JP2004009949A

JP2004009949A - 船舶推進装置における翼角検出装置

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Publication number: JP2004009949A
Application number: JP2002168835A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Minamiya; 南家　芳樹; Kenji Sasaki; 佐々木　健司
Original assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP4198396B2

Abstract

【課題】フィードバックリングに常時安定した上昇力を与えて正確な翼角位置検出を行なう。
【解決手段】船舶推進装置は、船舶に設けられた旋回筒９と、連動する推進軸３、垂直駆動軸４及び推進軸５と、推進軸の端部に設けられた推進器翼１と、推進器翼のピッチを設定する駆動機構１４を有する。駆動機構１４は、ロッド１６とチェーン２０、フィードバックリング２１及びリング２６を介して翼角発信器２５に連結される。フィードバックリング２１は案内棒３３とブッシュ３４により昇降可能であり、その位置に係わらず定反力スプリング５０で一定の上向きの付勢力を与えられる。フィードバックリングの付勢のために従来使用されていた油圧装置が不要となり、フィードバックリングの位置に関係なく常に連結長体に適度な張力が与えられるので弛むことがなく、安定した翼角検出が可能となった。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶に設けられた旋回筒に可変ピッチプロペラを装備した旋回式の船舶推進装置において、可変ピッチプロペラの実翼角をフイードバックするための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に船舶はプロペラの回転数とピッチの調整により運動性能・操船性・速度等の諸元を制御している。ここで、可変ピッチプロペラはサーボシリンダで駆動する場合が多く、フィードバック制御を行わないと所望の実翼角を得ることができない。
【０００３】
図５は、フィードバック制御による可変ピッチプロペラを備えた従来の船舶推進装置における翼角検出装置を示している。推進器翼１はハブ２に組み込まれた可変ピッチ機構を介して運転される。３は推進軸、４は垂直駆動軸、５は原動機軸であり、傘歯車６及び７により原動機８の発生動力をハブ２に伝達する。９は旋回筒であり、船底１０の下部に垂直に突設されており、歯車１１及び１２により旋回用モータ１３によって旋回される。１４は可変ピッチ用の駆動機構であるサーボシリンダであり、ハブ２の中に設けられ、その内部には往復動可動のピストン１５を内蔵する。１６はその一端をピストン１５に連結されたロッドで、推進軸３内を貫通し、軸受１７及び接続板１８を介して長体としてのチェーン２０に接続される。チェーン２０は滑車１９を経て他端をフィードバックリング２１に連結される。
【０００４】
このフィードバックリング２１は、垂直駆動軸４が挿通する中心孔２２と、案内棒３３が摺動する案内孔２３を有している。フィードバックリング２１は、旋回筒９と一緒に旋回し、案内棒３３に沿って昇降可能である。翼角発信器２５の入力軸はリング２６を介してフィードバックリング２１の周縁部に摺動可能に係合している。旋回筒９内では、チェーン２０が、フィードバックリング２１と取付板１８を連結している。
【０００５】
フィードバックリング２１には付勢手段として油圧シリンダ３２のバレル側が取り付けられている。油圧シリンダ３２のロッドは、旋回筒９内の所定位置に設けられている。旋回筒９が旋回すれば、フィードバックリング２１とともに油圧シリンダ３２も旋回する。油圧シリンダ３２は、チェーン２０が弛まないようにフィードバックリング２１に常時上向きの力を与えている。
【０００６】
図６は、従来の船舶推進装置における翼角検出装置の他の例において、フィードバックリング付近を示す図である。図６に図示した構成部分のうち、図５に図示した構成部分と機能において実質的に同一の構成部分については、図５に用いた符合と同一の符号を付して説明を省略する。
この例では、フィードバックリング２１の昇降を案内する案内棒３３にコイルスプリング４０が介装され、この案内棒３３のうちの一本にサーボシリンダに連動するチェーン２０が連結されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示した従来の翼角検出装置によれば、フィードバックリング２１の位置保持に油圧シリンダ３２を用いていたため、常時油圧ポンプ３５を作動させておく必要があり、これを停止するとフィードバックリング２１が下がってチェーン２０が弛み、正確な翼角位置を検出することができなかった。
【０００８】
また、図６に示した従来の他の翼角検出装置によれば、前述の通りフィードバックリング２１の付勢手段として一般的なコイルスプリング４０を用いているが、このコイルスプリング４０は圧縮量が変わるとその反力が大きく変わってしまうので、フィードバックリング２１の位置によってチェーン２０の張力が大きく変わり、その結果生じたチェーン２０の弾性変形量の差が正確な翼角位置検出にとって不都合となるという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成でフィードバックリングに常時安定した上昇力を与えることが出来、特にフィードバックリングの位置によって上昇力が変化することがないために、正確な翼角位置検出を行なえる翼角検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された船舶推進装置における翼角検出装置は、水平面内で旋回可能となるように船舶に設けられた旋回筒９と、前記旋回筒の旋回中心に設けられて駆動される垂直駆動軸４と、前記旋回筒の内部に水平に設けられて前記垂直駆動軸に連動する推進軸５と、前記推進軸の端部に設けられて水中で回転する推進器翼１と、前記推進器翼のピッチを設定する駆動機構１４とを有する船舶推進装置に設けられるものである。そして、この翼角検出装置は、次の構成要素を備えていることを前提とする。まず、前記駆動機構に連動して操作され、前記推進器の実翼角を示す信号を出力する翼角発信器２５を有している。また、前記旋回筒とともに旋回するように前記旋回筒内の所定位置に垂直に固設された案内手段３３を有している。また、前記垂直駆動軸が挿通する中心孔２２と前記案内手段が摺動する案内孔を有し、前記旋回筒と一緒に旋回するとともに前記案内手段に沿って昇降可能となるように前記旋回筒内に設けられたフィードバックリング２１を有している。また、前記翼角発信器の入力軸に設けられ、前記フィードバックリングの周縁部に摺動可能に連結される連結体２６を有している。また、前記旋回筒内で垂直に配置されて前記フィードバックリングと前記駆動機構を連結する連結長体２０を有している。そして、前記旋回筒とともに旋回するように前記旋回筒内の所定位置に設けられ、前記連結長体が弛まないように前記フィードバックリングを上向きに付勢する付勢手段を備えている。かかる翼角検出装置において、本願発明は、前記付勢手段が、昇降する前記フィードバックリングの位置に係わらず一定の付勢力を与える定反力スプリング５０であること特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載された翼角検出装置は、請求項１記載の船舶推進装置における翼角検出装置において、前記定反力スプリングがガススプリング６０であることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の翼角検出装置は、可変ピッチ式の船舶用推進旋回装置の翼角検出装置において、フィードバックリングの動作を補助する付勢手段として、従来の油圧シリンダやコイルスプリングに替えて、定反力スプリング、例えばガススプリングを用いたことを特徴としている。
【００１３】
図１は、本発明装置の実施例を示す。尚、本実施例の構成のうち、図５の構成と共通する部分については同一の符号を付する。
図１に於いて、一端をピストン１５に連結されたロッド１６は推進軸３内を貫通している。ロッド１６の先端には、軸受１７、取付板１８があり、連結用の長体であるチェーン２０の一端は、取付板１８に連結されている。チェーン２０は、更に滑車１９を経て他端をフィードバックリング２１に連結されている。
【００１４】
前記旋回筒９の内部には、案内手段としての案内棒３３が取り付けられている。案内棒３３は、旋回筒９とともに旋回するように前記旋回筒９内の所定位置に垂直に固設されている。本例の案内棒３３は４本であり、垂直駆動軸４の周りに等角度間隔で配置されている。案内棒３３は、必ずしも等角度間隔で配置されていることに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１５】
前記旋回筒９の内部に設けられているフィードバックリング２１は、垂直駆動軸４が挿通する中心孔２２と、案内棒３３が摺動する案内孔に設けられたブッシュ３４とを有している。フィードバックリング２１は旋回筒９と一緒に旋回するとともに、案内棒３３に沿って昇降可能である。
【００１６】
翼角発信器２５の入力軸にはリング２６が設けられている。リング２６は、フィードバックリング２１の周縁部に摺動可能に係合している。従って、旋回筒９とともにフィードバックリング２１が旋回しても、所定位置に設置された翼角発信器２５のリング２６がフィードバックリング２１から外れることはない。
【００１７】
旋回筒９内では、垂直に配置された連結長体としてのチェーン２０が、フィードバックリング２１と取付板１８を連結している。
【００１８】
フィードバックリング２１と、旋回筒９内の所定位置との間には、定反力スプリング５０が取り付けられている。旋回筒９が旋回すれば、フィードバックリング２１とともに定反力スプリング５０も旋回する。本例では、定反力スプリング５０は、フィードバックリング２１の回転方向について１８０°間隔で、等間隔で配置された４本の案内棒３３の間に設置されている。しかし定反力スプリング５０は、必ずしも１８０°間隔で配置されるものでないことは言うまでもない。
【００１９】
定反力スプリング５０は、チェーン２０が弛まないようにフィードバックリング２１に常時上向きの所定の力を与えており、しかもその力はフィードバックリング２１の昇降方向の位置に係わらず一定で安定している。このため、フィードバックリング２１の位置に係わらずチェーン２０の張力は一定に保持され、チェーン２０に生じる弾性変形量も一定となるため、正確な翼角位置が検出できるという効果がある。
【００２０】
即ち、本例によれば、ピストン１５の水平方向の変位は、フィードバックリング２１及びリング２６を介して翼角発信器２５に垂直方向の変位として正確に伝えられる。また、本例によれば、フィードバックリング２６の姿勢保持のために案内棒３３にブッシュ３４を設けているので、定反力スプリング５０で上昇力を与えても、フィードバックリング２１の姿勢を水平に保持する作用がより確実に得られる。
【００２１】
即ち、フィードバックリング２１の孔に案内棒を単に直接挿入しただけのものであると、実際に翼角が変化してチェーン２０に引張りや弛みが生じた時、このフィードバックリング２１の孔と案内棒との間に生じる摩擦によってフィードバックリング２１が滑らかに昇降できないという問題が生じうるが、本例によればフィードバックリング２１は傾くことなく姿勢を水平に保持しながらブッシュ３４を介して案内棒３３に対して滑らかに移動することができる。
【００２２】
図２〜図４は、本発明装置の他の実施例を示す。尚、本実施例の構成のうち、図１の構成と共通する部分については対応する符号を付して構成の説明を省略する。図２に示すように、本例の翼角検出装置は、フィードバックリング２１の動作を補助する付勢手段として、定反力スプリングとしての機能を有するガススプリング６０を用いている。
【００２３】
図３に示すように、ガススプリング６０は、密閉されたシリンダ６１と、シリンダ６１内を軸方向に移動するピストン６２と、ピストン６２に一体に連結されたロッド６３を有する。ロッド６３は、シール６４及びガイド６５を介してシリンダ６１の一端側を気密に貫通して外部に突出している。シリンダ６１の内部は、ピストン６２によって２室に分けられるが、この２室には圧縮ガス（例えば窒素ガス）６６が封入されており、またピストン６２にはこの２質を連通するオリフィス６２ａが形成されている。さらに、シリンダ６１内には適量のオイル６７が充填され、伸びと縮みの速度をオイル６７により制御できる。ロッド６３の先端と、シリンダ６１の他端には、それぞれ取り付け部６８，６９が設けられている。
【００２４】
図２に示すように、ガススプリング６０は、シリンダ６１の他端の取り付け部６９が上方のフィードバックリング２１に連結され、ロッド６３の先端の取り付け部６８が下方にある本装置の不動部分に連結されている。ガススプリング６０の取り付け位置は、フィードバックリング２１のブッシュ３４に摺動する案内棒３３に近接しており、垂直駆動軸４について案内棒３３よりも外側である。
【００２５】
このガススプリング６０は、シリンダ６１内に封入したガス６６の反力をばねに使用しているため、コイルスプリングやゴム等の弾性体に比べて小型でありながら大きな初期荷重で小さなばね定数が得られる。従って、そのストロークに対する荷重は、図４に示すように、ストロークに係わらずほぼ一定である。従来フィードバックリングの付勢手段として用いられていた通常のコイルスプリングでは、図４中に示すようにストロークと荷重がほぼ正比例しているのに対し、ガススプリング６０ではストロークに係わらず、即ちフィードバックリング２１の昇降方向の位置に係わらず、フィードバックリング２１に与える力がほぼ一定になり、チェーン２０に生じる弾性変形量も一定となるため、正確な翼角位置が検出できるという効果がある。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の船舶推進装置における翼角検出装置によれば、フィードバックリングの付勢手段として定反力スプリングを用いたので、油圧シリンダ等の油圧装置が不要となり、油圧装置の停止中も翼角検出が可能となった。
【００２７】
また、フィードバックリングの位置に関係なく安定した付勢力を発揮する定反力スプリング、例えばガススプリングの機能により、翼角検出装置全体としての動作がより安定するという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す構造図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の一例を示す構造図である。
【図３】図２に用いられるガススプリングの構造を示す切り欠き斜視図である。
【図４】図３に示すガススプリングの特性と、本発明では用いない他の付勢手段等の特性を比較して示す図である。
【図５】従来の船舶推進装置における翼角検出装置を示す構造図である。
【図６】従来の船舶推進装置における翼角検出装置の他の例を示す構造図である。
【符号の説明】
１…推進器翼、４…垂直駆動軸、５…推進軸、９…旋回筒、１４…駆動機構としてのサーボシリンダ、１６…推進軸、２０…連結長体としてのチェーン、２１…フィードバックリング、２２…中心孔、２５…翼角発信器、２６…連結体としてのリング、３３…案内手段としての案内棒、３４…ブッシュ、５０…定反力スプリング、６０…ガススプリング。

Claims

水平面内で旋回可能となるように船舶に設けられた旋回筒と、前記旋回筒の旋回中心に設けられて駆動される垂直駆動軸と、前記旋回筒の内部に水平に設けられて前記垂直駆動軸に連動する推進軸と、前記推進軸の端部に設けられて水中で回転する推進器翼と、前記推進器翼のピッチを設定する駆動機構とを有する船舶推進装置に設けられ、
前記駆動機構に連動して操作され、前記推進器の実翼角を示す信号を出力する翼角発信器と、
前記旋回筒とともに旋回するように前記旋回筒内の所定位置に垂直に固設された案内手段と、
前記垂直駆動軸が挿通する中心孔と、前記案内手段が摺動する案内孔を有し、前記旋回筒と一緒に旋回するとともに前記案内手段に沿って昇降可能となるように前記旋回筒内に設けられたフィードバックリングと、
前記翼角発信器の入力軸に設けられ、前記フィードバックリングの周縁部に摺動可能に連結される連結体と、
前記旋回筒内で垂直に配置されて前記フィードバックリングと前記駆動機構を連結する連結長体と、
前記旋回筒とともに旋回するように前記旋回筒内の所定位置に設けられ、前記連結長体が弛まないように前記フィードバックリングを上向きに付勢する付勢手段を備えた翼角検出装置において、
前記付勢手段が、昇降する前記フィードバックリングの位置に係わらず一定の付勢力を与える定反力スプリングであること特徴とする船舶推進装置における翼角検出装置。
前記定反力スプリングがガススプリングであることを特徴とする請求項１記載の船舶推進装置における翼角検出装置。