JP2009107512A - フラップ付舵 - Google Patents

Abstract

【課題】
船舶が高速で航行する場合には、小角度の舵効きは鈍く、高速非常時または低速大舵時には、鋭く揚力を達成することができるフラップ付舵を提供することを目的とする。
【解決手段】
船舶の船尾部プロペラ後方に装備されるフラップ付舵であって、主舵軸に固定された主舵と、この主舵３の後縁部に設けられ、上下のフラップピンを軸として回転可能に取り付けられているフラップと、前記フラップの前端上部にガイドピンが立設されたフラップアームと、前記船舶の船体に固定され、該船体と前記フラップアームの間に水平に配置され、かつ、所定長のガイド溝を船体縦方向に有する制御板とからなり、前記ガイドピンが前記ガイド溝内を船体中心線上を移動するリンク機構を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、船舶の操舵を行なうため、船舶の船尾部プロペラ後方に装備されるフラップ付舵に関するものである。

この種のフラップ舵は、数十年前から開発され、特開平１０−３３８１９８公報および特開２０００−１８５６９３公報に開示されているものが知られている。特開平１０−３３８１９８公報および特開２０００−１８５６９３公報に記載されているように、フラップ舵は、主舵の後方にフラップをフラップピンで軸着し、これをさまざまなリンク機構などで制御している。
このようなフラップ付舵を利用する理由は、主舵の転舵角度に対し、フラップの角度は略２倍以上の転舵が行なわれ、揚力が増加することにより旋回性の向上が図られることからである。このため、この種のフラップ付舵は、漁船等を始め特に旋回性能が要求される船舶に装備されることが多かった。

この種のフラップ付舵について、特開２０００−１８５６９３公報に開示に基づいて説明する。特開２０００-１８５６９３号公報（発明名称「二重舵装置」）に開示されるものは、この種のフラップ付舵及び当該フラップ付舵が操舵されるためのリンク機構の概略を示すもので、図２（ａ）は、フラップ付舵の概略を示す平面図、同（ｂ）は、その側面図、同（ｃ）は、その舵本体とフラップの転舵状態を示す転舵軌跡図である。なお、図２（ａ）は、同図２（ｂ）のＡ−Ａ線の矢印方向から見た平面図である。

図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、符号１０は、フラップ付舵、１１は、船体、１２は、主舵軸、１３は、主舵、１４は、フラップ、１５は、上部フラップピン、１６は、下部フラップピン、１７は、フラップアーム、１８は、ガイドピンである。
図２に示されるように、特開２０００-１８５６９３号公報に開示されるフラップ付舵１０は、船体１１に主舵軸１２により主舵１３が枢着され、主舵１３の後尾にフラップ１４を上下２箇所のフラップピン１６，１７により軸着された基本構造のものである。このフラップ付舵１０を繰舵するため、前記フラップ１４の上部にはフラップアーム１７が設けられ、該フラップアーム１７は、前方が二股構造に延長するリンクフォーク形状を形成し、該リンクフォーク形状の中央股部に、一端が前記船体１１に固定されるガイドピン１８を挟持するリンク機構を形成する構造とされている。

図２（ｃ）は、上記構造を有するフラップ付舵１０において、主舵軸１２を角度１０度ずつ回転させ４０度まで回転させた場合の当該リンクの軌跡図を示すものであり、図２（ｃ）中の符号１９は、前記フラップピン１５，１６のフラップピン軌跡１９である。

このフラップピン軌跡１９が示すように、特開２０００-１８５６９３号公報に開示されるフラップ付舵１０は、上記の構造を有するので、前記フラップ１４は、前記フラップピン１５、１６を支点に前記フラップアーム１７に前記ガイドピン１８が作用することにより、その回転角度に伴って、前記フラップ１４の角度が決定されることとなる。すなわち、特開２０００-１８５６９３号公報に開示されるフラップ付舵１０は、上記の部材が上述した配置構成からなる構造であるので、フラップ１４の角度は、主舵１３の角度が１０度、２０度、３０度、４０度となるに従い、略２倍以上の角度３２度、５６度、７２度、８４度となるようにリンク機構が動き、主舵１３の角度が小角度（５度）から大角度（３５度）に回転するたびに、一律に揚力の向上を図ることができるものである。
揚力が向上される結果、舵効きの良いものも利便性が良く、特に、船舶が低速で大舵を必要とする場合は有効である。
特開平１０−３３８１９８公報 特開２０００−１８５６９３公報

しかしながら、特開２０００-１８５６９３号公報に開示されるフラップ付舵を始め、多くのフラップ付舵は、フラップ格を制御する前記ガイドピン１８が、船体１１に固定されているために、船舶の直進航行中に目標方向に微少修正を行う繰舵したときにも、大きな揚力が働いて目標方向を行き過ぎてしまうことが生じ、また、それを修正するために逆方向に舵を切らなければならないこととなり、左右にそれを繰り返す結果、蛇行が生じ、そのために速力のロスが生じる欠点があった。すなわち、船舶が高速で航海する場合や、オートパイロットなど機械的に操縦する場合、小角度で主舵を切った場合等は、前記フラップ１４が約２倍以上の角度で切れるので、揚力が必要以上に働き、すなわち、舵の効き過ぎが生じ、かえって、操縦性が難しいことが生じ、その結果、船舶が蛇行する結果を生じることがあった。

この発明は、上記の問題点を解決するために、船舶が高速で航行する場合には、小角度の舵効きは鈍く、高速非常時または低速大舵時には、鋭く揚力を達成することができるフラップ付舵を提供することを目的とするものであり、前記主舵１３が小角度の場合には、前記フラップ１４の角度は小角度となり、前記主舵１３が大角度の場合には、前記フラップ１４の角度は大角度となるように、いわば、揚力の制御を行なうことができるフラップ付舵を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本願請求項１に記載の発明に係るフラップ付舵は、船舶の船尾部プロペラ後方に装備されるフラップ付舵であって、主舵軸に固定された主舵と、この主舵の後縁部に設けられ、上下のフラップピンを軸として回転可能に取り付けられているフラップと、前記フラップの前端上部にガイドピンが立設されたフラップアームと、前記船舶の船体に固定され、該船体と前記フラップアームの間に水平に配置され、かつ、所定長のガイド溝を船体縦方向に有する制御板とからなり、前記ガイドピンが前記ガイド溝内を船体中心線上を移動するリンク機構を有することを特徴とする。

本発明に係るフラップ付舵は、上記の構成としたので、簡単な構造で微少舵角時のフラップ舵より小さくすることで揚力を小さくでき、その結果、直進時の蛇行によるロスを少なくすることができる。
また、従来のフラップ舵に対して、小舵角での舵効きを押さえることができるので、推進性能も向上する。
すなわち、船舶が高速で航行する場合にも、小角度の舵効きは鈍くなる舵である反面、緊急非常時または低速大舵時には、フラップ舵の揚力が作用して、鋭く舵効きが可能となる。その結果、本発明に係るフラップ付舵を装備する船舶は、操縦性能が優れ、また、小角度の主舵操縦に対して、舵の効き過ぎが回避でき、蛇行を回避して速力ロスの向上に優れた船舶とすることができる等の効果を奏する。

本発明に係るフラップ付舵を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明を実施するための最良の形態のフラップ付舵の一実施例の概略を示す図面である。図１において、図１（ａ）は、本実施例に係るフラップ付舵の概略を示す同（ｂ）のＡ−Ａ平面図であり、同（ｂ）は、その側面図、同（ｃ）は、その舵本体とフラップの転舵状態を示す転舵軌跡図であり、従来のフラップ付舵の概略を示す図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応する図である。なお、同図１（ａ）は、同様に、同図１（ｂ）のＡ−Ａ線の矢印方向からみた平面図である点も同様である。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、符号１は、本実施例に係るフラップ付舵、１１は、船体、１２は、主舵軸、１３は、主舵、１４は、フラップ、１５は、上部フラップピン、１６は、下部フラップピン、１７は、フラップアーム、１８は、ガイドピンである。また、符号９は、前記フラップピン１５、１６のフラップピン軌跡である。なお、図１において使用する部材は、図２に示した部材と基本的には同じものであるので、図２に示した同一の部材は、図１においても同一の符号で示し、その詳しい説明は省略する。

本実施例に係るフラップ付舵１は、主舵軸１２に固定された主舵１３と、この主舵１３の後縁部に設けたフラップピン１５，１６を軸として回転可能に取り付けられているフラップ１４と、前記フラップ１４の上端には前端上部にガイドピン１８が立設されたフラップアーム１７と、船体１１に固定され、該船体１１と前記フラップアーム１７の間に水平に配置され、かつ、所定長のガイド溝３を船体縦方向に有する制御板２とからなり、前記ガイドピン１８が、前記ガイド溝３内を船体中心線上を移動するリンク機構を有するフラップ付舵である。

これを従来のフラップ付舵１０の機構と比べてみると、次のとおりである。
前記従来のフラップ付舵１０においては、前記リンクフォーク形状の二股構造のフラップアーム１７の中心股位置に前記ガイドピン１８が位置して舵操作が行われる二股のリンクフォーク形状のリンク機構を有するものであったが、本実施例に係るフラップ付舵１においては、前記フラップアーム１７には、このような構造はなく、単に、該フラップアーム前方上部に前記ガイドピン１８が立設して設けられる。すなわち、前述の従来のフラップ付舵１０においては、前記ガイドピン１８が前記船体１１に直接固定されていたのに対し、本実施例に係るフラップ付舵１においては、図１に示すように、前記ガイドピン１８は、前記フラップアーム１７の先端には立設される。

そして、前記船体１１には、前記主舵軸１２により前記主舵１３が枢着され、該主舵１３の後尾には、従来のフラップ１４とほぼ同様のフラップ１４が従来のフラップ１４と同様に、上下２箇所のフラップピン１５、１６により軸着される構造を有する。該フラップ１４の上部にはフラップアーム１７が配置され、その先端上部には、上述のように前記ガイドピン１８が立設される。

さらに、本実施例に係るフラップ付舵１においては、前記フラップアーム１７の先端には前記ガイドピン１８が立設され、そのガイドピン１８上部は前記ガイド溝３に貫通して、前記ガイド溝３に挿入され、該ガイド溝３内を移動可能に形成され、前記ガイドピン１８は、前記制御板２内に形成されるガイド溝３内を貫通・移動するリンク機構を構成することとなる。

前記制御板２は、前記主舵１３の上部に水平に設けられ、船体１１に前記主舵軸１２を介して固定される。また、前記制御板２には、主舵軸１２が貫通する丸穴５が加工されており、該丸穴５の後方には所定の長さの長穴が刳り抜かれ、ガイド溝３を加工する。すなわち、前記フラップアーム１７と前記船体１１の間に設けられる前記制御板２内には、上記従来のフラップアーム１７内に設けられたと同様の、所定長の貫通するガイド溝３が船体縦方向に設けられる。前記フラップアーム１７の先端上部に立設するガイドピン１８は、このガイド溝３を貫通して配置され、ガイド溝３内を溝方向に移動可能なリンク機構を形成する。

本実施例に係るフラップ付舵１は、従来のフラップ付舵１０と異なり、前記フラップアーム１７と前記船体１１の間に、所定幅・所定長のガイド溝３を有する制御板２を設け、当該ガイド溝３内に前記ガイドピン１８を貫通させ、該ガイドピン１８が、該ガイド溝３内で移動可能とするリンク機構を設けた点において、従来のものと異なる。

一方、前記制御板３は、前記船体１１に固定されているので、前記ガイドピン１８は、前記主舵１３の回動に伴って前記制御板２内に形成されたガイド溝３内を往復移動移動し、さらに、それによって、前記フラップ１４も前記ガイドピン１８の移動分だけ前記フラップピン１５、１６を中心に回動することとなる。
図１（ｃ）に示した符号９は、上記の構成に係る本実施例のフラップ付舵１おいて、前記主舵軸１３を１０度ずつ回転させ４０度まで回転させた場合の前記リンク機構（厳密には、前記フラップピン１５、１６）の軌跡図である。

前記フラップ１４は、前記フラップピン１５、１６を支点に、前記フラップアーム１７の先端のガイドピン１８が前記ガイド溝３に作用することにより、その主舵１３の回転角度におけるフラップ１４の角度が決まることとなる。上述の本実施例に係る府ランプ付舵１を上記の配置構成とすることにより、前記フラップ１４の角度は、主舵１３の角度が１０度、２０度、３０度、４０度となるに従い、徐々に前記ガイドピン１８は前記ガイド溝３に沿って、後退し、角度１７度、３５度、５９度、７９度となるように前記リンク機構が動き、主舵１３の角度が小角度（５度）から大角度（３５度）になるに従って小さな角度でしか回転せず、したがって、その分フラップ１４によって生じる舵の揚力の向上を図ることができることとなる。

本願発明者は、鋭意研究を重ね、上記の実施例において、前記ガイドピン１８の位置（ガイドピン１８と前記フラップピン１５，１６の距離位置）によって、主舵１３とフラップ１４の角度が相関することを見いだした。
上記実施例において、前記主舵軸１２と前記ガイドピン１８の間の距離をｘ１、前記主舵軸１２と前記上下のフラップピン１５，１６の軸間の距離をｘ２とすると、主舵の角度δと同フラップの角度δＦからなるフラップ付舵の角度（主舵角δ＋フラップ角δＦ）は、次式によって表される。

式１

ちなみに、上記従来の特開２０００-１８５６９３号公報に開示リンク機構に基づくフラップ付舵の角度は、次式によって表される。

式２

本実施例に係るフラップ付舵と上記従来のフラップ付舵のフラップ角を推移ｗを比較してみると、例えば、上記の式１及び式２において、主舵角３５度で上記従来のフラップ付舵と同程度のフラップ角となるように、本実施例に係るフラップ付舵における上記ｘ１＝１．４１５ｍ及びｘ２＝３．４ｍ、従来のフラップ付舵における上記ｘ１＝２．４ｍ、ｘ２＝３．４ｍとすると、次のような比較を得ることができる。
すなわち、図３は、図１に示した本願発明の実施例に係るフラップ付舵と図２に示した従来のフラップ付舵に関して、フラップ舵角が主舵角に対してどの程度の違いがあるかフラップ角の推移を比較したグラフである。
図３において、実線が図１に示した本願発明の実施例に係るフラップ付舵の主舵角に対応するフラップ舵角主舵角δ＋フラップ角δＦ）を表し、点線が図２に示した従来のフラップ付舵の主舵角に対応するフラップ舵角主舵角δ＋フラップ角δＦ）を表す。
図３から明らかなように、図２に示した従来のフラップ付舵に比し、図１に示した本願発明の実施例に係るフラップ付舵では、主舵１３の角度が小角度（５度）から大角度（３５度）になるに従って小さな角度でしか回転しないことが分かる。したがって、フラップ舵によって生じる舵の揚力の向上を図ることができ、この結果、微少舵角時のフラップ舵より小さくすることができるので、直進時の蛇行によるロスを少なくすることができる。

また、従来のフラップ舵に対して、小舵角での舵効きを押さえることができるので、推進性能も向上する。すなわち、船舶が高速で航行する場合にも、小角度の舵効きは鈍くなる舵である反面、高速非常時または低速大舵時には、フラップ舵の揚力が作用して、鋭く舵効きが可能となる。その結果、本発明に係るフラップ付舵を装備する船舶は、操縦性能が優れ、また、小角度の主舵操縦に対して、舵の効き過ぎが回避でき、蛇行を回避して速力ロスの向上に優れた船舶とすることができる等の効果を奏する。

この発明は、船舶の操舵を行なうため、船舶の船尾部プロペラ後方に装備されるフラップ付舵に関するものである。

図１（ａ）は、本実施例に係るフラップ付舵の概略を示す同図２（ｂ）のＡ−Ａ平面図であり、同（ｂ）は、その側面図、同（ｃ）は、その舵本体とフラップの転舵状態を示す転舵軌跡図である。 図２（ａ）は、フラップ付舵の概略を示す同図２（ｂ）のＡ−Ａ平面図であり、同（ｂ）は、その側面図、同（ｃ）は、その舵本体とフラップの転舵状態を示す転舵軌跡図である。 図３は、図１に示した本願発明の実施例に係るフラップ付舵と図２に示した従来のフラップ付舵に関して、フラップ舵角が主舵角に対してどの程度の違いがあるかを表したグラフである。

符号の説明

１，１０・・・フラップ付舵
２・・・制御板
３・・・ガイド溝
５・・・丸穴
９，１９・・・フラップピン軌跡
１１・・・船体
１２・・・主舵軸
１３・・・主舵
１４・・・フラップ
１５・・・上部フラップピン
１６・・・下部フラップピン
１７・・・フラップアーム
１８・・・ガイドピン

Claims (1)

1. 船舶の船尾部プロペラ後方に装備されるフラップ付舵であって、
   主舵軸に固定された主舵と、
   この主舵の後縁部に設けられ、上下のフラップピンを軸として回転可能に取り付けられているフラップと、
   前記フラップの前端上部にガイドピンが立設されたフラップアームと、
   前記船舶の船体に固定され、該船体と前記フラップアームの間に水平に配置され、かつ、所定長のガイド溝を船体縦方向に有する制御板とからなり、
   前記ガイドピンが前記ガイド溝内を船体中心線上を移動するリンク機構を有することを特徴とするフラップ付舵。

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