JP4925022B1

JP4925022B1 - 船舶のフラップ舵の舵装置

Info

Publication number: JP4925022B1
Application number: JP2011023306A
Authority: JP
Inventors: 俊盛円光
Original assignee: 俊盛円光
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: JP2012196977A

Abstract

【課題】過剰な舵力や、後進時の進路不安定を生じることがなく、海中に在るフラップのリンク機構による推進効率の低下やキャビテーションおよび電気腐蝕を防ぐことができるフラップ舵を提供する。
【解決手段】外板３１と舵取機甲板３２間に設置した舵ホルダー３で内包したクラウン２に舵１を垂下し、一対の回転体とし、舵ホルダー３とクラウン２の間に旋回軸受４ａ・４ｂを配装し、舵ホルダー３で、フラップ舵１・クラウン２を回動自在に保持する。クラウン２の頂板２ｃ上に、フラップ駆動機２０を設置し、この駆動機２０とフラップ１ｂの頂部をフラップ駆動軸５で連結し、フラップ１ｂを主舵１ａに対し±３５°〜±４０°の範囲で回動出来るようにする。上部旋回軸受４ａの上部位置におけるクラウン２に、歯車付き円環９を巻着固定し、この円環と舵取機甲板３２に設置した舵取機２１とを接続し、フラップ舵１・クラウン２を３６０°回動出来るようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、船舶のフラップ舵のフラップを独立駆動とする舵装置に関するものである。

近年、フラップリンク駆動舵が中小型船に採用され、船の旋回半径を小さくし、出入港時の操船をし易くするなどの効果を挙げている。しかし、この舵は、通常の運航時に過剰な舵力を発生させたり、後進時に進路を不安定にしたりする。又、フラップのリンク機構が海中に在るため、船の推進効率を下げ、リンク機構をキャビテーションや電気腐蝕により損耗させたりする。
１９３０年代にＦｌｅｔｔｎｅｒＲｕｄｄｅｒが発明されている。フラップ舵の先駆けで、主舵とその後尾に付加されたフラップから成り、主舵とフラップは夫々個別に駆動される。この舵の操従性は高く、前述のフラップリンク駆動舵の持つ欠点もない。しかし、この舵は、どのような仕紐みで主舵とフラップが作動されるのか明らかでなく、又実際にこの舵が稼動したかどうかの確認もされていない。フラップリンク駆動舵が次善の舵として中小型船に採用されているのが現状のようである。

実願６０−１０３２７０号公報公開実用平成３−４０１９５

大串雅信著理論船舶工学（下巻）（ｐ４６、ｐ２４５）海文堂出版昭和４８年８月２０日七版

上述のように、現状のフラップリンク駆動舵は、利点と欠点を併せ持つ舵で、現在のところ大型船への採用は見られない。一方、ＦｌｅｔｔｎｅｒＲｕｄｄｅｒは操縦性において紙上での評価が高いものの、稼動実績に疑問があるうえ、主舵とフラップの駆動機構の仕組みがよく分かっていない。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、フラップ舵のフラップリンク駆動機構を廃し、ＦｌｅｔｔｎｅｒＲｕｄｄｅｒと同様のアイディアによりながらも、独自に考案した機構により、主舵とフラップを駆動する、操縦性の高い舵装置を得ようとするものである。具体的には、主舵を３６０°自在に回動させ、その上に、フラップを独立して単独に、主舵に対し±３５°〜±４０°自在に回動させる機構を備え、大型船にも採用されるフラップ舵の舵装置を得ることを目的とするものである。

外板と、その直上の舵取機甲板間に設置された舵ホルダーに内包され、且つ、主舵と、フラップのヒンジの延長線上に在る、フラップ駆動軸及びその付属金物を包含する、円筒とその底板及び頂板より成るクラウンに、主舵の後尾にフラップをヒンジで回動自在に結合して成るフラップ舵を垂下し、この両者を、回動中心軸を同一線上に置いて結合し、一対の回転体と成し、フラップの回動に関し、クラウンの頂板上にフラップ駆動機を設置し、この駆動機とフラップの頂部とを、フラップ駆動軸で連結し、フラップ駆動機により、フラップを主舵に対して±３５°〜±４０°の範囲で自在に回動出来るようにする。
一方、フラップ舵の回動に関し、外筒と内筒と底板及び頂板によって構成された記首の舵ホルダーに於いて、クラウンとの間に空環を形成せしめ、この空環の上部と下部に旋回軸受を配装し、フラップ舵・クラウンを、この旋回軸受を介して、舵ホルダーで回動自在に保持をし、上部旋回軸受の上部位置におけるクラウンに、歯車付円環を巻着固定し、この円環と、舵取機甲板上に設置した舵取機とを接続し、舵取機によりフラップ舵・クラウンを３６０°自在に回動出来るようにする。

フラップ舵のフラップは、高さ方向を複数個に分割した構造とする。

フラップ舵とクラウンの結合は、フラップ舵をクラウンに挿入して結合する方法とする。

このように構成されたフラップ舵の舵装置においては、主舵とフラップは、舵取機により共に３６０°自在に回動される。フラップはこれに加えて、フラップ駆動機により、主舵に対し±３５°〜±４０°の範囲で自在に回動される。それ故、このフラップ舵は、主舵とフラップによって様々な翼形を作り出すことが出来る。

従ってこの舵装置に於いては、主舵とフラップを自動制御することにより、船の運航状況に応じた最適な舵力を発揮する可能性を有する。この発明の効果には多様なものが有ると予想されるが、此れは今後の研究に待つこととして、現時点においては、下記の効果が期待出来る。
ａ）自動操舵時にフラップによる微調整が効くから、航走中の蛇行を最小限に止め、経済的な運航が出来る。
ｂ）ヨーイング（理論船舶工学・下巻ｐ４６）を少なくすることが出来る。
ｃ）フラップを主舵と反対方向に回動すれば舵軸に対するトルクは相反する形となるから舵全体のトルクを小さく出来る。（理論船舶工学・下巻ｐ２４５）
ｄ）右から左・左から右に転舵するとき前項の理屈から転舵速度を上げることが出来る。
ｅ）大型船におけるオーバーシュートを抑制することが出来る。
ｆ）舵は３６０°回動出来るから９０°転舵すれば制動器の役割を果たす。
ｇ）後進時に１８０°転舵すれば舵は前進時の形態をなし、舵は前進時と同様の効果を発揮する。（理論船舶工学・下巻ｐ２４５）
ｈ）この発明になるフラップ舵はシンプルである。在来舵の様な突起物は全くなく、推進抵抗による船速のロスやキャビテーションや電蝕による損傷も大き軽減される。
ｉ）フラップリンク舵の様に複雑な機構を有しない、故障のリスクから逃れられる。

この発明の実施の形態を示すフラップ舵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。図１の線Ｃ−Ｃに沿う切断図である。

図１は、この発明の実施の形態を示すフラップ舵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、図１の線Ｃ−Ｃに沿う切断図である。

図において、１はフラップ舵、２はクラウン、３は舵ホルダー、４ａ・４ｂは旋回軸受である。この４群に、フラップ１ｂの回動のためのフラップ駆動機２０とフラップ駆動軸５、及び、フラップ舵１・クラウン２の回動のための舵取機２１と歯車付円環９が、フラップ舵の舵装置の構成メンバーに数えられる。このメンバーで構成される舵装置の概要は、次の通りである。

クラウン２にフラップ舵１が垂下されて、一対の回転体に構成されている。一方、クラウン２を内包する形で、外板３１とその直上の舵取機甲板３２の間に、舵ホルダー３が設置されている。そして、舵ホルダー３とクラウン２の間に空環８が形成され、この空環８に旋回軸受４ａ・４ｂが配装され、フラップ舵１・クラウン２は、この旋回軸受４ａ・４ｂを介して、舵ホルダー３により回動自在に保持されている。このような形態の元、フラップ舵１・クラウン２は舵取機甲板３２上に在る舵取機２１で３６０°自在に回動され、その上に、フラップ１ｂは、クラウン２の頂板２ｃ上に在るフラップ駆動機２０によって、主舵１ａに対し±３５°〜±４０°の範囲で自在に回動される。この概要の説明に続いて、以下各部の構成・機能の詳細について説明する。

フラップ舵１は、側面形状が台形の吊舵で、主舵１ａとその後尾に、次項に記す、フラップ１ｂが付加されている。

フラップ１ｂは主舵１ａの後尾に、ヒンジ１ｃで回動自在に結合されている。そのフラップ１ｂは、高さ方向に４分割されている。夫々のフラップ１ｂはその両端にヒンジ１ｃが設けられ、主舵１ａに結合されている。フラップ１ｂ同士の両側面にはフラップ継手ピース１ｄが差し渡され、その片方はフラップに溶接され、他の片方はフリーに置かれている。
従って分割されたフラップ１ｂ同士の構造上の強度的連続性はない。夫々のフラップ１ｂに発生する舵力はヒンジ１ｃを介し主舵１ａに伝達される。又、夫々のフラップ１ｂに発生するトルクは、フラップ継手ピース１ｄによってフラップからフラップへ伝達され、その集積がフラップ駆動軸５からフラップ駆動機２０に及ぶ。
従来のフラップは、舵の全高に亘る一体型の重厚な構造となっている。ヒンジも同様に全高に亘り重厚に構成されている。これ等は舵圧によって発生する主舵・フラップの撓みを抑制しようとする意図によるものであるが、当該部はもともと薄い形状を成し、いくら物量を投入しても、特に高速船においては、舵圧による撓みを抑制することは難しい。
この撓みは、主舵とフラップが同一の面内にあるときは、問題は起こらないが、両者が偏角を作るときには、お互いが引っ張り合い、ヒンジとその近傍に構造上のトラブルを発生させることがある。
＿因みに、二枚の板の両端を支持して、これを曲げながら両者に偏角を与えると、両者は中央部を最大に離れていく。この現象が主舵とフラップの間に発生する。殊に高速船の吊舵においては、撓み量も大きく、従来のフラップを固める構造では、この問題を解決することは出来ない。
この問題を解決するには、舵とフラップの撓みの発生を必然とし、この撓みに馴染むフラップ構造にする必要がある。それは、フラップを主舵の撓みに沿うようにし、且つ、主舵とフラップに相反する力の発生を極力抑制するように、フラップを短く分割し、其の両端にヒンジを設け、加えて、フラップ同士の接続はトルクのみを伝達する構造にすることである。ここに提供するフラップ構造、即ち冒頭に述べたフラップの構造はこの考えに基づくものである。

クラウン２は、後述の舵ホルダー３に内包され、主舵１ａと、ヒンジ１ｃの軸中心線上に配設されるフラップ駆動軸５及びその付属金物の包含を可能とする大きさの、外筒２ａとその底板２ｂ及び頂板２ｃによって構成されている。底板２ｂは二重構造とされ、主舵１ａを挿入するためのコーミング付舵挿入孔２ｄが設けられている。

フラップ舵１とクラウン２との結合に関し、フラップ舵１は、クラウン２に挿入結合され、一対の回転体に構成されている。
その形態は、主舵１ａはその頂部からクラウン頂板２ｃまでの間伸長され、又、主舵１ａの後部に在る、フラップ駆動軸５のトランク６が主舵１ａに付加結合されている。主舵１ａは、この状態でクラウン２の下方より、底板２ｂのコーミング付舵挿入孔２ｄを通し、クラウンの頂板２ｃまで挿入され、この頂板２ｃに締結冶具とボルト７で着脱自在に結合されている。
この結合の特徴は、両者の結合を確かなものにするために、クラウン２に支持される主舵１ａを出来るだけ拡幅して、主舵１ａとクラウン２の接触部を広範に取るようにし、加えて、主舵１ａの曲げ強度が高められるように配慮されていることである。

フラップの回動に関し、クラウン２の頂板２ｃ上にフラップ駆動機２０が設置され、この駆動機２０と、フラップの頂部がフラップ駆動軸５によって連結されている。
この機構によれば、フラップ１ｂに発生したトルクは、フラップ駆動軸５を介してフラップ駆動機２０に伝播される。フラップ１ｂはフラップ駆動機２０により、主舵１ａに対し±３５°〜±４０°の範囲で自在に回動される。

舵ホルダー３は、内外二重の円筒３ａ・３ｂと底板３ｃ及び頂板３ｄより構成され、外板３１とその直上にある舵取機甲板３２の間に、クラウン２を内包する形態で設置されている。

フラップ舵１とクラウン２の回動に関し、舵ホルダー３とクラウン２の間に空環８が形成され、この空環８の上部と下部に旋回軸受４ａ・４ｂが配装されている。
この旋回軸受４ａ・４ｂには、フラップ舵１・クラウン２・フラップ駆動機２０等の質量がアキシアル荷重として、舵圧による横向きの力がラジアル荷重として、又、夫々の荷重によるモーメントが働く。
フラップ舵１・クラウン２はこの旋回軸受４ａ・４ｂを介して、回動自在に舵ホルダー３によって保持されている。
歯車付円環９が、上部旋回軸受４ａの上部に設けられた、クラウン下がり止め１０の位置におけるクラウン２に巻着固定されている。
舵取機甲板３２上に、旋回モータにピニオンギヤを装着した形式の舵取機２１が設置され、これに歯車付円環９が接続されている。フラップ舵１・クラウン２は、歯車付円環９を介し、舵取機２１によって３６０°自在に回動される。

このように構成されたフラップ舵の舵装置においては、フラップ舵１・クラウン２は、フラップと共に舵取機２１により３６０°自在に回動される。フラップ１ｂはその上に、主舵１に対して、主舵１に対して独立し独立して、フラップ駆動機により±３５°〜±４０°の範囲で自在に回動される。

１フラップ舵、１ａ主舵、１ｂフラップ、１ｃヒンジ、１ｄフラップ継手ピース、２クラウン、２ａ外筒、２ｂ底板、２ｃ頂板、２ｄコーミング付舵挿入孔、３舵ホルダー、３ａ外筒、３ｂ内筒、３ｃ底板、３ｄ頂板、４ａ上部旋回軸受、４ｂ下部旋回軸受、５フラップ駆動軸、６フラップ駆動軸のトランク、７締結冶具とボルト、８空環、９歯車付円環、１０クラウン下がり止め、２０フラップ駆動機、２１舵取機、３１外板、３２舵取機甲板。

Claims

外板と、その直上の舵取機甲板の間に設置された舵ホルダーに内包され、且つ、主舵とフラップ駆動軸及びその付属金物の包含を可能とする、外筒とその底板及び頂板とによって構成されたクラウンに、主舵の後尾にフラップをヒンジで回動自在に結合して構成されたフラップ舵を垂下し、一対の回転体に形成し、一方、外筒と内筒と底板及び頂板によって構成された記首の舵ホルダーと、クラウンの間に空環を作り出し，この空環の上部と下部に旋回軸受を配装し、前述の如く、一対の回転体に形成されたフラップ舵・クラウンを、この旋回軸受を介して、舵ホルダーで回動自在に保持せしめ、フラップの回動に関し、クラウンの頂板上にフラップ駆動機を設置し、この駆動機と、フラップの頂部とを、ヒンジの軸中心線上に配設されたフラップ駆動軸で連結し、フラップ駆動機により、フラップを主舵に対して±３５°〜±４０°の範囲で自在に回動可能と成し、一方、フラップ舵・クラウンの回動に関し、上部旋回軸受の上部位置におけるクラウンに、歯車付円環を巻着固定し、この円環と、舵取機甲板上に設置した舵取機とを接続し、舵取機によりフラップ舵・クラウンを３６０°自在に回動可能としたことを特徴とする船舶のフラップ舵の舵装置。
請求項１の船舶のフラップ舵の舵装置に於いて、前記フラップの高さ方向を複数個に分割し、分割した夫々のフラップの両端を、主舵に回動自在にヒンジで結合し、隣り合うフラップには継ぎ手ピースを差し渡し、そのピースの片方はフラップに固着結合し、他方はフラップに接触接合としたことを特徴とする船舶のフラップ舵の舵装置。
請求項１の船舶のフラップ舵の舵装置に於いて、前記クラウンに垂下される主舵を、クラウンの底板より頂板までの長さだけ上方に伸長し、且つ、クラウンの後部に配設されるフラップ駆動軸のトランクを、前記の主舵の伸長部に付加結合し、この状態の主舵を、クラウンの底板のコーミング付舵挿入孔よりクラウンの頂板まで挿入し、主舵の頂部とクラウンの頂板とを着脱自在に結合したことを特徴とする船舶のフラップ舵の舵装置。