JP4811903B2 - 船舶の舵装置 - Google Patents

Description

この発明は、船舶の舵装置に関し、高速化にともない舵装置に発生するキャビテーションやこれに基づくエロージョンを防止できるようにしたものである。

近年、海上輸送の効率化のため、コンテナ船など船舶の高速化が図られつつあり、プロペラの後方に装備される舵装置のキャビテーションやキャビテーションによるエロージョンなどが問題視されている。

このようなキャビテーションなどの発生により推進性能や操舵性能が低下することがあり、これら推進性能や操舵性能の低下を防止するため種々の提案がなされている。

例えば特許文献１の船舶の舵装置には、図５に示すように、舵板１の上部と船体２との間の空間３にラダーホーン４に保持させて後方に張り出すように翼型フィン５を回転自在に設けるようにすることが開示されており、翼型フィン５を配置することでキャビテーションや渦の発生を防止し、この翼型フィン５を船尾の流れに追従して自由に動けるようにして船体抵抗の低減を図り、船速の低下を防止するようにしている。

また、特許文献２の船舶用舵には、図６に示すように、プロペラ６の先端のほぼ最上昇点高さ位置に対応する高さの舵板１およびラダーホーン４に両舷側に水平に張り出す中間整流板７を設けるようにすることが開示され、流れを整流することによって舵力を高めることができるようにしている。

さらに、特許文献３の船尾整流構造にも、整流板を設けることで水の流れがラダーホーンで撹乱されるのを緩和できるように整流して船体抵抗を減少するようにしている。

また、従来、一般に採用されているキャビテーションの防止技術として、ラダーホーンと舵板との隙間を流れる貫流によって出口側でキャビテーションが発生することを防止するため隙間を小さくする止水板を装備することやラダーホーンのガジョン部および後方の舵板の横断面を組み合わせて流線型の翼型にすることが行われている。
特開平１０−１６７１９０号公報 特開２００１−２１９８９７号公報 特開平１０−１４７２８５号公報

ところが、特許文献１、２、３のいずれの舵装置などに関する提案でも、推進性能や操舵性能の低下などを防止できるもの、舵装置そのもののキャビテーションやキャビテーションによるエロージョンそのものを防止するものでなく、舵板やラダーホーンにキャビテーションなど生じるなどの問題がある。

また、一般にラダーホーンの形状は上部の幅より下部の幅が次第に狭くなるテーパ形状になっているが、ラダーホーンをテ―パ形状にしたものでは、上下方向に形状が次第に変化するため、精度良く曲がり部を製作することが困難であり、表面に沿う流れに部分的な剥離が生じ易く、キャビテーションが生じてしまうという問題がある。

さらに、止水板を取り付ける場合には、テーパ形状のラダーホーンと舵板との隙間に止水板を取り付けることになるが、これらの間で舵板を回動させるため隙間が必要で、完全な止水効果を得ることができないという問題もある。

また、ガジョン部および舵板を流線型とした場合でも、その後方の舵板との間に段差部分が生じ、流れの衝突が起こってキャビテーションが発生してしまうという問題がある。

この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、舵装置自体のキャビテーションやキャビテーションによるエロージョンを防止することができる船舶の舵装置を提供しようとするものである。

また、この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、ラダーホーンと舵板との隙間を流れる貫流を阻止することでキャビテーションを防止することができる船舶の舵装置を提供しようとするものである。

上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の船舶の舵装置は、船体に設けられたラダーホーンのガジョン部に支持される舵板を回動操作する船舶の舵装置であって、前記ラダーホーンおよび舵板の最大厚みをそれぞれ上端から下端まで垂直方向に一定にしてなるとともに、前記舵板を最大舵角とした場合に、前記ラダーホーンと前記舵板との間の隙間の外側にできる位置に水の流入流出を防止する弾性体で構成した止水部材を設けてなることを特徴とするものである。

この船舶の舵装置によれば、舵板を最大舵角とした場合に、前記ラダーホーンと前記舵板との間の隙間の外側に出る位置に水の流入流出を防止する弾性体で構成した止水部材を設けることで、既存の船舶への適用が容易にできるとともに、外側に位置する止水部材を目視することでメンテナンスの要否を確認でき、しかもメンテナンス自体を容易にできるようになる。

また、請求項２記載の船舶の舵装置では、前記ラダーホーンのガジョン部の後方の舵板を、前方の当該ガジョン部の幅より狭くしてなることを特徴とし、これによって流れの衝突を防止するようにし、請求項３記載の船舶の舵装置では、前記舵板の下端前方を曲面に形成してなることを特徴とし、これによって流れを整流するようにし、請求項４の船舶の舵装置では、前記ラダーホーンと前記舵板との水平方向の隙間に対応して前記ラダーホーンと前記舵板との少なくともいずれか一方に、上下方向の水の流れを防止する水平に突出する水平板を設けてなることを特徴とし、これによって各隙間位置で上下方向の流れを止めるようにしている。

そして、これら各請求項記載の構成を任意の複数組み合わせる船舶の舵装置によって、それぞれの作用効果を組み合わせて発揮するものにできるようになる。

この発明の請求項１記載の船舶の舵装置によれば、舵板を最大舵角とした場合に、前記ラダーホーンと前記舵板との間の隙間の外側に出る位置に水の流入流出を防止する弾性体で構成した止水部材を設けることで、既存の船舶への適用が容易にできるとともに、外側に位置する止水部材を目視することでメンテナンスの要否を確認することができ、しかもメンテナンス自体を容易に行うことができる。

さらに、請求項２記載の船舶の舵装置によって流れの衝突を防止することができ、請求項３記載の船舶の舵装置によって流れを整流することができ、請求項４の船舶の舵装置によって各隙間位置で上下方向の流れを止めることができる。

そして、それぞれの発明により、キャビテーションを効果的に防止することができる。

さらに、これら各請求項記載の構成を複数組み合わせた船舶の舵装置によれば、それぞれの作用効果を組み合わせて発揮させることができる。

以下、この発明の一実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１〜図４は、この発明の船舶の舵装置の一実施の形態にかかり、図１は分解して示す概略立体図、図２は概略正面図および左側面図、図３はそれぞれ図２中のＣ，ＢＢ，ＢＢＯ，ＢＯ，Ｂ，Ａの各部の横断面図、図４はこの発明の船舶の舵装置の止水部材を単独で設ける場合の一実施の形態にかかり、（ａ）は止水部材が１本の場合を,（ｂ）は２本の場合を、（ｃ），（ｄ）は取り付け状態を、それぞれ示す断面図である。

この船舶の舵装置１０では、舵板１１およびこれを船体に支持するラダーホーン１２自体のキャビテーションやキャビテーションによるエロージョンを防止するようにしたものであり、具体的には、単独ないしは任意に組合わせることができる５つの対策が施され、特に船舶の高速化にともなう問題を解消する。

この船舶の舵装置１０では、基本構造として舵板１１が船体に設けられたラダーホーン１２のガジョン部１２ａに支持され、ラダーストック１３を介して図示しない操舵装置によって回動操作されるようになっている。

この船舶の舵装置１０での第１のキャビテーション対策は、少なくともラダーホーンの上端から下端までの範囲で最大厚さを一定にすることで、例えば図２および図３に示すように、舵板１１およびラダーホーン１２の最大厚みＤが垂直方向全体に一定にしてある。

これまでの舵装置では、舵板およびラダーホーンの厚みは上部が厚く、下部が薄いテーパ形状とされ、しかも翼型の断面形状とされることから特にラダーホーンの製作が非常に難しく、製作誤差による局部的な流れの乱れが生じ、これによってキャビテーションが発生しやすくなっていた。

これに対し、舵板１１およびラダーホーン１２の上下方向の厚みＤを少なくともラダーホーン１２の上端から下端までの範囲で一定にすることで、ラダーホーン１２の曲がり部形状を垂直方向に一定にでき、このラダーホーン１２の曲がり部などの製作が容易となり、製作精度を高めることができ、流れの乱れを防止してキャビテーションを抑えることができる。

さらに、舵板１１全体の厚みＤをも垂直方向に一定にすれば、舵板１１の曲がり部などの製作が容易となり、製作精度を高めることができ、流れの乱れを防止してキャビテーションを抑えることができる。

また、このように舵板１１やラダーホーン１２の形状精度を向上することで、船舶の舵装置１０での第２のキャビテーション対策として、図１に示すように,舵板１１とラダーホーン１２との間の隙間を流れる貫流を防止する止水部材１４を取り付ける場合の隙間を極力小さくすることができる。

この第２のキャビテーション対策としての止水部材は、他の対策と組み合わせる場合のほか、単独で実施することもでき、特に、既存の船舶への適用も容易にできるものである。

また、図４に示すように、止水部材としてゴムなどの弾性体の止水部材１４を用い、舵板１１とラダーホーン１２との間の隙間の中央部に一本配置することで、舵板１１とラダーホーン１２との隙間を完全に塞ぐように両方の表面に接触させて取り付ける。この弾性体の止水部材１４の取り付けは、同図（ｃ）に示すように、止水部材１４の両端部の固定フランジ部を介してボルトなどで舵板１１あるいはラダーホーン１２に取り付けるようにすれば良い。

また、止水部材１４として金属製などのものを用いる場合には、同図（ｄ）に示すように、固定フランジのないものを舵板１１あるいはラダーホーン１２に溶接などで取り付けるようにする。

さらに、止水部材１４を複数本用いるようにしても良く、例えば、図４（ｂ）に示すように、舵板１１を最大舵角とした場合に、舵板１１とラダーホーン１２との間の隙間の外側に出る位置にそれぞれ止水部材１４、１４を取り付けることで、既存の船舶への適用が容易にできるとともに、外側に位置する止水部材１４を目視することでメンテナンスの要否を確認でき、しかもメンテナンス自体を容易に行うことができる。

また、この止水部材１４は、舵板１１とラダーホーン１２のいずれか一方に取り付けて隙間を小さくしたり、隙間を完全に塞ぐようにすれば良く、図１では、図示の都合上、舵板１１とラダーホーン１２に取り付ける場合に表示可能な位置に設けてあり、２つの直線状の垂直止水材１４ａ，１４ａおよび２つの馬蹄形の水平止水材１４ｂ，１４ｂを設けてある。なお、この止水部材１４は連続したものでも、分割したもののいずれでも良い。

次に、この船舶の舵装置１０での第３のキャビテーション対策は、図３（ｃ）に示すように、ラダーホーン１２のガジョン部１２ａに対して、このラダーホーン１２のガジョン部１２ａの後方の舵板１１を、前方のガジョン部１２ａの幅より狭くしてある。

すなわち、ラダーホーン１２のガジョン部１２ａに対して、理論計算に基づきガジョン部１２ａおよび舵板１１の流場を求め、回転流れを考慮してもこの部分で流れの衝突が生じないような内側傾斜型の翼型の舵板１１とし、この部分の舵板１１の幅Ｄ１を狭くしてある。

このようなガジョン部１２ａに対応した舵板１１の部分を内側傾斜型の翼型とすることにより、前方からの流れがガジョン部１２ａの後方の舵板１１に直接ぶつかることが防止できる。

これにより、従来、このガジョン部１２ａおよびこの部分の舵板１１に生じていた激しいエロージョンを防止することができる。

なお、この第３のキャビテーション対策としてガジョン部１２ａの舵板１１の翼型を内側傾斜型としてその幅を狭くする構成は、船舶の舵装置１０として単独で採用する場合のほか、上記第１および第２の対策と組み合わせて構成するようにしても良く、これらを組み合わせることで、それぞれの構成の効果を発揮させることができる。

次に、船舶の舵装置１０での第４のキャビテーション対策として、舵板１１の下端前方を曲面１５に形成してある。

この舵板１１の下端前方の曲面１５は、上下方向には、下端が窄まるとともに、左右方向では翼型となる部分に形成されることから、略球面の１/４のような立体的な曲面で構成してある。

このような曲面１５を舵板１１の下端前方に形成することで、前方からの流れの整流効果を持たせることができ、流れの剥離や渦の発生を抑えることで、キャビテーションを防止することができる。

なお、この第４のキャビテーション対策として舵板１１の下端前方を曲面１５に形成する構成は、船舶の舵装置１０として単独で採用する場合のほか、上記第１および第２、あるいは第３の対策のいずれか、あるいは任意の複数の対策と組み合わせて構成するようにしても良く、それぞれの組み合わせによって、それぞれの構成の効果を組み合わせて発揮させることができる。

次に、船舶の舵装置１０での第５のキャビテーション対策として、ラダーホーン１２と舵板１１との水平方向の隙間に対応してラダーホーン１２と舵板１１との少なくともいずれか一方に、上下方向の水の流れを防止する水平に突出する水平板１６を設けてある。

この船舶の舵装置１０では、ラダーホーン１２に舵板１１を支持して回動する必要から、図１および図３に示すように、ラダーホーン１２と舵板１１との間に隙間が形成され、上下方向には、図３の各断面に示すように、隙間が形成してあり、これらの隙間のラダーホーン１２側、あるいは舵板１１側の少なくとも一方側に水平板１６が外側に水平に突き出して取り付けてある。

この水平板１６は、ラダーホーン１２に対して舵板１１が回動しても舵板１１とラダーホーン１２とに設けた水平板１６がいずれとも干渉しないように設けてある。

すなわち、この船舶の舵装置１０では、舵板１１の上端には、図３（ａ）にＣ断面として示したように、ラダーストック中心から後方の全周囲に水平板１６ａが設けてある。

また、ラダーホーン１２のガジョン部１２ａと対向する舵板１１の中間底面には、図３（ｂ）にＢＢ断面として示したように、ラダーストック１３の中心から後方中間までに水平板１６ｂが設けてある。

そして、水平板１６ｂと同一の隙間に対応するガジョン部１２ａの上端には、図３（ｃ）にＢＢＯ断面として示したように、ラダーホーン１２の中間部に僅かな長さの水平板１６ｃが設けてあり、水平板１６ｂとは上下に僅かにずらしてあり、これら水平板１６ｂ，１６ｃ同士の干渉は起こらないようにしてある。

さらに、ラダーホーン１２のガジョン部１２ａの下端には、図３（ｄ）にＢＯ断面として示したように、ラダーホーン１２の前方から中間部までの全周に水平板１６ｄが設けてある。

そして、この水平板１６ｄと同一の隙間に対応するガジョン部１２ａの下端と対向する舵板１１の中間天面には、図３（ｅ）にＢ断面として示したように、舵板１１の先端から後方の中間部まで全周に水平板１６ｅが設けてあり、水平板１６ｄとは上下に僅かにずらしてあり、これら水平板１６ｄ，１６ｅ同士の干渉は起こらないようにしてある。

さらに、この船舶の舵装置１０では、舵板１１の下端には、図３（ｆ）にＡ断面として示したように、前方中間部から後方の全周囲に水平板１６ｆが設けてある。

このような舵板１１とラダーホーン１２との水平方向の隙間に水平板１６ａ〜１６ｆを設けて上下方向の流れを防止するようにしたので、プロペラ回転流の影響による貫流をとめることができ、キャビテーションを防止し、キャビテーションによるエロージョンを防止することができる。

なお、この第５のキャビテーション対策として舵板１１とラダーホーン１２との水平方向の隙間に水平に突き出す水平板１６を設ける構成は、船舶の舵装置１０として単独で採用する場合のほか、上記第１および第２、あるいは第３、第４の対策のいずれか、あるいは任意の複数の対策と組み合わせて構成するようにしても良く、それぞれの組み合わせによって、それぞれの構成の効果を組み合わせて発揮させることができ、いずれによってもキャビテーションを防止することができる。

以上のような船舶の舵装置１０によれば、舵板１１やラダーホーン１２自体のキャビテーションを防止することができ、塗装の剥離や表面の損傷を防止することができる。

この発明の船舶の舵装置の一実施の形態にかかる分解して示す概略立体図である。 この発明の船舶の舵装置の一実施の形態にかかる概略正面図および左側面図である。 この発明の船舶の舵装置の一実施の形態にかかるそれぞれ図２中のＣ，ＢＢ，ＢＢＯ，ＢＯ，Ｂ，Ａの各部の横断面図である。 この発明の船舶の舵装置の止水部材を単独で設ける場合の一実施の形態にかかり、（ａ）は止水部材が１本の場合を,（ｂ）は２本の場合を、（ｃ），（ｄ）は取り付け状態を、それぞれ示す断面図である。 従来の船舶の舵装置の概略側面図およびＢ−Ｂ断面図である。 従来の船舶の舵装置の概略側面図およびＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１０ 船舶の舵装置
１１ 舵板
１２ ラダーホーン
１２ａ ガジョン部
１３ ラダーストック
１４ 止水部材
１４ａ 垂直止水材
１５ 曲面
１６ 水平板
１６ａ〜１６ｆ 水平板
Ｄ 舵板およびラダーホーンの最大厚み
Ｄ１ 舵板の幅

Claims (4)

1. 船体に設けられたラダーホーンのガジョン部に支持される舵板を回動操作する船舶の舵装置であって、
   前記ラダーホーンおよび舵板の最大厚みをそれぞれ上端から下端まで垂直方向に一定にしてなるとともに、前記舵板を最大舵角とした場合に、前記ラダーホーンと前記舵板との間の隙間の外側にできる位置に水の流入流出を防止する弾性体で構成した止水部材を設けてなることを特徴とする船舶の舵装置。
2. 前記ラダーホーンのガジョン部の後方の舵板を、前方の当該ガジョン部の幅より狭くしてなることを特徴とする請求項1記載の船舶の舵装置。
3. 前記舵板の下端前方を曲面に形成してなることを特徴とする請求項１または２記載の船舶の舵装置。
4. 前記ラダーホーンと前記舵板との水平方向の隙間に対応して前記ラダーホーンと前記舵板との少なくともいずれか一方に、上下方向の水の流れを防止する水平に突出する水平板を設けてなることを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の船舶の舵装置。

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