WO2012035914A1 - 舶用推進装置 - Google Patents

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隆司 雲石
陽 秋山
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三菱重工業株式会社
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    • B63H2005/1254Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1256Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with mechanical power transmission to propellers

Definitions

  • the present invention relates to a marine propulsion device using a bevel gear as a power transmission mechanism for transmitting the power of a prime mover installed in a ship to a propeller.
  • azimuth propelling devices In recent years, the use of azimuth propelling devices has increased as marine propulsion devices.
  • the azimuth propulsion unit is equipped with a propeller on a pod that rotates 360 degrees in the horizontal direction. Unlike propulsion with a fixed-axis propeller and rudder, the azimuth propelling device can move the ship in any direction and maintain the current position accurately. can do.
  • the propeller In such azimuth propulsion devices, the propeller is driven by mechanically transmitting the power of the prime mover installed in the ship, and the propeller is driven by supplying electric power generated in the ship to the electric motor installed in the pod. There is a method.
  • the azimuth propelling devices described above include a ladder that rotates integrally with the pod. As shown in FIG. 2, the azimuth propelling device 1 is used by being attached to, for example, the stern of the ship S. As shown in FIG. 3, the azimuth propelling device 1 includes a pod 2, a propeller 3, and a ladder 4.
  • the ladder 4 in this case has a ladder shape in the horizontal section, and includes an upper strut 4a including a connecting shaft portion with the ship S, and a lower strut 4b extending below the pod 2 and having a similar ladder cross section.
  • the part below the upper strut 4a that is, the pod 2 provided with the ladder 4 and the propeller 3 can be integrally rotated with respect to the ship S by a turning device (not shown) (see arrow R in the figure).
  • a prime mover 5 is installed in the ship S, and the power of the prime mover 5 is transmitted to the propeller 3 through two sets of bevel gear units 6 and 7.
  • the motive power of the prime mover 5 is converted into a vertical driving force by the bevel gear unit 6 disposed in the ship, and is further converted by the bevel gear unit 7 disposed in the pod 2.
  • the driving force in the vertical direction is converted into the horizontal direction and transmitted to the propeller 3.
  • Reference numeral 8 in the figure denotes an inboard horizontal drive shaft
  • 9 denotes a vertical drive shaft
  • 10 denotes an in-pod horizontal drive shaft.
  • Patent Document 1 below discloses a marine propulsion device that rotates a propeller using inboard power, and a bevel gear is used in a driving force transmission system.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to effectively use surplus power to reduce operation costs and improve the degree of freedom of arrangement of components in the hull.
  • the object is to provide a marine propulsion device.
  • a marine propulsion device uses a bevel gear unit that converts a power transmission direction of a drive shaft, and a driving force transmission mechanism that transmits a driving force from a power source installed in a ship to a propeller of a pod.
  • the marine propulsion apparatus includes a pair of electric motors installed in a ship as the power source, and the driving force transmission mechanism includes an inboard bevel gear unit from a pair of in-board horizontal drive shafts respectively connected to the electric motor.
  • the driving force is transmitted to the vertical driving shaft via the vertical driving shaft, and the propeller is driven by transmitting the driving force from the vertical driving shaft to the horizontal driving shaft within the pod via the bevel gear unit inside the pod.
  • a pair of electric motors installed in the ship as a power source are provided, and the driving force transmission mechanism is connected to the electric motors from the pair of inboard horizontal drive shafts via the inboard bevel gear unit.
  • the driving force is transmitted to the vertical drive shaft, and the propeller is driven by transmitting the driving force from the vertical drive shaft to the horizontal drive shaft in the pod via the bevel gear unit in the pod.
  • Propulsion of the ship can be obtained by using the output of the motor that is driven by effective use as the driving force and transmitting the driving force to the propeller by the driving force transmission mechanism and rotating it. Since a pair of electric motors are provided, the required output may be ensured by the two electric motors, and accordingly, the degree of freedom of equipment arrangement in the hull is improved by downsizing the electric motors.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration example of an azimuth propelling device as an example of a marine propulsion device.
  • the illustrated azimuth propelling apparatus 1A is a type of marine propulsion device that is used by being attached to the stern of the ship S or the like.
  • This azimuth propulsion device 1A mechanically transmits the power of the electric motor M installed in the ship S and drives the propeller 3 of the pod 2 attached to the hull via a ladder-shaped strut to generate propulsive force. It is a device to obtain.
  • This azimuth propelling device 1 ⁇ / b> A can change the propulsion direction with respect to the ship S by rotating the pod 2 integrally with a strut that functions as a ladder 4.
  • the strut also serves as the ladder 4 by providing an area in which the horizontal section has a ladder shape. That is, the ladder 4 has a ladder-shaped horizontal cross section, and includes an upper strut 4a including a connecting shaft portion with the ship S, and a lower strut 4b extending downward from the pod 2 and having a similar ladder cross-sectional shape. It is configured.
  • the pod 2 provided with the ladder 4 and the propeller 3 which are parts below the upper strut 4a is rotated integrally with the ship S by a turning device (not shown).
  • the electric motor M of the present embodiment is composed of a pair of forward electric motor Ma and reverse electric motor Mb whose rotation directions are opposite to each other. In the following description, when it is not necessary to distinguish between the normal motor Ma and the reverse motor Mb, the motor M is simply referred to.
  • the power of the motor M is transmitted to the propeller 3 via two sets of bevel gear units, that is, the inboard bevel gear unit 6 and the pod bevel gear unit 7.
  • the inboard bevel gear unit 6 in the inboard bevel gear unit 6 disposed in the ship, the bevel gear 6a fixed to the other end of the inboard horizontal drive shaft 8a connected to the normal rotation motor Ma and the reverse motor Mb are connected.
  • the bevel gear 6c fixed to the other end of the inboard horizontal inversion shaft 8b is engaged with the bevel gear 6b fixed to the upper end portion of the vertical drive shaft 9, the horizontal driving force is converted into the vertical direction.
  • the inboard horizontal drive shaft 8a and the inboard horizontal inversion shaft 8b they are simply referred to as the inboard horizontal drive shaft 8.
  • the bevel gear 7 a fixed to the other end of the pod horizontal drive shaft 10 with the propeller 3 attached to one end and the lower end of the vertical drive shaft 9.
  • the driving force in the vertical direction is converted into the horizontal direction and transmitted to the propeller 3.
  • the azimuth thruster 1A described above uses bevel gear units 6 and 7 that change the power transmission direction of the drive shaft, and transmits the driving force from the motor M of the power source installed in the ship to the propeller 3 of the pod 2.
  • the electric motor M installed in the ship as a power source is a pair of forward electric motor Ma and reverse electric motor Mb.
  • the drive force transmission mechanism applies drive force to the vertical drive shaft 9 via the inboard bevel gear unit 6 from the pair of inboard horizontal drive shaft 8a and the inboard horizontal inversion shaft 8b coupled to the forward motor Ma and the reverse motor Mb, respectively.
  • the propeller 3 is driven by transmitting a driving force from the vertical drive shaft 9 to the pod horizontal drive shaft 10 via the bevel gear unit 7 in the pod.
  • a reference numeral mounting deck, 12 is a steering motor
  • 13 is a converter
  • 14 is a power source.
  • the power source for example, surplus power obtained by collecting exhaust heat in the ship can be used. That is, since the electric motor M generates an output by surplus electric power supplied from the power source 14 via the converter 13, when the driving force of the rotational torque by this output rotates the propeller 3 in the sea via the driving force transmission mechanism. The propulsive force of the ship S can be obtained.
  • a pair of electric motors M is provided as a power source, and the inboard bevel gear unit 6 is connected to the inboard bevel gear unit 6 from the pair of inboard horizontal drive shafts 8 respectively connected to the electric motor M.
  • the driving force is transmitted to the vertical driving shaft 9 via the driving force, and the driving force is transmitted from the vertical driving shaft 9 to the horizontal driving shaft 10 within the pod via the bevel gear unit 7 within the pod to drive the propeller 3. Since the driving force transmission mechanism is provided, the propulsion force of the ship S by the propeller 3 is obtained from the output of the electric motor M that is driven by effectively using surplus power, and the ship S can be navigated.
  • the output required for driving the propeller 3 only needs to be secured from the two electric motors M. Therefore, the output of the electric motor M can be reduced to about half and the size can be reduced.
  • the motor M thus miniaturized has a high degree of freedom because there are few restrictions on arrangement in the hull as compared with a large motor.
  • the above-described azimuth propelling apparatus 1A is a marine propulsion apparatus that can reduce the operating cost of the ship S by effectively using surplus power and that improves the degree of freedom of arrangement of components in the hull. For this reason, the surplus electric power obtained by exhaust heat recovery can be effectively used, and the fuel consumption of ship navigation is improved by using clean energy.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention.

Abstract

 余剰電力を有効に利用して運行費用を削減できるとともに、船体内における構成機器の配置自由度を向上させた舶用推進装置を提供する。駆動軸の動力伝達方向を変換する傘歯歯車ユニットを用い、船内に設置された動力源からポッド(2)のプロペラ(3)まで駆動力を伝達する駆動力伝達機構を備えている舶用推進装置(1A)が、動力源として船内に設置された一対の電動機(M)を備え、駆動力伝達機構は、電動機(M)に各々連結された一対の船内水平駆動軸(8)から船内傘歯歯車ユニット(6)を介して垂直駆動軸(9)に駆動力を伝達し、さらに、垂直駆動軸(9)からポッド内傘歯歯車ユニット(7)を介してポッド内水平駆動軸(10)に駆動力を伝達してプロペラ(3)を駆動させる。

Description

舶用推進装置
 本発明は、船内に設置した原動機の動力をプロペラに伝達する動力伝達機構に傘歯歯車を用いている舶用推進装置に関する。
 近年、舶用推進装置として、アジマス推進器の使用が増加する傾向にある。アジマス推進器は、水平方向に360度回転するポッドにプロペラを装備した構成のため、固定軸プロペラと舵とによる推進と異なり、船舶を任意の方向に移動させることや、現在位置を正確に維持することができる。
 このようなアジマス推進器には、船内に設置した原動機の動力を機械的な伝達してプロペラを駆動する方式と、ポッド内に設置した電動機に船内で発電した電力を供給してプロペラを駆動する方式とがある。
 上述したアジマス推進器には、ポッドと一体に回転するラダー(舵)を備えたものもある。
 図2に示すように、アジマス推進器1は、たとえば船舶Sの船尾等に取り付けて使用される。このアジマス推進器1は、図3に示すように、ポッド2と、プロペラ3と、ラダー4とを備えている。
 この場合のラダー4は、水平断面をラダー形状とし、船舶Sとの連結軸部を含む上部ストラット4aと、ポッド2の下方へ延在して同様のラダー断面形状を有する下部ストラット4bとにより構成されている。上部ストラット4aより下方の部分は、すなわちラダー4及びプロペラ3を備えたポッド2は、図示しない旋回装置により、船舶Sに対して一体に回動可能(図中の矢印R参照)となっている。
 船舶Sの船内には原動機5が設置されており、原動機5の動力は、2組の傘歯歯車ユニット6,7を介してプロペラ3に伝達される。
 この場合、原動機5の動力は、船内に配設された傘歯歯車ユニット6で水平方向の駆動力が垂直方向に変換され、さらに、ポッド2の内部に配設された傘歯歯車ユニット7で垂直方向の駆動力が水平方向に変換されてプロペラ3に伝達される。図中の符号8は船内水平駆動軸、9は垂直駆動軸、10はポッド内水平駆動軸である。
 下記の特許文献1には、船内動力を用いてプロペラを回転させる舶用推進装置が開示されており、駆動力伝達系統には傘歯歯車が使用されている。
特許第4279627号公報
 ところで、近年の環境規制強化により、クリーンエネルギーの使用や燃費の向上が求められている。そこで、排熱回収による余剰電力を有効に利用して運行費用を削減でき、しかも、船体内における構成機器類配置の自由度が高い舶用推進装置の開発が望まれる。
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、余剰電力を有効に利用して運行費用を削減できるとともに、船体内の構成機器配置自由度を向上させた舶用推進装置を提供することにある。
 本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
 本発明の一態様に係る舶用推進装置は、駆動軸の動力伝達方向を変換する傘歯歯車ユニットを用い、船内に設置された動力源からポッドのプロペラまで駆動力を伝達する駆動力伝達機構を備えている舶用推進装置において、前記動力源として船内に設置された一対の電動機を備え、前記駆動力伝達機構が、前記電動機に各々連結された一対の船内水平駆動軸から船内傘歯歯車ユニットを介して垂直駆動軸に前記駆動力を伝達し、さらに、前記垂直駆動軸からポッド内傘歯歯車ユニットを介してポッド内水平駆動軸に前記駆動力を伝達して前記プロペラを駆動させるものである。
 このような舶用推進装置によれば、動力源として船内に設置された一対の電動機を備え、駆動力伝達機構が、電動機に各々連結された一対の船内水平駆動軸から船内傘歯歯車ユニットを介して垂直駆動軸に駆動力を伝達し、さらに、垂直駆動軸からポッド内傘歯歯車ユニットを介してポッド内水平駆動軸に駆動力を伝達してプロペラを駆動させるようにしたので、余剰電力を有効利用して駆動される電動機の出力を駆動力とし、この駆動力を駆動力伝達機構によりプロペラまで伝達して回転させることで、船舶の推進力が得られる。電動機を一対設けたので、必要な出力を二つの電動機により確保すればよく、従って、電動機の小型化により船体内の機器配置自由度が向上する。
 上述した本発明によれば、余剰電力を有効に利用して運行費用を削減できるとともに、船体内における構成機器類の配置自由度を向上させた舶用推進装置を提供できる。このため、排熱回収により得られる余剰電力の使用が可能になり、クリーンエネルギーの電力を使用して船舶航行の燃費を向上させるという顕著な効果が得られる。
本発明に係る舶用推進装置の一実施形態として、ラダー付きのアジマス推進器を示す概略構成図である。 舶用推進装置(ラダー付きのアジマス推進器)を船尾に取り付けた船舶を示す図である。 舶用推進装置(ラダー付きのアジマス推進器)に関する従来例を示す概略構成図である。
 以下、本発明に係る舶用推進装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
 図1は、舶用推進装置の一例として、アジマス推進器の概略構成例を示している。図示のアジマス推進器1Aは、船舶Sの船尾等に取り付けて使用される舶用推進装置の一種である。このアジマス推進器1Aは、船舶Sの船内に設置した電動機Mの動力を機械的に伝達し、ラダー形状にしたストラットを介して船体に取り付けられたポッド2のプロペラ3を駆動して推進力を得る装置である。このアジマス推進器1Aは、船舶Sに対して、ラダー4として機能するストラットと一体にポッド2が回動することにより、推進方向を変化させることができる。
 この場合のストラットは、水平断面をラダー形状とする領域を設けたことでラダー4を兼ねている。すなわち、ラダー4は、ラダー形状の水平断面を有し、船舶Sとの連結軸部を含む上部ストラット4aと、ポッド2の下方へ延在して同様のラダー断面形状を有する下部ストラット4bとにより構成されている。上部ストラット4aより下方の部分であるラダー4及びプロペラ3を備えたポッド2は、図示しない旋回装置により、船舶Sに対して一体に回動するようになっている。
 本実施形態の電動機Mは、回転方向が逆向きとなる一対の正転電動機Ma及び反転電動機Mbにより構成されている。以下の説明において、正転電動機Ma及び反転電動機Mbの区別が不要の場合、単に電動機Mと呼ぶことにする。
 電動機Mの動力は、2組の傘歯歯車ユニット、すなわち船内傘歯歯車ユニット6及びポッド内傘歯歯車ユニット7を介してプロペラ3に伝達される。
 この場合、船内に配設された船内傘歯歯車ユニット6では、正転電動機Maに連結された船内水平駆動軸8aの他端に固定された傘歯歯車6aと、反転電動機Mbに連結された船内水平反転軸8bの他端に固定された傘歯歯車6cとが、垂直駆動軸9の上端部に固定された傘歯歯車6bとの噛合により、水平方向の駆動力が垂直方向に変換される。なお、以下の説明において、船内水平駆動軸8a及び船内水平反転軸8bの区別が不要の場合、単に船内水平駆動軸8と呼ぶことにする。
 ポッド2の内部に配設されたポッド内傘歯歯車ユニット7では、一端にプロペラ3を取り付けたポッド内水平駆動軸10の他端に固定された傘歯歯車7aと、垂直駆動軸9の下端部に固定された傘歯歯車7bとの噛合により、垂直方向の駆動力が水平方向に変換されてプロペラ3に伝達される。
 すなわち、上述したアジマス推進器1Aは、駆動軸の動力伝達方向を変換する傘歯歯車ユニット6,7を用い、船内に設置された動力源の電動機Mからポッド2のプロペラ3まで駆動力を伝達する駆動力伝達機構を備えており、動力源として船内に設置された電動機Mは、一対の正転電動機Ma及び反転電動機Mbとなる。
 駆動力伝達機構は、正転電動機Ma及び反転電動機Mbに各々連結された一対の船内水平駆動軸8a及び船内水平反転軸8bから船内傘歯歯車ユニット6を介して垂直駆動軸9に駆動力を伝達し、垂直駆動軸9からポッド内傘歯歯車ユニット7を介してポッド内水平駆動軸10に駆動力を伝達してプロペラ3を駆動させる。
 図示のアジマス推進器1Aにおいて、図中の符号マウンティングデッキ、12はステアリングモータ、13はコンバータ、14は電源である。この場合の電源としては、たとえば船内の排熱を回収して得られた余剰電力を使用することができる。
 すなわち、電動機Mは、電源14からコンバータ13を介して供給される余剰電力等により出力を生じるので、この出力による回転トルクの駆動力が駆動力伝達機構を介して海中でプロペラ3を回転させると、船舶Sの推進力が得られる。
 このような本実施形態のアジマス推進器1Aによれば、動力源として一対の電動機Mを備えており、この電動機Mに各々連結された一対の船内水平駆動軸8から船内傘歯歯車ユニット6を介して垂直駆動軸9に駆動力を伝達し、垂直駆動軸9からポッド内傘歯歯車ユニット7を介してポッド内水平駆動軸10に駆動力を伝達してプロペラ3を駆動させるように構成した駆動力伝達機構を備えているので、余剰電力を有効利用して駆動される電動機Mの出力からプロペラ3による船舶Sの推進力が得て、船舶Sの航行が可能になる。
 電動機Mを一対設けたので、プロペラ3の駆動に必要な出力を二つの電動機Mから確保すればよく、従って、電動機Mの出力を約半分にして小型化することができる。こうして小型化した電動機Mは、大型の電動機と比較すれば、船体内における配置の制約が少ないため自由度は高い。
 上述した本実施形態のアジマス推進器1Aは、余剰電力を有効に利用して船舶Sの運行費用を削減できるとともに、船体内における構成機器類の配置自由度を向上させた舶用推進装置となる。このため、排熱回収により得られる余剰電力の有効利用が可能になり、クリーンエネルギーの電力使用により船舶航行の燃費が向上する。
 本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
  1A  アジマス推進器(舶用推進装置)
  2  ポッド
  3  プロペラ
  4  ラダー(ストラット)
  6  船内傘歯歯車ユニット
  7  ポッド内傘歯歯車ユニット
  8,8a  船内水平駆動軸
  8b  船内水平反転軸
  9  垂直駆動軸
 10  ポッド内水平駆動軸
  M  電動機

Claims (1)

  1.  駆動軸の動力伝達方向を変換する傘歯歯車ユニットを用い、船内に設置された動力源からポッドのプロペラまで駆動力を伝達する駆動力伝達機構を備えている舶用推進装置において、
     前記動力源として船内に設置された一対の電動機を備え、
     前記駆動力伝達機構が、前記電動機に各々連結された一対の船内水平駆動軸から船内傘歯歯車ユニットを介して垂直駆動軸に前記駆動力を伝達し、さらに、前記垂直駆動軸からポッド内傘歯歯車ユニットを介してポッド内水平駆動軸に前記駆動力を伝達して前記プロペラを駆動させる舶用推進装置。
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