JP5734918B2 - ラダーバルブ付き舵の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラダーバルブ付き舵の製造方法に関する。

推進効率の向上のため、プロペラの後方にラダーバルブを設けたラダーバルブ付き舵が知られている。例えば、特許文献１及び２は、舵の前端部におけるプロペラの回転軸芯線上にラダーバルブがプロペラと対向するよう取り付けられたラダーバルブ付き舵を開示している。

このようなラダーバルブ付き舵を製造する場合、まず、図９（ａ）に示されるように、前後方向に所定の間隔で平行配置した複数の垂直リブ１０１と、上下方向に所定の間隔で平行配置した複数の水平リブ１０２とを互いに交差するように組み合わせ、舵４０の骨格としての組体１０３を形成する。このとき、前端部のプロペラに対応する位置に、複数の補強板１０４を配設する。

次に、図９（ｂ）に示されるように、組体１０３の側面を覆うように組体１０３に外板を貼り付け、舵４０を形成する。次に、図９（ｃ）に示されるように、舵４０の前端部のプロペラに対応する位置に、舵４０の外形に合わせて複数の部材１０５を組み合わせながら接合する。こうして、図９（ｄ）に示されるように、舵４０にラダーバルブ５０が設けられたラダーバルブ付き舵３０が形成される。

特開２００４−２９９４２３号公報 特開平１１−１３９３９５号公報

上記のラダーバルブ付き舵３０は、舵４０の外形に応じた形状のラダーバルブ５０を必要とする。ラダーバルブ５０は、一般的に、厚板プレス加工等によって製造されるので、ラダーバルブ５０を舵４０の外形に応じた形状とするには困難な成形作業を要する。そのため、ラダーバルブ５０の製造ひいてはラダーバルブ付き舵３０の製造工程が複雑化するおそれがある。特に、舵４０がリアクション舵のような複雑な形状を呈する場合、ラダーバルブ５０の形状が複雑になるため、ラダーバルブ付き舵３０の製造工程がより複雑となりうる。

そのため、本発明の目的は、製造工程を簡略化することが可能なラダーバルブ付き舵の製造方法を提供することにある。

本発明の一側面に係るラダーバルブ付き舵の製造方法は、前端から幅広部に向かうにつれて幅広となると共に幅広部から後端に向かうにつれて幅狭となる流線形状を呈する、平板状の第１〜第４の水平リブを用意する第１の工程であって、第１及び第４の水平リブは前端と後端とを結ぶ直線に関して線対称形状であり、第２及び第３の水平リブは、前端が一方の側縁側に寄った非対称形状である、第１の工程と、複数の垂直リブを用意する第２の工程と、第１〜第４の水平リブ及び複数の垂直リブを組み合わせて舵の骨格としての組体を形成する第３の工程であって、第１〜第４の水平リブはこの順に所定方向に沿って並んでおり、第２の水平リブの前端は、組体の側面の一方側に位置しており、第３の水平リブの前端は、組体の側面の他方側に位置している、第３の工程と、第３の工程の後に、組体にラダーバルブを取り付ける第４の工程と、第４の工程の後に、ラダーバルブの外形に対応する切欠きを有する外板を、ラダーバルブが取り付けられた組体の側面に接合すると共に、切欠きの縁部をラダーバルブの側面に接合してリアクション舵を形成する第５の工程であって、リアクション舵は、正面から見て、下端部がリアクション舵の側面の一方側に位置していると共に上端部が下端部よりもリアクション舵の側面の他方側に位置している上側前縁と、上端部がリアクション舵の側面の他方側に位置していると共に下端部が上端部よりもリアクション舵の側面の一方側に位置している下側前縁とを有する、第５の工程とを含む。

本発明の一側面に係るラダーバルブ付き舵の製造方法では、舵の外形に応じてラダーバルブを成形する必要がなくなる。そのため、簡易な形状のラダーバルブを用いることができる。従って、リアクション舵の組体にラダーバルブを容易に接合することができ、作業性の向上が図られる。その結果、ラダーバルブ付き舵の製造工程を簡略化できる。

本発明の種々の側面によれば、製造工程を簡略化することが可能なラダーバルブ付き舵の製造方法を提供できる。

図１は、ラダーバルブ付き舵を備える船舶を概略的に示す側面図である。 図２（ａ）は、ラダーバルブ付き舵の近傍を拡大して示す側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のラダーバルブ付き舵の正面図であり、図２（ｃ）〜図２（ｈ）はそれぞれ、図２（ｂ）のＣ−Ｃ線端面図、Ｄ−Ｄ線端面図、Ｅ−Ｅ線端面図、Ｆ−Ｆ線端面図、Ｇ−Ｇ線端面図及びＨ−Ｈ線端面図である。 図３は、図２（ｂ）のＦ−Ｆ線断面を拡大して示す図である。 図４は、リアクション舵を示す概略図である。 図５（ａ）はラダーバルブの側面図であり、図５（ｂ）はラダーバルブの上面図であり、図５（ｃ）はラダーバルブの正面図である。 図６（ａ）は、図５（ｂ）のＶＩＡ−ＶＩＡ線端面図であり、図６（ｂ）は、図５（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線端面図である。 図７は、ラダーバルブ付き舵の製造工程を説明するための図である。 図８（ａ）は、ラダーバルブ付き舵の他の例の近傍を拡大して示す側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のラダーバルブ付き舵の正面図であり、図８（ｃ）〜図８（ｈ）はそれぞれ、図８（ｂ）のＣ−Ｃ線端面図、Ｄ−Ｄ線端面図、Ｅ−Ｅ線端面図、Ｆ−Ｆ線端面図、Ｇ−Ｇ線端面図及びＨ−Ｈ線端面図である。 図９は、従来のラダーバルブ付き舵の製造工程を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。以下では、「前」又は「後」の語は船体の前後方向に対応し、「左」又は「右」は船体の左右方向（幅方向）に対応し、「上」又は「下」の語は船体の上下方向に対応する。

図１に示されるように、本実施形態に係る船舶１は、タンカー等の肥大船であり、船体１０、推進用プロペラ２（プロペラ）及びラダーバルブ付き舵３を備えている。

推進用プロペラ２は、船舶１を推進させるものであり、例えばプロペラシャフトが用いられている。この推進用プロペラ２は、図２（ａ）に示されるように、その回転軸であるシャフト２ａが前後方向に沿うように船尾部１１に配設されている。ラダーバルブ付き舵３は、推進用プロペラ２の後方に位置するように船尾部１１に設けられている。

図２（ａ）に示されるように、ラダーバルブ付き舵３は、リアクション舵４と、ラダーバルブ５と、舵軸６とを有する。リアクション舵４は、船舶１の推進方向を制御するものであり、推進用プロペラ２の後方に配置されている。リアクション舵４は、上下方向に延びる舵軸６と、船尾部１１から後方に向けて延びるシューピース１２とによって船体１０に取り付けられており、舵軸６回りに揺動可能（回動可能）である。

リアクション舵４は、図２（ｂ）〜図２（ｈ）及び図４に示されるように、正面から見て、ラダーバルブ５の上側（舵軸６側）に位置する上側前縁４ａと、ラダーバルブ５の下側（シューピース１２側）に位置する下側前縁４ｂとを有する。上側前縁４ａの下端部は、リアクション舵４の側面の一方側（本実施形態では左側面側）に位置している。上側前縁４ａの上端部は、上側前縁４ａの下端部よりもリアクション舵４の側面の他方側（本実施形態では右側面側）に位置している。上側前縁４ａの上端部は、本実施形態では、図２（ｂ）に示されるように、リアクション舵４の幅方向における中央部分に位置しており、舵軸６の中心軸（船尾垂線ＡＰ）と重なり合っている。従って、上側前縁４ａは、下に向かうにつれてリアクション舵４の左側面側に捻れている。

下側前縁４ｂの上端部は、リアクション舵４の側面の他方側（本実施形態では右側面側）に位置している。下側前縁４ｂの下端部は、下側前縁４ａの上端部よりもリアクション舵４の側面の一方側（本実施形態では左側面側）に位置している。下側前縁４ｂの上端部は、本実施形態では、図２（ｂ）に示されるように、リアクション舵４の幅方向における中央部分に位置しており、舵軸６の中心軸（船尾垂線ＡＰ）と重なり合っている。従って、下側前縁４ｂは、上に向かうにつれてリアクション舵４の右側面側に捻れている。図３に示されるように、上側前縁４ａ及び下側前縁４ｂの最大捻れ量（前縁と推進用プロペラ２の回転軸Ｃとの直線距離）ｔ_０／ｔ_ｍａｘは、０．２０〜０．３５程度に設定できる。

リアクション舵４は、推進用プロペラ２の回転軸Ｃ上の推進用プロペラ２に対向する位置に、ラダーバルブ５を取り付けるための切欠き部４１を有する。切欠き部４１は、ラダーバルブ５に対応した形状を有する。具体的には、切欠き部４１は、リアクション舵４の側面から見て、前方に向けて開口するＶ字形状を呈する。切欠き部４１は、前後方向においてリアクション舵４の前端と船尾垂線ＡＰとの間に位置する。

ラダーバルブ５は、推進用プロペラ２の後方側で発生する渦を抑制するものであり、リアクション舵４の切欠き部４１に設けられている。すなわち、ラダーバルブ５は、推進用プロペラ２で発生する後方に向けた流れをラダーバルブ５の表面に沿わせて流すことにより渦の回転を弱め、渦抵抗を減らして推進効率を向上させる。

ラダーバルブ５は、図５及び図６に示されるように、軸方向の前端部（一端部）が閉じられた筒状体である。ラダーバルブ５は、前部５１、後部５２、第１裏補強部材５３、第２裏補強部材５４、及び取付用部材５５を有する。前部５１は、ラダーバルブ５の前側に位置し、前方向に凸の椀状の部材である。後部５２は、ラダーバルブ５の後側に位置し、軸Ｃを中心軸として前後方向に延在する筒状の部材である。後部５２の前端部は、前部５１の後端部と溶接により接合されている。

第１裏補強部材５３は、ラダーバルブ５の内面に設けられた環状の板材である。第１裏補強部材５３は、前部５１と後部５２との接合部分においてラダーバルブ５の内面に対し略垂直に立設されている。第１裏補強部材５３は、水圧によるラダーバルブ５の変形を抑制するためのものであり、前部５１と後部５２との接合時の補強部材として機能する。

第２裏補強部材５４は、ラダーバルブ５の内面に設けられた環状の板材である。第２裏補強部材５４は、ラダーバルブ５をリアクション舵４に取付けた状態において、当該ラダーバルブ５とリアクション舵４との当接部分の内面に位置する。第２裏補強部材５４は、前部５１の内面の当接部分のみに溶接により接合されている。取付用部材５５は、軸Ｃに沿って前後方向に略水平に延在する板材である。取付用部材５５は、その前端部が前部５１の内面に溶接により接合され、その側端部が前部５１の内面及び後部５２の内面に溶接により接合されている。取付用部材５５は、その後端部が後部５２の後端部より後側に突出している。

図２に戻り、ラダーバルブ５は、推進用プロペラ２の回転軸Ｃと略同軸になるように、リアクション舵４の切欠き部４１内に取り付けられている。ラダーバルブ５の前端部は、リアクション舵４の前端部より前側に突出している。ラダーバルブ５の側面は、舵４の切欠き部４１の開口縁に滑らかに連なるように接合されている。

続いて、図７を参照して、ラダーバルブ付き舵３の製造方法について説明する。まず、図７（ａ）に示されるように、複数の垂直リブ４２と複数の水平リブ４３とを準備する。垂直リブ４２は略矩形状の板材である。垂直リブ４２は、リアクション舵４の上下方向の長さに対応する長さを有すると共に、リアクション舵４の左右方向の幅に対応する幅を有する。垂直リブ４２の厚さ方向はリアクション舵４の前後方向に対応し、垂直リブ４２の長さ方向はリアクション舵４の上下方向に対応し、垂直リブ４２の幅方向はリアクション舵４の左右方向に対応する。

水平リブ４３は、前端から幅広部に向かうにつれて幅広となると共に幅広部から後端に向かうにつれて幅狭となる流線形状を呈する板材である。具体的には、水平リブ４３は、上方から見て、後端部が鋭角に形成されており、前端部に向かうにつれ左右方向の幅が滑らかに広がり、その後滑らかに狭くなるように形成されている。水平リブ４３の厚さ方向はリアクション舵４の上下方向に対応し、水平リブ４３の長さ方向はリアクション舵４の前後方向に対応し、水平リブ４３の幅方向はリアクション舵４の左右方向に対応する。

リアクション舵４の上面に位置する水平リブ４３１及び下面に位置する水平リブ４３５は、左右対称の形状（前端と後端とを結ぶ直線に関して線対称形状）を呈する。ラダーバルブ５が取り付けられる位置の水平リブである取付用水平リブ４３３は、水平リブ４３１の前端部をラダーバルブ５の前後方向の長さに応じて切り落とした形状を有している。

リアクション舵４の上面とラダーバルブ５の取付位置との間に配置される水平リブ４３２は、ラダーバルブ５の取付位置側に向かうにつれ、水平リブ４３１の前端部を左側に傾けた非対称形状を有している。換言すると、水平リブ４３２の頂部Ｐ２は、水平リブ４３１の頂部Ｐ１に対して左側へずれている。リアクション舵４の下面とラダーバルブ５の取付位置との間に配置される水平リブ４３４は、ラダーバルブ５の取付位置側に向かうにつれ、水平リブ４３５の前端部を右側に傾けた非対称形状を有している。換言すると、水平リブ４３４の頂部Ｐ４は、水平リブ４３５の頂部Ｐ５に対して右側へずれている。垂直リブ４２及び水平リブ４３の少なくともいずれかには、これらを互いに組み付けるためのものとして所定の間隔でスリット（図示せず）が形成されている。

続いて、複数の水平リブ４３を上下方向に所定の間隔で平行配置する。具体的には、水平リブ４３１〜４３５がこの順に上下方向に沿って並ぶように水平リブ４３１〜４３５を配置する。この際、複数の水平リブ４３の後端部を前後方向で揃える。また、取付用水平リブ４３３は、ラダーバルブ５を取り付ける位置に配置される。すなわち、取付用水平リブ４３３は、上下方向において推進用プロペラ２の回転軸Ｃに対応する位置に配置される。

続いて、複数の垂直リブ４２を、複数の水平リブ４３と交差するように組み合わせる。具体的には、垂直リブ４２及び水平リブ４３の少なくともいずれかに形成されたスリットを利用して垂直リブ４２と水平リブ４３とを嵌合し、垂直リブ４２と水平リブ４３とを溶接により接合する。このようにして、リアクション舵４の骨格としての組体４５を形成する。従って、水平リブ４３２の前端（頂部Ｐ２）は組体の左側面側に位置し、水平リブ４３４の前端（頂部Ｐ４）は右側面側に位置する。組体４５において、最も前側に配置された垂直リブ４２と、取付用水平リブ４３３の両側に配置された水平リブ４３の前端部とによって構成された空間ＳＡが、ラダーバルブ５をリアクション舵４に取り付けるための空間となる。

続いて、図７（ｂ）に示されるように、ラダーバルブ５を組体４５に対して取り付ける。具体的には、組体４５に形成された空間ＳＡ内にラダーバルブ５が位置するようにラダーバルブ５の後端部を組体４５の前側から挿入する。そして、取付用水平リブ４３３の前端部にラダーバルブ５の取付用部材５５の後端部を溶接により接合する。このとき、ラダーバルブ５の後端部は、リアクション舵４の前端部から舵軸６までの間に位置するように組体４５に取り付けられる。

続いて、図７（ｃ）に示すように、リアクション舵４の側面を構成する外板４４を準備する。外板４４は、流線形に湾曲すると共にリアクション舵４の右側面を構成する右外板と、流線形に湾曲すると共にリアクション舵４の左側面を構成する左外板とを有する。外板４４の前端部における推進用プロペラ２の回転軸Ｃに対応する位置には、側方から見てＶ字形状を呈する切欠き４４１が形成されている。右外板及び左外板の切欠き４４１により、リアクション舵４の切欠き部４１が構成される。

右外板は、上下方向に一定の幅を有し、右側に凸の形状となるように滑らかに湾曲している。右外板の前端部は、切欠き４４１を境として上部と下部とに分かれており、上部の下端と下部の上端とがそれぞれ左方向及び右方向に離れるよう湾曲している。左外板は、上下方向に一定の幅を有し、左側に凸の形状となるように滑らかに湾曲している。左外板の前端部は、切欠き４４１を境として上部と下部とに分かれており、上部の下端と下部の上端とがそれぞれ左方向及び右方向に離れるよう湾曲している。

続いて、ラダーバルブ５が取り付けられた組体４５に外板４４を取り付ける。具体的には、右外板の内面及び左外板の内面のそれぞれを、組体４５の垂直リブ４２の端部及び水平リブ４３の端部に溶接により接合する。そして、外板４４に形成された切欠き４４１の縁部４４２をラダーバルブ５の側面に当接し、外板４４の表面とラダーバルブ５の表面とが滑らかに連なるように溶接によって接合する。以上の手順により、図７（ｄ）に示されるラダーバルブ付き舵３が完成する。

以上のような本実施形態では、リアクション舵４の外形に応じてラダーバルブ５を成形する必要がなくなる。そのため、簡易な形状のラダーバルブ５を用いることができる。従って、リアクション舵４の組体にラダーバルブ５を容易に接合することができ、作業性の向上が図られる。その結果、ラダーバルブ付き舵３の製造工程を簡略化できる。ラダーバルブ５の加工費用も低減できるので、ラダーバルブ付き舵３の低コスト化が図られる。

本実施形態では、ラダーバルブ５に第１裏補強部材５３を設けることで、ラダーバルブ５自体の補強と、前部５１と後部５２との接合時の裏補強とを、１つの部材で行うことができる。このため、ラダーバルブ５の製造費用を低減することができる。さらに、リアクション舵４の切欠き部４１に接合されたラダーバルブ５は、その前側に比較的大きい負荷が掛かるため、上述したようにラダーバルブ５の前部５１に第２裏補強部材５４を設けることで、ラダーバルブ５の舵４との接合部分を好適に補強することができる。

船級規則上、リアクション舵４の回転する中心の位置である舵心に、舵を上下方向に貫く１本（一体）の部材を配置する必要がある。この点、本実施形態では、リアクション舵４の前端部から舵軸６までの位置にラダーバルブ５の後端部（他端部）が位置するため、舵心を通る１本の部材を配置できる。従って、船級規則に則ったラダーバルブ付き舵３を得られると共に、ラダーバルブ５が操舵性能に悪影響を及ぼすのを防止できる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではリアクション舵４の下部がシューピース１２に取り付けられていたが、シューピース１２がなくてもよい。具体的には、図８に示されるように、船体１０に対して固定されたラダーホーン１３に回転可能に取り付けられた吊舵型のラダーバルブ付き舵３にも、本発明を適用できる。この場合、図８（ｂ）に示されるように、ラダーホーン１３の前縁４ｃは、リアクション舵４の上側前縁４ａに連なるように捻れている。すなわち、ラダーホーン１３の前縁４ｃは、下側に向かうにつれてラダーホーン１３の左側面側に寄っている。

本実施形態では、第２裏補強部材５４は、前部５１の内面においてラダーバルブ５と舵４の開口部４１との接合部分に設けられているが、第２裏補強部材５４が後部５２の内面の接合部分に設けられていてもよい。つまり、第２裏補強部材５４は、ラダーバルブ５とリアクション舵４の切欠き部４１との接合部分の全体に設けられてもよいし、接合部分の一部に設けられてもよい。

船級規則上、舵を上下方向に貫く１本の部材を舵心に配置する必要があり、本実施形態では、舵軸６がリアクション舵４を上下方向に貫く１本の部材として設けられているが、これに代えて、例えば垂直リブ４２の少なくともいずれかを舵心に配置するようにしてもよい。

本実施形態では、ラダーバルブ５は前端部が閉じられた筒状を呈しているが、前端部及び後端部が閉じられた筒状を呈していてもよい。

本実施形態では、前部５１と後部５２とを接合することによりラダーバルブ５を製造しているが、これに代えて、例えば鋳造によりラダーバルブ５を一体的に製造してもよい。

本実施形態では、前部５１及び後部５２のそれぞれを一体的に構成しているが、複数の部材を接合することにより前部５１及び後部５２のそれぞれを構成してもよい。

船舶１は、肥大船に限定されるものでなく、その他の種々の船であってもよい。

１…船舶、３…ラダーバルブ付き舵、４…リアクション舵、４ａ…上側前縁、４ｂ…下側前縁、５…ラダーバルブ、４１…切欠き部、４２…垂直リブ、４３（４３１〜４３５）…水平リブ、４４…外板、４５…組体、４４１…切欠き。

Claims (1)

1. 前端から幅広部に向かうにつれて幅広となると共に前記幅広部から後端に向かうにつれて幅狭となる流線形状を呈する、平板状の第１〜第４の水平リブを用意する第１の工程であって、前記第１及び第４の水平リブは前記前端と前記後端とを結ぶ直線に関して線対称形状であり、前記第２及び第３の水平リブは、前記前端が一方の側縁側に寄った非対称形状である、第１の工程と、
   複数の垂直リブを用意する第２の工程と、
   前記第１〜第４の水平リブ及び前記複数の垂直リブを組み合わせてリアクション舵の骨格としての組体を形成する第３の工程であって、前記第１〜第４の水平リブはこの順に所定方向に沿って並んでおり、前記第２の水平リブの前記前端は、前記組体の側面の一方側に位置しており、前記第３の水平リブの前記前端は、前記組体の側面の他方側に位置している、第３の工程と、
   前記第３の工程の後に、前記組体にラダーバルブを取り付ける第４の工程と、
   前記第４の工程の後に、前記ラダーバルブの外形に対応する切欠きを有する外板を、前記ラダーバルブが取り付けられた前記組体の側面に接合すると共に、前記切欠きの縁部を前記ラダーバルブの側面に接合してリアクション舵を形成する第５の工程であって、前記リアクション舵は、正面から見て、下端部が前記リアクション舵の側面の一方側に位置していると共に上端部が前記下端部よりも前記リアクション舵の側面の他方側に位置している上側前縁と、上端部が前記リアクション舵の側面の他方側に位置していると共に下端部が前記上端部よりも前記リアクション舵の側面の一方側に位置している下側前縁とを有する、第５の工程とを含む、ラダーバルブ付き舵の製造方法。

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