(57)【要約】  プロペラ（１４）を有する推進装置（１０）を含む船であって、推進装置は、第１の展開した状態での向きと第２の引込んだ状態での向きとの間のいずれかの向きに旋回されるように配置され、プロペラは、第１の向きでは、船を動かすためにスラスト方向にスラストをもたらし、かつ第２の向きでは、旋回軸（１７）の周りで旋回され、旋回軸は、プロペラの近くにまたはプロペラに配置されたプロペラ軸受に近接しており、それにより、第２の向きにおいて、推進装置が船の船体（２）と実質的に同一平面になり、推進装置にスラストをもたらすためのエネルギーは、第１の向きと第２の向きとの間での推進装置の旋回を可能にするように適合された方法で供給される、船。本明細書は、深水域および浅水域での複合的な操業に特に好適である、そのような船の使用にさらに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上輸送船（１）の船体（２）の没水部に装着される推進装置（１０）であって、
前記船体に旋回可能に装着されるプロペラノズル（１３）と、
前記ノズル（１３）の内側に回転可能に配置されたプロペラ（１４）と、
前記プロペラを駆動する駆動手段（１６）と、
前記プロペラノズルの向きを制御する展開機構（１５）と
を含み、
前記プロペラノズルは、前記プロペラノズルと交差するノズル旋回軸（１７）の周りにおいて、前記船を動かすためのスラストをもたらすのに好適な実質的な直立位置に前記プロペラが配置される展開した状態での向きと、前記船の喫水（Ｄ）を減少させるために前記プロペラが傾斜または実質的な水平位置に配置される引込んだ状態での向きとの間で旋回可能である、推進装置（１０）。
【請求項２】
前記ノズル旋回軸が前記プロペラの回転軸（１４２）の方向に対して直交する方向に延在している、請求項１に記載の推進装置（１０）。
【請求項３】
前記ノズル旋回軸が前記水上輸送船の航行の方向に対して実質的に横断する方向に延在する、請求項１または２に記載の推進装置（１０）。
【請求項４】
前記ノズル旋回軸が前記プロペラの前記回転軸からオフセットされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の推進装置（１０）。
【請求項５】
前記旋回軸が前記プロペラの前記回転軸と交差している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の推進装置（１０）。
【請求項６】
前記プロペラがリム駆動型であり、および前記駆動手段が永久磁石モータである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の推進装置（１０）。
【請求項７】
静止した永久磁石（１６３）が前記プロペラノズルに設けられ、および前記プロペラが、回転する永久磁石（１６２）を備えるプロペラハウジング（１６１）内に装着され、かつ前記プロペラノズルの内側に回転可能に配置されている、請求項６に記載の推進装置（１０）。
【請求項８】
前記プロペラノズルが、前記船体の前記没水部から延出する支持構造体に取り付けられるように適合されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の推進装置（１０）。
【請求項９】
前記プロペラが、前記プロペラノズルの内側に延在する支持構造体によって支持される回転可能なプロペラシャフトに装着され、前記駆動手段が、前記プロペラシャフトを回転させるように配置されたモータである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の推進装置（１０）。
【請求項１０】
実質的に垂直なアジマス軸の周りで前記船体に旋回可能に装着されるように適合され、それにより、アジマススラスター機能をもたらす、請求項１〜９のいずれか一項に記載の推進装置（１０）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の１つ以上の推進装置を含む、海洋補給船または移動式海洋掘削装置などの水上輸送船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水上輸送船の船体の没水部に装着される推進装置であって、船体に旋回可能に装着されるプロペラノズルと、ノズルの内側に回転可能に配置されたプロペラと、プロペラを駆動する駆動手段と、プロペラノズルの向きを制御する展開機構とを含む、推進装置に関する。本発明は、さらに、そのような推進装置を含む船に関する。
【背景技術】
【０００２】
水上輸送船は、海洋、沿岸水域および河川など、浅水域および深水域の両方において操業されることが多い。船が比較的深い水域で操業するとき、プロペラは、スラストをもたらして船を動かせるようにするために最もよく使われる。プロペラのサイズは、得られるスラストに関係し、および必要なスラストをもたらすために大型のプロペラが必要とされ得る。大型のプロペラを使用すると、プロペラが船体の最下点（ｌｏｗｅｓｔ  ｐｏｉｎｔ）の下側に延在することがあり、プロペラが船の最下点（ｌｏｗｅｒｍｏｓｔ  ｐｏｉｎｔ）となり得る。そのため、プロペラは、プロペラを衝撃に対して弱くする船の喫水を決定する。これは、通常、船が十分な水深のある箇所で操業されているときには問題とならないが、船が陸地近くで操業されているとき、または浅水域を横切っているときに、船の喫水を最小限にする必要性が生じ得る。
【０００３】
この点に関し、米国特許第５，３９７，２５５号明細書には、引込み式ロッドに装着されたプロペラが開示されている。他の既存の解決法は、米国特許第４，５６５，５３１号明細書に開示されているように、プロペラを折り畳むことによってプロペラの直径を変更することを含む。
【０００４】
上述の解決法は、特にプロペラの直径がより大きいスラストをもたらすために大きくされているとき、様々な欠点を有する。引込み式プロペラは、プロペラからの力を吸収し、かつプロペラが使用中に確実に適所に留まるようにするために、重い取付部品を必要とする。従って、水上輸送船用の推進装置の改良が有利であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、推進装置のプロペラを動かして船の喫水を減少させることができるようにする、水上輸送船用の推進装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、上述の目的およびいくつかの他の目的は、本発明の第１の態様において、水上輸送船の船体の没水部に装着される推進装置を提供することによって得られるものであり、この推進装置は、船体に旋回可能に装着されるプロペラノズルと、ノズルの内側に回転可能に配置されたプロペラと、プロペラを駆動する駆動手段と、プロペラノズルの向きを制御する展開機構とを含み、プロペラノズルは、プロペラノズルと交差するノズル旋回軸の周りにおいて、船を動かすためのスラストをもたらすのに好適な実質的な直立位置にプロペラが配置される展開した状態での向きと、船の喫水を減少させるためにプロペラが傾斜または実質的な水平位置に配置される引込んだ状態での向きとの間で旋回可能である。
【０００７】
これにより、改良型の推進装置、特に、比較的大型のプロペラ直径が使用され得るが、同時に、浅い水深に適応できるより効率的な推進装置が提供される。推進装置は、特に、深水域および浅水域の両方において操業する船に好適である。通常の操業中、推進装置は、フリップダウンされる（ｆｌｉｐｐｅｄ  ｄｏｗｎ）。これにより、従来の推進装置よりも遥かに大型のプロペラ直径を可能にする。
【０００８】
プロペラおよびプロペラノズルは、船の喫水を減少させるために回転されてもよく、および本発明の構成要素に起因して、プロペラおよびプロペラノズルの回転半径は可能な限り小さくなり、これにより、推進装置に適応するために必要な空間を小さくすることを促進する。
【０００９】
さらに、ノズル旋回軸は、プロペラの回転軸の方向に対して直交する方向に延在し得る。また、ノズル旋回軸は、水上輸送船の航行の方向に対して実質的に横断する方向に延在し得る。
【００１０】
上述の推進装置の一実施形態では、ノズル旋回軸は、プロペラの回転軸からオフセットされ得る。オフセットされた旋回軸を使用することにより、プロペラの回転軸と旋回軸が一致する推進装置と比べて、プロペラノズルの取付点が船の船体のより近くに配置され得る。取付点が船体に近いことにより、推進装置と船体との間の力の伝達が良好になる。これにより、支持構造体の寸法が小さくなり得、船体の流体力学的特性を改善し、かつ抵抗を小さくし得る。さらに、支持構造体の寸法を小さくすることにより、プロペラノズルが引込んだ状態での向きにあるとき、船の喫水を減少させる。全体として、オフセットされて回転する軸は、より大型のプロペラの使用を可能にし、それは有利であり得る。
【００１１】
別の実施形態では、旋回軸は、プロペラの回転軸と交差し得る。
【００１２】
さらに、プロペラは、リム駆動型としてもよく、およびこの実施形態では、駆動手段は、永久磁石モータであり得る。永久磁石を用いるリム駆動型プロペラの原理は、既に、本出願人による国際出願国際公開第２０１０／１３４８０  Ａ２号パンフレットに開示されている。
【００１３】
一実施形態では、静止した永久磁石がプロペラノズルに設けられてもよく、およびプロペラは、永久磁石を備えるプロペラハウジング内に装着され、かつプロペラノズルの内側に回転可能に配置され得る。これにより、プロペラハウジング用の軸受が設けられる。さらに、リム駆動型プロペラを設けることの利点は、従来のシャフトに装着された中心駆動型プロペラと比べて、トルクの伝達が最適にされることである。トルクの伝達は、大型のプロペラが用いられるときには、さらにより重要になる。この点に関し、本発明による推進装置を有する船では、必要な電力は約２０％削減され得るが、船のスラストは維持されることが示されている。これにより、空間、材料の使用量、燃料消費などをかなり節約する。さらに、他の利点は、騒音および振動の低下、ならびに船の波状の動きを積極的に補償する能力を含む。
【００１４】
さらに、プロペラノズルは、船体の没水部から延出する支持構造体に取り付けられるように適合され得る。
【００１５】
別の実施形態では、プロペラは、プロペラノズルの内側に延在する支持構造体によって支持される回転可能なプロペラシャフトに装着され得、および駆動手段は、プロペラシャフトを回転させるように配置されたモータであり得る。
【００１６】
さらに、推進装置は、実質的に垂直なアジマス軸の周りで船体の没水部に旋回可能に装着されるように適合され、それにより、アジマススラスター機能をもたらし得る。これにより、推進装置からのスラストの方向は、プロペラによってもたらされるもの以外の方向に向けられ得、これは、船の操舵を向上させるために使用され得る。
【００１７】
本発明は、上述の推進装置の１つ以上を含む、海洋補給船または移動式海洋掘削装置などの水上輸送船にさらに関する。
【００１８】
本発明の異なる態様は、それぞれ他の態様のいずれかと組み合わせられ得る。本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に説明する実施形態を参照すると明らかであり、および解明される。
【００１９】
ここで、本発明による船の推進装置を、添付の図面を参照して詳細に説明する。添付図面は、本発明の実施形態の例を示し、添付の特許請求の範囲に入る他の考えられる実施形態を制限しようとするものとは解釈されない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】船に装着された２つの推進装置を示す。
【図２ａ】推進装置を含む船を示す。
【図２ｂ】推進装置を含む船を示す。
【図３ａ】推進装置の異なる向きを示す。
【図３ｂ】推進装置の異なる向きを示す。
【図４】本発明の一実施形態による推進装置のスラスト軸と旋回軸との間の関係を示す。
【図５ａ】推進装置を示す。
【図５ｂ】線ＡＡ’に沿って取った図５ａの推進装置の断面図を示す。
【図５ｃ】線Ｂに沿って取った図５ａの推進装置の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、船１の船尾部において船体２の没水部に装着された２つの推進装置を示す。各推進装置は、旋回可能に装着されたプロペラノズル１３と、ノズルの内側に配置された回転可能なプロペラ１４とを含む。展開機構１５は、プロペラノズルおよびプロペラをノズル旋回軸１７の周りにおいて、展開した状態での向きと引込んだ状態での向きとの間で旋回させるために設けられる。図２ａおよび図２ｂを参照して説明すると、図２ａに示す展開した状態での向きでは、プロペラは、船を動かすためのスラストをもたらすのに好適な実質的な直立位置に配置されており、および図２ｂに示す引込んだ状態での向きでは、プロペラは、船の喫水Ｄを減少させるために傾斜または実質的な水平位置に配置されている。下記でさらに説明するように、推進装置は、プロペラを駆動する駆動手段１６をさらに含む。
【００２２】
図１から分かるように、推進装置１０は、中心支持構造体３０と、船体２から延出する側部支持構造体３１との間に装着されているように示されている。しかしながら、推進装置はまた、本発明の範囲から逸脱することなく、いくつもの他の方法で船体に装着されてもよい。プロペラノズル１３からノズル突起１３１が延出して、支持構造体に取り付けるための取付点を提供する。当業者には容易に理解されるように、プロペラノズルは、必要な軸受を使用して装着されて旋回運動をもたらす。プロペラノズルを動かすために設けられた展開機構１５が図４ｂにさらに詳細に示される。図示の展開機構は、ノズル突起１３１に装着された旋回アーム１５１を含み、この旋回アームは、同様に、液圧シリンダー１５２などのリニアアクチュエータに接続されている。液圧シリンダーのピストン１５３が前方または後方に動かされると、関連の液圧ポンプの動作に依存して、ピストンの動きが旋回アーム１５１に伝達されて、プロペラノズル１３およびプロペラ１４の動きを促進する。プロペラノズルおよびプロペラは、プロペラノズルと交差するノズル旋回軸１７の周りで回転される。図４ａから分かるように、旋回軸は、プロペラの回転軸１４２の方向に対して直交する方向に延在する。そのため、プロペラが、展開した状態での向きと引込んだ状態での向きとの間で動かされると、プロペラのスラスト方向としても示され得るプロペラの回転軸１４２の方向は次第にシフトする。推進装置がどのように船に装着されるかに依存して、ノズル旋回軸も水上輸送船の航行方向に対して実質的に横断する方向に延在し得る。
【００２３】
図２ａおよび図２ｂは、図２ａに示す展開した状態での向きから、図２ｂに示す引込んだ状態での向きへのプロペラノズルの動きが、本発明による１つ以上の推進装置を含む船の喫水Ｄをどのように減少させるかを示す。図２ａでは、プロペラノズルの最下点が船の喫水を決定しており、これに対し、図２ｂでは、プロペラノズルの先の最下点が、ここでは、船の最下点よりも上側にあり、これにより喫水Ｄが減少される。
【００２４】
図４ａおよび図４ｂは、どのように旋回軸１７がプロペラの回転軸１４２からオフセット距離ｒだけオフセットされ得るかを示す。旋回軸が回転軸の近くに配置されるほど、推進装置の寸法モーメント（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｇ  ｍｏｍｅｎｔ）は小さくなり得る。プロペラより高い一点で支持されていることが多い従来の引込み式アジマススラスターと比較して、本推進装置の寸法モーメントは１／１０以下であり得る。
【００２５】
オフセット距離ｒは、前記プロペラの最大直径の半分未満かまたはそれに等しくてよい。例えば、オフセット距離ｒは、０〜１．５メートルの範囲であり得る。推進装置用の支持の配置は、旋回軸の周りのプロペラノズルおよびプロペラのモーメントに対して寸法が決定される必要があり、およびオフセット距離ｒが短いことにより、モーメントが対応して小さくなることを保証する。さらに、旋回軸１７が船体の比較的近くに配置されるため、プロペラノズルおよびプロペラを旋回させるために必要な力は、従来の引込み式アジマススラスターと比べて比較的小さく、かつ船体に２点で取り付けられていることにより、推進装置は強固な構造体を提供する。さらに、プロペラノズルの取付点の配置および旋回軸１７の方向により、プロペラノズルおよびプロペラを、引込んだ状態での向きにおける船体の形状および角度と実質的に同一平面にできる。
【００２６】
本発明の範囲内に留まりながら、プロペラを駆動する様々な駆動手段および構成が使用され得る。図５ａ〜５ｃを参照して説明すると、一態様によれば、プロペラは、永久磁石モータによるリム駆動型であり得る。プロペラノズルの内周に沿って配置される静止した永久磁石１６３を含む、推進装置１０が示されており、プロペラ１４は、プロペラノズルの内側に回転可能に配置されたプロペラハウジング１６１内に装着されている。プロペラハウジングの外周は回転する永久磁石１６２を備えており、静止した永久磁石と回転する永久磁石とが共に、アキシアル荷重およびラジアル荷重の両方を吸収できるプロペラハウジング用の軸受を提供する。
【００２７】
さらに、プロペラノズルは、永久磁石を含むプロペラハウジングを回転させるように適合された回転する磁場をもたらす巻線を含むステータ１６４を構成し、それによりロータを構成する。巻線を流れる電流を制御することにより、プロペラハウジングが回転され得、およびプロペラを駆動する永久磁石モータが設けられる。
【００２８】
別の実施形態（図示せず）では、プロペラシャフトを支持する構造体がプロペラノズルの内側に設けられる。プロペラシャフトがノズルの中心に配置され、および支持構造体がプロペラノズルの円周から中心の方に向かって延在し、プロペラシャフトを支持する。プロペラシャフトは、プロペラシャフトに沿っていくつかの点で支持され得る。プロペラはプロペラシャフトに装着され、および駆動手段は、プロペラシャフトを回転させるために配置されたモータである。
【００２９】
図３ａおよび図３ｂは、電力線１６５がどのように永久磁石モータなどの駆動手段１６に電力を供給するかを示す。電力線は、船体の内部からプロペラノズル突起の取付点を経由して推進装置までの経路で送られる。当業者によって想定されるように、プロペラを駆動するための電力は、プロペラノズルの旋回を可能にするように適合された方法で供給される必要がある。液圧式、空気式および電気駆動装置などのいくつかの選択肢が利用可能であり、ここでは、ホースまたはワイヤリングが推進装置の旋回を可能にするように適合され得る。
【００３０】
図面では、本発明の実施形態による推進装置は、主要な推進源として、船の後部に配置されているとして示されている。しかしながら、本発明による推進装置はまた、横スラストをもたらすことによって回転半径を小さくしたりまたは停泊を容易にしたりするためのバウスラスターなど、他の場所でスラストをもたらすために使用されてもよい。
【００３１】
特定の実施形態に関連して本発明を説明したが、提示した例に限定されるものであると決して解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって提示される。特許請求の範囲に照らして、用語「含んでいる」または「含む」は、他の考えられる要素またはステップを除外しない。また、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」などは、複数を除外すると解釈されるべきではない。図面に示す要素に関する特許請求の範囲における参照符号の使用はまた、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。さらに、異なる請求項で述べる個々の特徴は、有利に組み合わされることが可能であり、および異なる請求項におけるこれらの特徴の言及は、特徴の組み合わせが可能でも有利でもないことを除外しない。
【符号の説明】
【００３２】
１０  推進装置
１１  舵要素
１３  ノズル
１３１  ノズル突起
１４  プロペラ
１４１  プロペラブレード
１４２  プロペラの回転軸
１５  展開機構
１５１  旋回アーム
１５２  液圧シリンダー
１５３  ピストン
１６  駆動手段
１６１  回転可能なプロペラハウジング
１６２  回転する永久磁石
１６３  静止した永久磁石
１６４  ステータ
１６５  電力線
１７  旋回軸
１８  旋回駆動機構
３０  中心支持構造体
３１  側部支持構造体
【図１】
2017525613.tif 000003
【図２ａ】
2017525613.tif 000004
【図２ｂ】
2017525613.tif 000005
【図３ａ】
2017525613.tif 000006
【図３ｂ】
2017525613.tif 000007
【図４】
2017525613.tif 000008
【図５ａ】
2017525613.tif 000009
【図５ｂ】
2017525613.tif 000010
【図５ｃ】
2017525613.tif 000011
【国際調査報告】
2017525613.tif 000012
2017525613.tif 000013