(57)【要約】支持支柱(２１)は、船舶の底部で回転可能に支持された上端部(２１Ａ)と、ケース(２２)とを有している。ケース(２２)内の第１の電動モータ(３０)は、第１のシャフト(３１)を介してスクリュー(５０)を駆動する。環状のノズル(６０)は、前記スクリュー(５０)の羽根(５１，５２)の外周を囲んでおり、前記ケース(２２)に固定して支持され、支持構造体(７０)を有している。支持構造体は、前記ケース(２２)の外側と、ノズル(６０)の内側との間に少なくとも３つの翼(７１，７２)を有している。水流のためのダクト(６５)が、環状のノズル(６０)の内部に形成されている。スクリュー(５０)は、駆動方向(Ｓ1)に船舶を推進する。翼(７１，７２)が、船舶の前記駆動方向(Ｓ1)でスクリュー(５０)の後ろに位置されている。翼(７１，７２)は、前記スクリュー(５０)により発生される流れの回転流れ成分を軸推進力に変換するように、最適化されている。【選択図】図１
2017511280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船体(１０)から下方に延びている支持支柱(２１)と、
前記支持支柱(２１)の下端部(２１Ｂ)に装着され、スクリュー(５０)が一端部に配設
されるケース(２２)と、
前記スクリュー(５０)の複数の羽根(５１，５２)の外周を囲んでおり、前記ケース(２２)に固定して支持され、支持構造体(７０)を有する環状のノズル(６０)とを具備し、前記支持構造体は、前記ケース(２２)の外側と、ノズル(６０)の内側との間に少なくとも３つの翼(７１，７２)を有し、前記ノズル(６０)は、入口開口部(６１)と出口開口部(６２)とを有し、水流のためのダクト(６５)が、環状のノズル(６０)の内部に、前記入口開口部(６４)と出口開口部(６２)との間で形成されている推進ユニット(２０)において、
前記スクリュー(５０)は、船舶を駆動方向(Ｓ1)に進め、
水が、ノズル(６０)の前記入口開口部(６１)から自由にスクリューの羽根(５１，５２)に入り、そして、
ノズル(６０)の前記支持構造体(７０)は、ノズル(６０)内に充分に位置されており、そして、船舶の前記駆動方向(Ｓ1)でスクリュー(５０)の後ろに位置され、又、支持構造体(７０)は、前記スクリュー(５０)と前記支持支柱(２１)との間に位置されていることを特徴とする推進ユニット(２０)。
【請求項２】
前記支持支柱(２１)の上端部(２１Ａ)は、船体(１０)の底部分の所に回転可能に支持されてい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】
この推進ユニットは、前記ケース(２２)内に配置されている第１の電動モータ(３０)を具備し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】
この推進ユニットは、前記ケース(２２)の第１の端部(２２Ａ)に取着されたハブ(４０)を有し、そして、前記スクリュー(５０)は、このハブ(４０)に取着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項５】
この推進ユニットは、前記第１の電動モータ(３０)に取着された第１の端部(３１Ａ)と前記ハブ(４０)に取着された第２の端部(３１Ｂ)とを備えた第１シャフト(３１)を具備していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項６】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、前記スクリュー(５０)により発生される流れの回転流れ成分を軸推進力に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項７】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、翼の後の流れが、少なくとも実質的な軸推進力に戻されるように、スクリューにより生じた回転の影響を補うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項８】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、前記ノズルの径方向に延びるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項９】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)の数は、前記スクリュー(５０)の羽根(５１，５２)の数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１０】
前記ケース（２２）の第１の端部(２２Ａ)は、第２の端部(２２Ｂ)よりも鈍く、ケースは、第１のヘッド(２２Ａ)を前にして前記駆動方向(Ｓ1)に延びるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１１】
この推進ユニットは、前記ケース(２２)の外のモータから推力を受けるギアアッセンブリを具備していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１２】
前記ノズル(６０)の長さは、スクリュー(５０)の直径の０．４５乃至０．６５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１３】
前記ノズル(６０)の長手方向での、前記スクリュー(５０)の中心は、前記ノズルの入口開口部(６１)からのスクリューの直径の０．３０乃至０．４５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１４】
前記支持構造体(７０)は、３乃至７つの翼(７１，７２)を有していることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１５】
前記支持支柱(２１)の前側エッジ(２１Ｃ)は、入って来る水流の方向に、角度(α2)だけ傾けられており、支持支柱(２１)の前側エッジ(２１Ｃ)の前記角度(α2)は、３乃至７度の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１６】
前記スクリューの回転軸に対する少なくとも１つの翼(７１，７２)の傾斜角度(α3)は、３乃至６度の間であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１７】
前記ノズルの先端部の所での前記ノズルとポッドとの間のセクション領域は、前記ノズルとロータディスクとの間のセクション領域より１．１５乃至１．３５倍であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１８】
前記ノズルの後方でのノズルの内面とポッドとの間のセクション領域は、ロータディスクとノズルとの間のセクション領域の１．００乃至１．１５倍であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、請求項１の前パラグラフに係わる推進ユニットに関している。
【背景技術】
【０００２】
WO特許公開99/14113は、船舶のための推進ユニットと、氷の状況下で船舶を動かすための方法とを開示している。このシステムは、駆動シャフトと、駆動シャフトに装着されたスクリューと、スクリューを囲んでいるノズルとを有している。このノズルは、水入口及び水出口と、氷がノズルの中に入る前に、フレーキをかける及び／又は氷を砕くために、水入口の外へと突出している、駆動シャフトの部分に取着された回転可能なブレード又は羽根とを有している。ブレード又は羽根の最大直径のポイントは、水入口の平面から所定の軸方向の距離の所に位置され、スクリューの直径の０．６乃至０．８倍である。
【０００３】
US特許2,714,866は、船を推進させるための装置を開示している。モータケースが、図４に示されている実施の形態では、垂直な舵シャフトに装着され、かくして、船の内部から舵シャフトによって回動され得る。電動モータが、モータケース内に配置されている。このケースを囲んでいるノズルが、複数の平坦な接続片によりケースに支持されている。前記電動モータにより駆動される推進用のスクリューが、前記ノズル内でケースの前端部に配置されている。前記平坦な接続片は、これらが、スクリューからくる水の螺旋動をとらえるように、少し曲げられている。この結果、得られた速度の水流の螺旋動成分が、軸方向に変換され、せん断のために使用されている。
【０００４】
US特許8,435,089は、船の船体の下側に装着可能なポッドを有する海用のエンジンアッセンブリを開示している。海用の推進アッセンブリは、支持支柱に機械的に接続されている少なくとも１つのポッドと、このポッドの前端部に配置され、少なくとも２つの羽根を有するスクリューと、ポッドに装着された少なくとも３つの流れ指向フインのアレンジメントとを有している。このフインのアレンジメントは、ポッドの長手方向の軸にほぼ垂直なリングを形成しており、このリングは、支持支柱の中心部とスクリューとの間に位置されている領域内に配置されている。スクリューのセットは、更に、少なくとも一部がスクリューと前記リングとを囲んでいるノズルを有している。前記羽根の各々は、スクリューが、スクリューポンプのロータを構成するように、ノズルの内壁と同一平面となるエッジを備えた端部を構成している。前記フインは、船の通常の進行方向でスクリューの前に位置されている。スクリューの後ろにはフィンは、無い。
【０００５】
ノズルは、例えば、石油の掘削に使用される、所謂、自動位置決め(ＤＰ)船で使用されている。このノズルは、ノズルの第１の端部から第２の端部への水のための軸流路を備えたダクトを形成している。スクリューにより発生される推進力は、低い速度でノズルにより増幅される。ノズルは、低速度で、総推進力の４０％までを発生し、スクリューは、総推進力の６０％までを発生する。このような船舶には幾つかの推進ユニットがあり、船舶は、推進ユニットにより、所定の位置での静止が保たれる。かくして、大きい推進力が、荒れた海上で船舶を一定の位置に保持させるためには、低速度で必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
本願発明の目的は、改善された推進ユニットを提供することである。  
本願発明に係わる推進ユニットは、請求項１の特徴部分で記載されていることにより特徴付けられている。
【０００７】
一実施の形態では、船舶の船体から下方に延びている支持支柱と、前記支持支柱の下端部に装着され、スクリューが一端部に配設されているケースと、前記スクリューの羽根の外周を囲んでおり、前記ケースに固定して支持され、支持構造体を有する環状のノズルとを有し、前記支持構造体は、前記ケースの外側と、ノズルの内側との間に少なくとも３つの翼を有し、前記ノズルは、入口開口部と出口開口部とを有し、水流のためのダクトが、環状のノズルの内部に、前記入口開口部と出口開口部との間で形成されている推進ユニットが、提供される。前記スクリューは、船舶を駆動方向に進め、水が、ノズルの前記入口開口部から自由にスクリューの羽根に入り、そして、ノズルの前記支持構造体は、ノズル内に充分に位置されており、そして、船舶の前記駆動方向のスクリューの後ろで、支持構造体は、前記スクリューと前記支持支柱との間に位置されている。
【０００８】
一実施の形態では、推進ユニットは、
船舶の船体から下方に延びており、上端部が船体の底部分の所に回転可能に支持されている支持支柱と、
前記支持支柱の下端部に装着されたケースと、
前記ケース内に位置された第１の電動モータと、
前記ケースの第１の端部に取着されたハブと、
前記第１の電動モータに取着された第１の端部と、前記ハブに取着された第２の端部とを備えている第１のシャフトと、
前記ハブに取着された少なくとも３つの羽根を備えているスクリューと、
前記スクリューの夫々の羽根の外周を囲んでおり、前記ケースに固定して支持され、支持構造体を有する環状のノズルとを有し、前記支持構造体は、前記ケースの外側と、ノズルの内側との間で径方向に延びている少なくとも３つの翼を有し、前記ノズルは、入口開口部と出口開口部とを有し、水流のためのダクトが、環状のノズルの内部に、前記入口開口部と出口開口部との間で形成されている。
【０００９】
一実施の形態で、推進ユニットは、前記スクリューが、船舶を駆動方向に進め、そして、
ノズルの前記支持構造体が、船舶の前記駆動方向でスクリューの後ろに位置され、支持構造体の翼が、スクリューにより発生される流れの回転流れ成分を軸推進力に変換するように、最適化されている。
【００１０】
ノズルの支持構造体は、船舶の駆動方向でスクリューの後ろに位置されている。このことは、スクリューの後ろの螺旋形の流れが、支持構造体を通るということを意味している。羽根のフォーマットと、位置と、角度と、数とは、スクリューによる流れの回転成分ができる限り軸推進力に変換する観点で、適切にされ得る。
【００１１】
以下に、本願発明が、添付図面を参照して、好ましい実施の形態により詳述される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本願発明に係わる推進ユニットの水平断面を示している。
【図２】図２は、本願発明に係わる推進ユニットの水平断面を示している。
【図３】図３は、推進ユニットの一部の不等角投影図を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、ノズルの実施の形態を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ロータの実施の形態を示している。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ステータの実施の形態を示している。
【図５】図５は、ポッドユニットとノズルとの例示的なディメンションを示している。
【図６】図６は、ノズルのディメンションと推進効率との関係を示している。
【図７】図７は、ノズルのディメンションと推進効率との他の関係を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願発明が、幾つかの実施の形態を参照して以下に説明される。実施の形態は、船／船舶の推進ユニットに関している。
【００１４】
一実施の形態で、推進ユニットは、電動モータがスクリューに直接に接続されている水面下のポッドユニットに配設されている電動アジマススラスター(electric azimuth thruster)である。電動モータのための電気は、搭載されたガス又はジーゼルエンジンのような原動機により発生され得る。
【００１５】
他の実施の形態では、推進ユニットは、機械的なアジマススラスターである。この実施の形態で、モータは、船の中に配置され、ギア機構により推進ユニットに接続されている。モータは、ジーゼルモータ、電動モータ、又はこれらの組合せであり得る。シャフトアレンジメントは、Ｌ又はＺ形式であり得る。
【００１６】
更なる他の実施の形態では、推進ユニットは、回転に対しては固定、即ち、回転不可能である。このような実施の形態において、船の向きを制御するために更なる舵が設けられている。モータは、水面下のボッドに、又は、船、即ち船内に配置された電動モータを有しているか、搭載された機械的なスラスターであり得る。
【００１７】
以下に、本願発明が、推進ユニットが水面下のポッドユニットに配置された電動モータを有している実施の形態を参照して説明される。しかし、ノズルに関連して記載された概念とスクリュー及び羽根のような関連された部品とは、どこでどのようにして推進力が発生されるのかとは、関連していないことは理解され得る。
【００１８】
図１は、本願発明の一実施の形態に係わる推進ユニットを示している。推進ユニット２０は、中空の支持支柱２１と、第１の電動モータ３０と、第１のシャフト３１と、ハブ４０と、スクリュー５０と、スクリュー５０を囲んでいる環状のノズル６０とを有している。前記スクリュー５０は、船舶を第１の方向Ｓ1の方向、即ち、船舶の駆動方向に向かって前進させる。船舶が、反対の方向に駆動されることが望まれた場合には、方位角推進ユニットが、１８０°回転され得、かくして、推進ユニットは、依然として前進モードで動作する。このために、スクリューは、主回転方向で動作するようにデザインされ、そして最適化されている。
【００１９】
例えば、緊急の状態のような幾つかの状態で、推進ユニットの向きは、維持され得るけれども、スクリューの回転方向は、船舶にブレーキをかけるために逆転され得る及び／又は船舶を後方に駆動する。このようなモードで、スクリューは、スクリューの前へと水を押すことにより動作する。しかし、このような動作は一時的であり、スクリューは、このような動作に対して効果的ではない。
【００２０】
前記支持支柱２１は、船舶の船体１０から下方に延びている。支柱２１の上端部２１Ａは、船舶の船体１０の中に延びており、船舶の船体１０の底部の所で回転可能に支持されている。支持支柱２１は、更に、船舶の駆動方向Ｓ1に向かって面している前側エッジ２１Ｃを有している。ケース２２が、支柱２１の下端部２１Ｂに取着されている。このケース２２は、第１の端部２２Ａと反対側の第２の端部２２Ｂとを有するゴンドラの形状である。ゴンドラは、少なくとも実質的にドロップの形状を有し得る。この結果、第１の端部２２Ａ、即ち、前端部は、ポッドの後端部である第２の端部２２Ｂよりも鈍くても良い。かくして、ケース／ポッドは、水の抵抗を最小にするために、鈍いヘッド２２Ａを前にして推進／駆動するように配設されている。ケース２２の第１の端部２２Ａは、船舶が前へと駆動されていときには、船舶の駆動方向Ｓ1に向けられている。
【００２１】
前記ハブ４０は、ケース２２の第１の端部２２Ａに接続されており、そして、スクリュー５０は、ハブ４０に取着されている。第１のシャフト３１の第１の端部３１Ａは、ケース２２内に位置された第１の電動モータ３０に接続されており、又、第１のシャフト３１の第２の端部３１Ｂは、ハブ４０に接続されている。ハブ４０、かくして又スクリュー５０は、第１の電動モータ３０により駆動される第１のシャフト３１により回転する。第１のシャフト３１は、シャフト軸Ｘ−Ｘを中心として回転する。
【００２２】
前記スクリュー５０は、少なくとも３つの放射状に延びている羽根５１，５２を、効果的には３乃至７つの羽根５１，５２を有している。水は、スクリュー５０の前に配置される如何なる分配部材が無くて、スクリュー５０の羽根５１，５２に直接に入る。かくして、例えば、駆動方向で前進させているスクリューの前には、羽根(vanes)が無く、水が、スクリューの羽根に自由に入ることが可能になっている。スクリュー５０の羽根５１，５２は、一般的な海用のスクリューのディメンションの決定プロセスに従ってディメンションが設定されている。スクリュー５０の羽根５１，５２の幾何学的な形状は、ノズル６０の支持構造体７０や支持支柱２１のような下流側の部品を考慮して、３次元的に水が自由に入るように最適化され得る。
【００２３】
前記環状のノズル６０は、スクリュー５０の羽根５１，５２の外縁を囲んでいる。シャフト線Ｘ−Ｘは、又、環状のノズル６０のための軸方向の中心線を形成している。効果的な実施の形態において、ノズル６０の長手方向でのスクリューの中心は、ノズル６０の入口開口部６１からのスクリュー５０の直径の０．３０乃至０．４５倍の範囲内である。
【００２４】
環状のノズル６０は、入口開口部６１と出口開口部６２とを有しており、かくして、中央のダクト６５が、ノズル６０の入口開口部６１と出口開口部６２との間に形成されている。中央のダクト６５は、環状のノズル６０の中を流れる水のための軸方向の流路を形成している。ノズル６０の形状は、最小の自己誘導抗力と最大の推進力とのためにデザインされている。ケース２２に関連したノズル６０の長さと厚さと位置とは、最適にされる必要がある。ある効果的な実施の形態では、ノズル６０の長さは、スクリュー５０の直径の０．４５乃至０．６５倍の範囲である。更なる効果的な実施の形態では、ノズルの長さは、スクリューの直径の０．４５乃至０．５５倍である。ケース２２の前端部２２Ａの角度は、ノズル６０の形体に対して大きな影響力を有している。これは、図４Ａ乃至７を参照して後で詳述される。
【００２５】
環状のノズル６０は、支持構造体７０によりケース２２に固定するように取着されている。この支持構造体は、ケース２２の外面とノズル６０の内面との間で延びている放射方向延出翼７１，７２を有している。ケース２２の所で環状のノズル６０を支持している少なくとも３つの翼７１，７２は、効果的には、２ないし７つの翼７１，７２がある。
【００２６】
スクリューの羽根の数と前記翼の数とは、非静止力を避けるために互いに異ならせ得る。幾つかの実施の形態では、相違は１つである。即ち、ステータは、ロータが有している羽根よりも１つ多い翼を有している。一実施の形態では、スクリューは、４つの羽根を有し得、ステータは、５つの翼を有し得る。
【００２７】
前記翼７１，７２は、船舶の駆動方向Ｓ1で、スクリュー５０の後ろ配置されている。回転しているスクリュー５０は、水を、第１の方向Ｓ1、即ち、船舶の駆動方向、に対して反対の第２の方向Ｓ2で、中央のダクト６５の第１の端部６１から中央のダクト６５の第２の端部６２へと中央のダクト６５を通って流す。スクリュー５０により発生される推進力は、ノズル６０により増幅される。かくして、スクリュー５０は、船舶を第１の方向Ｓ1に進める。
【００２８】
支持構造体７０の翼７１，７２は、これら翼７１，７２が、船舶の駆動方向Ｓ1でスクリュー５０の後ろに配置されているので、スクリュー５０の羽根５１，５２からスパイラル形状の水流を受ける。翼７１，７２は、スクリュー５０の羽根５１，５２により発生された回転エネルギーを回復する。翼７１，７２は、スパイラル形状の水流のうちの回転流れ成分を軸方向に向ける。この結果、スクリュー５０により発生された推進力が増すであろう。
【００２９】
翼７１，７２の断面形状は、自己誘導抗力を最小にするようにデザインされている。各翼７１，７２は、受ける３次元の水流を、即ち、スクリュー５０から来る水流を考慮して、デザインされている。翼７１，７２の下流側に配置されている支持支柱２１への衝撃は、又、翼７１，７２をデザインするときに、考慮されている。
【００３０】
支持構造体７０の翼７１，７２は、スクリュー５０により発生される流れのうちの回転流れ成分を軸方向の推進力に変換する。支持構造体７０の直前のスクリュー５０により発生された流れの場を計算することにより最適にされる。この計算は、コンピュータによる流体力学(ＣＦＤ)によるか、又は、より単純なパネル方法(panel method)によりなされ得る。流れの場が知られているときには、入って来る流れに関連している翼７１，７２径方向での最適な角度分布が、翼７１，７２が発生させる特別な推進力と翼７１，７２が発生させる自己誘導抗力との間の比が最大となるように、決定される。各翼７１，７２の厚さと長さの間の比は、翼７１，７２の強度により決定される。翼７１，７２は、スクリュー５０により発生される推進力と流体力学的負荷とを保持し、供給する。
【００３１】
実施の形態では、スクリューは、かくして、スクリューに直接／自由に入って来る水に回転トルクを生じさせる。駆動方向でのスクリューの後ろで、回転している水流は、スクリューとは反対のトルクを水流に生じさせる翼に入る。かくして、水の軸流は、翼により戻される。この結果、翼は、水が翼及びノズルを出るときには、翼に入って来た回転水流を軸推進力に戻すように、スクリューにより発生された回転トルクを反対のトルクにより補う。かくして、翼は、スクリューにより与えられるトルクと比較されるときに、逆トルク(counter-torque)を水流に与える、と言われ得る。この逆トルクは、結果として、直接の水流がノズルにより与えられるように、スクリューの回転の影響と少なくとも実質的に等しくなる。翼がノズル内で、ノズルの入口開口部と出口開口部との間に配置されていることは、効果がある。このようにして、水の軸流は、ノズルにより得られる推進力を最大にするために、可能な限り迅速に戻される。
【００３２】
前記スクリュー５０と支持構造体７０とは、ノズル６０内に、即ち、ノズル６０入口端部６１及び出口端部６２内に充分にある。即ち、前記スクリューの羽根と、前記翼とは、ノズルにより規定されているチューブ内に配置されている。
【００３３】
前記支持支柱２１の上端部２１Ａは、船舶の船体内のギアホイール２６に取着されている。第２の電動モータ１１０が、回転ホイール２６の歯に接続されているピニオン１１２に、第２のシャフト１１１を介して、接続されている。かくして、第２の電動モータ１１０は、ギアホイール２６を回転させて、推進ユニット２０を回転させる。かくして、推進ユニット２０は、船舶の船体１０の所で回転可能に支持されており、船舶の船体１０に対して垂直中心軸Ｙ−Ｙを中心として３６０度回転され得る。図は、ギアホイール２６に接続された１つのみの第２の電動モータ１１０を示しているけれども、ギアホイール２６を駆動する２つ又はこれよりも多い第２の電動モータ１１０があることは、一般的である。
【００３４】
前記電動モータ３０に必要な電力は、船舶の船体１０内で発生される。第１の電動モータ３０への電力は、船舶の船体１０の内部の発電機から推進ユニット２０へと延びているケーブルにより供給される。スリップリング装置１００が、電力を静止している船体１０から回転可能な推進ユニット２０へと電力を伝送するために、ギアホイール２６と接続状態で必要とされている。
【００３５】
前記第１のシャフト３１の中心軸Ｘは、図に示されている実施の形態では水平方向に向けられている。しかし、第１のシャフト３１の中心軸Ｘは、水平方向に対して傾斜されていても良い。このときには、ケース２２は、水平方向に対して傾斜され得る。これは、幾つかの状況のもとで水力学的な効果を奏することがある。
【００３６】
推進ユニット２０の回転軸Ｙ−Ｙとシャフト線Ｘ−Ｘとの間の角度αは、９０度が効果があるけれども、９０度よりも小さくても、９０度よりも大きくても良い。
【００３７】
図２は、本願発明に係わる推進ユニットの水平断面図を示している。この図は、支持支柱２１とケース２２とを示している。支持支柱２１は、船舶の船体の所で推進ユニット２０を支持している。支持支柱２１の水平断面は、支持支柱２１の前側エッジ２１Ｃが、入って来る水流の方向に角度α2だけ傾けられていることを、示している。支持支柱２１の前側エッジ２１Ｃは、この前側エッジ２１Ｃに入って来る水流に向かって傾けることにより、全体のユニットの推進力を増すように、最適化され、又、形状が設定され得る。かくして、支持支柱２１は、支持構造体７０の後ろの３次元の流れから、残っている回転エネルギーを回復し得る。支持支柱２１の前側エッジ２１Ｃの角度α2は、０乃至１０度の範囲で変更する。効果のある実施の形態では、この傾斜の角度は、３乃至７度の範囲である。好ましくは、この傾斜は、アプローチしているロータの羽根の方向である。即ち、ロータが時計方向に回転する場合には、傾斜は、支柱の後方から見て、右に向いている。支持支柱２１の前側エッジ２１Ｃの傾斜角度α2は
径方向で変えられ得る。ノズル６０の支持構造体７０の後での水流の角度は、角度α2を決定するために、コンピュータによる流体力学(ＣＦＤ)によるか、又は、より単純なパネル方法により算出され得る。
【００３８】
スクリュー５０の羽根５１，５２は、第１の軸領域Ｘ１内に配置され、又、支持構造体７０の翼７１，７２は、第２の軸領域Ｘ2内に配置されている。第２の軸領域Ｘ2は、船舶の進行の通常の方向Ｓ1で第１の軸領域Ｘ１の後ろの軸距離Ｘ3の所に配置されている。
【００３９】
前記スクリュー５０は、スクリュー５０の羽根５１，５２の夫々の径方向の外端を通る円で測られる直径Ｄ１を有している。
【００４０】
図３は、推進ユニットの一部の不等角投影図を示している。この図は、ケース２２と、ケース２２を囲んでいるノズル６０とを示している。更に、この図は、１つの翼７１を示している。各翼７１、７２の切断(section)角度α3は、径方向から０乃至１５°で変わる。１つの好ましい実施の形態では、この角度は、３乃至１０度である。切断角度α3は、軸方向Ｘ−Ｘと、翼７１，７２の面の径方向との間の角度である。換言すれば、この角度は、どのくらい翼が、推進ユニットの回転軸を規定している長軸Ｘ−Ｘに対して、傾いているかを規定している。
【００４１】
図４Ａは、ノズルの一実施の形態の３次元表示である。ノズルは、幾何学的には、開口端を有する円筒又は切頭円錐筒の形状であり得る。ノズルの形状は、ノズルに囲まれているポッドの形状に依存し得る。好ましくは、ボッドとノズルとの間のオープン領域は、ノズルの基部側よりもノズルの前側の方が大きい。ノズルの前側とは、ノズル内に配設されるスクリューに近いノズルの端部を称している。他の実施の形態では、ノズルの両端の直径は、ほぼ等しい。
【００４２】
図４Ｂは、ロータ／スクリューの実施の形態の３次元表示を示している。スクリューは、羽根が固定されている実質的に円筒形の中央部のロータディスクを有していることが、見られ得る。ロータディスクに固定されている羽根のベースエンドは、スクリューの回転軸から少し傾かれ得る。羽根の形状は、羽根のトップの所で、リアーエンドが、羽根のフロントエンドよりも羽根のベースから径方向に更に離れるようにねじられた形状を有している。
【００４３】
図４Ｃは、ステータの実施の形態の３次元の表示を示している。ステータの翼は、又、ロータの回転軸に対して傾けられ得る。ステータの翼の傾きは、ロータの羽根の傾きとは逆方向であり得る。例えば、図４Ｂのロータの羽根は、ロータの後から見て右に傾けられているけれども、図４Ｃのステータの翼は、翼のフロントエンドが、翼のリアーエンドよりも左により傾けられているように見えるように、左に傾かれ得る。翼の傾きは、ロータの回転軸と比較されたときに、１５度までであり得る。好ましくは、翼の傾きは、ポッドを長手方向で通る長軸から３乃至１０度である。
【００４４】
ロータの羽根とステータの翼との傾きは、逆方向なので、水に対して実質的に反対の回転の影響を与える。即ち、翼は、ロータの羽根とは水に反対の回転力を実質的に生じさせるように、配設されている。この結果、ロータの回転の影響は、ステータをでる推進力は、少なくとも実質的に軸方向となるようにステータにより補われる。
【００４５】
図５は、所定のディメンション間の種々のディメンションと関連性とを示す推進ユニットの部分の実施の形態を示している。図５では、以下の省略語が使用されている。
【００４６】
Ｄαは、ポッド２２の主延出方向でのノズルの前面の直径である。Ｄβは、ノズルの基部の、即ち、ポッドの主延出方向でのノズルの後部の直径である。ｄαは、ノズルの前面の平面でのポッドの直径を示している。又、ｄβは、ノズルの基部の平面でのポッドの直径を示している。Ｄinは、ロータの羽根が固定されているロータディスクの平面でのノズルの内径である。ＤRhは、ロータのハブの直径を示している。
【００４７】
更に、以下の限定がなされている。  
α＝Ｓα／Ｓin、  ここで、Ｓαは、ノズルの前部でのセクション領域であり、Ｓinは、ロータディスクの所でのノズルのセクション領域である、
β＝Ｓβ／Ｓin、  ここで、Ｓβは、ノズルの基部のセクション領域である、
Ｓα＝π／４(Ｄα2−ｄα2)、
Ｓβ＝π／４(Ｄβ2−ｄβ2)、
Ｓin＝π／４(Ｄin2−ｄin2)、
α＝(Ｄα2−ｄα2)／(Ｄin2−ｄin2)、
α＝(Ｄβ2−ｄβ2)／(Ｄin2−ｄin2)。
【００４８】
図６は、αと、スクリューにより発生された推進力との間の関係を示している。推進力は、αがほぼ１．２５のときに最大であることが見られ得る。ここで、αは、ノズルの前ヘッドでの開口水流領域とロータディスクでの開口水領域との間の分配を示している。適した範囲は、１．１５乃至１．３５に、より好ましくは、１．２０乃至１．３０より規定され得る。推進力は、ここでは、どのような大きい力が、スクリューで覆われた領域に影響されるかを示している。
【００４９】
図７は、ロータディスクでの開口領域により分けられているノズルの基部での開口領域を示しているβとスクリューにより生じた効率との間の関係を示している。効率の少しの改善が、βが１．１０のもとで、特に１．００と１．１０との間の時になされていることが、見られる。
【００５０】
本願発明と、その実施の形態とは、上述された例に限定されるものでは無く、請求項の範囲内で変えられ得る。
【図１】
2017511280.tif 000003
【図２】
2017511280.tif 000004
【図３】
2017511280.tif 000005
【図４Ａ】
2017511280.tif 000006
【図４Ｂ】
2017511280.tif 000007
【図４Ｃ】
2017511280.tif 000008
【図５】
2017511280.tif 000009
【図６】
2017511280.tif 000010
【図７】
2017511280.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月14日(2016.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船体(１０)から下方に延びている支持支柱(２１)と、
前記支持支柱(２１)の下端部(２１Ｂ)に装着され、スクリュー(５０) が一端部に配設
されるケース(２２)と、
前記スクリュー(５０)の複数の羽根(５１，５２)の外周を囲んでおり、前記ケース(２２)に固定して支持され、支持構造体(７０)を有する環状のノズル(６０)とを具備し、前記支持構造体は、少なくとも３つの翼(７１，７２)を有し、前記ノズル(６０)は、入口開口部(６１)と出口開口部(６２)とを有し、水流のためのダクト(６５)が、環状のノズル(６０)の内部に、前記入口開口部(６４)と出口開口部(６２)との間で形成されており、
前記スクリュー(５０)は、船舶を駆動方向(Ｓ1)に進め、
水が、ノズル(６０)の前記入口開口部(６１)から自由にスクリューの羽根(５１，５２)に入る、推進ユニット(２０)において、
前記支持構造体(７０)は、船舶の駆動方向(Ｓ1)で、前記スクリュー(５０)と支持支柱(２１)との間に位置され、
支持構造体(７０)の前記少なくとも３つの翼は、スクリューの前記複数の羽根からの水を受けるように、前記ケース(２２)の外側と、ノズル(６０)の内側との間に位置されていることを特徴とする推進ユニット(２０)。
【請求項２】
前記支持支柱(２１)の上端部(２１Ａ)は、船体(１０)の底部分の所に回転可能に支持されてい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】
この推進ユニットは、前記ケース(２２)内に配置されている第１の電動モータ(３０)を具備し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】
この推進ユニットは、前記ケース(２２)の第１の端部(２２Ａ)に取着されたハブ(４０)を有し、そして、前記スクリュー(５０)は、このハブ(４０)に取着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項５】
この推進ユニットは、前記第１の電動モータ(３０)に取着された第１の端部(３１Ａ)と前記ハブ(４０)に取着された第２の端部(３１Ｂ)とを備えた第１シャフト(３１)を具備していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項６】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、前記スクリュー(５０)により発生される流れの回転流れ成分を軸推進力に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項７】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、翼の後の流れが、少なくとも実質的な軸推進力に戻されるように、スクリューにより生じた回転の影響を補うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項８】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、前記ノズルの径方向に延びるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項９】
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)の数は、前記スクリュー(５０)の羽根(５１，５２)の数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１０】
前記ケース（２２）の第１の端部(２２Ａ)は、第２の端部(２２Ｂ)よりも鈍く、ケースは、第１のヘッド(２２Ａ)を前にして前記駆動方向(Ｓ1)に延びるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１１】
この推進ユニットは、前記ケース(２２)の外のモータから推力を受けるギアアッセンブリを具備していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１２】
前記ノズル(６０)の長さは、スクリュー(５０)の直径の０．４５乃至０．６５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１３】
前記ノズル(６０)の長手方向での、前記スクリュー(５０)の中心は、前記ノズルの入口開口部(６１)からのスクリューの直径の０．３０乃至０．４５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１４】
前記支持構造体(７０)は、３乃至７つの翼(７１，７２)を有していることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１５】
前記支持支柱(２１)の前側エッジ(２１Ｃ)は、入って来る水流の方向に、角度(α2)だけ傾けられており、支持支柱(２１)の前側エッジ(２１Ｃ)の前記角度(α2)は、３乃至７度の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１６】
前記スクリューの回転軸に対する少なくとも１つの翼(７１，７２)の傾斜角度(α3)は、３乃至６度の間であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１７】
前記ノズルの先端部の所での前記ノズルとポッドとの間のセクション領域は、前記ノズルとロータディスクとの間のセクション領域より１．１５乃至１．３５倍であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１８】
前記ノズルの後方でのノズルの内面とポッドとの間のセクション領域は、ロータディスクとノズルとの間のセクション領域の１．００乃至１．１５倍であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項１９】
前記支持構造体は、前記ノズル(６０)内に充分に位置されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項２０】
前記スクリューは、前記複数の羽根が固定されている実質的に円筒形の中央部のロータディスクを有し、ロータディスクに固定されている羽根のベースエンドは、スクリューの回転軸から少し傾けられ、羽根の形状は、羽根のトップの所で、リアーエンドが、羽根のフロントエンドよりも羽根のベースから径方向に更に離れるようにねじられた形状を有していることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【請求項２１】
前記少なくとも３つの翼は、ロータの回転軸に対して傾けられ、ステータのこれら翼の傾きは、ロータの羽根の傾きとは逆方向であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の推進ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
本願発明と、その実施の形態とは、上述された例に限定されるものでは無く、請求項の範囲内で変えられ得る。  
以下に、出願当初の請求項１乃至１８の記載を付記として記載する。  
付記
船舶の船体(１０)から下方に延びている支持支柱(２１)と、
前記支持支柱(２１)の下端部(２１Ｂ)に装着され、スクリュー(５０) が一端部に配設
されるケース(２２)と、
前記スクリュー(５０)の複数の羽根(５１，５２)の外周を囲んでおり、前記ケース(２２)に固定して支持され、支持構造体(７０)を有する環状のノズル(６０)とを具備し、前記支持構造体は、前記ケース(２２)の外側と、ノズル(６０)の内側との間に少なくとも３つの翼(７１，７２)を有し、前記ノズル(６０)は、入口開口部(６１)と出口開口部(６２)とを有し、水流のためのダクト(６５)が、環状のノズル(６０)の内部に、前記入口開口部(６４)と出口開口部(６２)との間で形成されている推進ユニット(２０)において、
前記スクリュー(５０)は、船舶を駆動方向(Ｓ1)に進め、
水が、ノズル(６０)の前記入口開口部(６１)から自由にスクリューの羽根(５１，５２)に入り、そして、
ノズル(６０)の前記支持構造体(７０)は、ノズル(６０)内に充分に位置されており、そして、船舶の前記駆動方向(Ｓ1)でスクリュー(５０)の後ろに位置され、又、支持構造体(７０)は、前記スクリュー(５０)と前記支持支柱(２１)との間に位置されていることを特徴とする推進ユニット(２０)。
付記２
前記支持支柱(２１)の上端部(２１Ａ)は、船体(１０)の底部分の所に回転可能に支持されていることを特徴とする付記１に記載の推進ユニット。
付記３
この推進ユニットは、前記ケース(２２)内に配置されている第１の電動モータ(３０)を具備していることを特徴とする付記１又は２に記載の推進ユニット。
付記４
この推進ユニットは、前記ケース(２２)の第１の端部(２２Ａ)に取着されたハブ(４０)を有し、そして、前記スクリュー(５０)は、このハブ(４０)に取着されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記５
この推進ユニットは、前記第１の電動モータ(３０)に取着された第１の端部(３１Ａ)と前記ハブ(４０)に取着された第２の端部(３１Ｂ)とを備えた第１シャフト(３１)を具備していることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記６
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、前記スクリュー(５０)により発生される流れの回転流れ成分を軸推進力に変換するように構成されていることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記７
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、翼の後の流れが、少なくとも実質的な軸推進力に戻されるように、スクリューにより生じた回転の影響を補うように構成されていることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記８
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)は、前記ノズルの径方向に延びるように配設されていることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記９
前記支持構造体(７０)の翼(７１，７２)の数は、前記スクリュー(５０)の羽根(５１，５２)の数よりも多いことを特徴とする付記１乃至８のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１０
前記ケース（２２）の第１の端部(２２Ａ)は、第２の端部(２２Ｂ)よりも鈍く、ケースは、第１のヘッド(２２Ａ)を前にして前記駆動方向(Ｓ1)に延びるように構成されていることを特徴とする付記１乃至９のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１１
この推進ユニットは、前記ケース(２２)の外のモータから推力を受けるギアアッセンブリを具備していることを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１２
前記ノズル(６０)の長さは、スクリュー(５０)の直径の０．４５乃至０．６５倍の範囲内であることを特徴とする付記１乃至１１のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１３
前記ノズル(６０)の長手方向での、前記スクリュー(５０)の中心は、前記ノズルの入口開口部(６１)からのスクリューの直径の０．３０乃至０．４５倍の範囲内であることを特徴とする付記１乃至１２のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１４
前記支持構造体(７０)は、３乃至７つの翼(７１，７２)を有していることを特徴とする付記１乃至１３のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１５
前記支持支柱(２１)の前側エッジ(２１Ｃ)は、入って来る水流の方向に、角度(α2)だけ傾けられており、支持支柱(２１)の前側エッジ(２１Ｃ)の前記角度(α2)は、３乃至７度の範囲内であることを特徴とする付記１乃至１４のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１６
前記スクリューの回転軸に対する少なくとも１つの翼(７１，７２)の傾斜角度(α3)は、３乃至６度の間であることを特徴とする付記１乃至１５のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１７
前記ノズルの先端部の所での前記ノズルとポッドとの間のセクション領域は、前記ノズルとロータディスクとの間のセクション領域より１．１５乃至１．３５倍であることを特徴とする付記１乃至１６のいずれか１に記載の推進ユニット。
付記１８
前記ノズルの後方でのノズルの内面とポッドとの間のセクション領域は、ロータディスクとノズルとの間のセクション領域の１．００乃至１．１５倍であることを特徴とする付記１乃至１７のいずれか１に記載の推進ユニット。
【国際調査報告】
2017511280.tif 000012
2017511280.tif 000013
2017511280.tif 000014
2017511280.tif 000015