(57)【要約】【課題】推進ユニットを提供する。【解決手段】推進ユニット１００は、ケーシング２０、シャフト３１、プロペラ３７、環状ハウジング４０、及びリム駆動電気モータ５０を備える。ケーシング２０は、船舶の船体１０において回転可能に支持される。シャフト３１は、ケーシング２０の下部２２内で軸受３２、３３によって回転可能に支持される。プロペラ３７は、ケーシング２０の下部２２から突出するシャフト３１の外端部３１Ａに取り付けられる。環状ハウジング４０は、プロペラ３７の外周を囲み、環状ハウジング４０の内部を通って流れる水用のダクト４５を形成する。リム駆動電気モータ５０は、プロペラ３７の外周上に設けた回転子リム５１、及び環状ハウジング４０内に設けた固定子５２を備える。標準的な油潤滑されたころ軸受３２、３３が、ケーシング２０内でシャフト３１上で使用できる。推進ユニット１００の軸Ｘ方向の全長Ｌ１を短くでき、高いトルクを達成できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部（２１）と、下部（２２）とを有し、船舶の船体（１０）において前記上部（２１）から回転可能に支持されたケーシング（２０）と、
前記ケーシング（２０）内にラジアル及びアキシャル軸受（３２、３３）によって回転可能に支持され、軸方向中心線（Ｘ）と、前記ケーシング（２０）の前記下部（２２）の第１の端部（２２Ａ）から突出する外端部（３１Ａ）とを有するシャフト（３１）と、
前記ケーシング（２０）の前記下部（２２）の前記第１の端部（２２Ａ）の外側で前記シャフト（３１）の前記外端部（３１Ａ）に取り付けられ、前記シャフト（３１）と共に回転するプロペラ（３７）と、
前記ケーシング（２０）で固定支持された環状ハウジング（４０）であって、前記シャフト（３１）の前記軸方向中心線（Ｘ）はまた、環状ハウジング（４０）の軸方向中心線を形成し、前記プロペラ（３７）の外周を囲み、環状ハウジング（４０）の内部を通って流れる水用のダクト（４５）を形成する環状ハウジング（４０）とを備えた推進ユニットであって、
回転子リム（５１）と、固定子（５２）とを有するリム駆動電気モータ（５０）をさらに備え、前記回転子リム（５１）は、前記プロペラ（３７）の外周上に設けられ、前記プロペラ（３７）と共に回転し、前記固定子（５２）は、前記環状ハウジング（４０）内に設けられ、前記回転子リム（５１）を囲んでいることを特徴とする推進ユニット。
【請求項２】
前記ケーシング（２０）内の前記ラジアル及びアキシャル軸受（３２、３３）は、油潤滑されたころ軸受であることを特徴とする、請求項１に記載の推進ユニット。
【請求項３】
前記シャフト（３１）の前記外端部（３１Ａ）は、水が前記ハウジング（２０）内にしみ込むのを防ぐために、前記ハウジング（２０）の前記下部（２２）の前記第１の端部（２２Ａ）に対してシーリング（３４）で密閉されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の推進ユニット。
【請求項４】
前記回転子リム（５１）の軸（Ｘ）方向中間点を通る第１の径方向平面（Ｙ１）は、前記ケーシング（２０）の前記下部（２２）の前記第１の端部（２２Ａ）の外側に置かれていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の推進ユニット。
【請求項５】
前記回転子（５１）の前記軸（Ｘ）方向中間点を通る前記第１の径方向平面（Ｙ１）と、前記軸受（３２、３３）の間の軸方向中間点を通る第２の径方向平面（Ｙ２）とが、互いから、軸（Ｘ）方向距離（Ａ１）にあることを特徴とする、請求項４に記載の推進ユニット。
【請求項６】
前記環状ハウジング（４０）の内側表面は環状溝（４６）を備え、前記回転子リム（５１）は前記環状溝（４６）内を回転することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の推進ユニット。
【請求項７】
前記溝（４６）内の、前記回転子リム（５１）と前記ハウジング（４０）との間に通路（Ｐ１）があり、水が、前記回転子（５１）及び固定子（５２）を冷却するために、前記通路（Ｐ１）を通ることができることを特徴とする、請求項６に記載の推進ユニット。
【請求項８】
前記環状ハウジング（４０）の前記内部を通る前記ダクト（４５）が、円筒形であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の推進ユニット。
【請求項９】
少なくとも前記ケーシング（２０）の前記下部（２２）の前記第１の端部（２２Ａ）が、前記環状ハウジング（４０）内に置かれていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の推進ユニット。
【請求項１０】
前記回転子（５１）は、永久磁石回転子であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の推進ユニット。
【請求項１１】
前記回転子（５２）の冷却は、前記ハウジング（４０）の前記外殻を直接通した、前記ハウジング（４０）の外殻を囲む海水への受動冷却としてなされることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の推進ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前提部分に記載の推進ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の推進ユニットは通常、ケーシング、電気モータ、シャフト、及びプロペラを備えている。ケーシングは、船舶の船体に回転可能に取り付けられている。電気モータは、ケーシング内に位置決めされている。シャフトは、電気モータを通され、ケーシング内で軸受で回転可能に支持されている。プロペラは、ケーシングから突出するシャフトの外端部に取り付けられている。低速での高い推力が必要とされる推進ユニットでは、プロペラの周囲を囲む環状ハウジングがさらに存在している。環状ハウジングは、ケーシングの上部、及びケーシングで支持されている１つ又はいくつかの羽根に取り付けられている。環状ハウジングは、環状ハウジングの第１の端部から第２の端部への水用の軸流経路によって中央ダクトを形成する。プロペラによって生成される推力は、低速でハウジングによって増幅される。低速で、プロペラが合計推力の６０％を作り出し、ハウジングが合計推力の４０％を作り出すような状況である可能性がある。ハウジングは、石油掘削で使用されるいわゆるダイナミック・ポジショニング（ＤＰ）船舶で使用される。そのような船舶にはいくつかの推進ユニットがあり、船舶は推進ユニットによって一定位置に保持される。したがって、荒海で船舶を連続して定位置に保持するために、低速で大きな推力が必要とされる。ハウジングは、低速でのみ、すなわち、約１５ノット未満の速度で、プロペラによって作り出された推力を大きくする。
【０００３】
特許文献１には、ケーシング、電気モータ、シャフト、プロペラ、及びプロペラの周囲を囲む環状ハウジングを備えた推進システムの一例が開示されている。このシステムは特に、凍った状況で移動する船舶を意図している。このシステムは、船舶の船体で回転可能に支持される支柱と、支柱に取り付けられた魚雷形ケーシングと、ケーシング内の駆動シャフト及び電気モータと、駆動シャフトの外端部分に取り付けられたプロペラと、プロペラを囲むノズルとを備えている。ノズルは、入水口及び出水口を有する。回転可能なブレード又は羽根は、氷がノズル内に入る前に、氷を破壊及び／又は破砕するために、ノズルの入水口の外側の駆動シャフトの最外端部に取り付けられている。
【０００４】
ケーシング、ケーシング内の電気モータ、及び電気モータによって駆動されるケーシングの外側のプロペラを備えるこのような従来技術の推進ユニットの問題は、低速でのトルクの不足である。ケーシング内の電気モータの直径は限られ、ケーシング内の電気モータの長さも限られている。プロペラの周囲を囲むハウジングは、低速で、当該配置の推力を大きくする。しかしながら、前に記載したＤＰ船舶では、低速でのより大きなトルク、したがって、低速でのより大きな推力が必要とされる。
【０００５】
別のタイプの従来技術の推進ユニットは、いわゆるリム駆動配置に基づいている。リム駆動推進ユニットは、プロペラの外周上に位置決めされた回転子と、プロペラを囲む環状ハウジング内に位置決めされた固定子とを備えている。電気モータの回転子及び固定子の直径を、かなり大きくすることができ、それにより、電気モータのトルクも大きくすることができる。プロペラは、回転子及び固定子の軸方向中間点を通る径方向平面の両側で軸受によって支持されているシャフトに取り付けられている。シャフト及び軸受は、したがって、推進ユニットの内部で流路内にある。
【０００６】
特許文献２には、環状ハウジング、推進アセンブリ、磁気回転子アセンブリ、及び固定子アセンブリを備えたリム駆動スラスタが開示されている。環状ハウジングは、軸に沿って延びる流路を画定する。円錐形前方フェアリングは、ハウジングの前端に接続され、円筒形後方フェアリングは、ハウジングの後端に接続されている。推進アセンブリは、ハウジング内に支持され、流路軸から径方向に延びるプロペラ・ブレードを備えている。プロペラ・ブレードは、軸周りに回転するように構成されている。磁気回転子アセンブリは、プロペラ・ブレードの径方向外端に取り付けられている。固定子アセンブリは、環状ハウジングの内周表面に取り付けられ、間隔を置いて配置されたプロペラ駆動モジュールを備えている。プロペラ駆動モジュールは、磁気回転子アセンブリに電磁トルクを与えるように構成されている。環状ハウジングの中央部に、軸に沿って延びるシャフトがあり、環状ハウジングの両端に、環状ハウジングの内側表面から、環状ハウジングの中央部の軸に向かって径方向に延びる、支持ブラケットがある。シャフトは、支持ブラケットに対し、両端で軸受によって回転可能に支持されている。
【０００７】
特許文献３には、リム駆動推進の配置が開示されている。この配置は、推進ユニットによって推進される隣接する船舶から、支柱によって支持されるハウジングを備えている。ハウジングは、水用の軸流路によってダクトを形成する。ダクトの内側表面は、ハウジングの船尾端部で円錐形である。円筒形の回転子支持アセンブリは、ハウジング内で中心に置かれ、ハウジングにおいてブレードの形状の支持部材のアレイによって、船尾端部で支持されている。回転子アセンブリは、ハブ、及びハブに取り付けられた径方向プロペラ・ブレードを備えている。ハブは、回転子支持アセンブリの前端で、回転子支持アセンブリ内の中心の静止したシャフトに、ラジアル軸受によって、回転可能に支持されている。アキシャル軸受、すなわち、スラスト軸受は、ハブの前端で回転子とともに回転するスラストリング、及び回転子支持アセンブリに固定された静止した推力受け板を備えている。水が、スラスト軸受内で潤滑媒体として使用されている。
【０００８】
特許文献４には、船舶用の駆動装置が開示されている。この駆動装置は、円筒形のケーシング内で軸受に回転可能に支持されている中心軸、及び円筒形のケーシングを囲む環状ハウジングを備えている。ハブは、中心軸上に位置決めされ、前記ハブは、それに径方向に取り付けられたプロペラ羽根を有している。連結部材が、プロペラ羽根の外縁に取り付けられている。いくつかの回転子コイルが、連結部材上に配置されている。固定子コイルは、ケーシングを囲む環状ハウジング内に位置決めされている。固定子コイル又は回転子コイルのいずれかは、超電導材料で作られ、もう一方のコイルは普通の導電材料で作られている。プロペラも、したがって、中心軸も、固定子コイルと回転子コイルとの間に電磁力を生成するように固定子コイルに電流を供給することによって、回転される。
【０００９】
上記３つの従来技術のリム駆動推進ユニットは全て、回転子の軸方向中間点を通過する径方向平面が、中心シャフトのラジアル軸受間に位置する軸方向中間点を通過する径方向平面と一致する点で共通している。これは、過去において、リム駆動推進ユニットを実現するための標準的な方法であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際特許出願公開第９９／１４１１３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／００９３６６８号
【特許文献３】米国特許第６，８３７，７５７号
【特許文献４】特開平１０−２５７７５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
リム駆動推進ユニットは、回転子及び固定子の直径の増大により、低速でより大きいトルクを作り出す。しかしながら、従来技術のリム駆動推進ユニットには、リム駆動推進ユニットの回転子を支持する、シャフトの軸受の潤滑の問題がある。従来技術のリム駆動で使用されるラジアル及びアキシャル軸受はしばしば、前記用途のために設計された特別な配置に基づくものである。これらの特別な配置は、潤滑媒体としての水の使用に基づくものである。しかし、水潤滑は、腐食の問題を引き起こし、水の潤滑特性も限度がある。海水は特に腐食性があり、したがってしばしば、淡水が潤滑のために使用される。潤滑手段に淡水を使用するということは、この目的のために船舶内に別個の淡水タンクを建設しなければならないことを意味する。
【００１２】
本発明の目的の一つは、従来技術の推進ユニットに関連する前述の問題を解決する、改良された推進ユニットを達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による推進ユニットは、請求項１の特徴部分に記載された事項によって特徴付けられる。
【００１４】
この推進ユニットは、上部と下部とを有し、船舶の船体において上部から回転可能に支持されたケーシングと、ケーシングの下部内でラジアル及びアキシャル軸受で回転可能に支持され、軸方向中心線と、ケーシングの下部の第１の端部から突出する外端部とを有するシャフトと、ケーシングの下部の第１の端部の外側でシャフトの外端部に取り付けられ、シャフトと共に回転するプロペラと、ケーシングで固定支持された環状ハウジングであって、シャフトの軸方向中心線はまた、環状ハウジングの軸方向中心線を形成し、プロペラの外周を囲み、環状ハウジングの内部を通って流れる水用のダクトを形成する環状ハウジングとを備えている。
【００１５】
この推進ユニットは、回転子リムと固定子とを有するリム駆動電気モータをさらに備え、回転子リムは、プロペラの外周上に設けられ、プロペラと共に回転し、固定子は、環状ハウジング内に設けられ、回転子リムを囲んでいることを特徴とする。
【００１６】
本発明の配置により、標準的な油潤滑されたころ軸受を、ケーシング内でシャフトを支持するラジアル及びアキシャル軸受として、使用することが可能になる。軸受は、決して海水とは接触しない。ケーシングの下部の第１の端部から突出するシャフトは、海水がケーシング内にしみ込むことができないように密閉されている。シャフトがケーシングから突出する本推進配置において使用されるのと同じ、シャフトとケーシングとの間を密閉する配置を、本発明でも使用することができる。本推進配置において使用されるのと同じタイプの油潤滑されたころ軸受を、本発明で使用することができる。ころ軸受の下部が油層内にあるように各ころ軸受の下に適切な油容器を位置させることによって、この油潤滑は簡単に実現することができる。油潤滑はしたがって、ころ軸受が回転している間ずっと行なわれる。
【００１７】
ケーシング内に置かれた従来の電気モータは、本発明の配置においてプロペラを囲むハウジング内に置かれたリム駆動電気モータに置き換えられている。ケーシングはしたがって、シャフトと、シャフトを支持するラジアル及びアキシャル軸受のみを備える。したがって、ケーシング内で熱を作り出すのはラジアル及びアキシャル軸受だけである。ケーシング内で作り出された熱量はしたがって、電気モータもケーシング内に置かれている配置と比べて、かなり小さい。軸受によって作り出される、むしろ少量の熱は、ケーシングの外殻を直接通して、ケーシングを囲む海水へと、簡単に冷却することができる。したがって、ケーシング内に特別な冷却の手配をする必要はない。
【００１８】
ケーシング内に熱を発生する電気モータがないことはまた、シャフトとケーシングとの間のシーリングの寿命に有益な影響を与える。前記シーリングは、シーリングの近くのラジアル軸受によって作り出される熱に曝されるだけであり、電気モータによって作り出される熱には曝されない。シーリングの動作温度は、したがって、より低く、シーリングの寿命が長くなる。
【００１９】
本発明の配置の電気モータは、回転子がプロペラの外周上に位置付けられ、固定子がプロペラを囲むハウジング内に位置付けられるリム駆動電気モータに基づいている。プロペラの外周の直径、及びハウジングの直径は大きく、すなわち、約数メートルである。これは、回転子周りに大きな表面、及び固定子周りにさらにより大きい表面が存在し、表面は両方とも海水と直接接触していることを意味する。回転子及び固定子を囲む海水へ直接、回転子及び固定子を冷却していることは、したがって効率的である。いかなる、リム駆動電気モータの特別な冷却の手配も、必要がない。
【００２０】
ケーシング内に置かれた従来の電気モータと比較してはるかに大きい直径を有するリム駆動電気モータにより、本発明の配置では、高いトルクが達成される。
【００２１】
本発明の配置は、前述のＤＰ船舶で使用されるのに特に適している。本発明が特に適しているＤＰ船舶で必要とされる推力は、５０から１５０トンの範囲である。これらの用途における電気モータの出力は、約数メガワットである。プロペラの外周の直径は、約数メートルである。
【００２２】
本発明の配置におけるケーシング及びハウジングの軸方向長さは、ケーシング内に電気モータを有する従来技術の推進配置におけるケーシング及びハウジングの軸方向長さより、はるかに小さく、例えば、４０から５０％小さい。これは、ケーシング及びハウジングを下におろすことによってこれを通して取り付けられる船舶の底部の作業開口部の直径を、同様に小さくすることができることを意味する。
【００２３】
本発明の配置はまた、プロペラを支持するシャフトの寸法決定にも影響を与える。電気モータによって生成されるトルクはプロペラの外周上に位置決めされた回転子リムからプロペラに直接伝達されるため、シャフトはトルクに耐える必要がない。シャフトは、プロペラによって生成される曲げ力及び推力に耐えるだけでよい。これは、中空シャフトを本発明の配置で使用することができることを意味している。軸受及びシーリングの冷却を強化するために、冷却水を中空シャフトに通すことができる。
【００２４】
推進ユニットの寸法を例示するために、出願人によって引き渡されたＤＰ船舶用の従来技術のＡｚｉｐｏｄ（登録商標）の配置を参照することができる。ケーシング内に位置決めされた電気モータの出力は４．５ＭＷであり、電気モータのトルクは約２００ｋＮｍ、電気モータの回転速度は２１０ｒｐｍ、プロペラの外周の直径は３．５ｍであり、ケーシング及びハウジングを備えた本体全体の軸方向長さは６ｍである。同じトルクを有する４．５ＭＷリム駆動電気モータを使用することによって、本体全体の長さを約５０％だけ短くすることができる。プロペラの直径は、増加した電気モータのトルク容量により、大きくすることができる。プロペラの直径の増大により、プロペラによって作り出される推力が大きくなる。ケーシング内に置かれる電気モータ内の固定子の長さは約２．２ｍであり、リム駆動電気モータの固定子の長さは約０．３５ｍである。リム駆動電気モータの直径の増大により、モータの質量がそれに応じて小さくならないという結果に当然につながる。電気モータで使用される永久磁石の質量は、約１０００ｋｇから、リム駆動電気モータにおける約４００ｋｇまで減少させることができる。リム駆動電気モータの作動効率は、約９７．８％である。
【００２５】
以下において、本発明を、添付の図面を参照して、好ましい実施例により、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術の推進ユニットを示す図である。
【図２】本発明による推進ユニットの第１の実施例を示す図である。
【図３】本発明による推進ユニットの第２の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、従来技術の推進ユニットを示す。プロペラが、船舶を、第１の方向Ｓ１に前方に押している。推進ユニット１００は、ケーシング２０、電気モータ３０、シャフト３１、プロペラ３７、及び環状ハウジング４０を備えている。中空のケーシング２０は、上部２１及び下部２２を備えている。ケーシング２０の上部２１は、ケーシング２０の湾曲支持部材を形成する。ケーシング２０は、船舶の船体１０において上部２１から回転可能に支持される。したがってケーシング２０は、船舶の船体１０に対して垂直中心軸Ｙ周りに３６０度回転させることができる。ケーシング２０の下部２２は、第１の端部２２Ａ、及び反対側の第２の端部２２Ｂを有する。ケーシング２０の下部２２は、魚雷の形状を有する長手方向区画を形成する。電気モータ３０は、ケーシング２０の下部２２の内部に置かれる。
【００２８】
電気モータ３０は、ケーブル３５で、船舶内に置かれた発電機に接続され、前記発電機はディーゼル機関によって駆動される。軸方向中心線Ｘを有するシャフト３１は、電気モータ３０を貫通している。シャフト３１は、ケーシング２０の下部２２の区画内で、軸受３２、３３内で回転可能に支持される。ラジアル軸受３２が、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａで電気モータ３０の一方側に置かれ、組合せラジアル／アキシャル軸受３３が、ケーシング２０の下部２２の第２の端部２２Ｂで電気モータ３０のもう一方の反対の側に置かれる。電気モータ３０の回転子は、シャフト３１上に位置決めされ、電気モータ３０の固定子は回転子を囲んでいる。ケーシング２０内の電気モータ３０の直径Ｄ１は、およそ０．５から２ｍである。電気モータ３０の直径Ｄ１が大きくなることにより、ケーシング２０の物理的寸法が大きくなり、ケーシング２０の流体力学的性質が弱くなる。シャフト３１の外端部３１Ａは、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａにおいて開口部から突出している。シャフト３１は、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａにおいてシーリング３４で密閉され、水はシャフト３１に沿ってケーシング２０内に浸透することができない。ハブ３６は、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａの外側でシャフト３１の外端部３１Ａに取り付けられ、プロペラ３７はハブ３６に取り付けられている。
【００２９】
さらに、プロペラ３７の外周を囲む環状ハウジング４０がある。環状ハウジング４０は、ケーシング２０の上部２１と、ケーシング２０の下部２２から下向きに延びる羽根２３とに取り付けられている。ケーシング２０において環状ハウジング４０を支持する羽根２３がいくつかあってもよい。環状ハウジング４０は、環状ハウジング４０の第１の端部４１から第２の端部４２までの水用軸方向流路によって中央ダクト４５を形成する。電気モータ３０は、シャフト３１を介してプロペラ３７を駆動する。シャフト３１の軸方向中心線Ｘはまた、ハウジング４０の軸方向中心線を形成する。ケーシング２０と環状ハウジング４０との軸方向の全長Ｌ１は、この従来技術の推進配置では、いくぶん大きい。環状ハウジング４０の内側表面は、シャフト３１の軸方向中心軸Ｘと一致する軸方向中心軸を有する円筒を形成する。回転しているプロペラ３７により、中央ダクト４５を通して、中央ダクト４５の第１の端部４１から中央ダクト４５の第２の端部４２に、第１の方向Ｓ１と反対の第２の方向Ｓ２に、水が流れる。
【００３０】
回転子５１の軸方向中間点を通る第１の径方向平面Ｙ１は、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａの外側に置かれている。回転子５１の軸方向中間点を通る第１の径方向平面Ｙ１、及び軸受３２、３３の間の軸方向中間点を通る第２の径方向平面Ｙ２は、したがって、互いからの軸方向距離Ａ１にある。回転子５１は、軸方向に特定の幅を有し、回転子５１の軸方向中間点は、前記幅の中間にある。軸受３２、３３は、軸方向に互いから特定の距離に位置決めされている。軸受３２、３３の間の軸方向中間点は、前記距離の中間にある。
【００３１】
シャフト３１の外端部３１Ａ近くのラジアル軸受３２は通常、ころ軸受であり、シャフト３１の反対側の内端部３１Ｂの組合せラジアル／アキシャル軸受３３もまた、通常は、ころ軸受である。組合せラジアル／アキシャル軸受３３は、径方向移動及び軸方向移動に対して、シャフト３１を支持する。回転しているプロペラ３７は推力を作り出し、これによりシャフト３１に沿った軸方向力が生成される。組合せラジアル／アキシャル軸受３３は、この軸方向力をケーシング２０内に伝達し、ケーシング２０はこれを、さらに船舶の船体１０に伝達する。プロペラ３７によって生成された推力は、低速でハウジング４０によって増幅される。低速で、プロペラ３７が合計推力の６０％を作り出し、ハウジング４０が合計推力の４０％を作り出すような状況である可能性がある。ハウジング４０は、ある種類のノズルを形成し、石油掘削で使用されるいわゆるダイナミック・ポジショニング（ＤＰ）船舶における推進ユニットで有利に使用される。このような船舶にはいくつかの推進ユニットがあり、船舶は、推進ユニットによって一定位置に保持される。これは、特に荒海で船舶を連続して定位置に保持するために、低速で大きな推力が必要とされることを意味する。
【００３２】
図２は、本発明による推進ユニットの第１の実施例を示す。プロペラは、本実施例では、船舶を、第１の方向Ｓ１に前方に押している。本実施例の推進ユニット１００は、ケーシング２０、電気モータ５０、シャフト３１、プロペラ３７、及び環状ハウジング４０を備えている。中空のケーシング２０は、上部２１及び下部２２を備えている。ケーシング２０の上部２１は、ケーシング２０の湾曲支持部材を形成する。ケーシング２０は、船舶の船体１０において上部２１から回転可能に支持される。したがってケーシング２０は、船舶の船体１０に対して垂直中心軸Ｙ周りに３６０度回転させることができる。ケーシング２０の下部２２は、第１の端部２２Ａ、及び反対側の第２の端部２２Ｂを有する。ケーシング２０の下部２２は、シャフト３１及び軸受３２、３３のための長手方向区画を形成する。
【００３３】
図１においてケーシング２０内に位置決めされた電気モータ３０は、ハウジング４０内に位置決めされたリム駆動電気モータ５０と置き換えられている。軸方向中心線Ｘを有するシャフト３１は、ラジアル軸受３２、及び組合せラジアル／アキシャル軸受３３によって、ケーシング２０の下部２２の区画内に、相変わらず回転可能に支持される。シャフト３１の外端部３１Ａは、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａにおいて開口部から突出している。ハブ３６は、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａの外側でシャフト３１の外端部３１Ａに取り付けられ、プロペラ３７はハブ３６に取り付けられている。
【００３４】
さらに、ケーシング２０において支持された環状ハウジング４０がある。環状ハウジング４０は、ケーシング２０の上部２１で直接、及びケーシング２０の下部２２で羽根２３を通して支持される。環状ハウジング４０は、プロペラ３７の外周を囲み、環状ハウジング４０の第１の端部４１から第２の端部４２までの水用軸方向流路によって中央ダクト４５を形成する。プロペラ３７は、リム駆動電気モータ５０によって駆動される。リム駆動電気モータ５０は、回転子リム５１及び固定子５２を備えた誘導モータである。回転子リム５１は、プロペラ３７の外周上、すなわち、プロペラ３７のブレードの外側先端上に設けられ、プロペラ３７と共に回転する。固定子５２は、環状ハウジング４０内に取り付けられ、回転子リム５１を囲んでいる。回転子リム５１は、永久磁石を備え、永久磁石回転子を形成する。
【００３５】
回転子５１の軸方向中間点を通る第１の径方向平面Ｙ１は、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａの外側に置かれている。回転子５１の軸方向中間点を通る第１の径方向平面Ｙ１、及び軸受３２、３２の間の軸方向中間点を通る第２の径方向平面Ｙ２は、したがって、互いからの軸方向距離Ａ１にある。回転子５１は、軸方向に特定の幅を有し、回転子５１の軸方向中間点は、前記幅の中間にある。軸受３２、３３は、軸方向に互いから特定の距離に位置決めされている。軸受３２、３３の間の軸方向中間点は、前記距離の中間にある。
【００３６】
リム駆動電気モータ５０で必要とされる電力は、船の船体１０内で作り出される。電力は、ディーゼル機関に接続された発電機によって作り出すことができる。リム駆動電気モータ５０の固定子５２への電力は、船舶の船体１０の内部の発電機から、ケーシング２０を通し、さらに環状ハウジング４０内の固定子５２まで延びているケーブル３５によって供給される。
【００３７】
少なくともケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａは、環状ハウジング４０内に置かれる。回転しているプロペラ３７により、中央ダクト４５を通して、中央ダクト４５の第１の端部４１から中央ダクト４５の第２の端部４２に、第１の方向Ｓ１と反対の第２の方向Ｓ２に、水が流れる。水流はしたがって、中央ダクト４５内に入る前に、ケーシング２０の外側表面に沿って通過する。ケーシング２０及び環状ハウジング４０は、水が前記機器の表面に沿って滑らかに通過することを可能にするために、滑らかな形を有する。ケーシング２０の上部２１は、プロペラ３７から軸方向に離れて配置されており、これは、ケーシング２０が、プロペラ３７への水の流れを著しくは邪魔しないことを意味する。水の流れは、ケーシング２０を通過した後、プロペラ３７に入る前に安定化する時間がある。第２の方向Ｓ２は、シャフト３１の中心軸Ｘに沿っている。
【００３８】
図２に示すケーシング２０は、図１のケーシング２０と比較して、軸方向にはるかに短くすることができる。これは、プロペラ３７を駆動する電気モータ５０がケーシング２０からハウジング４０に移されているという事実によるものである。ケーシング２０の下部２２の区画内でシャフト３１を支持する軸受３２、３３は、従来の油潤滑されたころ軸受３２、３３であってもよい。ころ軸受３２、３３の下部は、油内に位置することができ、これによって、軸受３２、３３の回転中に潤滑が行なわれる。したがって、軸受３２、３３の潤滑のために特別な用意を行う必要がない。軸受３２、３３によって発生する熱は、ケーシング２０内の空気を暖め、ケーシング２０内のこの暖かい空気は、ケーシング２０の外殻の内側表面に沿って通るときに冷却される。ケーシング２０の外殻の外側表面は、周囲の海水に直接接触し、したがって、ケーシング２０の外殻の外側表面に沿って通過する海水によって冷却される。
【００３９】
シャフト３１の外端部３１Ａがケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａから突出しているところである、ケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａにおいて、シャフト３１を密閉するシーリング３４は、軸受３２、３３によって作り出される熱によってのみ外部から加熱される。シーリング３４に外からの熱を作り出すのは、主に、シーリング３４に隣接して置かれるラジアル軸受３２である。追加的に外部からシーリング３４を加熱する電気モータは、ケーシング２０の下部２２内にはない。これは、シーリング３４の動作温度は、シーリング３４の寿命を長くする、より低いレベルに留まることを意味する。
【００４０】
リム駆動電気モータ５０は、高いトルクを生成し、これは推進の用途で有用である。高いトルクは、リム駆動電気モータ５０における回転子５１の大きな直径Ｄ２によるものである。電気モータのトルクは、電気モータの体積に比例する。リム駆動電気モータ５０の体積は、リム駆動電気モータ５０の大きな直径Ｄ２により増加する。図２のリム駆動電気モータ５０の直径Ｄ２は、図１の電気モータ３０の直径Ｄ１の約２から６倍である。リム駆動電気モータ５０は、固定子５２を周囲の海水に直接、十分に冷却することを達成することができるように設計することができる。また、リム駆動電気モータ５０の回転子５１は、周囲の海水に直接、冷却させることができる。回転子５１は、ハウジング４０の内側表面に形成された環状溝４６内を回転する。通路Ｐ１は、回転子５１と固定子５２との間で環状溝４６内に配置され、海水が中央ダクト４５を通過しているときに、海水が前記通路Ｐ１を通過することができる。通路Ｐ１内を流れる海水は、回転子５１及び固定子５２の両方を冷却する。リム駆動電気モータ５０の固定子５２はまた、環状ハウジング４０の外側表面上を通過する海水によって冷却される。ハウジング４０の外側表面は、ハウジング４０の大きな直径のため大きく、したがって、固定子５２に対して大きな冷却表面を形成し、前記大きな冷却表面は海水と直接接触している。したがって、回転子５２の冷却は、ハウジング４０の外殻を直接通した、ハウジング４０の外殻を囲んでいる海水への受動冷却として解決することができる。
【００４１】
図３は、本発明による推進ユニットの第２の実施例を示す。本実施例では、プロペラが、船舶を第２の方向Ｓ２に前方に引いている。
【００４２】
推進ユニット１００のこの第２の実施例は、プロペラ３７及びハウジング４０を除いて、図２に示す推進ユニット１００の第１の実施例に対応している。この第２の実施例のプロペラ３７は、図２に示す第１の実施例のプロペラ３７の動作方向Ｓ２と比較して、反対の方向Ｓ１に作動している。この第２の実施例のハウジング４０の方向は、図２の第１の実施例のハウジング４０の方向と比較して、１８０度回転している。少なくともケーシング２０の下部２２の第１の端部２２Ａは、この第２の実施例でもまた、環状ハウジング４０内に置かれている。回転しているプロペラ３７により、中央ダクト４５を通して、中央ダクト４５の第１の端部４１から中央ダクト４５の第２の端部４２に、第１の方向Ｓ１に、水が流れる。水はしたがって、中央ダクト４５内に自由に流れ込み、中央ダクト４５を出るときに、ケーシング２０の外側表面に沿って通過する。ケーシング２０及び環状ハウジング４０は、水が前記機器の表面に沿って滑らかに通過することを可能にするために、図１の実施例と同様に、滑らかな形を有する。ケーシング２０の上部２１は、プロペラ３７から軸方向に離れて配置されており、これは、ケーシング２０が、プロペラ３７から排出される水の流れを著しくは邪魔しないことを意味する。
【００４３】
ケーシング２０は、船舶の船体１０に対して垂直中心軸Ｙ周りに３６０度回転させることができる。シャフト３１は、水平中心軸Ｘ周りに回転する。ケーシング２０の旋回軸Ｙとシャフト３１の旋回軸Ｘの間の角度はしたがって、図では９０度である。もちろん、シャフト３１の旋回軸Ｘは、水平平面に対して傾斜させることができる。傾斜した、シャフト３１の旋回軸Ｘは、流体力学的利点に到る可能性がある。傾斜した、シャフト３１の旋回軸Ｘは、船舶の船体１０に対してケーシング２０全体を傾斜させることによって達成することができる。
【００４４】
本発明及びその実施例は、上に記載した例に限るものではなく、特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  船体
２０  ケーシング
２１  上部
２２  下部
２２Ａ  第１の端部
２２Ｂ  第２の端部
２３  羽根
３０  電気モータ
３１  シャフト
３１Ａ  外端部
３１Ｂ  内端部
３２  軸受
３３  軸受
３４  シーリング
３５  ケーブル
３６  ハブ
３７  プロペラ
４０  ハウジング
４１  第１の端部
４２  第２の端部
４５  中央ダクト
４６  環状溝
５０  電気モータ
５１  回転子、回転子リム
５２  固定子
１００  推進ユニット
Ａ１  軸方向距離
Ｄ１  直径
Ｄ２  直径
Ｌ１  全長
Ｐ１  通路
Ｓ１  第１の方向
Ｓ２  第２の方向
Ｘ  軸、軸方向中心線
Ｙ１  第１の径方向平面
Ｙ２  第２の径方向平面
【図１】
2014231353.tif 000003
【図２】
2014231353.tif 000004
【図３】
2014231353.tif 000005
【外国語明細書】
2014231353000001.pdf