電気推進 (船舶)

船舶における電気推進の概要



船舶における電気推進とは、電動機を用いて推進器を駆動させ、船を運行する方式です。推進の方法は、一般的なスクリュープロペラのほか、ウォータージェット推進器を使用することもあります。また、回転電動機を介さない電磁推進については、別途研究が進められています。

歴史



19世紀



電気推進の試みは19世紀、特に潜水艦において始まりました。1884年にアメリカ海軍のタック艇、1885年にイギリス海軍の「ノーチラス」において、電池から得た電力を用いる機関が搭載されました。これらは高評価を受けたものの、潜水能力においては限界があり、初期の試作品にとどまりました。1888年に就役したフランス海軍の「ジムノート」は、564個の蓄電池と55馬力の電動機を搭載しており、実用レベルでの成功を収めました。1886年には、アントニー・レッケンツァウンによる小型艇「ヴォルタ」がイギリス海峡を横断し、電気推進の水上船への応用の先駆けとなりました。

さらに1898年には、水上での航行が可能な「ホランド」が登場し、自己充電機能を持つ原動機が搭載されました。

20世紀



20世紀に入ると、蒸気タービンの高効率運転とスクリュープロペラの効率的な回転数の整合に関する課題が生じました。このため、減速機を必要としましたが、初期技術では実用的なものは作れませんでした。そこで、ターボ・エレクトリック方式として電気推進が利用されるようになりました。また、ディーゼルエンジンにおいても、直接駆動よりもディーゼル・エレクトリック方式が適用されるようになりました。

1920年代では減速装置の信頼性が向上し、電気推進の導入は減少しましたが、第二次世界大戦による艦船の量産の必要から、再び塔・電気方式やディーゼル・エレクトリック方式が広く採用されました。戦後は水上戦闘艦への電気推進は減少したものの、潜水艦では依然として一般的でした。一方で、小型艦艇や商船においては、静音性や設計の自由度が求められ、電気推進が採用されました。

1980年代にはパワーエレクトロニクスの発展により、水上戦闘艦における電気推進の見直しが行われ、統合電気推進方式が実現しつつありました。これにより、艦内の電力要件に応じた新たな設計が可能となりました。

21世紀



21世紀に入り、燃料電池を活用した電力推進の研究が進められています。また、充電池の性能向上に伴い、発電機を搭載せずに電気推進を行う例も見られています。例えば、電動フェリーなどは、環境負荷を減らしつつ効率的な運行を実現しています。さらに、大型船舶においてもリチウムイオン電池を用いた新しいシステムの導入が予定されています。観光船などでは、低コストでの運行が可能な電動機が使われ始めています。

原理



電気推進方式は、発電機と電動機の組み合わせによって分類されます。具体的には、直流方式、交直併用方式、交流方式の3つがあります。

  • - 直流方式: 直流発電機が電力を供給し、直流整流子電動機が動作します。この方式は初期から使われてきましたが、整流子の保守が必要です。



このように、船舶における電気推進はさまざまな技術的進展を遂げ、今後も進化し続けるでしょう。

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