 なお、内軸用スラスト軸受41の配置位置は、内軸12からのスラスト荷重を船体2に伝達できれば上述した位置に限定されない。したがって、外軸用出力軸24よりも船首側であれば、ハウジング21内でもよいし、ハウジング21の外部であってもよい。
 図2の構成例において、外軸用伝達機構18Aと内軸用伝達機構18Bはともに歯車伝達機構であるが、一方又は両方がその他の伝達機構(ベルト伝達機構、チェーン伝達機構など)であってもよい。
 また、図2の構成例において、外軸用伝達機構18Aと内軸用伝達機構18Bは、単一のハウジング21内に収容されているが、別々のハウジング21に収容されてもよい。
 外軸用出力主歯車24と外軸11は、中空状のたわみ軸継手19を介して連結されている。図2の構成例において、たわみ軸継手19はギヤカップリング19Aであり、外軸用出力主歯車24がギヤカップリング19Aの船首側と連結固定されており、外軸中間軸17がギヤカップリング19Aの船尾側と連結固定されている。したがって、外軸用出力主歯車24の回転駆動力は、ギヤカップリング19A、外軸中間軸17及び外軸用スリーブ軸継手16を経由して外軸11に伝達される。なお、たわみ軸継手19としては、フランジ形たわみ軸継手やローラチェーン軸継手などであってもよいが、許容伝達トルクが高く角度変位のみならず軸方向変位をも許容できるギヤカップリング19Aが好適である。
 外軸11と船体2との間の電位差による軸受のスパークエロージョンを防止するために、外軸中間軸17に外軸用短絡装置49が設けられている。
 内軸12と船体2との間の電位差による軸受のスパークエロージョンを防止するために、内軸用出力主歯車29の軸をハウジング21の船首端から突出させ、この部分に内軸用短絡装置48が設けられている。
 図3及び図4は、図2におけるギヤカップリング19A周辺の拡大図であり、図3は模式平面図、図4は模式側面図である。この構成例において採用しているギヤカップリング19Aは、船首側に設けられた第1内筒19aと、船尾側に設けられた第2内筒19bと、第1内筒19aと第2内筒19bを囲む外筒19cとを備えており、外軸用出力主歯車24の回転駆動力を、軸心の軸方向変位、角度変位及び平行変位を吸収して、外軸11側に伝達する。
 図3の構成例では、2つの内筒19a,19bと一つの外筒19cで構成されるギヤカップリング19Aを採用しているが、一つの内筒と一つの外筒で構成されるギヤカップリングを採用してもよい。この形態のギヤカップリングによっても、軸心の軸方向変位及び角度変位を吸収することができる。
 上述した構成により、第1駆動装置31を回転駆動すると、その駆動力が外軸用伝達機構18A、ギヤカップリング19A等を経由して外軸11に伝達され、外軸11に取り付けられた前プロペラ13が回転する。また、第2駆動装置32を回転駆動すると、その駆動力が内軸用伝達機構18B及び内軸用スリーブ軸継手26を経由して内軸12に伝達され、内軸12に取り付けられた後プロペラ15が回転する。
 このとき、外軸11と内軸12を互いに逆方向に回転させることで、前プロペラ13と後プロペラ15を互いに逆方向に回転させる。前プロペラ13と後プロペラ15を互いに逆方向に回転させるための第1駆動装置31と第2駆動装置32の駆同軸の回転方向は、動力伝達装置20の構成に依るが、図2の構成例の場合、第1駆動装置31と第2駆動装置32の出力軸の回転方向を互いに逆方向とすれば、前プロペラ13と後プロペラ15が互いに逆方向に回転する。
 図4に示すように、外軸用伝達機構18A、内軸用伝達機構18B及びギヤカップリング19Aを潤滑するため、ハウジング21内には潤滑油45が供給される。
 図3及び図4において、ハウジング21の船尾側には、ギヤカップリング19Aを覆うフード21aが設けられている。ハウジング21とフード21aとは連通しており、潤滑油はハウジング21側からフード21a内のギヤカップリング19Aに供給される。フード21aは、ハウジング21と一体成形されたものであっても、ハウジング21とは別部品として構成されたものであってもよい。また、潤滑油の機関室側への漏れを阻止するため、ギヤカップリング19Aの第1内筒19bの外周に近接して、円形中央開口を有する油切り板42がフード21aに設けられている。
 第2内筒19bの外周には、径方向外側に突出し周方向に全周に渡って延びる環状凸部43が、軸方向に離れて二つ設けられている。油切り板42は、円形中央開口の内周端が2つの環状凸部43の間に挿入されるように配置されている。この構成により、ギヤカップリング19A側から機関室側に潤滑油45が漏れ出るのを防止するようになっている。なお、環状凸部43を軸方向に離して3つ以上設けるとともに、2枚以上の油切り板42を設け、各油切り板42の円形中央開口の内周縁が環状凸部43の間にそれぞれ挿入されるように構成することで、油漏れ防止機能をさらに高めてもよい。
 図4において、ギヤカップリング19Aを潤滑する際、潤滑油45は外筒19cと第1内筒19aの間(図4中の符号Aの位置)から浸入し、ギヤカップリング19Aと内軸12との間を通って外軸中間軸17の内部に入って溜まる。外軸中間軸17の内部に溜まった潤滑油45は、外軸中間軸17とともに回転し、その際の遠心力によって外軸中間軸17の内面に張り付くが、外軸中間軸17の貯留容量を超える分の潤滑油45は外軸中間軸17の船首側に設けられた円形開口からオーバーフローするので、図中の符号Hで示す位置を液面とする内周面を有する中空円筒のような状態となる。外軸中間軸17からオーバーフローした潤滑油45は、ギヤカップリング19A側へ戻り、外筒19cと第1内筒19a及び第2内筒19bの間を通って排出口46から排出され、図示しない潤滑油タンクへ戻される。
 上述した潤滑油45の液面位置Hは、二重反転前部シール装置37を潤滑できる位置であり、このような位置まで潤滑油45が溜まるように外軸中間軸17の前側に設けられた円形開口の開口径の大きさが設定されている。このような構成により、二重反転前部シール装置37の前側(船首側)をウエット状態とすることで、二重反転前部シール装置37の発熱を軽減し、寿命を延ばすことができる。
 上述した本発明の第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)二重反転スラスト軸受40によって外軸11のスラスト荷重を内軸12で受け、内軸用スラスト軸受41によって外軸11と内軸12を合わせたスラスト荷重を船体2で受け、外軸用出力軸24の回転力は、たわみ軸継手19であるギヤカップリング19Aを介して外軸11に伝達される。これにより、外軸11のスラスト荷重が船体2に対して直接的に伝達されず内軸12を介してのみ船体2に伝達され、たわみ軸継手19によって軸心の狂いが許容されることで、船体変位による外軸11の軸心への影響を無くすことができる。特に本実施形態では、たわみ軸継手19として、角度変位のみならず軸方向変位をも許容できるギヤカップリング19Aを採用しているため、船体変位による外軸11の軸心への影響を効果的に無くすことができる。
(2)前プロペラ13のボスの内部に二重反転スラスト軸受40が配置されるので、製造時において、あらかじめ、前プロペラ13が取り付けられた外軸11と後プロペラ15が取り付けられた内軸12とを、二重反転スラスト軸受40を組み込んで同芯状に組み立てて、二重反転プロペラユニットを構成することができる。このため、二重反転スラスト軸受40の組み込み工程を、二重反転プロペラユニットを船体2に搭載する前に行うことで、機関室における組み立て工程を少なくすることができる。
(3)ギヤカップリング19Aを囲むフード21aを設け、ギヤカップリング19Aに潤滑油45を供給するので、ギヤカップリング19Aを効果的に潤滑できる。また、油切り板42と環状凸部43によりラビリンス構造が形成されるので、ギヤカップリング19A側から機関室側への潤滑油45の漏れをより効果的に阻止できる。
(4)外軸11と内軸12とが、それぞれ独立の駆動源(第1駆動装置31、第2駆動装置32)によって駆動されるので、万が一どちらかの駆動源(例えば第1駆動装置31)が故障しても、他方の駆動源(例えば第2駆動装置32)によって前プロペラ13又は後プロペラ15を駆動することで、船舶の航行を継続することができる。
 図5は、本発明の第2実施形態にかかる二重反転プロペラ式船舶用推進装置10Bの模式平面図である。本実施形態は、駆動装置30及び動力伝達装置20Bに関して、第1実施形態と異なる。本実施形態を示す図5は、第1実施形態を示す図2に対して簡略化しているが、駆動装置30及び動力伝達装置20B以外の部分については、第1実施形態と同じである。
 図5に示すように、本実施形態にかかる推進装置10Bにおいて、駆動装置30は一基のみ設置され、動力伝達装置20Bは、一軸の回転入力に対して互いに反対方向に回転する二軸の回転を出力する二重反転伝達装置である。すなわち、動力伝達装置20Bは、駆動装置の回転駆動力を、互いに反対方向の回転方向の駆動力に変換して外軸11と内軸12にそれぞれ伝達する。動力伝達装置20Bの外軸用出力軸は、第1実施形態と同様にギヤカップリング19Aを介して外軸11に伝達される。
 上述した本発明の第2実施形態によれば、第1実施形態における上記(1)~(3)の効果が得られる。
 なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

Claims (6)

  1.  後端部に前プロペラが取り付けられ船体に回転可能に支持された中空状の外軸と、後端部に後プロペラが取り付けられ前記外軸の内部に回転可能に支持された内軸と、前記外軸と前記内軸の回転駆動源である駆動装置と、該駆動装置の回転駆動力を前記外軸と前記内軸に伝達する動力伝達装置とを備え、前記前プロペラと前記後プロペラとを互いに逆方向に回転させる二重反転プロペラ式舶用推進装置において、
     前記外軸からのスラスト荷重を受けて前記内軸に伝達する二重反転スラスト軸受と、
     前記内軸からのスラスト荷重を受けて船体に伝達する内軸用スラスト軸受と、を備え、
     前記動力伝達装置は、前記外軸と同軸上に配置され前記外軸に回転駆動力を伝達する外軸用出力軸を有し、
     該外軸用出力軸と前記外軸は、中空状のたわみ軸継手を介して連結されている、ことを特徴とする二重反転プロペラ式舶用推進装置。
  2.  前記たわみ軸継手はギヤカップリングである請求項1記載の二重反転プロペラ式舶用推進装置。
  3.  前記動力伝達装置の船尾側には前記ギヤカップリングを覆うフードが設けられ、前記ギヤカップリングには潤滑油が供給され、
     前記フードに、前記ギヤカップリングが挿入された円形中央開口を有し前記ギヤカップリング側から機関室側への潤滑油の漏れを阻止又は抑制する油切り板が少なくとも一つ設けられている、請求項2記載の二重反転プロペラ式舶用推進装置。
  4.  前記ギヤカップリングの外周には、径方向外側に突出し周方向に全周に渡って延びる環状凸部が軸方向に離れて少なくとも二つ設けられており、
     前記油切り板は、前記中央開口の内周端が二つの前記環状凸部の間に挿入されるように配置されている、請求項3記載の二重反転プロペラ式舶用推進装置。
  5.  互いに別部品で構成された前記前プロペラのボスと前記外軸とが軸方向に連結固定され、前記前プロペラのボスと前記外軸の間に環状凹部が形成され、
     前記二重反転スラスト軸受は、前記環状凹部に設けられている請求項1記載の二重反転プロペラ式舶用推進装置。
  6.  前記駆動装置は、前記外軸の回転駆動源である第1駆動装置と、前記内軸の回転駆動源である第2駆動装置とからなり、
     前記動力伝達装置は、前記第1駆動装置と前記第2駆動装置の回転駆動力をそれぞれ独立に前記外軸と前記内軸に伝達する、請求項1に記載の二重反転プロペラ式舶用推進装置。
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