JP2012111472A

JP2012111472A - 船舶の舵装置

Info

Publication number: JP2012111472A
Application number: JP2010277445A
Authority: JP
Inventors: Toshimori Enko; 俊盛円光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】高速船に対応可能な負荷能力を持ち、併せて低コストな舵装置を提供する。
【解決手段】舵軸１ｂを最大限に拡充強化した側面形状を台形とする舵１を、截頭円錐形を成す回転体クラウン２で、舵のかんむり模様に舵軸を組み込み、舵とクラウンを一対の回転体と成し、そのうえで、外板３１とその直上にある舵取機甲板３２間に設置した、円筒形の外筒３ａと截頭円錐形の内筒とで構成した舵ホルダー３の内側に、前記クラウンを配置し、舵ホルダーとクラウン間に空環５を形成せしめ、この空環にボールベアリング４ａ，４ｂを配装して、舵取機２０により舵を自在に回動させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、船舶の舵装置に関するものである。

今日、中大型船に装備される舵は、殆どがマリナー型舵である。この舵は、舵の前半部に船体より垂下したラダーホーンで舵の中央部を支える方式を採っている。ホーンの横断面は半楕円形を成し、このホーンの負荷能力は比較的に低い。それゆえ特に高速船においては、ホーンを強力に補強する必要があり、ホーンは必全的に肥大化してしまう。
一般的に、舵の厚さは推進抵抗上極力薄くすることが好ましく、厚くても舵の幅の２２％までとすることが望ましい。しかしながら、速力が２４〜２５ｋｔのフェリーやコンテナ船のような高速船では、上記の理由により２２％の壁を大きく超えるケースが多くある。
マリナー型舵は、構造が複雑で、しかも高速船では高強度が要求されるために、高価で調達に長期間を要する鋳鍛鋼品の多用が強いられ、コスト高の大きな原因となっている。
又、キャビテーションの問題もある。キャビテーションによりホーンや舵の表面に軽石状の損傷を見ることがよくある。ホーン形状の肥大化や形状の不連続にその原因がある。
これ等のことから、マリナー型舵は２５ｋｔを超える高々速船への適用には、無理があるようである。

太陽技研（株）半平衡吊舵の研究開発平成４年度技術開発基金による研究開発報告書財団法人シップ・アンド・オーシャン財団

上記のように，現在舵の主流をなすマリナー型舵には、高速船において、舵圧に対する負荷能力が低く、製品が高コストになると言う２つの大きな問題と、キャビテーションの発生と言う問題を抱えている。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものである。即ち、舵装置の舵圧に対する負荷能力を向上させ、鋳鍛鋼品の使用を極力縮小して製造コストを下げ、舵厚を薄くして推進抵抗の減少と、キャビテーションを抑制することの出来る船舶の舵装置を得ることを目的とする。

この発明の舵装置は、舵と、クラウンと、舵ホルダーと、ボールベアリングとの４群によって構成される。

舵は、側面形状が台形の舵翼と、これを支持する舵軸と、支持し、且つ舵取機に結合される舵頭材から成る。
舵翼は、前半を舵翼の幅の約６０％を、舵翼の横断面形状に沿う卵型の構造とし、後半は楔型の構造とする。
舵軸は、舵翼の卵型の構造をそのまま、クラウンの中央部まで延長し、これより上方は舵頭材に向かって絞り込み、舵頭材のフランジに溶接する。
舵頭材は、舵軸に溶接されたフランジと、クラウンのソリッドハウジングのテーパー孔に相対するテーパー部と、舵締結ナットのねじ部及び舵取機との結合部から成る。

クラウンは、截頭円錐形の外筒と、底板及び頂板とによって構成される截頭円錐形の回転体で、その底部は、舵軸の卵型の構造に相対する貫通孔を有する二重の円盤より成り、貫通孔の縁には縁板と防振ゴムを巻設する。頂部も、舵頭材に相対するテーパー付き円孔を有するソリッドハウジングと、これを取り巻く二重の円環板より成る。

上記のように構成されたクラウンの底部と頂部に、舵の舵軸と舵頭材を挿入し、クラウンの頂部に備えた舵締結ナットで、舵とクラウンを結合し、一対の回転体に構成する。

外板とその直上の舵取機甲板間に、クラウンを内包する形態の舵ホルダーを設置する。このホルダーは円筒形の外筒と、截頭円錐形の内筒と、底板及び頂板とによって成る。

舵ホルダーとクラウンの間に空環を形成せしめ、この空環の上下部にボールベアリングを配装する。

以上の構成の下、舵頭材と舵取機を結合すれば、舵取機により舵は自在に回動される。

小型の舵装置における舵とクラウンについては、工作的に、又保守点検上支障が無く、ハンドリングが容易に出来る場合、舵軸を省き、クラウンの底板に舵翼を直接溶接し、又クラウンの頂板を含むクラウンの内部構造に、舵取機に結合される舵頭材を溶接する。このようにして舵とクラウンを一体の回転体に構成する。

大型の舵装置における舵とクラウンについては、舵翼と舵軸と舵頭材で構成する舵が巨大となり、ハンドリングが困難である場合は、舵軸を省き、舵翼とクラウンをカップリングフランジとボルトにより着脱自在に結合する方法を採る。そして、クラウンの頂板を含みクラウンの内部構造に、舵取機に結合される舵頭材を溶接する。このようにして舵とクラウンを一対の回転体に構成する。

舵装置の舵圧に対する負荷能力は、マリナー型舵に比べて大幅に向上する。即ち、マリナー型舵は、舵圧を支持するホーンは、半楕円形状を成し、ホーンを含む舵翼の横断面の約３０％を占有するが、この舵装置の舵軸は卵型（楕円形状とも言える）を成し、舵翼の横断面の約６０％を占有する。また剛性の目安ともなるホーンと舵軸の横断面形状の輪郭線内の面積比は約１：２である。
先に、マリナー型舵は２５ｋｔを超える高々速船への摘用は、無理があると述べた。
この舵装置の負荷能力を上記の事柄を基に推定すれば、２５ｋｔの√２倍の３５ｋｔまでの高々速船への摘用が可能であると言える。

クラウン底部の舵軸貫通孔の防振ゴムは、プロペラの後流の舵への激震を吸収して舵装置への衝撃を緩和する。

舵の形状はスリムである。マリナー型舵に比べ１０％以上翼厚を薄く出来、形状の不連続性も解消される。舵の抵抗値も減少し、キャビテーションの発生も抑制出来る。

マリナー型舵の構造は、舵板・舵針・舵頭材・軸受から成る複雑な構造であるが、この舵装置の舵は舵翼・舵軸・舵頭材が一体に構成され単純化されている。
クラウンや舵ホルダーも、円を基調とする単純な構造になっている。特に、マリナー型舵において鋳鍛鋼品の多さが問題とされるが、この舵装置においては鋳鍛鋼品は大幅に削減される。因みに、舵・ホーンの使用材に占める鋳鍛鋼品の割合は、マリナー型舵においては４５〜７０％であるが、この舵装置では１０％未満である。大幅なコストの削減が期待される。

船台上の工事において、マリナー型舵ではホーンを中心にして工程が組まれる。ホーン・舵軸受の搭載に続いて芯だし・軸孔のボーリングを行い、舵頭材・舵翼を搭載し、組み立てる。これ等は全て作業環境の悪い船台上で行われる。これ等の工程はプロペラボスのボーリング・プロペラの搭載等と並行する作業となり船台は混雑する。
一方この舵装置は、屋内において一括して製作し、ユニット化して船台に搭載する。船台での工事は舵ホルダーと船体との溶接と、舵の搭載に留まる。これ等の工事は比較的自由な工程の下に行われる。この舵装置によれば、船殻の進水前工事の工程も、少なくとも２日間は短縮出来るであろう。

この発明の実施の形態を示す船舶の舵装置の側面図である。図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図１の線Ｂ−Ｂに沿う平面図である。この発明の実施の形態を示す舵装置の舵の側面図である。図４の線Ｃ−Ｃに沿う平面図である。図４の線Ｄ−Ｄに沿う平面図である。この発明の実施の形態を示す舵装置のクラウンの側面図であるこの発明の実施の形態を示す舵装置の舵ホルダーの側面図であるこの発明の実施の形態を示す船舶の舵装置の側面図である。図９の線Ｅ−Ｅに沿う断面図である。図９の線Ｆ−Ｆに沿う平面図である。この発明の実施の形態を示す船舶の舵装置の側面図である。図１２の線Ｇ−Ｇに沿う断面図である。図１２の線Ｈ−Ｈに沿う平面図である。

図１は、この発明の実施の形態を示す船舶の舵装置の側面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図３は、図１の線Ｂ−Ｂに沿う平面図である。図４は、この発明の実施の形態を示す舵装置の舵の側面図である。図５は、図４の線Ｃ−Ｃに沿う平面図である。図６は、図４の線Ｄ−Ｄに沿う平面図である。図７は、この発明の実施の形態を示す舵装置のクラウンの側面図である。図８は、この発明の実施の形態を示す舵装置の舵ホルダーの側面図である。

図において、１は舵、２はクラウン、３は舵ホルダー、４ａ・４ｂはボールベアリングである。舵装置はこの４群により構成されている。

舵１は、側面形状が台形の舵翼１ａと、これを支持する舵軸１ｂと、支持し、且つ舵取機２０に結合される舵頭材１ｃとによって構成されている。

舵翼１ａは、前半部と後半部に２分され、前半部は舵翼１ａの約６０％を占有し、舵翼１ａの横断面形状に沿う卵型の構造１ａ１を成し、後半部は楔型の構造１ａ２を成す。
舵軸１ｂは、卵型の構造１ａ１をそのまま、クラウン２の中央部まで延長され、これより上方は舵頭材１ｃに向かって絞り込まれ、舵頭材１ｃのフランジ部１ｃ１に溶接されている。
舵頭材１ｃは、フランジ部１ｃ１と、クラウン２のソリッドハウジング２ｃ２の円孔に相対するテーパー部１ｃ２と、舵締結ナット７のねじ部１ｃ３及び舵取機２０との結合部１ｃ４によって構成されている。

クラウン２は、截頭円錐形の外筒２ａと、底板２ｂ１と頂板２ｃ１とによって截頭円錐形の回転体クラウン２に構成され、底板２ｂ１を含む底部構造２ｂは、舵軸１ｂの卵型の構造１ａ１に相対する貫通孔２ｂ３を有する二重の円盤２ｂ２で構成され、貫通孔２ｂ３の縁には縁板２ｂ４と防振ゴム６が巻設されている。頂板２ｃ１を含む頂部構造２ｃは、舵頭材１ｃのテーパー部１ｃ２に相対する円孔を持つソリッドハウジング２ｃ２と、これを取り巻く二重の円環板２ｃ３で構成されている。

このように構成された舵１とクラウン２は、舵１の舵軸１ｂと舵頭材１ｃの夫々が、クラウン２の底部構造２ｂと頂部構造２ｃに挿入され、舵締結ナット７により舵１をクラウン２のソリッドハウジング２ｃ２に結合され、舵１とクラウン２は一対の回転体に構成されている。又、舵翼１ａに掛かる舵圧は、クラウン２の底部構造２ｂと頂部構造２ｃの２点によって支持されている。

舵ホルダー３は、クラウン２を内包する形態を成し、外板３１とその直上にある舵取機甲板３２の間に設置されている。
このホルダー３は、円筒形の外筒３ａと、截頭円錐形の内筒３ｂと、底板３ｃ及び頂板３ｄとによって構成されている。

舵ホルダー３とクラウン２の間には空環５が形成され、その空環５の上下部にボールベアリング４ａ・４ｂが装着されている。その形態は、クラウン２をボールベアリングの軸とし、舵ホルダー３をボールベアリングのハウジングとするものである。

上部ベアリング４ａの直上にクラウン２のキャリアー８が設けられている。キャリアー８は円環板にして、クラウン外筒２ａに溝８ａを穿ち、ここにキャリアー８の内縁が挟入されている。

以上の構成の下、舵頭材１ｃと舵取機２０が結合され、舵取機２０により舵１とクラウンは自在に回動される。

図９は、この発明の実施の形態を示す船舶の舵装置の側面図である。図１０は、図９の線Ｅ−Ｅに沿う断面図である。図１１は、図９の線Ｆ−Ｆに沿う平面図である。

図は小型の舵装置を示す。舵翼１ａとクラウン２が工作的に、又保守点検上支障が無く、ハンドリングも容易に行える舵装置である。クラウン２の底板２ｂ１に舵翼１ａの卵型の構造１ａ１が直接溶接され、クラウン２の頂板２ｃ１を含むクラウン内部構造２ｄに、舵取機２０と結合する舵頭材９が溶接されている。この舵翼１とクラウン２はその全体を一体化して回転体に構成されたもので、実施例１の舵軸１ｂは省かれており、構造は実施例１に比較して簡単である。しかしながら、昨今の船舶の大型化の状況では、その数はあまり多くはないと推測される。
又、このケースでは、卵型の構造１ａ１と底板２ｂ１の溶接は、全ての工作の最終段階で行われるから、溶接による歪が機械的部位、即ち下部ボールベアリングの装着部に及ぼすことの無いよう特に注意が払われる。当該部の下駄１０はその手段の一つである。
又、下部ボールベアリング４ｂは一体のままでは構造上組立て・解放が出来ないので分割型にされている。他の事項については実施例１と同様である。

図１２は、この発明の実施の形態を示す船舶の舵装置の側面図である。図１３は、図１２の線Ｇ−Ｇに沿う断面図である。図１４は、図１２の線Ｈ−Ｈに沿う平面図である。

図は、大型の舵装置を示す。実施例１において、舵１が巨大となる場合、舵軸１ａが省かれ、舵翼１ａの卵型の構造１ａ１とクラウン２の底板２ｂ１がカップリングフランジ１１とボルト１２によって結合され、舵翼１ａとクラウン２は一対の回転体に構成されている。又、クラウン２の頂板２ｃ１を含むクラウン内部構造２ｄには、舵取機２０と結合する舵頭材９が溶接されている。この大型舵装置にあっては、カップリングフランジ１１とボルト１２が海中に突出するため、キャビテーション防止用のカバープレート１３が取り付けられている。このカップリングフランジ１１・ボルト１２・カバープレート１３は、舵装置の全体を通じて最もコストのかかる部位であり、竣工後のメンテナンスにとっても面倒ではある。他の事項については実施例１と同様である。

１舵、１ａ舵翼、１ａ１卵型の構造、１ａ２楔型の構造、１ｂ舵軸、１ｃ舵頭材、１ｃ１フランジ部、１ｃ２テーパー部、１ｃ３ねじ部、１ｃ４舵取機との結合部、２クラウン、２ａ外筒、２ｂ底部構造、２ｂ１底板、２ｂ２円盤、２ｂ３貫通孔、２ｂ４縁板、２ｃ頂部構造、２ｃ１頂板、２ｃ２ソリッドハウジング、２ｃ３円環盤、２ｄ内部構造、３舵ホルダー、３ａ外筒、３ｂ内筒、３ｃ底板、３ｄ頂板、４ａ上部ボールベアリング、４ｂ下部ボールベアリング、５空環，６防振ゴム、７舵締結ナット、８キャリアー、８ａキャリアーの溝、９舵頭材、１０下駄、１１カップリングフランジ、１２ボルト、１３カバープレート、２０舵取機、３０船体、３１外板，３２舵取機甲板、

Claims

側面形状が台形の舵翼と、これを支持する舵軸と、支持し、且つ舵取機に結合される舵頭材とによって構成される舵の、舵軸と舵頭材を、截頭円錐形の外筒と、舵軸の貫通孔を有する底板と、舵頭材の貫通孔を有する頂板とによって構成される截頭円錐形の回転体クラウンに組み込み、舵とクラウンを一対の回転体と成し、外板とその直上の舵取機甲板間に設置した、円筒形の外筒と、截頭円錐形の内筒と、底板及び頂板とによって構成される舵ホルダーで、前記のクラウンを内包し、舵ホルダーとクラウンの間に空環を形成せしめ、この空環の上下部にボールベアリングを配装することを特徴とする船舶の舵装置。
請求項１の舵において、舵翼を前後に二分して、前部を舵翼の約６０％を占有する、舵翼の横断面形状に沿う、卵型の構造とし、残余の後部は楔型の構造とし、舵翼に続く舵軸を卵型の構造とすることを特徴とする船舶の舵装置の舵。
請求項１におけるクラウンの舵軸の貫通孔に縁板と防振ゴムを巻設することを特徴とする船舶の舵装置のクラウン。
截頭円錐形の外筒と、その底板及び頂板とによって構成される截頭円錐形の回転体クラウンに、台形を成す舵翼を垂下し、舵翼とクラウンを溶接し、クラウンの頂板を含むクラウンの内部構造に、舵取機に結合される舵頭材を埋め込んで溶接し、舵翼とクラウンを一体の回転体としたことを特徴とする請求項１の船舶の舵装置。
截頭円錐形の外筒と、その底板及び頂板とによって構成される截頭円錐形の回転体クラウンに、台形を成す舵翼を垂下し、舵翼とクラウンをカップリングフランジとボルトで着脱自在に結合し、クラウンの頂板を含むクラウンの内部構造に、舵取機に結合される舵頭材を埋め込んで溶接し、舵とクラウンを一対の回転体としたことを特徴とする請求項１の船舶の舵装置。