JP7448235B2 - 船舶用舵および船舶 - Google Patents

Description

本発明は、船舶の進行方向を定める船舶用舵および船舶に関する。

従来、船尾に配置されたプロペラにより推進力を得る船舶の多くは、プロペラの後方に船舶の進行方向を定める舵を有し、プロペラにより発生した水流の向きを舵により変えることで船体の向きを変える。また、例えば特許文献１に記載のように、舵の右舷側および左舷側に略水平方向に延びて設けられたフィン（以下、「水平フィン」と称す。）を有する船舶が知られている。この従来の水平フィン付き舵を有する船舶は、水平フィンによりプロペラの旋回流を回収して推進力を得ることにより、省エネルギーを図っている。

特許第６６４３４０４号公報

上記のように、従来の水平フィン付き舵を有する船舶は、水平フィンによりプロペラの旋回流を回収して推進力を得ることにより、省エネルギーを図ることを目的としており、水平フィンは舵に対して一定の角度で固定されている。

しかしながら、旋回流の強さはプロペラの回転速度によって変化するため、従来の水平フィン付き舵を有する船舶ではある程度の旋回流の回収は見込まれるものの、プロペラの回転速度に応じて十分に回収できているとは言えない。

そこで、本発明においては、プロペラの旋回流の回収のみならず、船舶の動揺軽減が可能な船舶用舵および船舶を提供することを目的とする。

本発明の船舶用舵は、船舶の進行方向を定める船舶用舵であって、舵本体の右舷側および左舷側にそれぞれ水平方向に延びる支持軸回りに回転可能な右舷側フィンおよび左舷側フィンと、船舶の運動状態を示す情報に基づいて右舷側フィンおよび左舷側フィンのそれぞれの回転角度を制御する制御手段とを含むものである。本発明の船舶用舵によれば、船舶の運動状態に応じて右舷側フィンおよび左舷側フィンのそれぞれの回転角度を制御することで、船舶のピッチング運動、ヒービング運動やローリング運動等を軽減することが可能となる。

船舶の運動状態を示す情報は、船舶の姿勢、動揺、速度、舵本体の船首側に配置されたプロペラの回転数および舵本体の舵角を含むことが望ましい。これらの船舶の運動状態を示す情報に基づいて右舷側フィンおよび左舷側フィンのそれぞれの回転角度を制御することで、船舶の姿勢、動揺、速度、舵本体の船首側に配置されたプロペラの回転数および舵本体の舵角に応じて、船舶のピッチング運動、ヒービング運動やローリング運動等をより効果的に軽減することが可能となる。

本発明の船舶用舵により、以下の効果を奏することができる。
（１）船舶のピッチング運動、ヒービング運動やローリング運動等を軽減することにより船体抵抗を小さくし、省エネルギー効果が得られる。
（２）船舶の動揺が小さくなることで船舶の乗り心地が向上する。
（３）船舶の旋回時の船体の傾斜角度を小さくすることができ、船舶の転覆防止が図れる。
（４）プロペラの旋回流を回収し、省エネルギー効果を得ることができる。

本発明の実施の形態における船舶用舵を備えた船舶の船尾部を示す側面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ矢視図である。 図１のＶ矢視図である。 図１のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

図１は本発明の実施の形態における船舶用舵を備えた船舶の船尾部を示す側面図、図２は図１のＩＩ－ＩＩ線断面図、図３は図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図、図４は図１のＩＶ矢視図、図５は図１のＶ矢視図、図６は図１のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

図１～図３に示すように、本発明の実施の形態における船舶用舵１は、船舶の進行方向を定める舵である。船舶用舵１の舵本体（舵板）１０は、船舶の船体Ｂの船尾部のプロペラＰの後方に備えられている。舵本体１０は、船体Ｂに対して回転可能に支持された舵軸１１に固定されている。船舶用舵１は、舵本体１０の右舷側（図１の表面側）および左舷側（図１の裏面側）にそれぞれ水平方向に延びる右舷側および左舷側のフィン２０Ａ，２０Ｂを備える。

舵軸１１は、船体Ｂの船尾部に設けられた舵管１２内に挿通されている。舵軸１１は中空筒状である。舵軸１１内には、図２に示すように、右舷側および左舷側のフィン２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ揺動動作させるための右舷側および左舷側のフィン動作ロッド２１Ａ，２１Ｂが挿通されている。フィン動作ロッド２１Ａ，２１Ｂの下端部には、舵本体１０の右舷側および左舷側にそれぞれ水平方向に延びる操舵軸２５Ａ，２５Ｂが設けられている。

フィン動作ロッド２１Ａ，２１Ｂは、船体Ｂの上部にそれぞれ設けられたアクチュエータ２２Ａ，２２Ｂによりそれぞれ独立して駆動される。図４はアクチュエータ２２Ａによりフィン動作ロッド２１Ａを下げ、アクチュエータ２２Ｂによりフィン動作ロッド２１Ｂを上げた状態を示している。

アクチュエータ２２Ａ，２２Ｂは舵軸１１に固定された架台３０上に設けられている。架台３０は舵軸１１とともに回転する。すなわち、アクチュエータ２２Ａ，２２Ｂおよびフィン動作ロッド２１Ａ，２１Ｂは、操舵の際、舵軸１１を回転させて舵本体１０を回転させると、舵本体１０および右舷側および左舷側のフィン２０Ａ，２０Ｂとともに舵軸１１を中心に回転する。

なお、一般的な船舶では舵軸１１上に舵軸１１を回転させるための回転駆動装置を備えているが、本実施形態における船舶では、舵軸１１上にアクチュエータ２２Ａ，２２Ｂが設けられているため、舵軸１１からずらした位置に回転駆動装置としてのステッピングモータ２３を備えている。ステッピングモータ２３の回転は動力伝達機構２４を介して舵軸１１へ伝達される。

動力伝達機構２４は、図６に示すように、タイミングプーリ２４Ａ，２４Ｂおよびベルト２４Ｃから構成される。タイミングプーリ２４Ａはステッピングモータ２３の回転軸２３Ａに固定されている。タイミングプーリ２４Ｂは舵軸１１に固定されている。ベルト２４Ｃはタイミングプーリ２４Ａ，２４Ｂに掛け回されている。ステッピングモータ２３の回転は、タイミングプーリ２４Ａからベルト２４Ｃおよびタイミングプーリ２４Ｂを介して舵軸１１へ伝達される。

右舷側フィン２０Ａおよび左舷側フィン２０Ｂは、操舵軸２５Ａ，２５Ｂに対して回転自在に支持されている。また、右舷側フィン２０Ａおよび左舷側フィン２０Ｂは、舵本体１０の右舷側および左舷側にそれぞれ操舵軸２５Ａ，２５Ｂと平行かつ水平方向に延びる支持軸２６Ａ，２６Ｂに回転自在に支持されている。支持軸２６Ａ，２６Ｂは、操舵軸２５Ａ，２５Ｂよりも船尾側に位置する。

操舵軸２５Ａ，２５Ｂおよび支持軸２６Ａ，２６Ｂは、フィン動作ロッド２１Ａ，２１Ｂの進退動作を右舷側フィン２０Ａおよび左舷側フィン２０Ｂの回転動作にそれぞれ変換するリンク機構を構成する。すなわち、フィン動作ロッド２１Ａ，２１Ｂを舵軸１１内でそれぞれ上下に進退動作させると、支持軸２６Ａ，２６Ｂを支点として操舵軸２５Ａ，２５Ｂが上下に移動することにより、右舷側フィン２０および左舷側フィン２１が支持軸２６Ａ，２６Ｂを回転中心としてそれぞれ揺動動作する。

船舶用舵１は、船舶の運動状態を示す情報に基づいて、右舷側フィン２０Ａおよび左舷側フィン２０Ｂのそれぞれの回転速度を制御する制御手段（図示せず。）を有する。船舶の運動状態を示す情報は、船舶の姿勢、動揺、速度、舵本体１０の船首側に配置されたプロペラの回転数および舵本体１０の舵角を含む。船舶の姿勢、動揺および速度は、衛星測位システムやジャイロセンサ等により取得することができる。制御手段は、これらの船舶の運動状態を示す情報に基づいてアクチュエータ２２Ａ，２２Ｂを制御することにより、右舷側および左舷側のそれぞれのフィン２０Ａ，２０Ｂの回転角度θを制御する。

上記構成の船舶用舵１では、船舶の運動状態に応じて、船舶のピッチング運動、ヒービング運動やローリング運動等が軽減するようにアクチュエータ２２Ａ，２２Ｂを制御し、右舷側および左舷側のそれぞれのフィン２０Ａ，２０Ｂの回転角度θを制御することができる。これにより、船舶の船体抵抗を小さくして、省エネルギー効果が得られる。また、船舶の動揺が小さくなることで船舶の乗り心地が向上する。さらに、船舶の旋回時の船体の傾斜角度を小さくすることができるため、船舶の転覆防止が図れる。

また、本実施形態における船舶用舵１では、右舷側および左舷側のフィン２０Ａ，２０Ｂの回転角度θをそれぞれ独立して制御することが可能であるため、プロペラＰの駆動状態に応じて常に最適な角度に設定することにより、従来よりもプロペラＰの旋回流を効果的に回収して、大きな省エネルギー効果を得ることが可能である。

本発明の船舶用舵および船舶は、プロペラの旋回流の回収のみならず、船舶の動揺軽減が可能な船舶用舵および船舶として有用である。

Ｂ 船体
１ 船舶用舵
１０ 舵本体
１１ 舵軸
２０Ａ，２０Ｂ フィン
２１Ａ，２１Ｂ フィン動作ロッド
２２Ａ，２２Ｂ アクチュエータ
２３ ステッピングモータ
２４ 動力伝達機構
２４Ａ，２４Ｂ タイミングプーリ
２４Ｃ ベルト
２５Ａ，２５Ｂ 操舵軸
２６Ａ，２６Ｂ 支持軸
３０ 架台

Claims (3)

1. 船舶の進行方向を定める船舶用舵であって、
   前記船舶の船体に対して回転可能に支持された中空筒状の舵軸に固定された舵本体と、
   前記舵本体の右舷側および左舷側にそれぞれ水平方向に延びる支持軸回りに回転可能な右舷側フィンおよび左舷側フィンと、
   前記舵軸内に挿通され、それぞれ上下に進退動作することにより前記右舷側フィンおよび前記左舷側フィンをそれぞれ揺動動作させるための右舷側フィン動作ロッドおよび左舷側フィン動作ロッドと、
   前記船体の上部に設けられ、前記右舷側フィン動作ロッドおよび前記左舷側フィン動作ロッドをそれぞれ独立して駆動させるアクチュエータであり、前記舵軸に固定され、前記舵軸とともに回転する架台上にそれぞれ設けられたアクチュエータと、
   前記右舷側フィン動作ロッドおよび前記左舷側フィン動作ロッドの進退動作を前記右舷側フィンおよび前記左舷側フィンの回転動作にそれぞれ変換するリンク機構と、
   前記舵軸を回転させるための回転駆動装置であり、前記舵軸からずらした位置に備えられ、動力伝達機構を介して回転が前記舵軸へ伝達される回転駆動装置と、
   前記船舶の運動状態を示す情報に基づいて前記右舷側フィンおよび前記左舷側フィンのそれぞれの回転角度を制御する制御手段と
   を含む船舶用舵。
2. 前記船舶の運動状態を示す情報は、前記船舶の姿勢、動揺、速度、前記舵本体の船首側に配置されたプロペラの回転数および前記舵本体の舵角を含む請求項１記載の船舶用舵。
3. 請求項１または２に記載の船舶用舵を備えた船舶。

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