(57)【要約】【課題】  エネルギー効率の高い船体推進機能を実現する。【解決手段】  船体に対して直接、又は間接的に固定されて回転不動に設けられた円環形状のハウジング部と、前記ハウジング部内に設けられ、仕切り部によって複数の区画に区分され、ベアリングを介して前記ハウジング部の内壁に対して回転可能に支持されたプーリー部と、複数枚の羽根部を有し、前記ハウジング部の円環の内側、又は外側に設けられ、前記プーリー部と前記羽根部が固定され、前記プーリー部の回転に伴って回転可能なスクリュー部と、流体に対して高圧空気を混合することで加圧流体を生成する混合圧縮部と、前記混合圧縮部によって圧縮された前記加圧流体を前記プーリー部の内部へと噴出する噴出部とを備え、前記プーリー部の前記仕切り部に対して前記加圧流体が噴出された際に生じる回転力によって前記スクリュー部が回転する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体に対して直接、又は間接的に固定されて回転不動に設けられた円環形状のハウジング部と、
前記ハウジング部内に設けられ、仕切り部によって複数の区画に区分され、ベアリングを介して前記ハウジング部の内壁に対して回転可能に支持されたプーリー部と、
複数枚の羽根部を有し、前記ハウジング部の円環の内側、又は外側に設けられ、前記プーリー部と前記羽根部が固定され、前記プーリー部の回転に伴って回転可能なスクリュー部と、
流体に対して高圧空気を混合することで加圧流体を生成する混合圧縮部と、
前記混合圧縮部によって圧縮された前記加圧流体を前記プーリー部の内部へと噴出する噴出部とを備え、
前記プーリー部の前記仕切り部に対して前記加圧流体が噴出された際に生じる回転力によって前記スクリュー部が回転する
ことを特徴とする船体推進機構。
【請求項２】
前記噴出部は、前記プーリー部が左向きに回転する方向に前記加圧流体を噴出する左向き噴出部と、前記プーリー部が右向きに回転する方向に前記加圧流体を噴出する右向き噴出部と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の船体推進機構。
【請求項３】
前記ハウジング部には、前記区画内に噴出された前記加圧流体を区画外へと排出する排出口が設けられ、
前記排出口は、隣接する態様で互いに噴出口が逆方向に向くように設けられた前記左向き噴出部と、前記右向き噴出部との間に設けられる
ことを特徴とする請求項２に記載の船体推進機構。
【請求項４】
前記噴出部は、前記プーリー部に対して、前記加圧流体が噴出される角度が鋭角になるように設けられる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の船体推進機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船体推進機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船体の推進機構としては、固定ピッチ方式、又は可変ピッチ方式のスクリューが回転軸に設けられており、回転軸をモーターや内燃機関などによって駆動することで、船体に対する推進力を得る構成が一般的である。
【０００３】
この船体の推進機構においては、推進の際のエネルギー効率が重要視されており、より少ないエネルギーで効率的に推進力を得るための機構がこれまでも検討されてきた。この例としては、例えば上流側空気取り入れの流入口にプロペラを備え、その後段に対数螺旋形状羽根、さらにその後段に空気を圧縮する軸流羽根車を備えた軸流圧縮機構が開示されている。この機構では、圧縮空気を下流に流動させ、ねじれ羽根車を収納した広口径から小径口への勾配を備えた自在回転勾配筒を設置し、流入圧縮空気をさらに容積変化効果で圧縮を促進し、自在勾配回転筒とねじれ羽根車の回転により排出口から高圧縮空気を旋回渦流にして排出する。すなわち、圧縮空気を活用することで、キャビショーンの低減などに寄与するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０７７９４号公報
【特許文献２】実開平０２−８１２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いずれの従来技術においても、スクリューの駆動力を生み出すためのエネルギーとしては、石油などの化石燃料が使用されていることには変わりない。この点において、化石燃料の使用をより削減することのできる船体の推進機構を実現することには、さらなる要望が寄せられている。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、化石燃料の使用を削減し、エネルギー効率の高い船体推進機構を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、実施形態の船体推進機構は、船体に対して直接、又は間接的に固定されて回転不動に設けられた円環形状のハウジング部と、前記ハウジング部内に設けられ、仕切り部によって複数の区画に区分され、ベアリングを介して前記ハウジング部の内壁に対して回転可能に支持されたプーリー部と、複数枚の羽根部を有し、前記ハウジング部の円環の内側、又は外側に設けられ、前記プーリー部と前記羽根部が固定され、前記プーリー部の回転に伴って回転可能なスクリュー部と、流体に対して高圧空気を混合することで加圧流体を生成する混合圧縮部と、前記混合圧縮部によって圧縮された前記加圧流体を前記プーリー部の内部へと噴出する噴出部とを備え、前記プーリー部の前記仕切り部に対して前記加圧流体が噴出された際に生じる回転力によって前記スクリュー部が回転することを特徴とする。
【０００８】
また、前記噴出部は、前記プーリー部が左向きに回転する方向に前記加圧流体を噴出する左向き噴出部と、前記プーリー部が右向きに回転する方向に前記加圧流体を噴出する右向き噴出部と、を備える。
【０００９】
また、前記ハウジング部には、前記区画内に噴出された前記加圧流体を区画外へと排出する排出口が設けられ、前記排出口は、隣接する態様で互いに噴出口が逆方向に向くように設けられた前記左向き噴出部と、前記右向き噴出部との間に設けられる。
【００１０】
また、前記噴出部は、前記プーリー部に対して、前記加圧流体が噴出される角度が鋭角になるように設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態の船体推進機構が設けられる船体の全体構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態の船体推進機構の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、実施形態の船体推進機構の設けられる取付時の形状について示す概要図である。
【図４】図４は、実施形態の船体推進機構の正面視の状態を示す図である。
【図５】図５は、実施形態の船体推進機構において図４からハウジング部を取り除いた状態を示す図である。
【図６】図６は、実施形態の船体推進機構において図４のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図７】図７は、別の実施形態の船体推進機構においてハウジング部を取り除いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を具体化した実施形態について図面を参照して、説明する。図１は、実施形態の船体推進機構１０が設けられた船体１の態様を示している。船体推進機構１０は、船体１の船底２において設けられる。設けられる位置としては、船体１の進行方向における後方側が通常であるが、前方側に設けることもできる。特に、船体の規模の大きい大型船の場合、前方に船体推進機構１０を設けるほうが、船の操作性を向上させる点で有効である。通常、推進力の減少を抑制するために推進機構は船の後方側に設けることが望ましいとされているが、本実施形態の船体推進機構１０においては、噴出部１５からの噴出された圧縮された空気によるキャビテーションによる、船体表面への抵抗の減少を行うことができれば、少ないエネルギーで大きな推進力を発生させることができるため、このような構成も取ることができる。
【００１３】
図２は、船体推進機構１０の機能的な構成を示す図である。図２に示されるように、船体推進機構１０は、コントローラ１１、加圧ポンプ１２、コンプレッサー１３、混合シリンダー１４、噴出部１５、スクリュー部２０を備えている。コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどを組み合わせた船体推進機構１０の制御システムであり、噴出する加圧流体の噴出を制御したり、流体と空気の圧縮、及び混合の制御をおこなったりする。
【００１４】
加圧ポンプ１２は、水などの流体に対して圧力を加え、高圧の流体を生成し、混合シリンダー１４に送り出す。コンプレッサー１３は、同様に空気を圧縮して約１〜５Ｍｐａの圧力まで上昇させ、混合シリンダー１４に送出する。混合シリンダー１４は、送出された流体と空気を内部で混合し、噴出部１５へと送り出す。本実施形態では、加圧ポンプ１２、コンプレッサー１３、及び混合シリンダー１４が混合圧縮部に該当するが、例えば具体的な構成は他の装置によって実現することも可能である。
【００１５】
噴出部１５は、混合シリンダー１４内で混合された加圧流体をスクリュー部２０に向けて噴出するものであり、コントローラ１１からの制御によって噴出のタイミングや量は制御される。噴出部１５は、混合シリンダー１４と構造的に連続しており、十分に高圧力な混合シリンダー１４の弁が開放されることで、加圧流体が噴出部１５から噴出される。
【００１６】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、船体推進機構１０の船体への取付構造を示す図である。図３に示されるように、船底２に対してブラケット２２を介して、ケース２３内に収納されて、船体推進機構１０が取り付けられている。ケース２３は前面、後面が海水を透過するように開放されており、噴出部１５の一部を構成する、流体搬送部２１が内部へと連通されている。
【００１７】
図４（ａ）、（ｂ）は、船体推進機構１０のスクリュー部２０の詳細を示す図である。本図は、船体の進行方向の前面側から正面視した状態を示すものである。図４に示されるように、船体推進機構１０は、スクリュー部２０、ハウジング部３０、及びプーリー部５０をそれぞれ備えている。ハウジング部３０は、船体１に対して直接、又は間接的に固定されて回転不動に設けられた円環形状の部材であり、本実施形態ではケース２３内に対して固定されている。
【００１８】
スクリュー部２０は、複数枚、本実施形態では８枚の羽根部を有し、ハウジング部３０の円環の内側に設けられている。プーリー部５０は、ハウジング部３０内に設けられている。図５（ａ）、（ｂ）は、図４の反対側からスクリュー部２０を見た状態を示す図である。図５に示されるように、仕切り部５２によって複数の区画に区分されており、プーリー部５０の内周側に設けられた羽根部の形状に合わせて形成された凹みである固定部５１にスクリュー部２０の羽根部が差し込まれて固定されている。プーリー部５０と、スクリュー部２０とは一体型に成型せれることが望ましく、スクリュー部２０の固定されていない側の端部は、それぞれが自在な状態で維持されている。
【００１９】
また、図６（ａ）、図６（ｂ）はそれぞれ、図５で示したスクリュー部２０の正面視状態の断面図、及び側面視状態の断面図である。図６（ａ）に示されるように、プーリー部５０は、それぞれの仕切り部５２によって区分された区画内に噴出部１５から噴出された加圧流体が噴出される。
【００２０】
図６（ｂ）に示されるように、プーリー部５０の内壁側と、ハウジング部３０の外壁側との間には、ベアリング５４が介在されており、プーリー部５０はハウジング部３０に対して回転可能に支持されていることとなる。ベアリング５４は、例えば約０．５ｍｍ単位でハウジング部３０との間で前面側、後面側両面に設けられている。
【００２１】
噴出部１５は、左向き噴出部１５ａと、右向き噴出部１５ｂとを含んでいる。左向き噴出部１５ａは、プーリー部５０が船体１の進行方向に対して左向き側に回転するように加圧流体を噴出するように設けられている。また、右向き噴出部１５ｂはプーリー部５０が船体１の進行方向に対して右向き側に回転するように加圧流体を噴出するように設けられている。本実施形態では、一対の左向き噴出部１５ａ、右向き噴出部１５ｂが、上下左右の４か所にそれぞれ設けられており、隣接する左向き噴出部１５ａ、右向き噴出部１５ｂ同士の噴出口が逆方向に向くように設けられている。
【００２２】
また、左向き噴出部１５ａ、右向き噴出部１５ｂは、プーリー部５０に対して、加圧流体が噴出される角度が鋭角になるように設けられる。ここでいう鋭角とは、円環形状のプーリー部５０を構成する周壁に対する接線を基準として、接線と噴出部１５から噴出される加圧流体の噴出方向との間の角度が９０度以下であることを指す。加圧流体がプーリー部５０に対して垂直にあてられると、プーリー部５０に回転力が生じにくいため、このように角度を調整することで、プーリー部５０が加圧流体によって回転力を得やすいようになる。
【００２３】
また、噴出部１５から噴出された加圧流体は、噴出部１５の噴出孔が近接するプーリー部５０の区画の一つに対して噴出され、仕切り部５２に対して噴出された加圧流体が回転力を加えることによって、プーリー部５０、及びプーリー部５０に対して固定されたスクリュー部２０がいずれかの方向に回転し、船体１が前進、又は後退する。プーリー部５０が回転すると、噴出部１５から噴出された加圧流体は、次の区画内に対して噴出され、このようにして順次プーリー部５０に対して回転力が加えられていく。そして、プーリー部５０内の各区画内に噴出された加圧流体は、プーリー部５０が回転して、各区画がハウジング部３０の前面側の壁部に設けられた排出口５３と対向する位置にくると、排出口５３からハウジング部３０、及びプーリー部５０外へと排出される。排出口５３の設けられる位置としては、隣接して設けられた一対の左向き噴出部１５ａ、右向き噴出部１５ｂの間の位置とすることが、効率的な流体の排出が可能となる。
【００２４】
以上に示した本実施形態の船体推進機構１においては、高圧力の流体をスクリュー部２０に対して噴出することによって、スクリュー部２０に回転力を与えることのできるものである。このような構成においては、スクリュー部２０を駆動するために内燃機関が必要ではないため、必要なエネルギーは流体の圧縮と噴出に関するもののみであり、化石燃料の使用を大幅に削減しつつ、船体１に十分な推進力を付与することが可能になる。
【００２５】
また、加圧流体をスクリュー部２０に噴射する方式としたため、圧縮された空気がスクリュー部２０の羽根部の表面を多い、キャビテーション効果によってスクリュー部２０への水の抵抗が減少させることができ、効率的な推進機構を実現することができるようになる。
【００２６】
また、内燃機関と燃料タンクが不要となることから、船体の余剰空間が改善され、積み荷などの積載量を増やすことが出来、経済的にも優れた船体構造を造ることが可能となる。また、内燃機関の駆動力を伝達するためのシャフトを無くしたため、船底のどの位置にもスクリュー部２０の取り付けが可能となり、船の構造に伴い最適な場所に取り付けが可能であり、小さなスクリューを数多く取り付けるといった船体の構造も可能となる。また、特に、大型旅客船舶の場合、内燃機関の騒音や振動が客室に及ぼす負の要素が生じていたが、この方法に変更することにより、騒音や振動を低減することが可能となる。
【００２７】
また、船体１の前進と後退の切り替えにおいては、噴出部１５から噴出される加圧流体の向きを左右のいずれかから選択して制御するのみで可能な簡単な構成を採用したため、噴出の切り替えのみで容易に船体の進行の制御が可能となる。
【００２８】
以上で説明した実施形態帯は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態においては、スクリュー部２０は、ハウジング部３０、及びプーリー部５０の内側に設けられる構成としたが、図７のようにハウジング部３０、及びプーリー部５０の外側にスクリュー部２０を設ける構成であっても、同様にプーリー部５０に加圧流体を噴出すれば、スクリュー部２０に回転力を付与することが可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１  船体
２  船底
１０  船体推進機構
１５  噴出部
２０  スクリュー部
３０  ハウジング部
５０  プーリー部
【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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