船舶工学
300回転/分以下で回転するものと分類される低速回転ディーゼルエンジンは、一般に巨大であり大直径で長尺のシリンダーを複数備えている。2サイクルのものが多く、4サイクルに比べて圧縮比を少し下げることで燃焼時のガス圧を下げてエンジン・ブロックの厚みを軽減している。
水中での物理を考えれば、大きな翼面を持つプロペラを低速で回した方がエネルギー効率が良い。その点、低速回転のエンジンでは減速歯車が不要でプロペラ・シャフトに直結できるため、重量、保守、故障、騒音振動などの面で有利であるが、エンジン本体の重量とその大きさが帳消しにしており、歯車がなければ1本のプロペラ・シャフトに1台のエンジンしか接続出来ないという制約が生じる。
回転数も100-300回転/分程度のものが多く使われており、シリンダー当り3,000馬力以上の出力のもので75-110回転/分、シリンダー当り1,000馬力程度のもので150-180回転/分となっている。
このため、タンカーやコンテナ船などの大きく比較的速度も遅い船は大きく低速回転のディーゼルエンジンを搭載している。気筒(ピストン・シリンダー)のロングストローク化が進んでいるが、これはさらに機関室の高さを求められることにもなる。
プロペラの回転によって生み出される水流そのものの回転運動によって、プロペラが生み出すエネルギーの3分の1が推進力に寄与せずに失われる。二重反転プロペラ(Contra Rotating Propeller, CRP)では、前のプロペラで生じる回転水流とは逆方向に回転する後ろのプロペラによって受け止めることで、後ろのプロペラの回転力に加えて前からの水の回転力も推進力に転化できるため、一重プロペラに比べてエネルギーの無駄が少なくなる。
25万トン級のVLCCタンカーに採用された例では、約15%ものエネルギー効率の改善が報告されている。
揺れには横揺れ(ローリング)だけでなく縦揺れ(ピッチング、Pitching)や上下揺れ(ヒービング、Heaving)もある。縦揺れを抑制するために船首ビルジ部にフィン・スタビライザーを付けるアンチピッチング・スタビライザーが考えられているが、まだ装備している船はない。縦揺れと上下揺れは水から受けるエネルギーが横揺れに比べて大きく、有効な減揺装置の開発はなかなか困難であると考えられている。
動力を船内からポッドへとシャフトとギヤーを経由してプロペラまで導くもの。商品名の「ゼットペラ」、「ダックペラ」、「レックスペラ」、「Tドライブ」などとも呼ばれる。
船の主機関からプロペラまでの船の推進軸に関わる装置類はまとめて軸系装置と呼ばれる。 以下に主機関から順に列記する。
主機関
減速歯車 スラスト・ブロック(推力軸受)
中間軸
中間軸受け
軸継ぎ手
プロペラ軸
船尾管 船尾管軸受 軸封装置(シール装置)
シャフトブラケット
シャフトブラケット軸受
プロペラ
推進器が通常のプロペラと異なり、ポッド推進器やウォータージェット推進、シュナイダープロペラ、外輪車の場合はこれらのいくつかや、多くが不要となり他の形式を必要とするものが多い。
プロペラで発生した推進力を船体に伝える働きをするスラスト・ブロックは主機関や減速歯車に一体となって取り付けられる場合が多い。エンジン回転数が遅い場合は減速歯車は不要となる。
大きな船で推進軸が長い場合には1本またはそれ以上の中間軸とそれを保持する軸受けを備えるが、推進軸が短い場合には中間軸を持たずにプロペラが取り付けられるプロペラ軸だけを備える船がある。中間軸とプロペラ軸とは軸継ぎ手で接続される。基本的には、船舶での推進軸は自在継ぎ手によって途中の角度が変えられることはあまりなく、角度の変更が必要な場合には歯車が使用される。