(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の船尾下部に主プロペラと、該主プロペラと対向して配設されたポッド型推進装置を備えた船舶であって、
前記ポッド型推進装置は、前記船体に対して回転可能に取付けられた支持軸と、前記支持軸に一体的に取付けられた胴部と、前記胴部内に収容された駆動源と、前記駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が前記主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、前記胴部の下面に設けられたフィンとを備え、
前記ポッド型推進装置の両側部近傍に２つの舵が配設されるとともに、前記ポッド型推進装置および前記舵の舵角を、前記船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、前記船舶の航行速度が所定値以上の場合には前記ポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶。
【請求項２】
船体の船尾下部に主プロペラと、該主プロペラと対向して配設されたポッド型推進装置を備えた船舶であって、
前記ポッド型推進装置は、前記船体に対して回転可能に取付けられた支持軸と、前記支持軸に一体的に取付けられた胴部と、前記胴部内に収容された駆動源と、前記駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が前記主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、前記胴部の下面に設けられたフィンとを備え、
前記ポッド型推進装置の後方であって、かつ前記船体の中心線上に舵が配設されるとともに、前記ポッド型推進装置および前記舵の舵角を、前記船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、前記船舶の航行速度が所定値以上の場合には前記ポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶。
【請求項３】
船体の船尾下部に主プロペラを有する船舶の航行装置であって、
前記船体に対して回転可能に取付けられた支持軸と、前記支持軸に一体的に取付けられた胴部と、前記胴部内に収容された駆動源と、前記駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が前記主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、前記胴部の下面に設けられたフィンとを備えたポッド型推進装置と、
前記ポッド型推進装置の両側部近傍に配設された２つの舵とを備え、
前記ポッド型推進装置および前記舵の舵角を、前記船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、前記船舶の航行速度が所定値以上の場合には前記ポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶の航行装置。
【請求項４】
船体の船尾下部に主プロペラを有する船舶の航行装置であって、
前記船体に対して回転可能に取付けられた支持軸と、前記支持軸に一体的に取付けられた胴部と、前記胴部内に収容された駆動源と、前記駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が前記主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、前記胴部の下面に設けられたフィンとを備えたポッド型推進装置と、
前記ポッド型推進装置の後方であって、かつ前記船体の中心線上に配設される舵とを備え、
前記ポッド型推進装置および前記舵の舵角を、前記船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、前記船舶の航行速度が所定値以上の場合には前記ポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶の航行装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポッド型推進装置を備えた船舶に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポッド型推進装置１００は、一般に、図１０に示すように、プロペラ１０４と、このプロペラ１０４を駆動するモータを収納する胴部１０２と、胴部１２０を支持し船体１０５に対して回転可能に取付けられた支持軸１０１とを備えている。
図１０に示すポッド型推進装置１００は、支持軸１０１が舵としての機能をも有している。一方で支持軸１０１は船体１０５に対して所定の角度で回転させることもできるため、船舶を任意の方向に航行させることが可能であるという特徴を有している。
【０００３】
図１０に示すポッド型推進装置１００は、船舶の推進力としてポッド型推進装置１００のみを設けた例を示しているが、図１１に示すように、船舶に通常設けられている推進装置としての主プロペラ１０６に対する付加的な推進装置として用いられることもある。図１１に示すポッド型推進装置１００も、図１０に示すポッド型推進装置１００と同様に船体１０５に対して所定の角度で回転可能であるから、船舶を任意の方向に航行させることができる。また、図１１に示すポッド型推進装置１００は、主プロペラ１０６に対する付加的な推進装置であるから、主プロペラ１０６のみが装着された船舶に比べて、推進力、換言すれば船舶の航行速度を向上させることができる。しかも、主プロペラ１０６とポッド型推進装置１００のプロペラ１０４とは二重反転プロペラを構成するため、推進効率が高いという利点がある。なお、胴部１０２にフィン１０３を設けることにより操舵性を向上することができる。
【０００４】
特開平６−５６０８２号公報には、ポッド型推進装置を用いて二重反転プロペラを構成した船舶が開示されている。二重反転プロペラを構成する２つのプロペラは、一般的にその回転中心同士を一致させる。ところが、特開平６−５６０８２号公報は、一方のプロペラの回転中心を、他方のプロペラの回転中心から外れた他方のプロペラによる旋回流のほぼ中心位置に置くことを提案している。他方のプロペラによって生ずる旋回流の中心が当該プロペラの回転中心からずれるためとしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−５６０８２号公報（第1頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ポッド型推進装置を用いて二重反転プロペラを構成した船舶は、前述したように航行速度を速くすることを目的の１つとしている。
本発明者は、航行速度の速い船舶についてポッド型推進装置の適用を検討したところ、ポッド型推進装置に備えられたプロペラ１０４および主プロペラ１０６の高速回転により、胴部１０２を指示する支持軸１０１の周囲にキャビテーションが発生すること、さらにキャビテーションの発生は支持軸１０１の舵角が大きくなると顕著になることを知見した。キャビテーションの発生は支持軸１０１に損傷を与えまたは振動を発生させる。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、キャビテーションの発生による、支持軸を含めたポッド型推進装置の損傷または振動を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ポッド型推進装置の適用検討によれば、キャビテーションは、航行速度が速いほど、また支持軸の舵角が大きいほど顕著となる。高速船（例えば、２５ノット以上の航行速度）への適用を前提とすると、航行速度を抑えることによりキャビテーションの発生を防止することはできない。そこで本発明では、支持軸の舵角を制限することを提案する。つまり、航行速度によっては、支持軸の舵角をキャビテーションが発生しないか、もしくは発生したとしても問題ない程度に制限しようというものである。
【０００９】
本発明は、船体の船尾下部に主プロペラと、主プロペラと対向して配設されたポッド型推進装置を備えた船舶であって、ポッド型推進装置は、船体に対して回転可能に取付けられた支持軸と、支持軸に一体的に取付けられた胴部と、胴部内に収容された駆動源と、駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、胴部の下面に設けられたフィンとを備え、ポッド型推進装置の両側部近傍に２つの舵が配設されるとともに、ポッド型推進装置および舵の舵角を、船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、船舶の航行速度が所定値以上の場合にはポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶である。
【００１０】
本発明はまた、船体の船尾下部に主プロペラと、主プロペラと対向して配設されたポッド型推進装置を備えた船舶であって、ポッド型推進装置は、船体に対して回転可能に取付けられた支持軸と、支持軸に一体的に取付けられた胴部と、胴部内に収容された駆動源と、駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、胴部の下面に設けられたフィンとを備え、ポッド型推進装置の後方であって、かつ船体の中心線上に舵が配設されるとともに、ポッド型推進装置および舵の舵角を、船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、船舶の航行速度が所定値以上の場合にはポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶を提供する。
【００１１】
支持軸に舵としての機能が付与されている場合においては、支持軸の回転角度が制限された際の船舶の安全な航行を確保することができない。そこで本発明では、ポッド型推進装置の両側部近傍に２つの舵又はポッド型推進装置の後方であって、かつ船体の中心線上に舵を配設する。
【００１２】
本発明は、新造船について適用できるばかりでなく、すでに建造された船舶に対してポッド型推進装置と舵とからなる航行装置を新たに設置することも包含している。したがって、本発明は、船体の船尾下部に主プロペラを有する船舶の航行装置であって、船体に対して回転可能に取付けられてかつ舵機能を有する支持軸と、支持軸に一体的に取付けられた胴部と、胴部内に収容された駆動源と、駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、胴部の下面に設けられたフィンとを備えたポッド型推進装置と、ポッド型推進装置の両側部近傍に配設された２つの舵とを備え、ポッド型推進装置および舵の舵角を、船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、船舶の航行速度が所定値以上の場合にはポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶の航行装置を提供する。
【００１３】
また本発明は、船体の船尾下部に主プロペラを有する船舶の航行装置であって、船体に対して回転可能に取付けられてかつ舵機能を有する支持軸と、支持軸に一体的に取付けられた胴部と、胴部内に収容された駆動源と、駆動源が発生する動力により回転し、かつその回転軸が主プロペラと同一軸心上に配設されたプロペラと、胴部の下面に設けられたフィンとを備えたポッド型推進装置と、ポッド型推進装置の後方であって、かつ船体の中心線上に配設される舵とを備え、ポッド型推進装置および舵の舵角を、船舶の航行速度が所定値未満の場合には一致させ、船舶の航行速度が所定値以上の場合にはポッド型推進装置の舵角を前記舵の舵角より小さくすることを特徴とする船舶の航行装置をも提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるポッド型推進装置１を備えた船舶の船尾部分の側面図、図２は船底方向からみた平面図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、第１の実施の形態による船舶の船体２０の船尾部分には、ポッド型推進装置１が配設されている。ポッド型推進装置１は、船体２０に対して回転可能に取付けられた支持軸２と、支持軸２の下端部に取付けられた胴部３と、胴部３の下面に取付けられたフィン４と、胴部３内に内蔵された電動モータ（図示せず）により回転駆動されるプロペラ５とを備えている。支持軸２は、船体２０内に設けられた電動モータ３３（図３参照）によって回転駆動される。図２に示すように、支持軸２は、±９０°の範囲内で回動できるようになっている。ただし、後述するように、舵角は航行速度に応じて制限される。ポッド型推進装置１は、支持軸２およびフィン４がともに舵としての機能を備えている。
船体２０には、主プロペラ２３が配設されている。この主プロペラ２３は、船体２０内に配設された原動機（図示せず）によって回転駆動される。
ポッド型推進装置１のプロペラ５と主プロペラ２３はともに当該船舶に推進力を与えるものであるが、互いに逆回転をすることにより二重反転プロペラを構成する。
【００１９】
第１の実施の形態による船舶は、ポッド型推進装置１の側方に２つの舵６が配設されている。各々の舵６は、船体２０に固定された固定部７と、固定部７に対して揺動可能に取付けられた可動部８とから構成されている。２つの舵６は、船体２０のセンターラインＣと船側２２の中間付近に配置されている。可動部８は、船体２０内に配設された駆動源によって回転駆動される。可動部８の舵角は０〜３５°の範囲で制限される。
【００２０】
第１の実施の形態による船舶は舵の機能を有する支持軸２を備えたポッド型推進装置１を有しているため、本来は舵６を設ける必要はない。ところが、航行速度が例えば２５ノットを超えるような高速航行時には、支持軸２近傍でキャビテーションが発生する。このキャビテーションは、舵角が大きいほど顕著であるため、高速航行時には支持軸２の舵角を所定角度内に制限する。そうすると、船舶の航行に支障をきたすので、舵６を設けたのである。
【００２１】
第１の実施の形態による船舶は、高速航行時における支持軸２の舵角を所定角度内に制限するために、図３に示す舵角制御装置３０を備えている。舵角制御装置３０は、速度検知部３１とモータ駆動制御部３２とを備えている。舵角制御装置３０は、航行速度に応じてポッド型推進装置１の支持軸２の舵角を制御する。
【００２２】
速度検知部３１は、当該船舶の航行速度を検知する。例えば、船舶に設けてある速度計から航行速度を検知することができる。速度検知部３１は、検知した航行速度に基づいて、通常モード情報または高速モード情報をモータ駆動制御部３２に向けて出力する。ここで、通常モード情報は、航行速度が２５ノット未満のときに出力される信号である。また、高速モード情報は、航行速度が２５ノット以上のときに出力される信号である。
【００２３】
モータ駆動制御部３２は、速度検知部３１から通常モード情報または高速モード情報を受信する。また、モータ駆動制御部３２には、舵６の舵角に関する情報（以下、舵角情報）、停船指令情報および緊急指令情報が転送される。舵角情報、停船指令情報および緊急指令情報は、例えば船舶の操舵室に設けられた中央制御装置３４から転送される。
【００２４】
モータ駆動制御部３２は、速度検知部３１から通常モード情報が転送された場合には、支持軸２の舵角を舵６の舵角と一致するように電動モータ３３の駆動を制御する。モータ駆動制御部３２は、舵６の舵角を中央制御装置３４から転送される舵角情報によって知ることができる。モータ駆動制御部３２は、速度検知部３１から通常モード情報を受信し、かつ中央制御装置３４から２５°の舵角情報を受信すると、支持軸２の舵角が２５°になるように電動モータ３３を駆動する。
【００２５】
モータ駆動制御部３２は、速度検知部３１から高速モード情報が転送された場合には、支持軸２の舵角を舵６の舵角よりも小さな舵角となるように電動モータ３３を駆動する。具体的には以下のとおりである。
支持軸２の最大舵角をθ1ｍａｘおよび設定すべき舵角をθ1とする。また、舵６の最大舵角をθ2ｍａｘ、現時点の舵角をθ2とする。このときの支持軸２の舵角αは、下記式（１）に基づいて設定する。
θ1＝θ1ｍａｘ×θ2÷θ2ｍａｘ…（１）
例えば、θ2ｍａｘ＝５°、θ2ｍａｘ＝３５°、θ2＝２０°だとすると、θ1は式（１）より、θ1＝５×２０÷３５＝２．９°となる。
以上の高速モード時における支持軸２の舵角設定はあくまで一例である。例えば、モータ駆動制御部３２は高速モード情報が転送されると、支持軸２の舵角を０°に固定することもできる。
【００２６】
図４（ａ）は通常モード時における舵６の可動部８およびポッド型推進装置１（支持軸２）の舵角を、また、図４（ｂ）は高速モード時における舵６の可動部８およびポッド型推進装置１（支持軸２）の舵角を説明する図である。
図４（ａ）に示すように、通常モード時には、可動部８とポッド型推進装置１（支持軸２）とは、ともに０〜３５°の範囲で舵角が設定されるとともに、両者の舵角は一致する。
一方、図４（ｂ）に示すように、高速モード時には、可動部８の舵角は０〜３５°で設定されるのに対して、ポッド型推進装置１の舵角は０〜５°の範囲に制限され、両者の舵角は相違することになる。
【００２７】
図５は、舵角制御装置３０による舵角制御の手順を示すフローチャートである。
船舶の航行開始時には航行速度は低速であるから、舵角制御装置３０は、通常モードによってポッド型推進装置１の支持軸２の舵角を制御する（図５ Ｓ１０１）。
船舶を停止すべき旨の指令（停船指令）を舵角制御装置３０が受信すると（図５ Ｓ１０３）、舵角制御装置３０は、舵角の制御を終了する。例えば、船舶が港湾に停泊するような場合である。
【００２８】
舵角制御装置３０は、停船指令を受信しなければ、当該船舶の航行速度Ｖが２５ノット以上であるか否か判断する（図５ Ｓ１０５）。航行速度Ｖの判断は、前述の通り、速度検知部３１が行なう。航行速度Ｖが２５ノット未満の場合は、舵角制御装置３０は、通常モードで舵角の制御を行なう。一方、航行速度Ｖが２５ノット以上の場合には、舵角の制御モードを高速モードに移行する（図５ Ｓ１０７）。
【００２９】
高速モードで舵角を制御している最中に、舵角制御装置３０が緊急指令を受けた場合には、高速モードを解除して通常モードで舵角を制御する（図５ Ｓ１０９）。ここで、緊急指令とは、急激な回頭が必要なため、あるいは舵６が故障したためにポッド型推進装置１の支持軸２を舵として十分に機能させたい場合に、中央制御装置３４から発せられる情報である。緊急指令は、例えば、操船員が所定の操作を行なうことによって中央制御装置３４が発する。障害物を発見した場合、気象状態が悪化した合等に緊急指令が発せられることになる。緊急指令を受信しない状態では、航行速度Ｖが２５ノット以上であるか否かを逐次判断し（図５ Ｓ１０５）、２５ノット以上であれば高速モードを維持し（図５ Ｓ１０７）、２５ノット未満であれば制御モードを通常モードに移行する（図５ Ｓ１０１）。
【００３０】
以上説明したように、第１の実施の形態による船舶は、高速航行時にはポッド型推進装置１（支持軸２）の舵角を制限するため、キャビテーションによる支持軸２の損傷、振動の発生を防止することができる。また、第１の実施の形態による船舶は、ポッド型推進装置１の他に舵６を備えているため、高速航行時にポッド型推進装置１（支持軸２）の舵角を制限した際の回頭を確保することができる。しかも、急激な回頭が必要な場合、舵６が故障したような場合には、舵角の制限を解除することができるため、船舶の安全な航行を確保することもできる。
また、第１の実施の形態による船舶は新造船のみを対象としたものではない。主プロペラ２３を備えた既造船に新たにポッド型推進装置１および舵６を付設し、さらに舵角制御装置３０を設置することもできる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明による第２の実施の形態について説明する。
図６および図７は、各々第２の実施の形態による船舶の船尾部分の側面図、船底方向からみた平面図である。
第２の実施の形態による船舶は、第１の実施の形態と同様にポッド型推進装置１を備えているが、舵４０の配置、数の点で第１の実施の形態と相違する。したがって、第１の実施の形態と一致する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図６および図７に示すように、第２の実施の形態による船舶は、ポッド型推進装置１と船体２０の船尾端２１との間に舵４０を配設している。舵４０は、固定部４１と可動部４２とから構成される。可動部４２は、図示しない駆動源による駆動力によって操舵される。
第２の実施の形態による船舶は、舵角制御装置３０をはじめとする、ポッド型推進装置１の駆動のための構成、その他の構成は第１の実施の形態と同様に備えているものとする。
【００３３】
第２の実施の形態による船舶は、第１の実施の形態と同様の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
第２の実施の形態による船舶は、ポッド型推進装置１と船体２０の船尾端２１との間に舵４０を配設する。したがって、舵４０の配設は１つだけで足りるため、第１の実施の形態に比べて、設置コストを低減することができる。加えて、主プロペラ２３およびポッド型推進装置１のプロペラ５による水流を受ける位置に舵４０があるため、舵４０が１つであっても十分な操舵性を確保することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速航行時にはポッド型推進装置の舵角を制限するため、キャビテーションによる支持軸の損傷、振動の発生を防止することができる。また、ポッド型推進装置の他に舵を備えているため、高速航行時にポッド型推進装置の舵角を制限した際の回頭を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるポッド型推進装置を備えた船舶の船尾部分を示す側面図である。
【図２】第１の実施の形態におけるポッド型推進装置を備えた船舶の船尾部分を船底方向からみた平面図である。
【図３】第１の実施の形態における舵角制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は第１の実施の形態における通常モード時のポッド型推進装置および舵の動作を説明する、（ｂ）は第１の実施の形態における高速モード時のポッド型推進装置および舵の動作を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態における舵角制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態におけるポッド型推進装置を備えた船舶の船尾部分を示す側面図である。
【図７】第２の実施の形態におけるポッド型推進装置を備えた船舶の船尾部分を船底方向からみた平面図である。
【図８】従来のポッド型推進装置を備えた船舶の船尾部分を示す側面図である。
【図９】従来のポッド型推進装置を備えた船舶の船尾部分を示す側面図である。
【符号の説明】
１，１００…ポッド型推進装置、２，１０１…支持軸、３，１０２…胴部、４，１０３…フィン、５，１０４…プロペラ、６，４０…舵、７，４１…固定部、８，４２…可動部、２０，１０５…船体、２１…船尾端、２２…船側、２３，１０６…主プロペラ、３０…舵角制御装置、３１…速度検知部、３２…モータ駆動制御部、３３…電動モータ、３４…中央制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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