JP4597146B2 - 船舶用舵 - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1の前提部分に記載の船舶用舵に関する。
枢着されたフィンを備えたまたは枢着されたフィンを備えていない、フルフローティング舵または平衡プロファイル舵のような船舶舵は、いろいろな実施の形態が知られている。
本発明の課題は、特に高負荷プロペラを備えた高速船舶で使用する際の、キャビテーションの発生による舵の浸食現象が回避され、燃料消費が低減される船舶舵を提供することである。
この課題は、冒頭に述べた種類の舵において、請求項1に記載した特徴によって解決される。
本発明の舵の1つの実施形では、上下に位置する2つの舵板区間を有する舵板を備え、プロペラ寄りの舵板区間の前縁が互いにずれており、その際一方の前縁が左舷または右舷の方にずれ、他方の前縁が右舷または左舷の方にずれ、舵板の両側壁面がプロペラとは反対側の後縁で互いに接続していることは可能である。
左右逆の2つの横断面プロファイルを有する舵の利点は、一方ではベーパロックの防止にあり、他方では舵の浸食現象の防止にある。この浸食現象は高負荷プロペラを備えた高速船舶の場合にキャビテーションの発生によって生じる。舵板の特別な形状は燃料消費を低減するために寄与する。キャビテーションがかなり防止されると共に、効率の改善が達成される。大幅な重量低減が達成される。
両舵板区間の前縁が互いにずれていて、上側の舵板区間の前縁が左舷側にずれ、下側の舵板区間の前縁が右舷側にずれているかあるいは上側の舵板区間の前縁が右舷側にずれ、下側の舵板区間の前縁が左舷側にずれていることにより、両舵板区間の左右逆の2つの横断面プロファイルが得られる。
請求項1に記載の本発明の実施形では、船舶舵が舵トランク支承部のその舵柱と関連して配置される。
この実施形の場合、
舵板と、舵に付設されかつ駆動可能なプロペラ軸上に配置されたプロペラとを備えた、船舶用の舵であって、その際、
舵板が上下に位置する2つの舵板区間を備え、その際、
プロペラ寄りの、両方の舵板区間の前縁が互いにずれており、その際一方の前縁が左舷の方にずれ、他方の前縁が右舷の方にずれており、その際、舵板の両側壁面がプロペラとは反対側の後縁で互いに接続しているように、位置決めされていることと、
片持ち支承部としての舵トランク支承部が舵板用の舵柱を収容するための中央の内側の長穴を備え、かつ舵柱端部に連結された舵板内まで達するように形成され、舵柱を支承するために、軸受が舵トランク支承部の内側の長穴内に配置され、舵トランク支承部の自由端が舵板の凹部、窪み内に達し、舵柱がその端範囲の区間が舵トランク支承部から外に案内され、この区間の端部が舵板に連結され、この場合舵板と舵トランク支承部の間に支承部が設けられておらず、舵柱と舵板の連結部がプロペラ軸中心の上方に位置し、舵トランク支承部に舵柱を使用するための軸受が舵トランク支承部の端範囲に配置されている様式の上記舵において、
上記舵板の断面の大きさが、上側の領域から下側の領域へと逓減されていること、および、
舵板上側区間が、横断面プロファイルを有し、この横断面プロファイルが、
a.) プロペラ寄りの前縁から、上記後縁の方向に、中心線の方向において舵板が最大プロファイル厚さとなる部分の領域に至るまでテーパー状に広がっている、プロペラ寄りの横断面と、
a1.) この横断面に接続し、後縁の方へテーパー状に先細になっている横断面とによって形成され、その際、
a2.) 舵板の縦方向に延びる中心線によって形成された、プロペラ寄りの両方の横断面区間が、異なる大きさを有し、
a3.) これら両方の横断面区間のうち、大きい方の横断面区間が左舷側にあり、
a4.) 小さい方の横断面区間が右舷側にあり、その際、
a5.) 横断面プロファイルの、プロペラと反対側の範囲において中心線によって形成された両方の横断面区間が、同様に形成されていること、および、
舵板下側区間が、横断面プロファイルを有し、この横断面プロファイルが、
b.) プロペラ寄りの前縁から、上記後縁の方向に、中心線の方向において舵板が最大プロファイル厚さとなる部分の領域に至るまでテーパー状に広がっている、プロペラ寄りの横断面と、
b1.) 横断面に接続し、後縁の方へテーパー状に先細になっている横断面とによって形成され、その際、
b2.) 舵板の縦方向に延びる中心線によって形成された前側の、プロペラ寄りの、両方の横断面区間が異なる大きさを有し、
b3.) これら両方の横断面区間のうち、大きい方の横断面区間が右舷側にあり、
b4.) 小さい方の横断面区間が左舷側にあり、その際、
b5.) 横断面プロファイルの、プロペラと反対側の範囲において中心線によって形成された両方の横断面区間が同様に形成され、その際、
舵板上側区間の横断面プロファイルが、舵板下側区間の横断面プロファイルよりも大きいこと、および、
舵板上側区間の横断面プロファイルの、プロペラ寄りの両方の横断面区間が、曲率のゆるやかな弧状部ときつく湾曲した弧状部を有する周囲領域を備え、且つ、
舵板上側区間の横断面プロファイルの、プロペラとは反対側の両方の横断面区間が、上記弧状部に連続して接続する、上記後縁への方向に延びる周囲領域を備え、その際、
きつく湾曲した弧状部を有する周囲領域を備えた横断面区間が、右舷側に位置していること、
および、
舵板下側区間の横断面プロファイルのプロペラ側の両方の横断面区間が、曲率のゆるやかな弧状部と、きつく湾曲した弧状部を有する周囲領域を備え、その際、
舵板下側区間の横断面プロファイルの、プロペラとは反対側の両方の横断面区間が、上記弧状部に連続して接続する、上記後縁への方向に延びる周囲領域を備え、その際、
きつく湾曲した弧状部を有する周囲領域を備えた横断面区間が左舷側に位置しており、
従って、中心線の方向において舵板が最大プロファイル厚さとなる部分の付近の領域内において、それぞれに、
舵板上側区間の左舷側の周囲領域と右舷側の周囲領域とが、ゆるやかな及びきつく湾曲した、異なる湾曲半径を有する外方へと湾曲する凸状の弧状部を有し、並びに、
舵板下側区間の左舷側の周囲領域と右舷側の周囲領域とが、ゆるやかな及びきつく湾曲した、異なる湾曲半径を有する外方へと湾曲する凸状の弧状部を有していること、
従って、上記横断面プロファイルの、上記前縁および後縁の方向に指向してテーパー状に先細になっている周囲領域が形成されていること、その際、上記プロペラ寄りの前縁が、丸味を帯びたプロフィルを有している
本発明に従ってこのように形成された舵の場合、舵トランク支承部の外壁面に舵板用の他の軸受を必要としないで、舵柱は舵トランク支承部の端範囲において軸受によって支承されている。この場合、舵柱と舵板の連結部はプロペラ軸中心の上方に位置している。こ舵の利点は、プロペラ軸の交換のために、舵板を舵トランク支承部から取り外した後で、舵柱をもはや引き抜く必要がないことにある。なぜなら、舵柱と舵板の連結部がプロペラ軸中心の上方に配置されているからである。更に、舵の舵板はきわめて細いプロファイルを有することができる。
本発明の他の有利な実施形は従属請求項に記載されている。
本発明の有利な実施形では、舵板の舵板上側区間が横断面プロファイルを有し、この横断面プロファイルが、前縁から後縁まで延び、最大プロファイル厚さまでテーパー状に広がっている前側の面と、前側の面に接続し、後縁の方へテーパー状に先細になっている後側の面とによって形成され、この場合舵板の縦方向に延びる中心線によって形成された前側の両面区間が異なる大きさを有し、この両面区間のうち、大きい方の面区間が左舷側にあり、小さい方の面区間が右舷側にあり、横断面プロファイルの後側範囲において中心線によって形成された両面区間が同一に形成され、舵板の舵板下側区間が横断面プロファイルを有し、この横断面プロファイルが、前縁から後縁まで延び、最大プロファイル厚さまでテーパー状に広がっている前側の面と、前側の面に接続し、後縁の方へテーパー状に先細になっている後側の面とによって形成され、この場合舵板の縦方向に延びる中心線によって形成された前側の両面区間が異なる大きさを有し、この両面区間のうち、大きい方の面区間が右舷側にあり、小さい方の面区間が左舷側にあり、横断面プロファイルの後側範囲において中心線によって形成された両面区間が同一に形成され、それによって、プロペラ寄りの舵板上側区間の前縁が中心線に対して左舷側に位置し、舵板下側区間の前縁が中心線に対して右舷側に位置している。
舵板上側区間の横断面プロファイルのプロペラ側の両面区間は、曲率のゆるやかな弧状部と湾曲した弧状部を有する周囲領域を備え、舵板上側区間の横断面プロファイルの、プロペラとは反対側の両面区間が、接線方向に延びる周囲領域を備え、湾曲した弧状部を有する周囲領域を備えた面区間が右舷側に位置している。
舵板下側区間の横断面プロファイルのプロペラ側の両面区間は、曲率のゆるやかな弧状部と湾曲した弧状部を有する周囲領域を備え、舵板下側区間の横断面プロファイルの、プロペラとは反対側の両面区間が、接線方向に延びる周囲領域を備え、湾曲した弧状部を有する周囲領域を備えた面区間が左舷側に位置している。
次に、図に基づいて、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図1に示した舵構造体では、船体が110で、舵トランク支承部が120で、舵板が100で、そして舵柱が140で示してある。舵板100にはプロペラ220が付設されている。
図2A,2B,3の舵板100は上下に位置する2つの舵区間10,20を備えている。プロペラ220寄りの舵区間の前縁11,21は互いにずれており、一方の前縁11は左舷BBの方に、そして他方の前縁21は右舷SBの方にずれている。舵板100の両側壁面100a,100bは、プロペラ220反対側の後縁30で互いに近接して接続している。
その際、舵板100の上側と下側の舵板区間10,20は次のように形成されている。
上側の舵板区間10は図4に示す横断面プロファイル12を有する。この横断面プロファイルは、前縁11から最大プロファイル厚さ13まで後縁30の方にテーパー状に広がった前側の面14を有する。この前側の面14には、後縁30の方に延びる後側の面15が接続している。この後側の面は後縁30の方に先細になっている。前側の面14は舵板100の縦方向に延びる中心線M1によって、異なる大きさを有する2つの面区間14a,14bに分割される。
その際、大きな面区間14aは左舷側にあり、小さな面区間14bは右舷側寄りにある。後側の面15は同様に、中心線M1によって2つの面区間15a,15bに分割されている。ここで、両面区間15a,15bは同じ大きさであり、かつ同じ形を有する。
上側舵板区間10の横断面プロファイル12のプロペラ側の両面区間14a,14bは、曲率のゆるやかな弧状部16′aを有する周囲領域16,16aを有する。この場合、プロペラ220とは反対側の、上側舵板区間10の横断面プロファイル12の面15a,15bは、接線方向に延びる周囲領域17,17aを備えている。
下側の舵板区間20は図5に示すごとく、左右逆の横断面プロファイル22を備えている。この横断面プロファイル22は前縁21から後縁30まで延び、最大プロファイル厚さ23までは面がテーパー状に広がっている。この前側の面24には、後縁30の方に延びる面25が接続している。この面は後縁30の方へ先細になっている。前側の面24は舵板100の縦方向に延びる中心線M2によって、2つの面区間24a,24bに分割されている。この面区間は異なる大きさを有する。その際、大きな面区間24bは右舷側にあり、小さな面区間24aは左舷側にある。後側の面25は同様に中心線M2によって2つの面区間25a,25bに分割されている。両面区間25a,25bは同じ大きさで、同じ形を有する。
下側舵板区間20の横断面プロファイル22のプロペラ側の両面区間24a,24bは、曲率のゆるやかな弧状部26′ときつく湾曲した弧状部26′aを有する周囲領域26,26aを備えている。この場合、プロペラ220とは反対側の、下側舵板区間20の横断面プロファイル22の面25a,25bは、接線方向に延びる周囲領域27,27aを備えている。
きつく湾曲した弧状部26′aを有する周囲領域26aを備えた面区間24bは左舷側に設けられている。
両舵板区間10,20の形状および配置構造により、プロペラ220寄りの上側舵板区間11の前縁11は、中心線M1に対して左舷側に位置し、下側舵板区間20の前縁21は中心線M2に対して右舷側に位置する。この場合、両舵板区間10,20は舵板100後側範囲の後縁30で相互に接続している。
図2A,2B,3,4,5では、舵板100の両舵板区間10,20はその横断面プロファイル12,22が互いに次のように配置されている。すなわち、面区間14b,24bの湾曲した弧状部16′a,26′aの範囲において右舷側と左舷側に位置する舵板の側壁区間が、右舷側の横断面プロファイル12の面区間14bと、左舷側の横断面プロファイル22の面区間24b寄りに位置し、それによって両舵板区間10,20の前縁11,21が左舷側と右舷側に位置するように配置されている。
しかし、本発明は次のような舵の形状も含む。すなわち、面区間14b,24bの湾曲した弧状部16′a,26′aの範囲において左舷側と右舷側に位置する舵板の側壁区間が、左舷側の横断面プロファイル12の面区間14bと、右舷側の横断面プロファイル22の面区間24b寄りに位置し、それによって両舵板区間10,20の前縁11,21が右舷側と左舷側に位置するように、舵板100の両舵板区間10,20の横断面プロファイル12,22が互いに配置されている、舵の形状も含む。
図6〜8に示した舵の形状の場合、船体が110で、舵トランク支承部が120で、舵板が100で、そして舵柱が140で示してある。舵板100にはフィン135が枢着されている。舵板100は舵トランク支承部120の自由端120bを受け入れるための好ましくは円筒形の凹部155を備えている。
舵トランク支承部120は片持ち支承部として、舵板100用の舵柱140を収容するための中央の内側の長穴125を備えている。更に、舵トランク支承部120は舵柱端部に連結された舵板100まで延びるように形成されている。舵トランク支承部120はその内側の長穴125内に、舵柱140を支承するための軸受150を備えている。この場合、この軸受150は好ましくは舵トランク支承部120の下側範囲120bに設けられている。舵柱140は区間145を有するその一端140bが舵トランク支承部120から外に案内されている。舵柱140のこの延長した区間145の自由端は170のところで舵板100に固定連結されている。この場合しかし、ここにも、プロペラ軸が交換されるときに、舵柱140からの舵板100の取り外しを可能にする連結部が設けられている。その際、範囲170における舵柱140と舵板100の連結部がプロペラ軸中心200の上方に位置しているので、プロペラ軸を分解するためには、舵板100を舵柱140から取り外すだけでよく、舵トランク支承部120から舵柱140を引き抜く必要はない。なぜなら、舵トランク支承部120の自由端120bと舵柱140の自由端がプロペラ軸中心の上方に位置しているからである。図6〜8に示したこの実施の形態の場合、舵柱140を支承するための唯一の内側の軸受150が舵トランク支承部120内に設けられている。舵トランク支承部120の外壁における舵板100のための他の軸受は省略されている。舵トランク支承部120の自由端120bを収容するために、舵板100は160で示した窪みまたは凹部を備えている。
舵の場合、片持ち支承部としての舵トランク支承部120は、舵板100用舵柱140を収容するための中央の内側の長穴を備えている。更に、舵トランク支承部120は舵柱端部に連結された舵板100まで達するように形成され、その内側の長穴125内に、舵柱140を舵トランク支承部120内で支承するための軸受150備えている。舵トランク支承部120はその自由端120bが舵板100の凹部または窪み160内に達している。この場合、舵柱140はその端範囲140bの区間145が舵トランク支承部120から外に案内されている。舵柱140のこの延長した区間の自由端は舵板100に連結されている。この場合、舵柱140と舵板100の連結部はプロペラ軸中心200の上方に位置している。舵トランク支承部120の端範囲120bには、好ましくは内側の軸受150が設けられている。
本発明は、図に示した上記の実施の形態に限定されない。舵トランク支承部120と舵柱140の範囲内における軸受の配置構造の変形は、舵板100内での円筒状窪み160の異なる形成と同様に、本発明の範囲内にある。本発明に従って形成された舵構造体は船舶にも浮遊するプラットホーム等にも適用可能である。
舵柱と、舵板に付設されたプロペラとを有する舵板を備えた舵構造体を示す図である。 舵板の斜視図である。 図2Aの舵板の正面図である。 舵板上側区間と舵板下側区間に横断面形状を記入した図2Aの舵板を示す図である。 舵の舵板上側区間の横断面プロファイルを上側から見た図である。 舵の舵板下側区間の横断面プロファイルを上側から見た図である。 舵トランク支承部に支承された舵柱と、プロペラ軸中心の上方に位置する、舵板に対する舵柱の固定個所を備えた舵構造体を示す図である。 図6のVI−VI線に沿った垂直断面図である。 舵柱と舵トランクの間の支承構造を概略的に示す図である。
10,20 上下の区間
11,21 前縁
12 横断面プロファイル
13 プロファイル厚さ
14 前側の面
14a,14b 面区間
15 後側の面
15a,15b 面区間
16,16a 周囲領域
16′ 弧状部
16′a 弧状部
17,17a 周囲領域
22 横断面プロファイル
23 プロファイル厚さ
24 前側の面
24a,24b 面区間
25 後側の面
25a,25b 面区間
26,26a 周囲領域
26′ 弧状部
26′a 弧状部
27,27a 周囲領域
30 後縁
100 舵板
100a,100b 側壁面
120 舵トランク支承部
120b 自由端
125 内側の長穴
140 舵柱
140b 端範囲
145 区間
150 軸受
160 凹部
200 プロペラ軸中心
220 プロペラ
225 プロペラ軸線
BB 左舷
SB 右舷
M1 中心線
M2 中心線

Claims (2)

  1. 舵板(100)と、舵に付設されかつ駆動可能なプロペラ軸(225)上に配置されたプロペラ(220)とを備えた、船舶用の舵であって、その際、
    舵板(100)が上下に位置する2つの舵板区間(10,20)を備え、その際、
    プロペラ(220)寄りの、両方の舵板区間(10,20)の前縁(11,21)が互いにずれており、その際一方の前縁(11)が左舷(BB)の方にずれ、他方の前縁(21)が右舷(SB)の方にずれており、その際、舵板(100)の両側壁面(100a,100b)がプロペラ(220)とは反対側の後縁(30)で互いに接続しているように、位置決めされていることと、
    片持ち支承部としての舵トランク支承部(120)が舵板(100)用の舵柱(140)を収容するための中央の内側の長穴(125)を備え、かつ舵柱端部に連結された舵板(100)内まで達するように形成され、舵柱(140)を支承するために、軸受(150)が舵トランク支承部(120)の内側の長穴(125)内に配置され、舵トランク支承部の自由端(120b)が舵板(100)の凹部、窪み(160)内に達し、舵柱(140)がその端範囲(140b)の区間(145)が舵トランク支承部(120)から外に案内され、この区間(145)の端部が舵板(100)に連結され、この場合舵板(100)と舵トランク支承部(120)の間に支承部が設けられておらず、舵柱(140)と舵板(100)の連結部がプロペラ軸中心(200)の上方に位置し、舵トランク支承部(120)に舵柱(140)を使用するための軸受(150)が舵トランク支承部(120)の端範囲に配置されている様式の上記舵において、
    上記舵板(100)の断面の大きさが、上側の領域から下側の領域へと逓減されていること、および、
    舵板上側区間(10)が、横断面プロファイル(12)を有し、この横断面プロファイルが、
    a.) プロペラ(220)寄りの前縁(11)から、上記後縁(30)の方向に、中心線(M1、M2)の方向において舵板が最大プロファイル厚さとなる部分(13)の領域に至るまでテーパー状に広がっている、プロペラ(220)寄りの横断面(14)と、
    a1.) この横断面(14)に接続し、後縁(30)の方へテーパー状に先細になっている横断面(15)とによって形成され、その際、
    a2.) 舵板(100)の縦方向に延びる中心線(M1)によって形成された、プロペラ(220)寄りの両方の横断面区間(14a;14b)が、異なる大きさを有し、
    a3.) これら両方の横断面区間のうち、大きい方の横断面区間(14a)が左舷側にあり、
    a4.) 小さい方の横断面区間(14b)が右舷側にあり、その際、
    a5.) 横断面プロファイル(12)の、プロペラ(220)と反対側の範囲において中心線(M1)によって形成された両方の横断面区間(15a,15b)が、同様に形成されていること、および、
    舵板下側区間(20)が、横断面プロファイル(22)を有し、この横断面プロファイルが、
    b.) プロペラ(220)寄りの前縁(21)から、上記後縁(30)の方向に、中心線(M1、M2)の方向において舵板が最大プロファイル厚さとなる部分(23)の領域に至るまでテーパー状に広がっている、プロペラ(220)寄りの横断面(24)と、
    b1.) 横断面(24)に接続し、後縁(30)の方へテーパー状に先細になっている横断面(25)とによって形成され、その際、
    b2.) 舵板(100)の縦方向に延びる中心線(M2)によって形成された前側の、プロペラ(220)寄りの、両方の横断面区間(24a;24b)が異なる大きさを有し、
    b3.) これら両方の横断面区間のうち、大きい方の横断面区間(24a)が右舷側にあり、
    b4.) 小さい方の横断面区間(24b)が左舷側にあり、その際、
    b5.) 横断面プロファイル(22)の、プロペラ(220)と反対側の範囲において中心線(M2)によって形成された両方の横断面区間(25a,25b)が同様に形成され、その際、
    舵板上側区間(10)の横断面プロファイル(14a,14b,15a,15b)が、舵板下側区間(20)の横断面プロファイル(24a,24b,25a,25b)よりも大きいこと、および、
    舵板上側区間(10)の横断面プロファイル(12)の、プロペラ(220)寄りの両方の横断面区間(14a;14b)が、曲率のゆるやかな弧状部(16′)ときつく湾曲した弧状部(16′a)を有する周囲領域(16,16a)を備え、且つ、
    舵板上側区間(10)の横断面プロファイル(12)の、プロペラ(220)とは反対側の両方の横断面区間(15a,15b)が、上記弧状部(16′、16a′)に連続して接続する、上記後縁(30)への方向に延びる周囲領域(17,17a)を備え、その際、
    きつく湾曲した弧状部(16′a)を有する周囲領域(16a)を備えた横断面区間(14b)が、右舷側に位置していること、
    および、
    舵板下側区間(20)の横断面プロファイル(22)のプロペラ側の両方の横断面区間(24a;24b)が、曲率のゆるやかな弧状部(26′)と、きつく湾曲した弧状部(26′a)を有する周囲領域(26,26a)を備え、その際、
    舵板下側区間(20)の横断面プロファイル(22)の、プロペラ(220)とは反対側の両方の横断面区間(25a,25b)が、上記弧状部(26′、26a′)に連続して接続する、上記後縁(30)への方向に延びる周囲領域(27,27a)を備え、その際、
    きつく湾曲した弧状部(26′a)を有する周囲領域(26a)を備えた横断面区間(24b)が左舷側に位置しており、
    従って、中心線(M1、M2)の方向において舵板が最大プロファイル厚さとなる部分(13;23)の付近の領域内において、それぞれに、
    舵板上側区間(10)の左舷側の周囲領域(16,17)と右舷側の周囲領域(16a,17a)とが、ゆるやかな及びきつく湾曲した、異なる湾曲半径を有する外方へと湾曲する凸状の弧状部(16′,16a′)を有し、並びに、
    舵板下側区間(20)の左舷側の周囲領域(26a,27a)と右舷側の周囲領域(26,27)とが、ゆるやかな及びきつく湾曲した、異なる湾曲半径を有する外方へと湾曲する凸状の弧状部(26a′,26′)を有していること、
    従って、上記横断面プロファイルの、上記前縁および後縁(11,21;30)の方向に指向してテーパー状に先細になっている周囲領域(16,17;16a、17a,および26,27;26a,27a)が形成されていること、その際、上記プロペラ(220)寄りの前縁(11,21)が、丸味を帯びたプロフィルを有していること、
    を特徴とする舵。
  2. 舵板(100)には、フィン(135)が備え付けられていることを特徴とする、請求項1に記載の舵板。
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