JP6029578B2 - 船舶用舵 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルに示されている船の舵に関する。

このような舵（ラダー）には、船体に回転軸心周りに回転可能に設けられたラダーシャフトと、ラダーシャフトに接続され、船体に対して回転軸心周りに回転可能なラダーブレードを持つ。

舵の可動部、すなわちラダーシャフトおよび/またはラダーブレードは、少なくとも一つの軸受で船体に取り付けられる。この場合、舵のラダーシャフトのみ、ラダーブレードのみ、またはラダーシャフトとラダーブレードの両方を船体に軸受で支えるようにすることも考えられる。このために、軸受は内側軸受部分と、内側軸受部分に摺動可能に接触する外側軸受部分とを備え、これら軸受部分が、スライド面により、互いにスライド可能に設けられる。

軸受部分の一つは、比較的硬い材料で形成される（例えば、内側軸受部分を高硬度鍛造鋼のラダーシャフト自体で実現することも、あるいはラダーシャフトに追加のコーティングを施すこともできる）。他の軸受部分は、比較的柔らかい材料、例えばブロンズまたは樹脂により形成される。例えば、外側軸受部分として働く軸受けブッシュを、ブロンズまたは樹脂で形成することもできる。

特に大型船においてラダーブレードとラダーシャフトの、サイズと重量のため、軸受部分、特に柔らかい材料で作られた軸受部分(例えば外側軸受部分)は、運航中大きな負荷がかかり、舵の寿命中に摩耗することが避けがたく、外側軸受部分（および/または内側軸受部分）の摩耗を生じ、ラダーブレードとラダーシャフトの間の遊び（ネックジャーナル遊び（neck bearing play）とも言われる）が避けられず、また船体の支持部品に影響を及ぼす。

舵の軸受の摩耗を判断するため、ネックジャーナル遊びが測定される。このためには従来、船舶を乾ドックに持ち込んで舵を検査する、例えば、ラダーブレードを横方向に傾けて遊びを測定する必要があった。このような検査は費用が掛かり、また船の運航中に実施することができない。このため、舵の過度の摩耗あるいは破損は船の運航中に検知できず、舵の作動不良で間接的に検知するしかない。

ＤＥ２０２００５０１９６２６Ｕ１から公知である、舵のラダーシャフトに装着された外側軸受とラダーポスト（rudder post）に装着された内側軸受間のネックジャーナル遊びの検査および測定のための装置では、ハンドルが使わる。このハンドルは外側軸受と内側軸受の間の隙間に差し込まれる測定レールを備えており、これにより外側軸受と内側軸受の間の遊びの大きさ(幅)を検知することができる。ハンドルを用いて潜水夫が、水中でネックジャーナル遊びを測定することが可能になり、舵のネックジャーナル遊びを確認するため船を乾ドックに移動させる必要がなくなる。しかしながら、この装置の場合、隙間測定のため外側軸受と内側軸受の隙間にハンドルを適切な方法で挿入するのに、面倒なハンドルの操作が必要な場合があり、またその隙間に自由に近づけない場合があるという欠点がある。

本発明は、簡単で低コストの方法で、船体のラダーブレードまたはラダーシャフトに装着された軸受の摩耗を判断できる船舶用の舵を提供することを目的とする。

本発明によると、上記目的は請求項１に記載された構成によって解決される。

そのため、船舶用の舵には、外側軸受部分と内側軸受部分の一方に摩耗ピンが配置され、他方に対して摺動可能に支持される。

本発明は、軸受の摩耗を表示するのに適した摩耗ピンを外側軸受部分（および/または内側軸受部分）に配置するアイデアに基づいている。そのために摩耗ピンは、外側軸受部分（または内側軸受部分）と同じように内側軸受部分(または外側軸受部分)に摺動可能に支持され、舵の作動中、外側軸受部分（あるいは内側軸受部分）と同じ負荷と摩耗を受ける。摩耗ピンの検査により、軸受の摩耗を推定することが可能で、特に摩耗量の判定と舵の作動能力を検査できる。

摩耗ピンは、好ましくは一つの軸受部分に配置され、他方の軸受部分、例えば外側軸受部分に比べて柔らかい材料（例えば、ブロンズあるいは樹脂）で構成される。外側軸受部分に配置することで、容易に摩耗ピンに近づいて検査できるという利点もある。

以下に外側軸受部分に配置した摩耗ピンに関する有利な作用と効果を記すが、内側軸受部分に配置した摩耗ピンに対しても同じことが言える。

外側軸受部分に配置した摩耗ピンには摺動面があり、この摺動面を介して内側軸受部分に摺動可能に負荷（支持）される。そのために、摩耗ピンにはその内側軸受部分側の端面に、外側軸受部分と同じ、あるいは少なくとも外側軸受部分の材料の特性に近い材料で形成された部分を持つ。これによって、摩耗ピンは、外側軸受部分と同じように内側軸受部分と接続され、外側軸受部分と同じ材料または似た材料で形成することで、外側軸受部分と基本的に同じように摩耗するので、摩耗ピンの摩耗によって外側軸受部分の摩耗を示すことができる。

摩耗ピンの状態を点検できるよう、摩耗ピンを取り外し可能に外側軸受部分に装着することができる。例えば摩耗ピンを外側軸受部分の孔にねじ込まれるか、あるいは差し込みピン式の留め金具を介して、外側軸受部分の対応した受け具により保持される。摩耗ピンが軸受の外側、例えば船体に接続されたラダーポストの外側、あるいはラダーブレードの外側からアクセス可能な場合、摩耗ピンを、例えば潜水夫がラダーブレードから取り外し、ピンの摩耗跡を検査して軸受の状態を推定することができる。このために、ラダーブレードにアクセス用の蓋を、軸受部に対応した位置に設ける、あるいは摩耗ピンをラダーブレードの外壁を貫通させ、ねじ込み状態からねじを緩める、あるいはその他の方法で取り外せるようにする。

発展形態として、電気伝導性の層を一つまたは複数、摩耗ピンの内側軸受部分に面した端面部分に取り付け、ピンの摩耗を（電気的に）測定することもできる。摺動による摩耗ピンの摩耗により、例えば電気伝導層の抵抗が変化するので、簡単な抵抗測定で摩耗ピンの摩耗量を推定することができる。これに関連して、例えばキャパシタあるいはインダクタ測定等の他の電気的な測定方法で摩耗ピンの状態を推定することも考えられる。

全ての軸受にそれぞれ1個ずつ摩耗ピンを取り付け、軸受の摩耗を確認することも考えられる。しかしながら、摩耗ピンを軸受の代表的なポイントに配置し、各軸受が複数の摩耗ピンを持ち、軸受の作動能力を検査することができる。この方法により、軸受の摩耗を、どの位置に対しても正確に監視し、軸受の状態に関するより正確な情報を得ることができる。

少なくとも一つの軸受は、径方向の力だけを受ける平軸受(plain bearing)として設計、つまり、ラダーシャフトの軸方向に対してガイドとならないように設計してもよい。

有利な形態では、船体にラダーポストを形成し、そのラダーポストは、片持ち梁のように船体からラダーブレードの隙間に張り出したラダーパイプに嵌まり込み、ラダーシャフトを中心の内側孔にガイドする。このようなラダーポストによりラダーブレードの船体への有利な取り付けが可能になる。

様々な取り付けの変形例が考えられる。例えば、船体の固定部分（例えばラダーポスト）とラダーシャフトの間に軸受を配置することができる。この場合、内側軸受部分はラダーシャフトに、外側軸受部分は船体の固定部分(例えばラダーポスト)に接続して、ラダーシャフトを滑り可能に、船体の固定部分に接続する。

他の形態として、ラダーブレードと固定船体部分（例えばラダーポスト）の間に軸受を配置することも考えられる。この場合、内側軸受部分は船体の固定部分(例えばラダーポスト)に、外側軸受部分はラダーブレードに接続して、ラダーブレードを船体の固定部分に取り付ける。

いずれの場合も、ラダーシャフトと船体の間および/またはラダーブレードと船体の間に複数の軸受を用いることが出来、またこれらの軸受を組み合わせて、すなわち船体とラダーシャフトの間の軸受、および船体とラダーブレードの間の軸受の両方を設けてもよい。

船の舵の概略図である。 船の舵の実施形態例の部分切欠図である。 ラダーポストを含んだ、船の舵のその他の実施形態例の部分切欠図である。 船体のラダーポストに取り付けられたラダーシャフトの部分断面概略図である。 軸受の外側軸受部分に取り付けられた摩耗ピンの拡大断面図である。 軸受の外側軸受部分に取りつく、電気伝導層を持つ摩耗ピンの断面拡大図である。 ラダーポストとそこに配置される外側軸受部分を示す斜視図である。 図７のラダーポストの部分の径方向断面図である。

以下に、本発明の基礎をなす概念について、図面に示された実施形態を用いて詳細に説明する。

図１は船の舵を示しており、船体２に回転軸心Ｄ 周りに回転可能にラダーブレード１０が配置されている。自明のごとく、この場合ラダーブレード１０は、プロペラシャフト３０上で、プロペラ軸心Ｐ回りに回転可能なプロペラ３の後ろに配置されて、ラダーシャフト１１と接続され、船の前進中、流れの方向を向く。ラダーシャフト１１は、ラダーブレード１０の回転のためのモーメントをラダーブレード１０に伝えて、船の進路変更、修正あるいは進路安定の役割を果たす。

ラダーシャフト１１はその上端部を軸方向支持軸受１１４で保持され、この軸受１１４がラダーシャフト１１を軸方向に固定し、ラダーシャフト１１を介してラダーブレード１０を保持する。さらに、ラダーシャフト１１はその上端部で舵駆動源（図示せず）に接続され、ラダーシャフト１１に捩じり力を伝えてラダーブレード１０の回動位置を設定する。

図２に示す舵１の部分切欠図の実施形態では、ラダーシャフト１１はその下端部でラダーブレード１０と接続されている。ラダーブレード１０との接続のために、ラダーシャフト１１は下方に向かって先細りの円錐状の下端部１１１を備えている。この下端部１１１はラダーブレード１０の内側リブ構造１０３に溶接した、舵ブロックとも呼ばれる堅牢な接続ピース１００の内側に配置され、かつ接続ピース１００に圧入されている。そのために、ラダーシャフト１１のねじ端部１１２にナット１１３が取り付いて、接続部分１００に端部１１１の圧入を実現する。

完全支持型舵の実施形態で知られているように、図３に示す他の舵１では、ラダーシャフト１１および/またはラダーブレード１０を船体２に取り付けるためのラダーポスト２０を備えている。ここでは、ラダートポスト２０は、船体２から片持ち梁状に突き出して、ラダーブレード１０の中の隙間１０１に延びている下方ラダーポスト２００と上部ラダーポスト２０５とにより構成され、内側の孔２０４にラダーシャフト１１のシャフト部分１１０を受け入れる。

ラダーブレード１０はその内側にラダーブレード１０の構造的な安定性を確保するため、リブ構造１０３を備えている。ラダーブレード１０の中の隙間１０１はラダートポスト２０を収納するため箱型に構成され、ラダーブレード１０の船体２に面した上方から、ラダーブレード１０の中へと延び、ラダーブレード１０に水密に溶接されてブレード内を横方向から塞ぐカバー１０２により、ラダーブレード１０の内部を密閉する。

ラダーブレード１０は全体あるいは一部を鋼あるいは樹脂複合材、特に繊維強化複合材で作ることができる。

図２に示す実施形態のように、図３の舵のラダーシャフト１１の上端部を舵駆動源に、下端部をラダーブレード１０に接続する。ラダーブレード１０との接続のために、ラダーシャフト１１は円錐状の下端部を持ち、そこはラダーブレード１０に溶接されたブロック１００の内側に配置され、ブロック１００に圧入される。

図２と図３で示された舵１の実施形態では、ラダーシャフト１１は、少なくとも一つの軸受２１(図３参照)を介して船体２の上に取り付けられる（図３の実施形態ではラダーポスト２０の上に取り付けられる）。この場合、ラダーシャフト１１の軸方向に沿って複数の軸受を互いにずらして配置する、あるいは代替または追加の方法として、ラダーブレード１０を直接、船体２、例えばラダーポスト２０に据え付けることも有利な方法として考えられる。

図４は舵１の拡大概略図で、ラダーシャフト１１のシャフト部分１１０は、船体２に設けられたラダーポスト２０のラダーパイプ２００内に軸受２１を介して取り付けられる。軸受２１は、ラダーパイプ２００に回転不能に連結された、例えばブロンズや樹脂で軸受ブッシュ状に作られた外側軸受部分２１０と、シャフト部分１１０に回転不能に連結された、例えば鍛造鋼のような硬い材料で作られた内側軸受部分２２０を備えており、これらは互いに摺動するように接触し、半径方向の支えとなる平軸受（滑り軸受）となる。

内側軸受部分２２０をラダーシャフト１１と一体に構成し、ラダーシャフト１１の内側軸受部分２２０の部分に，滑り特性に好ましい影響を与えるコーティングを追加することもできる。

シャフト部分１１０はラダーポスト２００に対して半径方向を軸受２１で支えられる。ラダーシャフト１１０の上方の部分に追加の軸受を軸方向に離して設けることもできる。

図４の実施形態の概略図では、ラダーブレード１０とラダーパイプ２００の間に(追加の)軸受を備えていないが、これに限定されるものではない。図４に示された実施形態では、軸受２１の代わりに、あるいは、ラダーブレード１０の隙間１０１の横方向カバー１０２（図３）とラダーパイプ２００との間に軸受を取り付けることも考えられる。

図４の概略断面図に示す軸受２１は外側軸受部分２１０と内側軸受部分２２０で構成され、リング状にラダーシャフト１１０を取り囲んで、ラダーシャフト１１０の円周方向の支えとなっている。これにより外側軸受部分２１０も内側軸受部分２２０も二つのリング半体で共に簡単に取り付けることができ、容易にラダーシャフト１１０またはラダーパイプ２００に嵌め込むことができる。

図４から明らかな様に、軸受２１の外側軸受部分２１０には摩耗ピン４があり。外側軸受部分２１０の挿入孔２１１に挿入され、ラダーパイプ２００の収納孔２０６を貫通する。摩耗ピン４は基本的に円筒形状または円柱形状に構成され、内側軸受部分２２０と摺動可能に接触するよう、外側軸受部分２１０の外側から挿入する。

摩耗ピン４は、少なくとも内側軸受部分２２０に面する部分が、外側軸受部分と同一か外側軸受部分に近い材料特性の材料で構成される。

摩耗ピン４は内側軸受部分２２０に対して外側軸受部分と全く同じ様に摺動可能に接触しており、かつ同一か、これに近い材料で構成されるので、摩耗ピン自体も外側軸受部分と同じ様に摩耗する。摩耗ピン４を検査することにより、外側軸受部分２１０と軸受２１の摩耗をあわせて推定することができる。

図５と図６に, 外側軸受部分に取りつく種々の摩耗ピン４の実施形態を拡大概略図で示す。

図５の実施形態では、摩耗ピン４は、少なくとも二つの部分４１，４２を備えており、そのうちの少なくとも内側部分４２が外側軸受部分２１０と同じか、これに近い材料で構成される。内側部分４２は内側軸受部分２２０の摺動面４０に接触しているので、舵１の作動中、外側軸受部分２１０と同じ応力を受ける。

図６の実施形態では、摩耗ピン４に複数の電気伝導層４３を軸方向にずらせて配置し、これを導線４４でラダーブレード１０または船に積まれた測定装置に接続する。電気伝導層４３により、摩耗ピン４を取り外さずに、電気的に摩耗ピン４の摩耗状態を推定することができる。例えば、抵抗測定を行い、その変化を前回の測定値と比較して摩耗ピン４の摩耗、すなわち軸受２１の摩耗を推定することができる。

摩耗ピン４は外側軸受部分２１０から取り外すことができる。例えば、摩耗ピン４を外側軸受部分２１０とねじ結合し、検査時に孔２１１からねじを解除する。また、摩耗ピン４を差し込みピン式の留め金具の様なもので外側軸受部分２１０に固定することも考えられる。

図５の例では、検査、点検のため摩耗ピン４の取り外しが必要である。このような検査は、例えば潜水夫により実施される。

図６のような電気的な測定が可能であれば、舵１に近づくことなく、船の運航中に舵の軸受の摩耗の証拠が得られると言う利点がある。特に、舵１に接近して摩耗ピン４を取り外す必要がなくなる。

全ての摩耗ピン４の変形例において、摩耗ピン４を取り外して直ちに摩耗限界に達しているかどうか分かるよう、摩耗ピン４の外面の色で摩耗限界を示すようにできる。

図７と図８は、実際の実施形態で、ラダーポスト２０のラダーパイプ２００に取りつき、それぞれが外側軸受部分２１０を貫通する二つの摩耗ピン４、４’を示す。図７の斜視図は、ラダーポスト２００と軸受ブッシュ状の外側軸受部分２１０と摩耗ピン４，４’とを示し、図８は摩耗ピン４を通る部分断面図である。

摩耗ピン４、４’はそれぞれ、ラダーパイプ２００に設けた収納孔２０６、２０６’と外側軸受部分２１０に設けた挿入孔２１１，２１１‘とに挿入され、図８の取り付け状態では、内側軸受部分２２０に摺動接触し、外側軸受部分と同じ応力が生じる。

摩耗ピン４、４’は軸受ブッシュ（外側軸受部分２１０）の円周方向に互いに９０°離れて配置されており、摩耗ピン４、４’で軸受２１の異なった場所の摩耗を計ることができる。

発明の基礎となっている概念は、前記の実施形態に限定されるものではなく、基本的に他の全く異なった特徴を持つ実施形態にも使用される。

特に、表示した以外の軸受配置も想定可能である。例えば、記載したような摩耗ピンを同じようにラダーブレードとラダーポストの間に挿入された軸受に使用することができる。

また、内側軸受部分に追加あるいは代替の摩耗ピンを使用することも基本的に考えられるが、その場合、検査時のために、摩耗ピンにアクセスし、かつ取り外し可能になるように配慮する必要がある。

１ 舵
１０ ラダーブレード
１００ ブロック
１０１ 隙間
１０２ カバー
１０３ リブ構造
１１ ラダーシャフト
１１０ シャフト部
１１１ 円錐状端部
１１２ ねじ端部
１１３ ナット
１１４ 軸方向軸受
２ 船体
２０ ラダーポスト
２００ ラダーパイプ
２０４ 内側の孔
２０５ 上部ラダーポスト
２０６，２０６‘ 収納孔
２１ 軸受
２１０ 外側軸受部分
２１１，２１１’ 挿入孔
２１２ 軸受面
２２０ 内側軸受部分
３ プロペラ
３０ プロペラシャフト
４，４’ 摩耗ピン
４０ 摺動面
４２ 内側部分
４３ 伝導層
４４ 導線
Ｄ 回転軸心
Ｐ プロペラ軸心

Claims (9)

1. 船体に回転軸心周りに回転自在に配置されたラダーシャフトと、ラダーシャフトに接続され船体に対して回転可能なラダーブレードと、船体にラダーブレードまたはラダーシャフトを取り付ける少なくとも一つの軸受とを持ち、前記軸受が内側軸受部分と内側軸受部分に摺動可能に接触する外側軸受部分とを備えた船用の舵において、
   前記外側軸受部分（２１０）および前記内側軸受部分（２２０）のいずれかひとつに配置され、残りの前記内側軸受部分または前記外側軸受部分に接触する摩耗ピン（４，４’）を備え、
   前記摩耗ピン（４，４’）が取り外し可能に、外側軸受部分（２１０）または内側軸受部分（２２０）に配置され、
   前記摩耗ピン（４，４’）が外側軸受部分（２１０）または内側軸受部分（２２０）の挿入孔（２１１，２１１’）にねじ込まれ、
   前記摩耗ピン（４，４’）が軸受（２１）の外側またはラダーブレード(１０)からアクセスすることができ、軸受（２１）から取り外し可能であることを特徴とする舵。
2. 請求項１に記載の舵において、前記摩耗ピン（４，４’）が外側軸受部分２１０に配置され、摺動面４０を備えており、その上を摩耗ピン（４，４’）が滑り可能に内側軸受部分（２２０）に接触することを特徴とする舵。
3. 請求項２に記載の舵において、前記摩耗ピン（４，４’）がその内側軸受部分側の端部に、外側軸受部分（２１０）と同じ材料で形成された内側部分（４２）を備えることを特徴とする舵。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の舵において、前記摩耗ピン（４，４’）における内側軸受部分（２２０）側の端部に、摩耗ピン（４，４’）の摩耗を測定するために、一つまたは複数の電気伝導層（４３）が取り付けられたことを特徴とする舵。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の舵において、前記摩耗ピン（４，４’）を複数、外側軸受部分（２１０）に配置したことを特徴とする舵。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の舵において、少なくとも一つの前記軸受（２１）が、横方向の力だけを支える平面軸受であることを特徴とする舵。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の舵において、前記船体（２）にラダーポスト（２０）が設けられ、このラダーポスト（２０）が、ラダーシャフト(１１)を収納するラダーパイプ（２００）を有し、ラダーブレードの隙間に延びることを特徴とする舵。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の舵において、前記内側軸受部分（２２０）がラダーシャフト（１１０）に連結され、前記外側軸受部分（２１０）が船体（２）の固定部（２００）に連結されることにより、船体（２）の固定部（２００）にラダーシャフト（１１０）が取り付けられていることを特徴とする舵。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の舵において、前記内側軸受部分（２２０）が船体（２）の固定部分（２００）に連結され、外側軸受部分（２１０）がラダーブレード（１０）に連結されることにより、ラダーブレード（１０）が船体（２）の固定部分（２００）に取り付けられていることを特徴とする舵。

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