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第3章 軸系装置およびプロペラ
1. 軸系装置
一般に軸系装置とは、主機関あるいは減速機出力軸端から後のプロペラヘ動力を伝達し、船に推進力を与える軸系およびそれに関連する装置の総称である。
軸系は主機関で発生する出力をプロペラに伝達し、プロペラにて生ずる推力（スラスト）を推力軸受にて受け、船体に伝えて船を推進するもので、船舶の推進にもっとも重要なる要素をもつものである。3・1図に一般船の固定ピッチプロペラを有する軸系装置の構造の一例を示す。プロペラ、プロペラ軸、船尾管、船尾管軸受、中間軸、中間軸受、軸封装置などから構成される。
軸系は、その数によって1軸、2軸、3軸、4軸などの種類があり、多軸船とは2軸以上の軸系装置を有する船舶をいう。軸系は、船首側から主機関または減速機に内蔵された推力軸、中間軸、船尾管軸（多軸船の場合）、プロペラ軸から形成される。
3・1図 軸系装置の構造
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中間軸とは、主機関または減速機とプロペラ軸または船尾管軸（多軸船）とを連結する軸をいう。中間軸は、船舶機関規則などにより、主機関の出力および回転数に応じて、主要寸法が決められ、また合格した規格材を使用しなければならない。
一般に中間軸は鍛鋼製で両端は、軸と一体に鍛造された継手フランジまたは艤装上の作業性などを考慮して組立型継手とする。3・2図に軸継手一体型、3・3図、3・4図、3・5図および3・6図に各種の組立型継手を示す。
中間軸受にころがり軸受などを使用する場合は、中間軸の両側または片側を組立型継手とする。
1）軸継手
各軸は軸継手および継手ボルトにて結合される。3・2図に示すように一般的には、軸と一体に鍛造された一体型継手が用いられるが、艤装上の作業性などを考慮して、中間軸およびプロペラ軸の軸継手は組立型継手が採用される。組立型軸継手は、結合方式により、焼嵌式、テーパ式、油圧押込式、スリーブカップリング式などに大別される。3・3図に示すように焼嵌式は、軸部は平行に加工され、主機関のトルクに対して所定の焼嵌代で軸継手を軸に焼嵌めし、キーを用いず結合するものである。この焼嵌式軸継手は、船内での焼嵌作業があるので作業性が劣る。3・4図に示すようなテーパ式軸継手は、継手結合部の軸部は、1／12のテーパをもったコーンパートに加工され、キーを用いて主機関のトルクに対して所定の押込量になるまで、軸継手ナットで締め付けるもので、押込量の確認は、ダイヤルゲージなどで行う。この方式は、比較的小径の軸に用いられる。また、この方式の場合、軸のテーパ部（コーンパート）と軸継手との当り面は、できるだけ均等になるよう仕上げるとともに面の当り率は、75％以上とする。3・5図に示す油圧押込式継手は、継手結合部の軸部は1／12のテーパをもったコーンパートに加工される。キーを用いて油圧ジャッキが内蔵された、軸継手ナットで主機関のトルクに対して、所定の押込量になるまで、押込量をダイヤルゲージなどで確認しながら押込む。この方式の場合、軸のテーパ部（コーンパート）と軸継手との当り面はできるだけ均等になるよう仕上げるとともに面の当り率は75％以上とする。この方式は、比較的軸径の大きい軸継手に用いられる。またキーを用いないキーレスの構造の軸継手もある。
3・6図に示すスリーブカップリングは広く知られているSKFのカップリングで、鋼で作られた二つの組合わせたゆるいテーパのインナスリーブ（内筒スリーブ）と内径がテーパになっている丈夫なアウタスリーブ（外筒スリーブ）から成り、インナスリーブの内径は、軸径より若干大きく簡単に軸方向の位置ぎめすることができるようになっている。カップリングの端に接続される油圧装置からの圧力により、アウタスリーブはテーパの付いたインナスリーブの上をスライドしながら締めつけていき、油圧を抜くと、その締めつけ力で軸の結合が行なわれる。カップリングを外すときは油圧を両スリーブの間に圧入し、インナスリーブとアウタスリーブとの間の摩擦力が減じると、テーパになっているので、アウタスリーブを軸方向に動かそうとする力が生じて軸の結合を外すことができる。
2）継手ボルト
継手ボルトは鍛鋼製であり一般に多く使用されるのは3・7図に示すような平行リーマボルトである。リーマボルトの径は、主機関の出力および回転数により、船舶機関規則の算式によって決められる。また合格した規格材を使用し検査に合格したものでなければならない。リーマボルトの径は、継手フランジのボルト穴の径に対して、或る所要のしめしろをもって機械加工される。リーマボルトは、通常は常温の状態のままで打撃ハンマで継手ボルトの穴に挿入する。また、比較的リーマボルト径が大きいものは、リーマボルトの挿入を容易にするため、リーマボルトをドライアイスなどで冷やして行う。リーマボルトは、継手フランジの穴に挿入後ナットにて締付け、しかるのち回り止めをする。3・8図に示すテーパボルトは、機械加工に困難さがあるが、船内でリーマボルトの着脱作業に十分なスペースがない場合は、継手ボルトの着脱が容易にできる利点がある。
3・2図 軸継手一体型
3・3図 焼嵌式
3・4図 テーパ式
3・5図 油圧押込式
3・6図 スリーブカップリング
3・7図 平行リーマボルト
3・8 図テーパボルト
中間軸受とは中間軸を支える軸受を言う。一般に使用される中間軸受には、軸の回転によって、中間軸受内の潤滑油をかき上げて自己給油する自己給油式（3・9図）と中間軸受へ外部から強制的に給油する強制給油式（3・10図）とがある。
自己給油式軸受は、軸受本体が上下部に分割され、軸受面であるホワイトメタルを内張りした本体に関係なく取外し可能な裏金（軸受メタル）を上下部にまたは、下部のみに装着した構造である。3・9図に示すオイルリング自己給油式は軸に固定されていない1個のオイルリングが軸の回転によってつれ回りをし、軸受本体下部の油だめの油をオイルリングでかき上げ、自己給油し、潤滑するすべりジャーナル軸受である。3・9図に示すオイルカラー自己給油式は、軸に固定された1個のオイルカラーで軸の回転によって、軸受本体下部の油だめの油をかき上げ、自己給油し、潤滑するすべりジャーナル軸受である。
3・10図に示す強制給油方式は、自己給油潤滑方式の軸受ではなく、極低速回転時、軸受油膜形成に有利な無冷却の軸受構造である。この軸受は主機関の潤滑油ポンプなどから分岐した潤滑油で軸受の潤滑および冷却を行うもので、許容軸受面圧も自己給油潤滑方式軸受より高くとれる利点がある。なお自己給油潤滑方式軸受は海水にて冷却される。
中間軸受の標準すきまは、一般に目安として0.00035d＋（0.1〜0.3）またはd／1000である。ただし、d＝中間軸ジャーナル部経（mm）
3・9図 自己給油式
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3.10図 強制給油式
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1）中間軸受取取扱上の注意事項
軸系のターニング時などの極低速回転時は自己給油潤滑式軸受では、軸受面の油膜の形成が困難であるので、オイルリングまたはオイルカラーによる潤滑油のかき上げ量に注意する。また、軸受内の油量の不足により軸受を焼損することがあるので軸受両端からの油の漏洩、振動などによって油面計取付部からの漏洩、油のよごれなどに十分注意する。強制給油潤滑式軸受では、ブラックアウト時、軸系が遊転することを考慮して軸系の遊転時間中給油できる非常用潤滑油重力タンクなどを設けて、非常給油するのが望ましい。
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