説明

プロペラを中央に搭載した複数の艇体を有する船舶

4個の高いフロード(Froude)数(船首に2個、船尾に2個、左舷に2個、右舷に2個)の艇体を有するダブルエンド型のフェリーを開示した。各艇体は、独立したエンジンを有し、これにより、プロペラシャフトと、船の中央に配置されたプロペラとを駆動する。右舷の複数のプロペラシャフトは、左舷の複数のプロペラシャフトと同様、同軸上にある。右舷の複数のプロペラは、互いに向かい合い、反対方向に回転し、左舷のプロペラについても同様である。プロペラは、可変ピッチのプロペラである。フェリーが前進から後退に、後退から前進に、進行方向を変える時に、右舷のプロペラのピッチが変わる。これにより、フェリーは、前進と同様に後退も効率よくできる。また、フェリーが前進から後退に、後退から前進に、進行方向を変える時に、左舷のプロペラのピッチも変わる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、海洋構造物に関し、特に、ダブルエンド(両端のいずれもが先頭になりうる)型の船舶に関する。
【背景技術】
【0002】
フェリーなど荷を積んだトラックをそのまま乗り降りさせることが可能な前進も後退もする「ダブルエンド(double-ended)」型の船(すなわち、前進と後退の両方が可能な船)は、前進と後退の両方向に効率よく進行できる推進システムを必要とする。従来技術によれば、アジポド(azipod)上の推進機(例、ウォータージェット、プロペラ等)は、ダブルエンドの船の両端に配置され、垂直軸の周囲に回転して、推進機を所望の進行方向を向けている。この技術には欠点がある。それは、アジポドを保持し回転させる装置は、重く、かさばり、高価であり、しかも誤作動を起こしやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
それ故に、本発明の目的は、これらの欠点を解決し、ダブルエンド型の船を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、特にダブルエンド型の船に適し、従来のダブルエンド型の船の欠点と製造コストの問題を解決する。本発明の一実施例は、ダブルエンド型の船であるが、本発明は、他のウオータクラフト、機械、例えば飛行機、風車、換気用の軸方向羽根車、他の空気機械への応用物(例えばトンネル内のファン)にも適用可能である。
【0005】
ここに開示した実施例は、4個の高いフロード(Froude)数(船首に2個、船尾に2個、左舷に2個、右舷に2個)の艇体を有するダブルエンド型のフェリーである。フェリーの艇体は、軸方向と横方向に対称で、前進と後退の両方向に等しく効率的な推進力を提供する。
【0006】
各艇体は、独立したエンジンと機械室とを有し、これにより、プロペラシャフトと、船の中央に配置されたプロペラとを駆動する。プロペラ(スクリュー)を船の中央に搭載することは、プロペラが氷山にあたり破損すること、浅瀬に乗り上げること、あるいは他の事故を回避できるために、利点がある。
【0007】
右舷の複数のプロペラシャフトは、左舷の複数のプロペラシャフトと同様、同軸上にある。右舷の複数のプロペラは、互いに向かい合い、反対方向に回転し、左舷のプロペラについても同様であり、反対方向に回転するプロペラ・システムを構成する。これにより、従来の反対方向に回転するプロペラの欠点(例えば、反対方向に回転する同軸のシャフトと複雑な機械装置等)なしに、反対方向に回転するプロペラ・システムの利点を提供できる。左舷と右舷に、2個の独立したエンジン/機械装置/プロペラシャフト/シャフトを具備することにより、冗長性を与え、装置(船舶)が故障に耐えることができるようになる。
【0008】
本発明の一実施例によれば、プロペラは、可変ピッチのプロペラである。フェリーが前進から後退に、後退から前進に、進行方向を変える時に、各プロペラの回転方向とピッチも変わる。これにより、フェリーは、前進と同様に後退も効率よくできる。
【0009】
本発明の一実施例は、第1艇体と、第2艇体と、第1艇体から第2艇体方向に伸びた第1プロペラシャフトと、第2艇体から第1艇体方向に伸びる第2プロペラシャフトとを有する。
【実施例】
【0010】
図1は、本発明の一実施例によるフェリー100の主要構成要素の斜視図であり、図2は、本発明の一実施例によるフェリー100の主要構成要素の側面図である。図3は、図2のフェリー100のZ=0で展開した平面図である。
【0011】
フェリー100は、
・上部構造体101と、
・4個の艇体(すなわち艇体111−1−1、艇体111−2−1、艇体111−1−2、艇体111−2−2)と、
・4個のエンジンと機械装置(エンジン/機械装置211−1−1、エンジン/機械装置211−2−1、エンジン/機械装置211−1−2、エンジン/機械装置211−2−2)と、
・4個のプロペラシャフト(プロペラシャフト212−1−1、プロペラシャフト212−2−1、プロペラシャフト212−1−2、プロペラシャフト212−2−2)と、
・4個のプロペラ(プロペラ213−1−1、プロペラ213−2−1、プロペラ213−1−2、プロペラ213−2−2)と
を含む。これらは相互に接続されている(図1、2、3)。本発明の一実施例は、4個の艇体/エンジン/機械装置/プロペラシャフト/プロペラの組を含むが、2個以上の艇体/エンジン/機械装置/プロペラシャフト/プロペラを含む実施例の製造方法と使用方法は、本明細書を参照するれば、当業者には明らかである。
【0012】
フェリー100は、ダブルエンド型の船で、船首からでも船尾からでも、乗客、荷物、自動車を搭載したり運び出したりでき、船首からでも船尾からでも、進行できる。プロペラのピッチを除いて、フェリー100は、軸方向(すなわち、図2、3に示す面X=0)に対し対称で、横方向(すなわち、図3に示す面Y=0に)対しても対称である。
【0013】
軸方向に対称なために、船首と船尾の指定は任意である。本発明の一実施例によれば、艇体111−1−1と艇体111−2−1に近い端部を船首と名づける。
【0014】
艇体111−x−1(ここで、xは整数の組{1、2}から選択される)と、エンジン/機械装置211−x−1と、プロペラシャフト212−x−1と、プロペラ213−x−1は、フェリー100の船首にあり、一方、艇体111−x−2と、エンジン/機械装置211−x−2と、プロペラシャフト212−x−2と、プロペラ213−x−2は、フェリー100の船尾にある。同様に、艇体111−1−xと、エンジン/機械装置211−1−xと、プロペラシャフト212−1−xと、プロペラ213−1−xは、フェリー100の右舷にあり、艇体111−2−xと、エンジン/機械装置211−2−xと、プロペラシャフト212−2−xと、プロペラ213−2−xは、左舷にある。
【0015】
上部構造体101は、乗客、乗員、荷物、フェリー100を操行する装置を収納する自立構造型の剛性の高い金属構造体である。上部構造体101は、4個の艇体の上で喫水線201上にあり(図2)、艇体の相対的位置と方向を固定維持するのに必要な構造的支持を与える。図2に示すように、艇体111−1−1、艇体111−2−1、艇体111−1−2、艇体111−2−2の下部部分は、完全に水中にある。上部構造体101の製造方法と使用方法は、当業者に公知である。
【0016】
各4個の艇体は、独立に制御されるエンジン/機械装置を有し、これらは、フェリー100の同一側にある一方の艇体から他方の艇体へ伸びるプロペラシャフトを回転駆動する。例えば、プロペラシャフト212−2−1は、艇体111−2−1から艇体111−2−2方向に伸びる。逆に、プロペラシャフト212−2−2は、艇体111−2−2から艇体111−2−1方向に伸びる。図2、3に示すように、プロペラシャフト212−1−1とプロペラシャフト212−1−2は、中心線202−1に沿って同軸であり、プロペラシャフト212−2−1とプロペラシャフト212−2−2は、中心線202−2に沿って同軸である。
【0017】
通常の動作状態において、プロペラシャフト212−1−1は、プロペラシャフト212−1−2に対し、反対方向に回転し、プロペラシャフト212−2−1は、プロペラシャフト212−2−2に対し、反対方向に回転する。特に、プロペラシャフト212−2−1が+ωの回転速度で回転すると、プロペラシャフト212−2−2は−ωの回転速度で回転する(すなわち、2本のシャフトは、毎分同一回転数で回転するが、その回転方向は逆である)。
【0018】
各プロペラ213−1−1、213−2−1、213−1−2、213−2−2は、可変ピッチのプロペラで、その羽根は、公知の方法で、−90°から+180°まで変化する。図4は、6個の異なるピッチ(所定の直径に対し)にある可変のプロペラ213−x−1を示す。プロペラのピッチが−75°で、回転方向が+ωであると、移動方向は、図で左方向である。これに対し、プロペラのピッチが+75°で、回転方向が−ωであると、移動方向は右側である。可変ピッチのプロペラの製造方法と使用方法は、当業者に公知である。
【0019】
図5は、フェリー100が前進している時(船首が前)の、プロペラ213−x−1、プロペラ213−x−2の回転方向とピッチを表す平面図である。図6は、フェリー100が後退している時(船尾が前)の、プロペラ213−x−1、プロペラ213−x−2の回転方向とピッチを表す平面図である。表1は、フェリー100が前進している時の、フェリー100上の4個のプロペラの回転方向と回転速度と羽根のピッチを表す。

表1−前進している時のプロペラの回転方向と回転速度とピッチを表す。
プロペラ 回転方向と速度 ピッチ
213−1−1 +ω Φ
213−1−2 −ω Φ
213−2−1 −ω Φ
213−2−2 +ω Φ

値ωは、右舷の回転速度を表し、値ωは、左舷の回転速度を表す。この2つの値は、フェリー100がまっすぐに、前進あるいは後退している時は、符号が反対の値であるが、この値は、フェリー100が非常に遅い速度で回転している時には異なる。当業者には、本明細書を参照すれば、あらゆる状況下でω、ωの適宜の値を決定する方法は、公知である。
【0020】
値Φは、プロペラが、先行するプロペラ(すなわち、流れに対し先頭のプロペラ)の時の、プロペラのピッチを表し、値Φは、プロペラが後続のプロペラ(すなわち、流れに対し2番目のプロペラ)の時の、プロペラのピッチを表す。先頭のプロペラと後続のプロペラは、永久不変なものではなく、フェリー100が移動する方向に対してのみ指定される。本発明の一実施例によれば、
Φ=−Φ(式1)
である。
本発明の他の実施例においては、後続のプロペラのピッチΦは、先頭のプロペラのピッチΦとは、若干異なる。
Φ=−Φ(式2) 式2の=は、ほぼ等しい意である。
その理由は、反対方向に回転するプロペラの組は、後続のプロペラのピッチが先頭するプロペラのピッチと若干異なった時に、最も効率がよいからである。いずれにせよ当業者には、プロペラが同一のピッチあるいは異なるピッチとなるような本発明の実施例の製造方法および使用方法は公知である。
【0021】
表2は、フェリー100が後退している時の、フェリー100上の4個のプロペラの羽根のピッチと回転速度と回転方向を示す。

表2−船が後退している時のプロペラの回転方向と回転速度とピッチを表す。
プロペラ 回転方向と速度 ピッチ
213−1−1 −ω Φ
213−1−2 +ω Φ
213−2−1 +ω Φ
213−2−2 −ω Φ
【0022】
本発明の他の実施例によれば、船は、後退と前進の両方向ではなく、一方向にのみ動くこともできる。この場合、プロペラ213−1−1、213−2−1、213−1−2、213−2−2のそれぞれは、固定ピッチのプロペラで、先頭のプロペラのピッチは、Φで一定であり、後続のプロペラのピッチはΦで一定である。
【0023】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施例による船舶の主要構成要素の斜視図。
【図2】本発明の一実施例による船舶の主要構成要素の側面図。
【図3】図2に示したフェリー100のY−Yで展開した平面図。
【図4】所定の直径における6個の異なるピッチにおける可変ピッチプロペラ213−x−1を表す図。
【図5】フェリー100が前進している(すなわち船首が前)時の、プロペラ213−x−1と213−x−2のピッチと回転方向を表す平面図。
【図6】フェリー100が後退している(すなわち船尾が前)時の、プロペラ213−x−1と213−x−2のピッチと回転方向を表す平面図。
【符号の説明】
【0025】
100 フェリー
101 上部構造体
111 艇体
201 喫水線
202 中心線
211 エンジン/機械装置
212 プロペラシャフト
213 プロペラ(スクリュー)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水中浮揚性のある第1艇体と、
水中浮揚性のある第2艇体と、
水中浮揚性のある第3艇体と、
水中浮揚性のある第4艇体と、
前記第1艇体の第1端から前記第2艇体方向に伸びる第1プロペラシャフトと、
前記第1艇体の第1端のみが、プロペラシャフトが伸びる第1艇体の端部であり、
前記第2艇体の第1端から前記第1艇体方向に伸びる第2プロペラシャフトと、
前記第2艇体の第1端のみが、プロペラシャフトが伸びる第2艇体の端部であり、
前記第3艇体の第1端から前記第4艇体方向に伸びる第3プロペラシャフトと、
前記第3艇体の第1端のみが、プロペラシャフトが伸びる第3艇体の端部であり、
前記第4艇体の第1端から前記第3艇体方向に伸びる第4プロペラシャフトと、
前記第4艇体の第1端のみが、プロペラシャフトが伸びる第4艇体の端部であり、
前記第1艇体と、第2艇体と、第3艇体と、第4艇体に搭載される上部構造体と、
を有し、
前記第1艇体と第2艇体と第3艇体と第4艇体が、船舶の全ての浮揚性を提供する
ことを特徴とする船舶。
【請求項2】
前記第1プロペラシャフトに搭載された第1プロペラと、
前記第1艇体内に配置され、前記第1プロペラを回転駆動する第1エンジンと、
前記第2プロペラシャフトに搭載された第2プロペラと、
前記第2艇体内に配置され、前記第2プロペラを回転駆動する第2エンジンと、
前記第3プロペラシャフトに搭載された第3プロペラと、
前記第3艇体内に配置され、前記第3プロペラを回転駆動する第3エンジンと、
前記第4プロペラシャフトに搭載された第4プロペラと、
前記第4艇体内に配置され、前記第4プロペラを回転駆動する第4エンジンと、
を更に有する
ことを特徴とする請求項1記載の船舶。
【請求項3】
前記船が前進する時に、
前記第1プロペラの回転速度は、+ωであり、前記第1プロペラのピッチは、Φであり、
前記第2プロペラの回転速度は、−ωであり、前記第2プロペラのピッチは、Φであり、
前記第3プロペラの回転速度は、−ωであり、前記第3プロペラのピッチは、Φであり、
前記第4プロペラの回転速度は、+ωであり、前記第4プロペラのピッチは、Φである
ことを特徴とする請求項2記載の船舶。
【請求項4】
前記第1プロペラシャフトは、前記第2プロペラシャフトと同一軸上にあり、
前記第3プロペラシャフトは、前記第4プロペラシャフトと同一軸上にある
ことを特徴とする請求項1記載の船舶。
【請求項5】
前記第1プロペラシャフトに搭載された第1可変ピッチプロペラと、
前記第2プロペラシャフトに搭載された第2可変ピッチプロペラと、
前記第3プロペラシャフトに搭載された第3可変ピッチプロペラと、
前記第4プロペラシャフトに搭載された第4可変ピッチプロペラと、
を更に有し、
回転速度がωの時の第1可変ピッチプロペラのピッチΦは、第2可変ピッチプロペラの回転速度がωの時の第2可変ピッチプロペラのピッチΦに等しく、
回転速度がωの時の第3可変ピッチプロペラのピッチΦは、第4可変ピッチプロペラの回転速度がωの時の第4可変ピッチプロペラのピッチΦに等しい
ことを特徴とする請求項1記載の船舶。
【請求項6】
前記第2プロペラの回転速度が−ωの時に、前記第1プロペラの回転速度は、+ωである
ことを特徴とする請求項5記載の船舶。
【請求項7】
前記第1プロペラシャフトは、前記第2プロペラシャフトと同一軸上にあり、
前記第3プロペラシャフトは、前記第4プロペラシャフトと同一軸上にある
前記第1プロペラシャフトは、前記第3プロペラシャフトと並行している
ことを特徴とする請求項5記載の船舶。
【請求項8】
水中浮揚性のある第1艇体と、
水中浮揚性のある第2艇体と、
水中浮揚性のある第3艇体と、
水中浮揚性のある第4艇体と、
前記第1艇体から前記第2艇体方向に伸びる第1プロペラシャフトと、
前記第1プロペラシャフトは、第1艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第2艇体から前記第1艇体方向に伸びる第2プロペラシャフトと、
前記第2プロペラシャフトは、第2艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第3艇体から前記第4艇体方向に伸びる第3プロペラシャフトと、
前記第3プロペラシャフトは、第3艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第4艇体から前記第3艇体方向に伸びる第4プロペラシャフトと、
前記第4プロペラシャフトは、第4艇体から伸びる唯一のプロペラシャフトであり、
前記第1艇体と、第2艇体と、第3艇体と、第4艇体に搭載される上部構造体と、
を有し、
前記第1艇体と第2艇体と第3艇体と第4艇体が、船舶の全ての浮揚性を提供する
ことを特徴とする船舶。

【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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【公表番号】特表2008−505006(P2008−505006A)
【公表日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−519377(P2007−519377)
【出願日】平成17年6月29日(2005.6.29)
【国際出願番号】PCT/US2005/023032
【国際公開番号】WO2006/124041
【国際公開日】平成18年11月23日(2006.11.23)
【出願人】(504242618)ロッキード マーティン コーポレーション (19)