JP6961305B2 - 船舶推進装置 - Google Patents

Description

この発明は、スケグ部を備える船舶推進装置に関する。

従来、スケグ部を備える船舶推進装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、スケグ部を備える船外機（船舶推進装置）が開示されている。この船舶推進装置には、プロペラ翼と、プロペラ軸と、プロペラ軸を収納する下部ケーシングと、下部ケーシングから下方に延びるように配置されているスケグとが設けられている。このスケグは、左側面が凸面形状を有するように形成されており、右側面が凹面形状を有するように形成されている。これにより、この船外機では、スケグの周囲を水が後方に向かって流れる時に、左側面に負圧が生じて、スケグに対して左方向に荷重が発生する。そして、この船舶推進装置は、左方向に発生する荷重により、プロペラ翼が回転されることにより、スケグに対して右方向に生じる反力（舵取りトルク、カウンタートルク）が打ち消されるように構成されている。

特開２０１６−２０３８０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された船外機では、スケグの左側面が凸面形状を有し、スケグの右側面が凹面形状を有するため、スケグの周囲を水が後方に向かって流れる時（航走推進中の常時）、スケグに荷重が加わる。そこで、スケグに荷重が加わった状態でもスケグの機械的強度を確保するために、スケグの厚みを増大させることが考えられる。しかしながら、スケグ（スケグ部）の厚みを増大させた場合、船外機（船舶推進装置）の推進力に対する水の抵抗力が増大することにより、船舶の最高速度が低下する。したがって、従来の船外機（船舶推進装置）では、スケグ部の厚みが増大するのを抑制しながら、スケグ部の機械的強度を確保することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、スケグ部の厚みが増大するのを抑制しながら、スケグ部の機械的強度を確保することが可能な船舶推進装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明の一の局面による船舶推進装置は、プロペラシャフトの回転軸線回りに回転するプロペラと、プロペラシャフトが内部に配置されたケース部と、ケース部から下方に延びるとともに、水平方向に沿った断面がプロペラシャフトに平行な方向に沿った中心線に対して非対称の翼形状を有する部分を含むスケグ部とを備え、スケグ部には、スケグ部を構成する母材よりも機械的強度が大きい補強部が設けられており、補強部は、スケグ部のうちの非対称の翼形状を有する部分に部分的に設けられている。

この一の局面による船舶推進装置では、上記のように、スケグ部に、スケグ部を構成する母材よりも機械的強度が大きい補強部を設ける。これにより、スケグ部の厚みを増大させることなく、スケグ部の機械的強度を大きくすることができるので、スケグ部の厚みが増大するのを抑制しながら、スケグ部の機械的強度を確保することができる。その結果、船舶の最高速度が低下するのを抑制しながら、スケグ部の機械的強度を確保することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、非対称の翼形状を有する部分は、中心線に向かって窪む窪み部を含み、補強部は、窪み部に設けられている。このように構成すれば、容易にスケグ部の厚みを増大させることなく、補強部によりスケグ部の機械的強度を大きくすることができる。また、非対称の翼形状の有する部分のうちの窪み部（正圧側）には、荷重（引っ張り応力）が加わるため、他の部分よりも大きな機械的強度が必要になる。これに対して、本発明では、荷重が加わる窪み部に補強部を設けることにより、比較的大きな機械的強度が必要な部分をより効果的に補強することができる。

上記補強部が窪み部に設けられている船舶推進装置において、好ましくは、スケグ部は、前方部分が、中心線に対して略線対称に形成されているとともに、後方部分に、補強部が設けられた非対称の翼形状を有する部分が設けられている。このように構成すれば、スケグ部のうちの荷重が加わる非対称の翼形状を有する部分を、補強部により補強することができる。なお、本願明細書では、「前方」とは、船舶が前進する方向を意味する。また、「前後方向」とは、船舶推進装置のプロペラが回転することによって生じる推進力の方向に沿った方向であるとともに、実際の船舶の前後進方向に限らず、プロペラシャフトに沿った方向をも含む広い概念を意味するものとして記載している。

上記後方部分に補強部を有する船舶推進装置において、好ましくは、補強部は、後方部分の少なくとも後端部に設けられているとともに、後端部の近傍において、鉛直方向に延びるように形成されている。ここで、スケグ部の後端部の近傍は、スケグ部が非対称の翼形状を有することにより生じる荷重によって、他の部分に比べ応力（引っ張り応力）が大きくなるため、他の部分に比べて、大きな機械的強度が必要になる。これに対して、本発明では、補強部を少なくとも後端部に設けるとともに、補強部を、後端部の近傍において鉛直方向に延びるように形成することにより、比較的大きな機械的強度を必要とする後端部を効果的に補強することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、母材には、スケグ部の側面から、プロペラシャフトに平行な方向に沿った中心線に向かって窪む補強部配置部が設けられており、補強部は、母材の補強部配置部に配置されている。このように構成すれば、補強部が窪む補強部配置部に配置されるので、容易にスケグ部の厚みを増大させることなく、補強部によりスケグ部の機械的強度を大きくすることができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、補強部は、スケグ部の側面に沿った板状に形成されている、このように構成すれば、予め板状に成形された補強部をスケグ部（母材）に取り付けることができるので、スケグ部（母材）上で補強部を成形する場合に比べて、容易に補強部を母材に取り付ける（配置）することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、補強部は、スケグ部の側面から、スケグ部の後端面に渡って設けられている。このように構成すれば、側面と後端面とを別個の補強部により構成する場合と異なり、船舶推進装置の部品点数が増加するのを抑制することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、スケグ部は、前後方向および鉛直方向に沿って広がるとともに、厚みが鉛直方向において変化する平板状に形成されており、補強部と母材との鉛直方向上方の境界部におけるスケグ部の厚みは、スケグ部の鉛直方向の中央部の厚みよりも大きい。ここで、補強部と母材との境界部（接続部分）は、補強部本体または母材本体の機械的強度（引っ張り強度）よりも機械的強度が小さくなる場合がある。これに対して、本発明では、境界部におけるスケグ部の厚みをスケグ部の鉛直方向の中央部の厚みよりも大きくすることにより、補強部と母材との境界部（接続部分）を、比較的厚みが大きく機械的強度が大きい部分に設けることができる。その結果、鉛直方向上方の境界部におけるスケグ部の機械的強度を確保することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、補強部は、接着材により母材に接着されている。このように構成すれば、溶接により補強部と母材とを接合する場合と異なり、溶接に起因するスケグ部の形状変化および歪みが生じないので、スケグ部の形状変化および歪みを抑制しながら、補強部を母材に配置する（取り付ける）ことができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、補強部の引っ張り強度は、母材の引っ張り強度よりも大きい。ここで、スケグ部の左方向または右方向のいずれか一方向に荷重が加わった場合、スケグ部の他方向の側面には引っ張り応力が生じる。これに対して、本発明では、補強部の引っ張り強度を母材の引っ張り強度よりも大きくすることにより、スケグ部の引っ張り強度を大きくすることができるので、スケグ部に荷重か生じることにより引っ張り応力が生じる場合でも、補強部によりスケグ部の引っ張り強度を確保することができる。なお、本願明細書では、「引っ張り強度」とは、引っ張り応力（断面の単位面積にかかる引っ張り力）に抗する機械的強度であり、たとえば、引っ張り応力の測定試験中に加わった最大引っ張り応力の大きさに対応する強度（力）である。

この場合、好ましくは、補強部は、繊維材料を含む。このように構成すれば、繊維材料は、繊維が延びる方向に沿って引っ張り強度を容易に大きく構成することができるので、容易に母材よりも引っ張り強度が大きい補強部を構成することができる。

上記補強部が繊維材料を含む船舶推進装置において、好ましくは、繊維材料は、炭素繊維、または、ガラス繊維のうちの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、炭素繊維およびガラス繊維は、母材となる材料（たとえば、アルミニウム）よりも、引っ張り強度を容易に大きく構成することができるので、補強部に炭素繊維またはガラス繊維を含めることにより、より一層容易に補強部を構成することができる。また、補強部に炭素繊維を含める場合には、炭素繊維は金属材料（たとえば、アルミニウム）に比べて軽量であるので、スケグ部の機械的強度（引っ張り強度）を向上させるとともに、軽量化することができる。

上記補強部が繊維材料を含む船舶推進装置において、好ましくは、補強部は、繊維材料の繊維方向が水平方向に交差する方向に沿うように形成されている。ここで、スケグ部の左右方向に荷重が生じる場合には、スケグ部の左右方向の一方側の側面が水平方向に交差する方向（たとえば、略鉛直方向）に伸びるように引っ張り応力が生じる。これに対して、本発明では、繊維材料のうち比較的引っ張り強度が大きい方向である繊維方向が、水平方向に交差する方向に沿うように、補強部が形成されるので、補強部によりスケグ部の引っ張り応力に対する引っ張り強度を効果的に補強することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、母材は、アルミニウムを含み、補強部は、ステンレス鋼、または、チタンのうちの少なくとも１つの材料を含む。このように構成すれば、アルミニウムよりも機械的強度が大きいステンレス鋼またはチタンのうちの少なくとも１つの材料が補強部に含まれるので、スケグ部の機械的強度を、ステンレス鋼またはチタンの少なくとも１つの材料を含む補強部により容易に補強することができる。

上記一の局面による船舶推進装置において、好ましくは、スケグ部は、前後方向および鉛直方向に沿って広がるとともに、厚みが前後方向において変化する平板状に形成されており、補強部と母材との前方の境界部が、スケグ部の厚みが最も小さい位置とは異なる位置に設けられている。このように構成すれば、スケグ部の厚みが最も小さいことにより水圧が最も小さく、比較的キャビテーションが生じやすい部分以外の部分に、境界部を形成することができるので、キャビテーションが生じるのを効果的に抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、スケグ部の厚みが増大するのを抑制しながら、スケグ部の機械的強度を確保することができる。

本発明の第１実施形態による船舶推進装置全体の構成を示した側面図である。 本発明の第１実施形態によるプロペラの構成を模式的に示した後面図である。 本発明の第１実施形態によるスケグ部の構成を模式的に示した正面図である。 本発明の第１実施形態によるスケグ部の構成を模式的に示した側面図である。 図４の４００−４００線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態によるスケグ部の後方部分の構成を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による繊維材料の繊維方向を模式的に示した図である。 本発明の第１実施形態によるスケグ部の引っ張り応力の測定を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による船舶推進装置（スケグ部）の構成を示す側面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
（船舶推進装置の全体構成）
図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による船舶推進装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、船舶推進装置１００は、たとえば、船体１０１のＢＷＤ方向の部分（後部）に取り付けられている船外機として構成されている。そして、船舶推進装置１００と船体１０１とにより船舶が構成されている。

なお、下記の説明において、「前方（前部）」と記載した場合は、船舶の航走前進方向（図中の「ＦＷＤ」の方向）を意味し、「後方（後部）」と記載した場合は、図中の「ＢＷＤ」の方向を意味する。また、「前後方向」と記載した場合は、船舶（船舶推進装置１００）の前後方向を意味し、たとえば、後述するプロペラシャフト３に平行な方向を意味する。また、鉛直方向とは、船舶推進装置１００のトリム・チルト方向であり、「上方向」を「矢印Ｚ１方向」とし、「下方向」を「矢印Ｚ２方向」とする。また、「左右方向」とは、鉛直方向に直交する方向で、かつ、前後方向に直交する方向を意味し、図中の「左方向」を「矢印Ｘ１方向」とし、「右方向」を「矢印Ｘ２方向」とする。また、「水平方向」とは、鉛直方向に直交する水平面に沿った方向であり、操舵方向である。

船舶推進装置１００は、エンジン１と、エンジン１に接続されたドライブシャフト２と、プロペラシャフト３と、ドライブシャフト２とプロペラシャフト３とに接続されるギア部４と、プロペラシャフト３の回転軸線Ｃ１回りに回転するプロペラ５とを備える。また、船舶推進装置１００は、ブラケット６と、カウリング７と、ケース部８と、スケグ部９とを備える。

船舶推進装置１００は、ブラケット６により船体１０１に固定されている。エンジン１は、カウリング７の内部に配置されている。ドライブシャフト２とプロペラシャフト３とギア部４とは、ケース部８の内部に配置されている。プロペラ５は、ケース部８により、ケース部８の後方において支持されている。スケグ部９は、ケース部８から下方に突出するように設けられている。

エンジン１は、ガソリンや軽油などの爆発燃焼により駆動される内燃機関、または、電力により駆動される電動機により構成されている。ドライブシャフト２は、ケース部８の内部において、略鉛直方向に延びるように形成されている。そして、ドライブシャフト２は、エンジン１の運動を回転運動として、ギア部４に伝達するように構成されている。プロペラシャフト３は、ケース部８の内部において、前後方向に延びるように形成されている。ギア部４は、鉛直方向に延びるドライブシャフト２からの回転運動を、前後方向に延びるプロペラシャフト３に伝達するように構成されている。

（プロペラの構成）
プロペラ５には、図２に示すように、後方から見て、複数枚（たとえば、３枚）のプロペラ翼５１が設けられている。そして、複数のプロペラ翼５１は、プロペラシャフト３を中心として等角度間隔に配置されている。そして、複数のプロペラ翼５１は、プロペラシャフト３に接続されており、プロペラ翼５１は、プロペラシャフト３が回転することにより、プロペラシャフト３の回転軸線Ｃ１を回転中心として矢印Ｒ１方向に回転するように構成されている。

プロペラ翼５１は、図１に示すように、プロペラシャフト３の下方に位置する状態において、前方部分が左方向に、後方部分が右方向に傾斜するように配置されている。そして、図２に示すように、プロペラ翼５１が矢印Ｒ１方向に回転されることにより、船舶推進装置１００は、プロペラ翼５１の周囲の水をＢＷＤ方向に押し出して、船舶推進装置１００および船体１０１がＦＷＤ方向に推進するための推進力を生じさせるように構成されている。

ここで、複数のプロペラ翼５１が矢印Ｒ１方向に回転する際に、プロペラ５の周囲の水はＢＷＤ方向に押圧されるとともに矢印Ｒ１方向に押圧される。これにより、たとえば、プロペラシャフト３の下方において、プロペラ翼５１は、矢印Ｘ１方向に水を押圧する押圧力Ｆ１を生じさせ、押圧力Ｆ１の反力Ｆ２（カウンタートルク、舵取りトルク）が矢印Ｘ２方向に生じる。また、反力Ｆ２は、図３に示すように、プロペラ５を支持するケース部８およびスケグ部９（船舶推進装置１００）に伝達される。

（ケース部の構成）
ケース部８は、図１に示すように、カウリング７の下方に接続され、ドライブシャフト２の上方部分が配置されている上部ケース部８ａと、上部ケース部８ａの下方に接続され、ドライブシャフト２の下部、ギア部４、および、プロペラシャフト３が配置された下部ケース部８ｂとを含む。また、下部ケース部８ｂは、水中に配置され、プロペラ５を支持している。ケース部８は、金属材料により構成されている。たとえば、ケース部８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によりアルミダイキャストとして（アルミ鋳造成形されて）構成されている。

（スケグ部の構成）
スケグ部９（フィン）は、第１実施形態では、図１に示すように、ケース部８の下部ケース部８ｂから下方に突出するように設けられている。具体的には、スケグ部９は、プロペラシャフト３よりも下方に位置するプロペラ翼５１の前方に設けられている。そして、右方向から見て、スケグ部９は、下部（下端部９ａ）が短辺、および、上部が長辺となる略台形形状を有する。

詳細には、スケグ部９は、下部ケース部８ｂに連続して形成されている。たとえば、スケグ部９の母材１０は、下部ケース部８ｂと一体的に、アルミダイキャストとして形成（鋳造成形）されている。また、第１実施形態では、図３および図４に示すように、スケグ部９は、前後方向および鉛直方向に沿った平面に広がる平板状に形成されており、船舶の操舵性を向上させる機能を有する。

〈非対称の翼形状について〉
図３に示すように、スケグ部９は、プロペラ５のプロペラ翼５１が回転することにより生じる力である反力Ｆ２の少なくとも一部を打ち消す力Ｆ３を生じる形状を有する。具体的には、図５に示すように、スケグ部９は、水平方向に沿った断面（図５のハッチング部分）が、プロペラシャフト３に平行な方向に沿った中心線Ｃ２に対して非対称の翼形状を有することにより、反力Ｆ２を打ち消す力Ｆ３が生じるように構成されている。すなわち、スケグ部９は、非対称の翼形状を有することにより、スケグ部９の左右方向において、前方から後方に流れる水による正圧と負圧との圧力差を生じさせて、反力Ｆ２に抗する力Ｆ３を生じるように構成されている。

詳細には、スケグ部９には、中心線Ｃ２に対して略線対称に形成されているとともに、ＦＷＤ方向の部分である前方部分２０と、ＢＷＤ方向の部分であるとともに、非対称の翼形状を有する部分である後方部分３０とが設けられている。ここで、スケグ部９の中心線Ｃ２は、プロペラシャフト３が延びる方向に略平行な方向である。たとえば、スケグ部９の前後後方の中心線Ｃ３よりも前方の部分が、前方部分２０であり、中心線Ｃ３よりも後方の部分が、後方部分３０である。なお、後方部分３０は、特許請求の範囲の「非対称の翼形状を有する部分」の一例である。

前方部分２０は、母材１０に塗装剤等が塗布されることにより構成されている。そして、前方部分２０の前方左側面２１および前方右側面２２とは、弧状を有するととともに、中心線Ｃ２に対して略線対称に形成されている。スケグ部９の前方部分２０は、先細り形状を有し、スケグ部９のＦＷＤ方向の先端部２０ａに向かって厚みｔがｔ１から０まで徐々に小さくなるように構成されている。なお、スケグ部９の前方部分２０における厚みｔとは、前方左側面２１から前方右側面２２までの長さである。また、スケグ部９の後方部分３０における厚みｔとは、後述する後方左側面３１から後方右側面３２までの長さである。

後方部分３０は、図６に示すように、後端面３０ａが、中心線Ｃ２に対して右方向（矢印Ｘ２方向）に傾く（寄った）、非対称の形状を有する。言い換えると、後方部分３０は、中心線Ｃ２に交差するように延びている。具体的には、後方部分３０の後端面３０ａにおいて、後方左側面３１の中心線Ｃ２からの距離Ｄ１は、後方部分３０の後方右側面３２の中心線Ｃ２からの距離Ｄ２よりも小さい。また、後方部分３０の最も厚みが小さい位置Ｐ１において、後方左側面３１の中心線Ｃ２からの距離Ｄ１１は、後方部分３０の後方右側面３２の中心線Ｃ２からの距離Ｄ１２よりも大きい。また、後端面３０ａは、左右方向に長さＬ１１を有する。長さＬ１１は、後述する厚みｔ１１およびｔ１２の大きさよりも大きい。なお、後端面３０ａは、特許請求の範囲の「後方部分の後端部」の一例である。

また、後方左側面３１および後方右側面３２は、それぞれ、弧状を有する。図５に示すように、後方部分３０の後方左側面３１は、前方部分２０の前方左側面２１に連続して形成されている。また、後方部分３０の後方右側面３２は、前方部分２０の前方右側面２２に連続して形成されている。

図６に示すように、第１実施形態では、後方部分３０には、後方右側面３２に設けられ、中心線Ｃ２に向かって窪む窪み部３２ａと、後方左側面３１に設けられ、中心線Ｃ２から遠ざかる方向に凸形状を有する凸部３１ａとが形成されている。これにより、スケグ部９の後方右側面３２に沿って流れる水による圧力（正圧）と、スケグ部９の後方左側面３１に沿って流れる水による圧力（負圧）との圧力差により左方向に力Ｆ３が生じる。そして、力Ｆ３と、右方向に加わる反力Ｆ２の少なくとも一部とが、互いに打ち消し合うことにより、船舶推進装置１００におけるプロペラ５に起因する舵取りトルクが低減される。

そして、スケグ部９では、力Ｆ３が生じることにより、後方右側面３２の鉛直方向に引っ張り応力が生じる。なお、後述するように、後方右側面３２の鉛直方向中央部３２ｂにおいて、引っ張り応力が最も大きくなる。また、鉛直方向中央部３２ｂ（図３および図８参照）とは、スケグ部９を鉛直方向の中心を含む部分であり、たとえば、後述する図８における上部から４番目（後述するＮｏ．４の位置）および５番目（後述するＮｏ．５の位置）に対応する位置である。

〈補強部の構成〉
図６に示すように、第１実施形態では、スケグ部９には、スケグ部９を構成する母材１０よりも機械的強度が大きい補強部材４０が設けられている。なお、補強部材４０は、特許請求の範囲の「補強部」の一例である。

具体的には、スケグ部９では、補強部材４０の機械的強度としての引っ張り強度が、母材１０の引っ張り強度よりも大きく構成されている。すなわち、補強部材４０の引っ張り強度は、母材１０のアルミニウム（またはアルミニウム合金）の引っ張り強度よりも大きい。本願明細書では、「引っ張り強度」とは、引っ張り応力（断面の単位面積にかかる引っ張り力）に抗するための機械的強度であり、たとえば、後述する引っ張り応力の測定試験中、加わった最大引っ張り応力の大きさに対応する力（強度）である。

補強部材４０は、図７に示すように、第１実施形態では、繊維材料を含む。好ましくは、補強部材４０は、炭素繊維、または、ガラス繊維のうちの少なくとも一方を含む、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）からなる。より好ましくは、補強部材４０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）またはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）を含む。たとえば、補強部材４０は、母材１０の引っ張り強度よりも大きい引っ張り強度を有する炭素繊維強化プラスチックにより形成されている。また、補強部材４０が、炭素繊維強化プラスチックにより構成されている場合、補強部材４０の比強度は、母材１０の比強度よりも大きい。

第１実施形態では、補強部材４０は、スケグ部９の前後方向に交差する方向（右方向）の側面である後方右側面３２に沿った板状に形成されている。たとえば、補強部材４０は、複数枚のシート状の炭素繊維強化プラスチックが左右方向（厚み方向）に積層されることにより、板状に成形されている。

図７（ａ）に示すように、第１実施形態では、補強部材４０は、繊維材料（炭素繊維）の繊維方向が水平方向に交差する方向に沿うように形成されている。好ましくは、補強部材４０は、繊維方向が略鉛直方向（Ｚ方向）に沿うように形成されている。たとえば、図７（ｂ）に示すように、補強部材４０の後方右側面３２の表面部分４０ｂ（または外表面を構成するシート）では、繊維方向が鉛直方向に沿った繊維材料と、繊維方向が前後方向に沿った繊維材料とが組み合わされることにより形成されている。そして、補強部材４０の表面部分４０ｂよりも内部４０ａの繊維方向は、鉛直方向に沿った繊維材料（図７（ａ））のみにより形成されている。なお、図７では、補強部材４０の繊維を説明のために、模式的に記載しており、繊維の本数および編み方等は、図示に限られない。

ここで、第１実施形態では、図６に示すように、補強部材４０は、スケグ部９のうちの中心線Ｃ２よりも力Ｆ３に抗する方向（矢印Ｘ２方向）の部分である右部分に設けられている。詳細には、補強部材４０は、スケグ部９において、後方部分３０の窪み部３２ａに設けられている。

詳細には、下方から見て、補強部材４０は、水平方向の断面形状がＬ字状に形成されている。すなわち、補強部材４０は、後方右側面３２から略一定の厚みｔ１１を有し、略前後方向に延びる部分と、後端面３０ａから厚みｔ１２を有し、略左右方向に延びる部分とが連続するように形成されている。

また、第１実施形態では、母材１０には、スケグ部９の後方右側面３２から中心線Ｃ２に向かって窪む凹部１１が設けられている。具体的には、凹部１１は、Ｌ字状の補強部材４０の形状に沿って窪むように形成されている。そして、補強部材４０は、母材１０の凹部１１に嵌った状態で配置されている。なお、凹部１１は、特許請求の範囲の「補強部配置部」の一例である。

後方部分３０における母材１０の厚みｔ２１は、補強部材４０の厚みｔ１１よりも大きい。また、補強部材４０の厚みｔ１１は、スケグ部９の後方部分３０の最小厚みｔ２よりも小さく、たとえば、２分の１以下である。これにより、厚みｔ１１を、厚みｔ２の２分の１よりも大きくする場合に比べて、補強部材４０の材料の量が増大するのを抑制することができる。

図４に示すように、第１実施形態では、補強部材４０は、後端面３０ａに設けられているとともに、後端面３０ａの近傍において、鉛直方向に延びるように形成されている。詳細には、右方向から見て、補強部材４０は、略台形形状または略三角形形状に形成されている。そして、補強部材４０は、スケグ部９の後方部分３０において、上部から下部に渡って設けられている。

また、図６に示すように、第１実施形態では、補強部材４０は、接着材６０により母材１０に接着されていることにより、固定されている。接着材６０は、たとえば、熱硬化性樹脂により形成されている。そして、接着材６０は、補強部材４０と母材１０との間に配置されて硬化されることにより、補強部材４０と母材１０とを互いに固定するように構成されている。

〈補強部材と母材との境界部の構成〉
図４に示すように、補強部材４０と母材１０との鉛直方向上方の境界部を上方境界部９１とし、鉛直方向下方の境界部を下方境界部９２とし、前方の境界部を前方境界部９３とする。なお、「境界部」とは、補強部材４０と母材１０とが接着材６０により接着されている部分、および、接着されている部分の近傍部分を意味するものとする。「近傍部分」とは、前方境界部９３の場合、図６の点線丸印で示す範囲であり、たとえば、接着されている部分から、補強部材４０の母材１０に対する対向面の幅、または、母材１０の補強部材４０に対する対向面の幅の大きさの範囲である。

上方境界部９１および下方境界部９２は、図４に示すように、略水平方向に沿って形成されている。前方境界部９３は、上部が前方に、下部が後方に傾斜する直線状に形成されている。

また、補強部材４０の前後方向の最大長さＬ１は、母材１０の前後方向の最大長さＬ２よりも小さい。補強部材４０の前後方向の長さとは、後端面３０ａから前方境界部９３までの長さである。また、右方向から見て、上方境界部９１と前方境界部９３とが接続されている部分は、弧状を有する。また、下方境界部９２と前方境界部９３とが接続されている部分は、弧状を有する。

そして、図３に示すように、第１実施形態では、補強部材４０と母材１０との上方境界部９１におけるスケグ部９の厚みｔ３は、スケグ部９の鉛直方向中央部３２ｂの厚みｔ４よりも大きい。なお、厚みｔ３および厚みｔ４は、前方からスケグ部９を見た場合の最大の厚みを意味するものとして記載している。

前方境界部９３は、図６に示すように、スケグ部９の厚みｔが最も小さい厚みｔ２となる位置Ｐ１とは異なる位置Ｐ２に設けられている。具体的には、スケグ部９の厚みｔが最も小さい厚みｔ２となる位置Ｐ１よりも前方の厚みｔ５を有する位置Ｐ２に前方境界部９３が設けられている。

（引っ張り応力の測定結果）
次に、図８を参照して、第１実施形態による船舶推進装置１００のスケグ部９の引っ張り応力の測定結果について説明する。

まず、スケグ部９の後方右側面３２の後端面３０ａの近傍に、後端面３０ａが延びる方向に沿って等間隔に、引っ張り応力測定用素子を８箇所取り付け、スケグ部９の下端部９ａの近傍を左方向に押圧する荷重Ｆｇを加えた。具体的には、スケグ部９の最も上方向の測定位置をＮｏ．１として、Ｎｏ．１から下方向に順に、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、および、Ｎｏ．８の位置において引っ張り応力の測定を行った。また、後方左側面３１の測定位置Ｎｏ．１と同じ高さ位置を、支点として荷重を加えた。ここで、第１実施形態では、少なくともＮｏ．４およびＮｏ．５の位置（スケグ部９の鉛直方向中央部３２ｂ）には、補強部材４０が設けられており、たとえば、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８の全体に渡って、補強部材４０により引っ張り強度が補強されている。

引っ張り応力の測定の結果、Ｎｏ．４およびＮｏ．５において、引っ張り応力が最も大きくなった。詳細には、Ｎｏ．４およびＮｏ．５の引っ張り応力の大きさを１とした場合、各測定位置における引っ張り応力は、Ｎｏ．１では、０．８４、Ｎｏ．２では、０．９３、Ｎｏ．３では、０．９５、Ｎｏ．６では、０．９４、Ｎｏ．７では、０．９４、Ｎｏ．８では、０．７９となった。

したがって、上記の引っ張り応力の測定の結果、スケグ部９のうちの鉛直方向中央部３２ｂの引っ張り応力が最も大きくなり、第１実施形態による船舶推進装置１００では、補強部材４０によりスケグ部９における引っ張り応力が最も大きくなる部分（鉛直方向中央部３２ｂ）が補強されることが判明した。

［第１実施形態の効果］
上記第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、スケグ部９に、スケグ部９を構成する母材１０よりも機械的強度が大きい補強部材４０を設ける。これにより、スケグ部９の厚みｔを増大させることなく、スケグ部９の機械的強度を大きくすることができるので、スケグ部９の厚みｔが増大するのを抑制しながら、スケグ部９の機械的強度を確保することができる。その結果、船舶（船舶推進装置１００および船体１０１）の最高速度が低下するのを抑制しながら、スケグ部９の機械的強度を確保することができる。

また、第１実施形態では、スケグ部９に、水平方向に沿った断面がプロペラシャフト３に平行な方向に沿った中心線Ｃ２に対して非対称の翼形状を有する部分である後方部分３０を設ける。そして、補強部材４０を、後方部分３０に設ける。これにより、後方部分３０を非対称の翼形状を有する部分として構成することにより、航走中に、スケグ部９の右方向を流れる水の圧力と、左方向を流れる水の圧力との圧力差に起因して、中心線Ｃ２に交差する方向（左方向）に荷重（力Ｆ３）が加わる。この結果、圧力差に起因する荷重Ｆ３により、プロペラ翼５１が回転することにより右方向に生じる力Ｆ２（舵取りトルク）を打ち消すことができるので、船舶の操縦性を向上させることができる。また、圧力差に起因する荷重（力Ｆ３）が加わる非対称の翼形状を有する部分（後方部分３０）に、補強部材４０が設けられるので、効果的に、スケグ部９の厚みｔが増大するのを抑制しながら、スケグ部９の機械的強度を確保することができる。

また、第１実施形態では、後方部分３０に、中心線Ｃ２に向かって窪む窪み部３２ａを設ける。そして、補強部材４０を、窪み部３２ａに設ける。これにより、容易にスケグ部９の厚みｔを増大させることなく、補強部材４０によりスケグ部９の機械的強度を大きくすることができる。また、比較的大きな機械的強度が必要な部分である窪み部３２ａをより効果的に補強することができる。

また、第１実施形態では、前方部分２０を、中心線Ｃ２に対して略線対称に形成するとともに、後方部分３０に、補強部材４０が設けられた非対称の翼形状を有する部分を形成する。これにより、スケグ部９のうちの荷重（力Ｆ３）が加わる非対称の翼形状を有する部分を、補強部材４０により補強することができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０を、後方部分３０の少なくとも後端面３０ａに設けるとともに、後端面３０ａの近傍において、鉛直方向に延びるように形成する。これにより、比較的大きな機械的強度を必要とする後端面３０ａを効果的に補強することができる。

また、第１実施形態では、母材１０に、スケグ部９の後方右側面３２から、中心線Ｃ２に向かって窪む凹部１１を設ける。また、補強部材４０を、母材の凹部１１に設ける。これにより、凹部１１に補強部材４０が設けられるので、容易にスケグ部９の厚みｔを増大させることなく、補強部材４０によりスケグ部９の機械的強度を大きくすることができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０を、スケグ部９の後方右側面３２に沿った板状に形成する。これにより、予め板状に成形された補強部材４０をスケグ部９（母材１０）に取り付けることができるので、スケグ部（母材）上で補強部材を成形する場合に比べて、容易に補強部材４０を母材１０に取り付ける（配置）することができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０を、スケグ部９の後方右側面３２から、スケグ部９の後端面３０ａに渡って設ける。これにより、後方右側面３２と後端面３０ａとを別個の補強部材により構成する場合と異なり、船舶推進装置１００の部品点数が増加するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、スケグ部９を、前後方向および鉛直方向に沿って広がるとともに、厚みｔが鉛直方向において変化する平板状に形成する。そして、補強部材４０と母材１０との鉛直方向上方の上方境界部９１におけるスケグ部９の厚みｔ３を、スケグ部９の鉛直方向中央部３２ｂの厚みｔ４よりも大きくする。これにより、上方境界部９１を、比較的厚みが大きく機械的強度が大きい部分（厚みｔ３を有する部分）に設けることができる。その結果、上方境界部９１におけるスケグ部９の機械的強度を確保することができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０を、接着材６０により母材１０に接着する。これにより、溶接により補強部材４０と母材１０とを接合する場合と異なり、溶接に起因するスケグ部９の形状変化および歪みが生じないので、スケグ部９の形状変化および歪みを抑制しながら、補強部材４０を母材１０に配置する（取り付ける）ことができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０の引っ張り強度は、母材１０の引っ張り強度よりも大きい。これにより、スケグ部９の引っ張り強度を大きくすることができるので、スケグ部９に荷重（Ｆ３）か生じることにより引っ張り応力が生じる場合でも、補強部材４０によりスケグ部９の引っ張り強度を確保することができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０に、繊維材料を設ける。これにより、繊維材料は、繊維が延びる方向に沿って引っ張り強度を容易に大きく構成することができるので、容易に母材１０よりも引っ張り強度が大きい補強部材４０を構成することができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０に設けられる繊維材料に、炭素繊維、または、ガラス繊維のうちの少なくとも一方を設ける。これにより、炭素繊維およびガラス繊維は、母材１０となる材料（たとえば、アルミニウム）よりも、引っ張り強度を容易に大きく構成することができるので、補強部材４０に炭素繊維またはガラス繊維を含めることにより、より一層容易に補強部材４０を構成することができる。また、補強部材４０に炭素繊維を含める場合には、炭素繊維は金属材料（たとえば、アルミニウム）に比べて軽量であるので、スケグ部９の機械的強度（引っ張り強度）を向上させるとともに、軽量化することができる。

また、第１実施形態では、補強部材４０を、繊維材料の繊維方向が水平方向に交差する方向に沿うように形成する。水平方向に交差する方向に沿うように、補強部材４０が形成されるので、補強部材４０によりスケグ部９の引っ張り応力に対する引っ張り強度を効果的に補強することができる。

また、第１実施形態では、スケグ部９を、前後方向および鉛直方向に沿って広がるとともに、厚みｔが前後方向において変化する平板状に形成する。そして、補強部材４０と母材１０との前方境界部９３を、スケグ部９の厚みｔが最も小さい位置Ｐ１とは異なる位置Ｐ２に設ける。これにより、スケグ部９の厚みｔが最も小さいことにより水圧が最も小さく、比較的キャビテーションが生じやすい部分以外の部分に、前方境界部９３を形成することができるので、キャビテーションが生じるのを効果的に抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、図９を参照して、本発明の第２実施形態による船舶推進装置２００の構成について説明する。第２実施形態の船舶推進装置２００では、繊維材料を含む補強部材４０が設けられていた第１実施形態による船舶推進装置１００とは異なり、金属材料からなる補強部材２４０が設けられている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。

図９に示すように、第２実施形態による船舶推進装置２００は、スケグ部２０９を備える。スケグ部２０９は、母材２１０と補強部材２４０とが設けられている。母材２１０は、アルミニウム（またはアルミニウム合金）からなり、補強部材２４０は、アルミニウムの機械的強度よりも機械的強度が大きい金属材料から構成されている。たとえば、補強部材２４０は、ステンレス鋼またはチタンを含む金属材料により構成されている。母材２１０の形状は、第１実施形態による母材１０と同様である。補強部材２４０の形状は、第１実施形態による補強部材４０と同様である。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、上記のように、母材２１０に、アルミニウムを設ける。また、補強部材２４０に、ステンレス鋼、または、チタンのうちの少なくとも１つの材料を設ける。これにより、母材２１０のアルミニウムよりも機械的強度が大きいステンレス鋼またはチタンのうちの少なくとも１つの材料が補強部材２４０に含まれるので、スケグ部２０９の機械的強度を、ステンレス鋼またはチタンの少なくとも１つの材料を含む補強部材２４０により容易に補強することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の船舶推進装置を船外機に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、本発明の船舶推進装置を船外機以外の船舶推進装置に適用してもよい。たとえば、本発明を、船内機、または、船内外機を備えた船舶に適用してもよいし、ジェット推進機を備えた船舶に適用してもよい。

また、上記実施形態では、スケグ部を非対称の翼形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、左右方向の中心線に線対称のスケグ部を、プロペラシャフトの回転軸線に対して、傾けることにより、プロペラ翼が回転することに起因する反力を打ち消すように、スケグ部を構成してもよい。

また、上記実施形態では、補強部材の材料として、繊維材料（炭素繊維強化プラスチック）、ステンレス鋼、または、チタンを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、補強部材の材料は、機械的強度が母材の機械的強度よりも大きいものであればよい。

また、上記実施形態では、補強部材と母材とを接着材により接着する例を示したが、本発明はこれに限られない。スケグ部の歪みによる寸法変化に問題がなければ、補強部材と母材とを溶接して接合してもよい。

また、上記実施形態では、補強部材の繊維材料を、繊維方向が略鉛直方向に沿うように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、補強部材の繊維材料は、繊維方向が水平方向に交差する方向であれば好ましく、繊維方向が鉛直方向に対して傾斜していてもよい。

３ プロペラシャフト、５ プロペラ、８ ケース部、９ ２０９ スケグ部、１０ ２１０ 母材、１１ 凹部（補強部配置部）、２０ 前方部分、３０ 後方部分（非対称の翼形状を有する部分）、３０ａ 後端面（後方部分の後端部、スケグ部の後端面）、３２ 後方右側面（スケグ部の側面）、３２ａ 窪み部、３２ｂ 鉛直方向中央部（中央部）、４０ ２４０ 補強部材、５１ プロペラ翼（プロペラ）、６０ 接着材、９１ 上方境界部（鉛直方向上方の境界部）、９３ 前方境界部（前方の境界部）、９４ 段差部（段差形状）、１００ ２００ 船舶推進装置、Ｃ１ 回転軸線、Ｃ２ 中心線

Claims (15)

1. プロペラシャフトの回転軸線回りに回転するプロペラと、
   前記プロペラシャフトが内部に配置されたケース部と、
   前記ケース部から下方に延びるとともに、水平方向に沿った断面が前記プロペラシャフトに平行な方向に沿った中心線に対して非対称の翼形状を有する部分を含むスケグ部とを備え、
   前記スケグ部には、前記スケグ部を構成する母材よりも機械的強度が大きい補強部が設けられており、
   前記補強部は、前記スケグ部のうちの前記非対称の翼形状を有する部分に部分的に設けられている、船舶推進装置。
2. 前記非対称の翼形状を有する部分は、前記中心線に向かって窪む窪み部を含み、
   前記補強部は、前記窪み部に設けられている、請求項１に記載の船舶推進装置。
3. 前記スケグ部は、前方部分が、前記中心線に対して略線対称に形成されているとともに、後方部分に、前記補強部が設けられた前記非対称の翼形状を有する部分が設けられている、請求項１または２に記載の船舶推進装置。
4. 前記補強部は、前記後方部分の少なくとも後端部に設けられているとともに、前記後端部の近傍において、鉛直方向に延びるように形成されている、請求項３に記載の船舶推進装置。
5. 前記母材には、前記スケグ部の側面から、前記プロペラシャフトに平行な方向に沿った中心線に向かって窪む補強部配置部が設けられており、
   前記補強部は、前記母材の前記補強部配置部に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
6. 前記補強部は、前記スケグ部の側面に沿った板状に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
7. 前記補強部は、前記スケグ部の側面から、前記スケグ部の後端面に渡って設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
8. 前記スケグ部は、前後方向および鉛直方向に沿って広がるとともに、厚みが鉛直方向において変化する平板状に形成されており、
   前記補強部と前記母材との鉛直方向上方の境界部における前記スケグ部の厚みは、前記スケグ部の鉛直方向の中央部の厚みよりも大きい、請求項１〜７のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
9. 前記補強部は、接着材により前記母材に接着されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
10. 前記補強部の引っ張り強度は、前記母材の引っ張り強度よりも大きい、請求項１〜９のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
11. 前記補強部は、繊維材料を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
12. 前記繊維材料は、炭素繊維、または、ガラス繊維のうちの少なくとも一方を含む、請求項１１に記載の船舶推進装置。
13. 前記補強部は、前記繊維材料の繊維方向が水平方向に交差する方向に沿うように形成されている、請求項１１または１２に記載の船舶推進装置。
14. 前記母材は、アルミニウムを含み、
    前記補強部は、ステンレス鋼、または、チタンのうちの少なくとも１つの材料を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の船舶推進装置。
15. 前記スケグ部は、前後方向および鉛直方向に沿って広がるとともに、厚みが前後方向において変化する平板状に形成されており、
    前記補強部と前記母材との前方の境界部が、前記スケグ部の前記厚みが最も小さい位置とは異なる位置に設けられている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の船舶推進装置。

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