(57)【要約】      （修正有）【課題】船体側の推進器とトラクター型のＰＯＤ型推進器とをそれぞれ逆方向に偏倚させて配置することで、各プロペラの単独効率を向上させるとともに、船体からの伴流利得による推進性能の向上などを達成できる複合型推進装置およびこの複合型推進装置を装備した船舶を提供する。【解決手段】船体１０２側に装備される一軸の前側推進器１と、該前側推進器より後ろ側に装備される一軸のトラクター型のＰＯＤ型推進器２とを備える複合型推進装置であって、前側推進器１とＰＯＤ型推進器２を、船体中心線１０１より船幅方向にそれぞれ偏倚させて配置するとともに、前側推進器が船尾側から見て右回りの場合は、右舷側に偏倚させて配置し、ＰＯＤ型推進器は左回りとし左舷側に偏倚させて配置し、前側推進器が船尾側から見て左回りの場合は、左舷側に偏倚させて配置し、ＰＯＤ型推進器は右回りとし右舷側に偏倚させて配置する。【選択図】図２
2011131622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体側に装備される一軸の前側推進器と、該前側推進器より後ろ側に装備される一軸のトラクター型のＰＯＤ型推進器とを備える複合型推進装置であって、
前記前側推進器と前記ＰＯＤ型推進器を、船体中心線より船幅方向にそれぞれ偏倚させて配置するとともに、
前記前側推進器が船尾側から見て右回りの場合は、右舷側に偏倚させて配置し、前記ＰＯＤ型推進器は左回りとし左舷側に偏倚させて配置し、
前記前側推進器が船尾側から見て左回りの場合は、左舷側に偏倚させて配置し、前記ＰＯＤ型推進器は右回りとし右舷側に偏倚させて配置することを特徴とする複合型推進装置。
【請求項２】
前記前側推進器と前記ＰＯＤ型推進器間の船幅方向の軸心間隔Ｌは、前記前側推進器のプロペラ直径をＤｐ１、前記ＰＯＤ型推進器のプロペラ直径をＤｐ２とすると、次式を満たすことを特徴とする請求項１記載の複合型推進装置。
０＜Ｌ＜（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）／２
【請求項３】
船体側に装備される２軸の前側推進器と、該前側推進器より後ろ側に装備される２軸のトラクター型のＰＯＤ型推進器とを備える複合型推進装置であって、
前記前側推進器と前記ＰＯＤ型推進器とが一つずつの組となるように、該ＰＯＤ型推進器を該推進器の近傍に偏倚して配置するとともに、
前記各前側推進器の回転方向を互いに反対方向とし、かつ、前側推進器の２軸船状態における推進性能が高い方の回転方向を基準として、前記ＰＯＤ型推進器の回転方向を前記基準の回転方向と反対方向にすることを特徴とする複合型推進装置。
【請求項４】
前記組となる前側推進器とＰＯＤ型推進器間の船幅方向の軸心間隔Ｌは、前記前側推進器のプロペラ直径をＤｐ１、前記ＰＯＤ型推進器のプロペラ直径をＤｐ２とすると、次式を満たすことを特徴とする請求項３記載の複合型推進装置。
０＜Ｌ＜（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）／２
【請求項５】
船体側に装備される一軸の前側推進器と、該前側推進器より後ろ側に装備される一軸のトラクター型のＰＯＤ型推進器とを備える複合型推進装置であって、
前記前側推進器を船体中心線上に配置するとともに、前記ＰＯＤ型推進器を船体中心線より船幅方向に偏倚させて配置し、
前記ＰＯＤ型推進器を前記前側推進器の回転方向と逆回りに回転させることを特徴とする複合型推進装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の複合型推進装置を装備したことを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＤ型推進器を含む複合型推進装置およびこの複合型推進装置を装備した船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から一軸船尾の船型を２軸化、もしくは多軸化にすることで、１軸あたりのプロペラ荷重度が減り、これによりプロペラ効率が向上することは知られていた。このような推進器の一例としてポッド型推進器が通常のプロペラ推進器に付加して使用されたり、複数のポッド型推進器が使用されている。例えば、特許文献１では、主プロペラの後方にポッド型推進器を備える船舶が開示されている。しかし、このポッド型推進器は、平水時にはポッドプロペラを回転駆動させず、荒天など悪海象時にのみ駆動させて、主プロペラの推進力を補助するために設けられているものである。
また、例えば特許文献２では、ポッドを船体中心線より、プロペラの回転方向と反対側にずらして設置した１軸ポッド型推進器付き船舶が開示されている。なお、ポッド型推進器は、プロペラ（ポッドプロペラ）と、プロペラを回転自在に支持する流線形状のポッドと、ポッドを船尾の下方に垂下して取り付けられるストラットとを備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１３９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−１９３１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２軸化することで、下記のような問題があった。
（１）船体に２軸のプロペラ軸を持つ船舶の場合、プロペラは船尾に横並びに配置される。この場合、プロペラは船体中心線から外側に配置することになり、船体側からの伴流利得が小さくなる。
（２）船体に２軸のプロペラを持ち、それらのプロペラを前後方向にずらし、それぞれのプロペラが重なるようにしたオーバーラッピングプロペラの場合は、船体側のプロペラ軸間が小さくなるため、プロペラを回す主機（エンジン）を並列に配置できないため、前後方向にずらして配置したり、配置するために船尾形状を太らせたりする必要があり、そのため船体の容積を有効に利用できなかったり、船体形状の変化が推進性能に悪影響を及ぼしたりした。
（３）船体側にプロペラを一軸配置し、その後ろにポッド型のトラクター型の推進器を船体中心線上に配置した場合、後ろ側のプロペラの誘導速度が前面のプロペラ面の速度を加速し、前側のプロペラ後流が後ろ側のプロペラ面での流速を加速することになり、その結果、前後のプロペラの伴流利得は悪化する。
【０００５】
以上のようにプロペラ軸を２軸化することで、１軸あたりのプロペラ単独効率を向上させることができるが、船尾に並列して設置すると、船体後流の遅い流れを有効に回収することができず、伴流利得を失うことになっていた。また、並列のプロペラを前後に移動させ、重ね合わせることで、前述の２軸並列のものよりは船体側の伴流利得を回収しやすいが、船体側の主機（エンジン）の配置が難しくなる。一方、船体中心線上に、船体側に１軸を配置し、後ろにポッド型推進器を配置した場合は、それぞれの誘導速度がそれぞれのプロペラ面の流速を加速し伴流利得が悪化する。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、船体側の推進器とトラクター型のＰＯＤ型推進器とをそれぞれ逆方向に偏倚させて配置することで、各プロペラの単独効率を向上させるとともに、船体からの伴流利得による推進性能の向上などを達成できる複合型推進装置およびこの複合型推進装置を装備した船舶を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る複合型推進装置は、船体側に装備される一軸の前側推進器と、該前側推進器より後ろ側に装備される一軸のトラクター型のＰＯＤ型推進器とを備える複合型推進装置であって、
前記前側推進器と前記ＰＯＤ型推進器を、船体中心線より船幅方向にそれぞれ偏倚させて配置するとともに、
前記前側推進器が船尾側から見て右回りの場合は、右舷側に偏倚させて配置し、前記ＰＯＤ型推進器は左回りとし左舷側に偏倚させて配置し、
前記前側推進器が船尾側から見て左回りの場合は、左舷側に偏倚させて配置し、前記ＰＯＤ型推進器は右回りとし右舷側に偏倚させて配置することを特徴とする。
【０００８】
このように前側推進器とＰＯＤ型推進器を２軸化することで、各プロペラの単独効率が向上するとともに、船体中心線より船幅方向に偏倚して配置することで、通常の船体側に２軸の推進器をもつ場合より船体からの伴流利得による推進性能の向上を達成することができる。また、各プロペラからの誘導速度による伴流利得の悪化を減少させることができる。また、船体が生じる船尾縦渦の回収が可能になり、推進効率を向上させることができる。
【０００９】
また、前記前側推進器と前記ＰＯＤ型推進器間の船幅方向の軸心間隔Ｌは、前記前側推進器のプロペラ直径をＤｐ１、前記ＰＯＤ型推進器のプロペラ直径をＤｐ２とすると、次式を満たすこととするものである。
０＜Ｌ＜（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）／２
【００１０】
これにより、各推進器の船体中心線からのシフト間隔Ｌが過度に大きくなることを抑え、かつ、伴流利得による推進性能の向上や船尾縦渦の回収による推進効率の向上を維持できるようにする。
【００１１】
本発明に係る複合型推進装置は、船体側に装備される２軸の前側推進器と、該前側推進器より後ろ側に装備される２軸のトラクター型のＰＯＤ型推進器とを備える複合型推進装置であって、
前記前側推進器と前記ＰＯＤ型推進器とが一つずつの組となるように、該ＰＯＤ型推進器を該前側推進器の近傍に偏倚して配置するとともに、前記各前側推進器の回転方向を互いに反対方向とし、かつ、前側推進器の２軸船状態における推進性能が高い方の回転方向を基準として、前記ＰＯＤ型推進器の回転方向を前記基準の回転方向と反対方向にすることを特徴とする。
【００１２】
本発明は２軸船型を利用して４軸化することも可能である。この場合は、前側推進器の推進性能が高い方の回転方向を基準として、ＰＯＤ型推進器の回転方向を前記基準の回転方向と反対方向にすることで、前記２軸化と同等以上の効果を得ることができる。
【００１３】
また、前記組となる前側推進器とＰＯＤ型推進器間の船幅方向の軸心間隔Ｌは、前記前側推進器のプロペラ直径をＤｐ１、前記ＰＯＤ型推進器のプロペラ直径をＤｐ２とすると、次式を満たすこととするものである。
０＜Ｌ＜（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）／２
【００１４】
４軸化する場合でも、組となる前側推進器とＰＯＤ型推進器間の船幅方向の軸心間隔Ｌは、２軸化の場合と同様に制限することが望ましい。
【００１５】
また、前側推進器は偏倚させない配置することも可能である。この場合、前側推進器は船体中心線上に配置するとともに、ＰＯＤ型推進器は船体中心線より船幅方向に偏倚させて配置し、かつ、ＰＯＤ型推進器を前側推進器の回転方向と逆回りに回転させるものである。
【００１６】
また、本発明に係る船舶は、上記のいずれかの複合型推進装置を装備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明に係る複合型推進装置を船舶に装備することにより、各プロペラの単独効率を向上させるとともに、船体からの伴流利得による推進性能の向上などを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る複合型推進装置を装備した船舶の概要図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る複合型推進装置の回転方向と配置関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る複合型推進装置の軸心間隔Ｌを示すための説明図である。
【図４】船尾縦渦の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る複合型推進装置の回転方向と配置関係を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る複合型推進装置の回転方向と配置関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る複合型推進装置の回転方向と配置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る複合型推進装置１０を装備した船舶１００を側面から見た概要図であり、図２は、この複合型推進装置１０の回転方向と配置関係を示すための船尾側から見た模式的背面図である。
この複合型推進装置１０は、船舶１００において通常の船体１０２側に主機（図示せず）を持つ一軸の前側推進器１と、前側推進器１の後ろ側に装備される一軸のトラクター型のＰＯＤ型の推進器２とを備えたものである。つまり、この船舶１００は、通常の一軸船尾を持つ船型（前側推進器１を備える船型）にトラクター型のＰＯＤ型推進器２を一つ装備したものである。ここで、ＰＯＤ型推進器２は、ポッド２２内にポッドプロペラ２１の回転駆動手段（例えば、モーター）が内蔵されたものでも、外部の動力源からギアによってストラット２３およびポッド２２内を通して駆動力を伝達されるものでも、どちらでもよい。
【００２１】
前側推進器１とＰＯＤ型推進器２は、図２に示すように、船体中心線１０１より船幅方向にそれぞれ偏倚させて配置する。偏倚方向は、前側推進器１が船尾側から見て時計回り（右回り）であれば、右舷側に偏倚させて配置し、ＰＯＤ型推進器２は反時計回り（左回り）とし、左舷側に偏倚させて配置する（図２（ａ）参照）。
前側推進器１が船尾側から見て反時計回り（左回り）であれば、左舷側に偏倚させて配置し、ＰＯＤ型推進器２は時計回り（右回り）とし右舷側に偏倚させて配置する（図２（ｂ）参照）。
なお、前側推進器１とＰＯＤ型推進器２は船体中心線１０１に対して略対称に配置される。
【００２２】
前側推進器１とＰＯＤ型推進器２間の船幅方向の軸心間隔Ｌは、図３に示すように、前側推進器１のプロペラ直径をＤｐ１、ＰＯＤ型推進器２のプロペラ直径をＤｐ２とすると、
０＜Ｌ＜（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）／２      ・・・（１）
とする。また、前側推進器１とＰＯＤ型推進器２の各々のプロペラ軸心高さは略同一高さである。
上記Ｌが０の場合は、前側推進器１とＰＯＤ型推進器２が前後で完全に重なる配置であり、各プロペラからの誘導速度によりプロペラ面の流速の加速が起こり伴流利得が悪化するため、完全に重なる配置を避け両推進器１、２を船体中心線１０１よりずらして配置することにする。
また、Ｌが（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）／２以上に大きくなると、船体が生じる伴流中に推進器を置くことが出来なくなり、伴流利得による推進効率の向上が望めなくなるからである。
よって、Ｌの値は上記（１）式を満たす範囲であることが望ましい。
【００２３】
ここで、伴流利得について説明する。プロペラ面に流れ込む流速をＶａ、船舶の前進速度をＶｓとすると、伴流係数１−Ｗｓは、
１−Ｗｓ＝Ｖａ／Ｖｓ
と書きあらわされ、伴流利得を含んだプロペラ効率は、プロペラ単独の効率をη０とすると、
η０／（１−Ｗｓ）
とあらわされる。
よって、プロペラに流れ込む流速はより低いほうが効率は高いといえる。
【００２４】
本実施の形態の複合型推進装置１０およびこの推進装置１０を装備した船舶１００は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
（１）船体側の前側推進器１とトラクター型のＰＯＤ型推進器２とを備えることで２軸化されているので、各プロペラの単独効率が向上する。
（２）船体中心線付近に２つの推進器１、２を配置することで、船体からの伴流利得による推進性能が向上する。
（３）２つの推進器１、２が前後に完全に並んで配置されていないため、各プロペラからの誘導速度によるプロペラ面での流速の加速が生じにくいため、伴流利得の悪化を減少させることができる。
（４）左右両舷側に各推進器１、２を偏倚させて配置することで、船体が生じる船尾縦渦１１０（図４参照）の回収が可能になり、推進効率が向上する。
【００２５】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る複合型推進装置１０Ａの回転方向と配置関係を示す説明図で、船尾から見た図である。すなわち、本実施の形態では、本発明を４軸化して使用する場合を示すもので、船体側に２軸の前側推進器１ａ、１ｂを持ち、その後ろ側にトラクター型のＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂを２つ配置するものである。つまり、２軸船尾の船型（２軸の前側推進器１ａ、１ｂを備える船型）に２軸のＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂを装備したものである。そして、前側推進器１ａ、１ｂとＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂとが一つずつの組となるように、ＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂをそれぞれ前側推進器１ａ、１ｂの近傍に偏倚して配置する。
【００２６】
各推進器の回転方向と配置は次のようにする。
（１）前側推進器１ａ、１ｂを備える２軸船の状態だけで、内回りの推進効率が外回りより高い場合は、前側推進器１ａ、１ｂを内回りにし、ＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂは外回りとする（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
（２）前側推進器１ａ、１ｂを備える２軸船の状態だけで、外回りの推進効率が内回りより高い場合は、前側推進器１ａ、１ｂを外回りにし、ＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂは内回りとする（図５（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００２７】
このように、前側推進器１ａ、１ｂの回転方向は互いに反対方向であるが、推進効率が高い方の回転方向を基準にして、ＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂの回転方向を前側推進器１ａ、１ｂの基準の回転方向と反対方向にする。推進効率が高いか否かは、前側推進器１ａ、１ｂを備える２軸船の水槽試験で確認すればよい。
また、ＰＯＤ型推進器２ａ、２ｂを前側推進器１ａ、１ｂに対して図５（ａ）、（ｄ）のように外側に配置するか、図５（ｂ）、（ｃ）のように内側に配置するかは、２軸船の船尾形状や大きさ等によって決めればよい。
【００２８】
また、各々組となる推進器１ａと２ａ、および１ｂと２ｂとの間の軸心間隔Ｌは、前記（１）式を満たすように設定する。
【００２９】
本実施の形態の複合型推進装置１０Ａおよびこの推進装置１０Ａを装備した船舶によれば、４軸化することで、さらに各プロペラの単独効率が向上する。
また、伴流利得の悪化を減少させることができ、船尾縦渦の回収による推進効率の向上が可能である。
【００３０】
実施の形態３．
図６及び図７は、本発明の実施の形態３に係る複合型推進装置１０の回転方向と配置関係を示す説明図で、船尾から見た図である。
本実施の形態は、１軸の前側推進器１を偏倚させず船体中心線１０１上に配置した点が図２と相違するものである。ＰＯＤ型推進器２の回転方向は、前側推進器１とは逆にする。
図７は、図６に示す前側推進器１の回転方向（右回り）に対して反対の左回りとしたものである。
このように、前側推進器１が偏倚しない場合、ＰＯＤ型推進器２は、前側推進器１とは逆の回転方向とし、かつ、偏倚方向は左右どちらでもかまわない。
本実施の形態でも、実施の形態１と同様の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の複合型推進装置１０、１０Ａは、以上に説明したように優れた性能を有するものであるので、一軸船、２軸船の船型であれば、船舶の種類を問わずに広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１、１ａ、１ｂ  前側推進器
２、２ａ、２ｂ  ＰＯＤ型推進器
１０、１０Ａ  複合型推進装置
１００  船舶
１０１  船体中心線
１０２  船体
【図１】
2011131622.tif 000003
【図２】
2011131622.tif 000004
【図３】
2011131622.tif 000005
【図４】
2011131622.tif 000006
【図５】
2011131622.tif 000007
【図６】
2011131622.tif 000008
【図７】
2011131622.tif 000009