JP2005247122A

JP2005247122A - 舵装置およびその取付方法

Info

Publication number: JP2005247122A
Application number: JP2004059910A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Hori; 龍明堀; Tadayoshi Iwasa; 忠義岩佐; Yukio Tomita; 幸雄冨田; Toshihiko Arii; 俊彦有井
Original assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd; Oshima Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd; Oshima Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP4312081B2

Abstract

【課題】スケグを不要となし、舵および舵取機の船体への建て付けの時間とコストを削減することを可能にし、船の操縦性と保針性を一層高められる舵装置およびその取付方法を提供する。
【解決手段】ホーン本体３１が溶接組立構造をなし、舵軸軸受７およびピントルガジョン８に鋳鋼構造のボス部７１、８１を溶接したホーン３を船尾船殻１に取り付け、舵板２に舵軸４を結合した結合体をホーン３に仮支承させ、据付台５１と結合した舵取機５を舵軸４の頭部に同心に装着し、舵軸軸受７とピントルガジョン８の部位において、それぞれボス部７１、８１とブッシュ７２、８２との間の間隙のずれを調整できるように工場で機械加工を受けたブッシュホルダー装置７３、８３を装着し、然る後に舵取機据付台５１を舵取機甲板に溶接する。舵軸軸受７を船尾船殻１に接近して位置せしめるとともに、舵板２の頂面を舵軸軸受７の下面位置に一致せしめる。
【選択図】図１

Description

本発明は舵装置およびその取付方法に関し、特にマリナー型の舵装置に係るものである。

現在、舵を船尾に装備する方式としては、懸吊型もしくはいわゆるマリナー型のいずれかが採用されるのが普通である。
従来の懸吊型の舵は、例えば図９に示すように、舵板２ａをその頂部で舵軸４ａと結合し、舵軸４ａを船尾船殻１に設けた軸受７ａによって回転自在に支承している。この懸吊型は、構造が簡単であるが、舵による曲げモーメントを舵軸のみで支承する必要があることや、曲げモーメントの支持点が一箇所であることから舵軸の径が大きくなる。また、舵軸径が大きくなることによって必然的に舵板の厚さが必要以上に大きくなる。従って、推進時に舵軸および舵板の抗力が大きくなるという欠点がある。

従来のマリナー型の舵は、例えば図１０に示すように、船尾船殻１から舵板２ｂのほぼ中央あたりまで下方に突出したホーン３ｂを設けており、ホーン３ｂが舵板２ｂの頂部を支持する舵軸４ｂと舵板２ｂのほぼ中央部に設けたピントル６ｂとをそれぞれ舵軸軸受７ｂおよびピントルガジョン８ｂを介して回転自在に支承している。また、舵板２ｂの頂面と船尾船殻１との間におけるホーン３ｂの後方の空間を満たす構造物として凸面流線形をなすスケグ１ｂを設けている。

マリナー型は、懸吊型に比べて構造は複雑であるが、舵による曲げモーメントを船体構造物としてのホーンで支承することや、舵軸はねじりモーメントを負担するだけでよいことから、舵軸径が小さくてすむ。従って、舵板の厚さが必要以上に大きくなることがなく、推進抵抗が減少する。また、舵軸が水流に直接当たることがないので、カルマン渦による舵軸の推進抵抗がない。さらに、舵板がホーンの二点で支持されることにより、軸受部も懸吊型に比べて小さくてすむ。

舵の船尾への装備方式としては、これらの得失を勘案して、懸吊型かマリナー型のいずれかが採用されている。従来、大型で船速がそれほど大きくなく、舵の抵抗の全推進抵抗に占める割合が相対的に小さいような船舶においては、舵としてマリナー型が使用されることが多い。これは、懸吊型の舵に比べて舵軸の直径が小さくなることや、舵を支承する軸受部が小さくてすむことなどの理由による。

舵としては、舵板の水平断面輪郭が翼断面をなすもの、すなわち、全体として凸面流線形となっているものが古くから用いられてきた。しかし、近年においては、船舶の操縦性、保針性、針路安定性および追従性を向上させるために、いわゆるシリング舵が用いられるようになってきている。このシリング舵は、舵に角度を与えたときには高い揚力を発生し、かつ船舶の直進中、すなわち舵の中立位置においては層流剥離が起こりにくいような舵板断面輪郭をもつ舵である。

これは、例えば懸吊型の場合、図１１に示すようなものである。図１１において、舵板２ａは、その水平断面輪郭において、前縁部２１ａが半円形をなすとともに、前縁部２１ａに連続する中間部２２ａが船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達し、その後に徐々に断面幅を減じて最小幅に達し、その後に後縁２３ａに至る船首尾方向の比較的短い間にわたって断面幅を徐々に増大する後縁部２４ａを有する形状となっている。
特開平５−３９０８９号

舵板２ａの頂面と底面にはそれぞれ頂端板２５ａおよび底端板２６ａを設けている。頂端板２５ａおよび底端板２６ａは水流を効果的に舵板２ａの面上に取り込んで揚力の発生を高めるためのものである。上述した効果により、舵角を与えたときに舵板２ａに高い揚力が発生して、通常の凸面流線形断面を持つ舵に比べて高い操縦性を船に与え、また、船の直進時に高い保針性を与えている。

上述した従来のマリナー型の舵装置の場合には、ホーンの後方における舵板の頂面と船尾船殻との間の空間において発生するカルマン渦による損失抵抗を避けるために、凸面流線形断面をなす大規模なスケグを設ける必要があった。このスケグは船の針路安定性に資するものでもある。しかし、スケグは固定した付加物であることから船尾船殻に沿って流れる水流の角度との関係を誤って設定すると害となる揚抗力の発生が大きくなるので、細心の注意を払って設計、取り付けを行わなければならなかった。このため、大きな製作費と時間を要していた。

ホーンは、舵軸軸受のボス部およびピントルガジョンのボス部とともに一体物として製造される複雑な構造の大型の鋳鋼品であり、また、その建て付けに当たっては、ホーンを船尾船殻に溶接により取り付けたあとで、舵軸との芯合わせのために、舵軸軸受およびピントルガジョンの部分について現場での大規模なボーリング加工を行う必要があった。

さらに、舵取機は据付台を介して舵取機甲板に取り付けるが、その取り付けに当たっては、舵取機の軸心がホーンの舵軸軸受およびピントルガジョンの軸心に一致するように、また、舵取機の上下方向の位置が舵軸すなわちホーンの舵軸軸受の位置に対して適正となるように、軸心調整および位置調整を行う必要があった。

このため、ホーンが複雑な構造の大型鋳鋼品であることによるコスト高に加えて、舵および舵取機の船体への建て付けの時間およびコストが多くなるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するものであり、スケグを不要となすとともに、ホーンにおいて舵軸軸受部およびピントルガジョン部のみに鋳鋼を使用し、他の部位に鋼板溶接組立構造を採用することで、舵および舵取機の船体への建て付けの時間とコストを削減することを可能にするとともに、船の操縦性と保針性を一層高められる舵装置およびその取付方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の舵装置は、舵板はその水平断面輪郭において、前縁部が半円形をなすとともに、前縁部に連続する中間部が船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達し、その後に徐々に断面幅を減じて最小幅に達し、その後に後縁に至る船首尾方向の比較的短い間にわたって断面幅を徐々に増大する後縁部を有する形状をなし、舵板の頂面と底面にそれぞれ頂端板と底端板を設け、舵板を頂部で舵軸に懸吊固定し、舵軸を舵取機により回転自在に支承し、船尾船殻から舵板のほぼ中央あたりまで下方に突出したホーンを設け、ホーンによって舵板の頂部における舵軸の部位と舵板の上下方向ほぼ中央部に設けたピントルとをそれぞれ舵軸軸受およびピントルガジョンを介してラジアル方向に支承する舵の支持構造において、
ホーンの舵軸軸受を船尾船殻に接近して位置せしめるとともに、舵板の頂面をホーンの舵軸軸受の下面位置に一致させたものである。

上記構成により、ホーンの直後部の空間がなくなるとともに、舵板の頂面と船尾船殻との間において空間が狭くなることにより、渦の発生による損失抵抗がなくなるので、従来必要としていたスケグが不要となり、スケグの設置に関わるコストと所要時間を削減することができる。また、ホーンの舵軸軸受を船首尾船殻に接近して位置せしめるとともに、舵板の頂面をホーンの舵軸軸受の下面位置に一致させことで、必然的に舵の面積が大きくなるので、船の操縦性がさらに向上する。

請求項２に係る本発明の舵装置は、ホーンが鋼板溶接組立構造のホーン本体と、ホーン本体に溶接して取り付ける舵軸軸受とピントルガジョンとからなり、舵軸軸受とピントルガジョンにそれぞれ鋳鋼構造のボス部を設け、ピントルのブッシュとピントルガジョンのボス部の間、および舵軸のブッシュと舵軸軸受のボス部の間にそれぞれブッシュホルダー装置を設けたものである。

上記構成により、ホーン本体を鋼板溶接組立構造にできること、および舵軸軸受のボス部とピントルガジョンのボス部の鋳鋼構造が極めて簡単かつ小型になることから、それらの製作が容易になり、製造コストが大きく低減する。さらに、ブッシュホルダー装置を設置することにより、大規模な現場ボーリングを行う必要がなく、軸心調整を容易に行うことができるので、建て付け時間を短縮することができ、また艤装コストを低減することができる。

請求項３に係る本発明の舵装置の取付方法は、ホーン本体に舵軸軸受ボス部とピントルガジョンボス部をそれぞれ溶接したホーンを予め船尾船殻に溶接して取り付け、舵板の回転中心が舵軸軸心と一致するように舵板に舵軸を結合した結合体をホーンに仮支承させ、舵板の底部と渠底との間に盤木を敷いて舵板と舵軸の重量を支えた状態にした後、舵取機据付台と結合した舵取機を結合体の舵軸頭部に同心に装着し、ホーンの舵軸軸受およびピントルガジョンのそれぞれの部位において、舵軸軸受ブッシュと舵軸軸受ボス部の間、およびピントルガジョンブッシュとピントルガジョンボス部の間のそれぞれの間隙のずれをブッシュホルダー装置により調整し、然る後に舵取機据付台を舵取機甲板に溶接するように構成したものである。

上記構成により、舵軸、舵軸軸受、ピントルガジョンおよび舵取機を個々に芯合せするとともに、個々に上下方向の位置調整を行って建て付ける必要がなくなり、舵板、舵軸および舵取機の船体への建て付け時間を著しく短縮することができるとともに、艤装コストを大きく低減できる。

以上述べたように本発明によれば、従来必要としていたスケグが不要となること、およびホーンを鋼板溶接組立構造のホーン本体とそれぞれ簡単で小型の鋳鋼品ですむ舵軸軸受のボス部およびピントルガジョンのボス部とに分割したことにより、製造が容易になり製造コストが低減する。

さらに、舵板と舵軸に対してホーンの舵軸軸受とピントルガジョンおよび舵取機を個々に現場で芯合せと位置調整を行う必要がなくなり、舵板と舵軸と舵取機の結合体と、ホーンの舵軸軸受およびピントルガジョンとの間のそれぞれの芯ずれを単にブッシュホルダー装置の工場での機械加工により調整することで舵装置を船体に建て付けることができる。

さらに、舵取機はその位置調整を必要とすることなく舵取機甲板に溶接することができるので、舵およびその支持構造の船体への建て付け時間が著しく短縮されるとともに、艤装コストを大きく低減できる。さらに、スケグを不要とした分だけ舵面積が大きくなって船の操縦性がさらに向上するなど、卓越した効果を発揮する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５において、船尾船殻１から舵板２のほぼ中央あたりまで下方に突出してホーン３が設けられており、舵板２は頂部を舵軸４に懸吊固定され、舵軸４は頂部を舵取機５により回転自在に支承されている。ホーン３は、舵板２の頂部における舵軸４の部位と舵板２の上下方向ほぼ中央部に設けたピントル６とを、それぞれ舵軸軸受７およびピントルガジョン８を介してラジアル方向に支承している。

舵板２は、その水平断面輪郭において、前縁部２１が半円形をなすとともに、前縁部２１に連続する中間部２２が船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達し、その後に徐々に断面幅を減じて最小幅に達し、その後に後縁２３に至る船首尾方向の比較的短い間にわたって断面幅を徐々に増大する後縁部２４を有する形状をなしている。舵板２の頂面と底面にはそれぞれ頂端板２５と底端板２６を設けており、底端板２６は両舷側端部を下方に若干屈折させた形状を有する。

ホーン３の舵軸軸受７は船尾船殻１に可能な限りもっとも近接する位置に配置し、舵板２の頂面をホーン舵軸軸受７の下面位置に一致させている。ホーン３は、船尾船殻１に溶接して取り付けるホーン本体３１、ホーン本体３１の船尾船殻１の近接部に溶接して取り付ける舵軸軸受７、およびホーン本体３１の下端部に溶接して取り付けるピントルガジョン８に分割した構造を有し、ホーン本体３１は鋼板溶接組立構造となし、舵軸軸受７のボス部７１とピントルガジョン８のボス部８１を鋳鋼構造としている。

図６に示すように、ピントル６とピントルガジョンのボス部８１の間、および舵軸４と舵軸軸受ボス部７１の間にそれぞれ、ブッシュ７２、８２およびブッシュホルダー装置７３、８３を設けており、ブッシュホルダー装置７３、８３はそれぞれ舵軸軸受７のブッシュ７２とボス部７１の間の間隙、およびピントルガジョン８のブッシュ８２とボス部８１の間の間隙をそれぞれ調整するためのものである。

以下、上記構成における作用を説明する。先ず、舵および支持構造を船体へ取り付ける工程を説明する。ホーン本体３１に舵軸軸受ボス部７１とピントルガジョンボス部８１をそれぞれ溶接したホーン３を船尾船殻１に溶接して取り付け、舵板２に舵軸４を結合した結合体をホーン３に仮支承させる。この結合体は舵板２の回転中心が舵軸４の軸心と一致する構造をなす。

舵板２の底部と渠底との間に盤木を敷いて舵板２と舵軸４の重量を支えた状態にした後、舵取機据付台５１と結合した舵取機５を上記結合体の舵軸４の頭部に同心に装着する。然る後に、ホーン３の舵軸軸受７およびピントルガジョン８のそれぞれの部位において、舵軸軸受７のブッシュ７２とボス部７１の間、およびピントルガジョン８のブッシュ８２とボス部８１の間の間隙のずれをそれぞれブッシュホルダー装置７３、８３により調整する。

すなわち、例えば図７に示すように、ボス部７１、８１の孔中心ｍが舵軸４あるいはピントル６の軸心ｎに対してずれを生じている場合は、ボス部７１、８１の内径の芯ずれ量を下げ振りによって計測する。そして、図８に示すように、計測した値に基づいて、ブッシュホルダー装置７３、８３の挿嵌後のボス部７１、８１の軸心が軸心ｎに一致するようにブッシュホルダー装置７３、８３の外径を工場で機械加工し、このブッシュホルダー装置７３、８３をブッシュ７２、８２とボス部７１、８１の間に挿嵌する。

これにより、ホーン３の舵軸軸受７およびピントルガジョン８と舵軸４およびピントル６とのそれぞれの軸心調整が容易にできるので、従来のようなホーンの舵軸軸受部およびピントルガジョン部に対する芯合せのための大規模な現場ボーリング加工も不要になる。然る後に、舵取機据付台５１を舵取機甲板１１に溶接することで舵およびその支持構造の船体への建て付けが完了する。

以上の操作によって、舵軸４、舵軸軸受７、ピントルガジョン８および舵取機５を個々に芯合せするとともに、個々に上下方向の位置調整を行って建て付ける必要がなくなり、舵板２、舵軸４および舵取機５の船体への建て付け時間が著しく短縮され、艤装コストが大きく低減される。

次に、本発明の舵装置の作動について説明する。舵板２と舵軸４は、軸方向の荷重を舵取機５のスラスト軸受で支承し、半径方向の荷重をホーン３の舵軸軸受７とピントルガジョン８および舵取機５のラジアル軸受で支承する状態で舵取機５により作動させる。

舵板２を中立位置に保持する船の直進航行時においては、ホーン３の直後方にカルマン渦が発生する空間がなく、それによる損失抵抗がなくなるとともに、舵板２の頂面と船尾船殻１との間において空間が狭くなるので、従来必要としていたスケグが不要となり、スケグの設置に関わる細心の注意を要する設計、製作コストおよび艤装コストが不要となる。

また、本発明の舵板２では、凸面流線形の水平断面輪郭をもつ通常の舵に比べて、層流剥離が起こりにくく、直進時の抵抗が減少するので、また、後縁部２４における水流屈折が前進方向推力を作り出すので、後縁部２４における水流屈折による粘性圧力抵抗の増加がこれらにより相殺され、通常の凸面流線形断面の舵の場合と同等あるいはそれ以下の推進抵抗となる。

また、舵板２の水平断面輪郭においては、後縁部２４からの出立渦の生成が通常の凸面流線形断面の舵の場合よりも速いので揚力の発生が速くなる。従って、舵の効きの応答が速くなることから当て舵の角度が小さくてすみ、また、それにもかかわらず船首揺の度合が小さくなって船の保針性が向上する。

また、舵板２に舵角を与えた時には、水流のエネルギーは舵板２の頂端板２５と底端板２６の間に取り込まれて舵板２の面に強く作用し、舵板２は通常の翼としての揚力を発生するほかに後縁部２４における水流の屈折による揚力が発生して、全体として高い揚力を発生するから船に高い操縦性を与える。さらに、スケグがなくなることで必然的に舵板２の面積が大きくなるので、操縦性がさらに向上する。

本発明の実施の形態における舵装置を示す部分断面全体側面図図１におけるａ−ａ矢視断面図図１におけるｂ−ｂ矢視断面図図１におけるｃ−ｃ矢視断面図図１におけるｄ−ｄ矢視断面図同実施の形態におけるホーンの舵軸軸受部あるいはピントルガジョン部の詳細を示す断面側面図同舵軸受部あるいはピントルガジョン部の軸心ずれ例を示す説明図同舵軸軸受部あるいはピントルガジョン部のブッシュホルダー装置に対する機械加工後の状態例を示す説明図従来の舵およびその支持構造（懸吊型）を示す全体側面図従来の舵およびその支持構造（マリナー型）を示す全体側面図従来の舵およびその支持構造（懸吊型）における舵の鳥瞰図

符号の説明

１船尾船殻
２舵板
３ホーン
４舵軸
５舵取機
６ピントル
７舵軸軸受
８ピントルガジョン
９盤木
１１舵取機甲板
２１前縁部
２２中間部
２３後縁
２４後縁部
２５頂端板
２６底端板
３１ホーン本体
５１据付台
７１ボス部
７２ブッシュ
７３ブッシュホルダー装置
８１ボス部
８２ブッシュ
８３ブッシュホルダー装置

Claims

舵板はその水平断面輪郭において、前縁部が半円形をなすとともに、前縁部に連続する中間部が船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達し、その後に徐々に断面幅を減じて最小幅に達し、その後に後縁に至る船首尾方向の比較的短い間にわたって断面幅を徐々に増大する後縁部を有する形状をなし、舵板の頂面と底面にそれぞれ頂端板と底端板を設け、舵板を頂部で舵軸に懸吊固定し、舵軸を舵取機により回転自在に支承し、船尾船殻から舵板のほぼ中央あたりまで下方に突出したホーンを設け、ホーンによって舵板の頂部における舵軸の部位と舵板の上下方向ほぼ中央部に設けたピントルとをそれぞれ舵軸軸受およびピントルガジョンを介してラジアル方向に支承する舵装置において、
ホーンの舵軸軸受を船尾船殻に接近して位置せしめるとともに、舵板の頂面をホーンの舵軸軸受の下面位置に一致させたことを特徴とする舵装置。
ホーンが鋼板溶接組立構造のホーン本体と、ホーン本体に溶接して取り付ける舵軸軸受とピントルガジョンとからなり、舵軸軸受とピントルガジョンにそれぞれ鋳鋼構造のボス部を設け、ピントルのブッシュとピントルガジョンのボス部の間、および舵軸のブッシュと舵軸軸受のボス部の間にそれぞれブッシュホルダー装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の舵装置。
ホーン本体に舵軸軸受ボス部とピントルガジョンボス部をそれぞれ溶接したホーンを予め船尾船殻に溶接して取り付け、舵板の回転中心が舵軸軸心と一致するように舵板に舵軸を結合した結合体をホーンに仮支承させ、舵板の底部と渠底との間に盤木を敷いて舵板と舵軸の重量を支えた状態にした後、舵取機据付台と結合した舵取機を結合体の舵軸頭部に同心に装着し、ホーンの舵軸軸受およびピントルガジョンのそれぞれの部位において、舵軸軸受ブッシュと舵軸軸受ボス部の間、およびピントルガジョンブッシュとピントルガジョンボス部の間のそれぞれの間隙のずれをブッシュホルダー装置により調整し、然る後に舵取機据付台を舵取機甲板に溶接することを特徴とする舵装置の取付方法。