JPS584699A - 船舶の操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は船の油圧による操舵装置に関するものである。

近年、舶用のより信頼できる操舵装置の必要性の認識が
高まって来ているが、これは操舵装置の損傷に帰因する
大型タンカーあ事故に端を発して提案された、排水量１
０，０００ト／を越えるタンカー並びにその他全種類の
船舶の油圧舵取システムの安全と性能における発展を目
的とする、海上での生命の安全のための国際条約の１９
７８年のプロトコール及び１９８０年のＩＭ（ＥＯのサ
ーキュラ−によって認識されている。

本発明の主目的はほとんどすべての通常の操舵装置に若
干の改良を加えるだけで新造船にも既存船にも適用でき
る改良した操舵装置を供給することである。特に既存船
においては、かなり安い費用での改造により前述の規則
に完全に適合できる。

本発明は船舶用の圧力流体で運転される操舵装置システ
ムに関するものである。該システムは１個のチラーアー
ムを回転さすべく向かい合った２組として配置された４
個の圧力流体アクチュエータと、２個のポンプから成り
これらのポンプによりチラーアームの回転軸を横切って
対角線方向向かい合ったアクチュエータに圧力流体を選
択的に供給するとともに他の２個のアクチュエータから
は流体が排出されるものである。各該アクチュエータは
チャンバー、チャンバーの一方のＷＡ壁となる固定壁、
チャンバー内の流体圧力の変化に応じて固定壁に対して
相対的に可動なもう一方の端壁と、該両端壁でチャ／バ
ーに通じかつそれぞれポンプに接続された圧力流体用の
２本の供給路とから成り、さらに標準状態では中間位置
にあって、該供給路口の間でチャンバーを２つに分割す
る役目を持つ障壁が該両端壁間にあり、該障壁は、左右
のチャ／バーの圧力差により可動でありいずれか圧力の
低い方の該供給路口を閉じることができる。゛各ポンプ
は、可動隔壁により仕切られた左右の各チャンバーへ通
じるそれぞれの該供給路によって対角線方向で向かい合
ったアクチュエータの任意の１組のチャンバーに流体を
供給することができる。

本発明のある実施態様において、各チャンバー、はシリ
ンダであり、該両端壁の少なくとも１個はシリンダ内の
全流体圧力の変化に応じてシリンダ内を往復する作動ピ
ストンを含みまた該可動隔壁はこれにより仕切られた左
右のシリンダ内の圧力差に応じて該作動ピストンへ向い
あるいは離れるべくシリンダ内を往復できる自由ピスト
ンを含む。この配置において他方の端壁はシリンダの閉
じた端であるかあるいはシリンダ内を往復する第２の作
動ピストンである。

本発明のまた別の実施態様において各チャンバーは回転
アクチュエータの弓形チャンバーであり、また該両端壁
はそれぞれ該アクチュエータの静止羽根とロータ羽根で
あり、該可動障壁は該ロータ羽根と静止羽根の間に挿入
された自由羽根である。

各該圧力流体供給路は該可動隔壁が移動して該一方の供
給路を閉じる時他方の供給路において必要となる補足量
をまかなうことができるように圧力流体用のアキュシュ
レーターと連絡していることが望ましく、またアキュシ
ュレーターの圧力なあふ状態に保つ手段を設けることが
望ましい。

本発明のある実施態様について添付図面を参照して記述
する。

第１図は船舶の油圧操舵装置の第１の実施態様を図示し
、また第２図は船舶の油圧操舵装置の第２の実施態様で
ある。

第１図に図示したシステムにおいて、４個の油圧（水圧
）シリンダ（４Ｇ）（４Ｄ）（４Ｅ）並びに（４Ｆ）が
ラダーンスライダとして知られる機構又はこの機構の変
形を用いてチラーアーム（２）を移動させることによっ
てラダースドック（舵柄）（１）をあらゆる所望の方向
に回転させる。油圧力は通常へレジヨー又はジャニイポ
ンプとして知られる２個の油圧ポンプ（５α）と（５ｂ
）によって供給されるが、これらは可変の流率と流れの
方向を有し、電動機（１８α）（１１３６）によって駆
動させられる。油流の方向と率は“ノ・ンチングレパー
“として知られる自由浮動レノ（−０３の中心に取付け
た制御ロッドα謙の位置によって制御される。このレバ
ー（１ｚの一方の端は遠隔制御手段（図示せず）によっ
て船舶の航海船橋から操作される遠隔制御シリンダａυ
に取付けられる。レバーａ３の他方の端はリンクを介し
てラダースドック（１）の半径上の一点に取付けられる
。

遠隔制御シリンダａｎが第１図に見られるように右へ作
動させられると、その結果レノ＜　−ａａはその下端の
まわりを旋回し、ポンプ制御ロッド０階を同様に右へ移
動させる。これが（４Ｃ）及び（４Ｆ）のシリンダから
シリンダ（４Ｄ）及び（４Ｅ）への油の流れを開始させ
、その結果ラダーが左回りに回転する。このことがラダ
ースドックに取付けたレバーａ３の下端を左へ移動させ
る。この移動の結果ビバー０２はその中央位置に戻りま
た制御ロッド（１３は左へその最初のニュートラルの位
置へ達するまで移動する。油の流れはそこで止まりまた
ラダーの移動も停止する。このようにラダーが取る角度
は直接遠隔制御シリンダ０υのピストン位置と移動に依
存する。遠隔制御システムが破損した場合−は、局部的
な手動操舵システムａ〔を接続し、使用することができ
る。

システム内のその他の設備は下記を含む。

α）油圧ポンプ（５α）及び（５ｂ）を駆動させると同
一の電動モーターによって駆動させられ、作動油内に空
気のすい込みを防げる程度の低圧力に保ちまた漏れによ
って失われた油を充たすことを目的とする一定の圧力に
保たれた低圧油を逆止め弁Ｉを通して両油圧システムに
供給する給油ポンプ（６α）及び（６ｈ）。

ｂ）使用しない時は１）つの油圧ポンプを遮断しかつ分
離させ、また作動ポンプと遊びポンプの間の逆流を防止
すべく゛機能する自動分離弁（Ｓα）。

Ｃ）油圧又は機械システムが部分的に破損した場合に、
４個のシリンダのうち２個を遮断するために働らく手動
分離弁（８）。

ｄ）供給ポンプ（６）から吐出された余分の油を貯油タ
ンクに戻しかつシステムをある圧力下に保ちうる調圧弁
（７ｆ）。

ｇ）ラダーへの波浪の影響又はう〆−と外部の物体との
衝突に帰因して異常高圧がおきた場合にシリンダ間の油
の移動を可能にする調圧弁（７Ｃ）。

このような運動が生じると、これがラダースドック＋１
１の移動を引き起こしさらにレノニー　Ｃ１３の下端が
変位させられることがわかるであろう。

このことがロッドも３を変位させ、その結果油り一流れ
て、ラダーを以前の場所に戻す。

両方の油圧ポンプ（５ａ）及び（５ｈ）が動作すると、
ポンプ制御ロッドａ３の位置によって決定される油の流
量はポンプ（５α）又は（５ｂ）の一方のみが動作する
時の倍になる。この結果２個のポンプを使用したラダー
のより迅速な移動となり、またこれは通常入港又は出港
のような狭溝内を船舶が航海する場合であ・る。大洋に
お（・ては迅速なラダーの移動は不必要であり、１イ固
のポンプは停止される。

上記は一般に使用されている油圧操舵装置についての記
述である。記述した限りの特徴のみを有する現在使用さ
れているシステムの弱点は、１個の共通油圧システムし
かなく、航海中に主要な油圧管等の破損のような、この
システムの重大な破損が生じると、船舶はラダーを働か
せる手段はなくなり事故に結びつく危険性が高い。

本発明（第２図に示した）では、自由浮動ピストン（Ｐ
ｌを各油圧シリンダ内に神父し、油圧回路を完全に分離
された２個の供給システムで構成し、一方のシステムは
油圧ポンプの１つ（５α）に他方は（５ｂ）に結合され
る。ポンプ（５ｂ）は自由浮動ピストン［Ｆ］とシリン
ダ端の間にある各シリンダの部分を受は持つ。油圧ポン
プ（５α）“し前記のものとは完全に分離した油圧シス
テムは（８と該シリンダ内のピストンの間にある各油圧
シリンダの部分を受けもつ。

両ポンプ（５α）及び（５ｂ）が動作する時各ピストン
（Ｐｌは主ピストン（３）とシリンダ端の間の中央位置
を占める。制御シリンダＱｌｌを右へ操作すると、油が
シリンダ（４Ｃ）及び（４Ｆ）から（４Ｄ）及び（４Ｅ
）へとポンプで送られ、２個の回路は補い合って）左回
りのラダーの迅速な移動を生じさせ、またシリンダａυ
のピストンめ左への移′動は右回りにラダースドック（
１）を回転させるための逆の効果を持つであろう。

ラダーを船の中央に置いてポンプ（５ｈ）のスイッチを
切ると（第４図を参照）、ソレノイド弁（Ｓｂ）（詳細
は第３Ａ、Ｂ並びに０図を参照）は上へ移動し自由浮動
ピストン（Ｐｌとシリンダ端の間にある油をリプ−１ブ
トタンクに排出する。このことがピストン（乃をシリン
ダの両端へ向って、それらと機械的に接触するまで移動
させる。油の排出は、一方のポンプが停止された時にピ
ストン（日の急激な衝゛突をさげる目的で油の排出量を
制限する為に設けられたオリスイスαＧを通って行なわ
れる。ピストンＰ）がシリンダの両端へ向って移動する
と、各主ピストン（３）と関連するピストン（ＰｉＯ間
の空間が増大し、そして油がポンプ（６α）から逆止め
９Ｐａ４を通って充分に供給される。この時にはかなり
急激に多くの量の油が必要となる。これをポンプ（６α
）に負担させ・るのはポンプ容量が大きくなりすぎるの
で、油圧アキュムレータａ９を備える。これはシステム
に供給すべき低圧油の突然の多量の要求に備えるべく低
圧で大きな容量のアキュムレータである。

ピストン（Ｐｉがシリンダの端と接触する位置に達する
と、その位置にとどまり操舵装置はボシグ（５α）から
ピストン（３）とピストン（乃の間の各油圧シリンダの
部分への油流によって操作される。

逆に、ポンプ（５α）が停止されると、自由浮動ピスト
ン（乃が主ピストン（３）に接触して静止し、また主ピ
ストン（３）は各シ′リンダ端カバーと関連する自由ピ
ストンＩＰＩの間の空間を充たすポンプ（５ｂ）によっ
て−動作される（第５図を参照）。

ソレノイド弁＋３１の構造は第３図に示しである。

主ソレノイドコイル（Ｃα）と（Ｃｂ）は運転ポンプ（
５）と同一の電源に接続される。すなわち弁（Ｓα）を
制御するコイル（Ｃα）はポンプ（５α）に接続される
。ブロッキングコイル（Ｂｌ（ＢａＡ、３Ｂ、３０図を
参照）は両方のポンプ（５α）及び（５ｈ）用の電気供
給に接続される。これらのコイルはこれらのポンプの一
方が運転する時あるいは両方のポンプが運転する時では
常に励磁されている。

操作は下記のようになされる。

（ケース１）第４図と第３Ａ及び３Ｂ図を参照すると、
ポンプ（５ａ）は運転され（５ｂ）は停止されている。

弁（Ｓｂ）用のコイル（Ｃｂ）は励磁されておらず、弁
は上へと移動しているが、ブロッキングスピンドルとな
おも励磁されているコイル（刑によってその行程の端ま
では移動しないようにされている。従って弁は第３Ｂ図
に示されるような状態にあり油をシステムから排出する
。

（ケース２）第６図と第３Ｃ図を参照。両方のポンプが
停止すると、両方の升（Ｓα）と（Ｓｂ）用のすべての
コイル（Ｃ１とすべてのブロッキングコイルの）は非励
磁となり升スピンドルは端位置へ移動しまた油回路は相
互に分離されその結果ラダーは固定位置に保たれる。。

上記の例は３つの位置、即ち（α）両方のポンプ（５α
）及び（５ｂ）が運転されている第２図及び第３Ａ図、
（ｂｌ関連するポンプが停止しかつ油がシステムから排
出されているが他のポンプは運転されている第４及び５
図と第３Ｂ図、（Ｃ）両方のポンプが停止している警６
図と、第３Ｃ図のいずれかにおいてソレノイド弁（３１
を制御する単なる一手段にすぎず、同じ目的を達成する
その他の設計も使用しうる。

このように、第２図のシステムは、一般に使用さｎてい
るシステムと区別する以下のような特徴を有する。

１）油圧シリンダ（４Ｃ）、（４Ｄ）、（４Ｅ）、（４
Ｆ）は自由浮動ピストン口によって２個の別個の圧力室
に分けられる。

２）両方の油圧ポンプ（５α）と（５ｂ）が運転される
と、自由浮動ピストンは主ピストン（３）とシリンダの
両端との間に中央位置にあり、両方のポンプにより油が
２個のシリンダからそれぞれ対角線上で向かい合ったシ
リンダへ流れるとラダーの角変化という結果が生じる。

２個のポンプがオンになると、２個のポンプによる油の
流れが補足し合ってラダーの迅速な移動を生じさせる。

３）大洋においであるいは一方のシステムの破損が生じ
た場合にポンプ（５α）又は（５ｂ）のいずれかを停止
してもよい。この場合には、どのポンプが停止するかに
よって自由浮動ピストンはシリンダの端に密着するかあ
るいは主ピストン（３）に密着するかが決まる。ラダー
の角変化速度は一方のポンプのみの容量によるものであ
りそれは２個のポンプを使用する時の半分である。

４）ラダー上に生じるトルクは２つの向かい合った組の
シリンダ間の油圧力の差にのみ依存するものであり一方
のポンプを停止したからといって変化したりあるいは減
少させられることはない。

５）いずれか１つの圧力流体供給路が完全に破損しても
、有効なラダートルクをいかなる方法によっても減少さ
せることはな（もう１つの残されたシステムが機能し続
ける。

第２図に示したシステムの考えうる欠点は、２個の油圧
ポンプが始動し、スイッチオンになりあるいは切り換え
られる過渡的状態の間一時的に操舵ができな（なること
である。この様な過渡状態ではジ−ステムがどうなって
いるのか、またこの欠点を補うためにはどのような順序
で運転すればよいかということを以下に述べる。

（Ａｌ出港−両方のポンプ（５α）と（５ｂ）を順次始
動。ラダーを強く左舷にいっばいに取り、次に強く右舷
いっばいに取る。これによって自由ピストン（Ｐｌは中
心に置かれ、所期の運転ができる。

（１港の水先案内人をおろしたのち公海に達すると、ラ
ダーを船の中央部にして、（５α）又は（５ｈ）の一方
のスイッチをオフにする。通常は自由ピストン（Ｐｉが
それらの端位置に達するまでの数秒間は操舵はされるべ
きでな〜・。移動が必要な場合は、油圧ポンプ（５α）
又＆１゜（５ｂ）によって生じる圧力が自由ピストン（
８を（ＡＩで述べた時間よりより速く動かすが、それで
もピストンＱ）がそれらの端位置に達するまでラダーの
移動はない。

１０１一方のポンプ（５α）又は（５ｂ）が使用状態で
大洋から港に入港すると、他方のポンプをスイッチオン
にしさらにラダーを左舷及び右−舷の両側に強くいっば
いに取り、そののちピストン［Ｐｌはそｔらの中央位置
に達して正常な状態となる。

第２のポンプは始動させたが、自由ピストンＰ）を中心
に置くためにラダーを操縦する前にラダーの移動が必要
な場合は、−必要な油を油圧アキュムレータａ５及びポ
ンプ（６）から一時的に得ることになる。

■）１個のポンプを使用している航海中に、１つのポン
プが破損又は停止すると、他方のボンプが自動的に始動
する。

このような状況に合わせるために、各油圧アキュムレー
タの能力は２個の主ピストン（３）の合計容量と等しい
かわずかに太きくすべきである。この必要な容量以上の
安全上のマージンは油供給ポンプ（６）によって与えら
れる。

このシステムの主たる欠陥が、両方のポンプが最初は運
転されていて次に一方のポンプのスイッチをオフにする
運転（Ｂｌと、一方のポンプが破損し、他方のポンプを
始動させる運転（Ｄｉに生じるラダーの移動の一時的な
中断にあるとしても、これらのうち運転（Ｂｌすなわち
出港後の一方のポンプの停止は適当に広い海上で安全な
状態のもとで任意に行いう゛るのでたいした問題とはな
らないし、運転（Ｄｌにおけるポンプの異常な切換は緊
急の場合にのみ生じるものであり、この様な状態では例
えば電源の喪失とか非常用発電機の始動とかでやむなき
一時的中断もありうるわけであるので運転の）における
中断もさしたる問題とならないと考えられる。

上記の欠陥にもかかわらず、本発明によって船舶におけ
る操舵能力の完全な喪失は少なくなる。

上の記述は船舶用の油圧ラムで運転される操舵装置につ
いて述べているが、本発明は同様に他のタイプの油圧操
舵装置にも応用しうる。第７図はベーンタイプの油圧操
舵装置における同じ原理の応用を示している。ここで第
１図のラムタイプシステムにおけるチラーアーム（２）
とピストン（３）がラダースドック（１）に固定された
放射状のロータアーム（２Ｓに対応する。アーム（２巨
固定ケージング（３１０間のセグメントはラムタイプの
システムのシリンダ（４）と同様に弓形の油圧室として
働らく。自由ピストン（Ｐｉの代りに自由浮動ベーン（
ＶＳ）が各油圧扇形室を２個の区画に分けるために配置
される。このシステムの使用原理は油圧ラムピストンタ
イプ用のものと同一である。

２個のポンプが運転されると、自由浮動ベージ（ＶＳ）
はロータアーム（２１と固定子として慟らくケージング
（３１の縁との間の中間位置を占める。

油圧システムのみについては例として記述したが、本発
明が同様に空気アクチュエータを組込んだシステムにも
応用できることは明らかである。

この基本構想はまたラブノンスライド方式、ベーン方式
以外のいわゆるダブルアクティングシリンダーにも応用
することができる（第８図参照）。

この方式は、第８図に示される如きダブルアクティング
ピストンの両側に自由ピストンを設けるものである。

ポンプ（５α）とこれにつながる油圧システムは主ピス
トンと自由ピストンにはさまれた空間に圧力流体を送り
込んだりあるいは排出したりする役目を持ち、これとは
全く独立しているポンプ（５ｂ）とこれにつながる油圧
システムはシリンダー側の両端の各端壁と自由ピストン
にはさまれた空間に圧力流体を送り込んだり、あるいは
排出したりする役目を持つものである。もし、ポンプ（
５Ｇ）の系統の油圧システムが損傷したりあるいは停止
させられた場合には、この系統の作動油が油だめに排出
されて主ピストンの左右にある自由ピストンはそれぞれ
の側で主ピストンに密着してポンプ（５ｂ）により操舵
作用を行う。もしポンプ（５ｂ）の系統のシステムが損
傷したり停止させられた場合はこの系統の油が排出され
て自由ピストンはシリンダーの両端壁に密着してポンプ
（５Ｍ）により操舵作用を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の船舶の操舵装置の一実施例を示す制御
回路図、第２図は本発明の操舵装置の他の例を示す概略
図、第３図Ａ、　Ｂ、　Ｃはいずれもソレノイド升の作
動状態を示す断面図、第４図は第２図においてポンプ（
５ｂ）が停止したときの状態を示す図、第５図は第２図
においてポンプ（５α）が停止したときの状態を示す図
、第６図は第２図において両方のポンプが停止したとき
の状態を示す図、第７図は本発明の操舵装置の他の例を
示す概略図、第８図は本発明の更に他の例を示す概略図
である。 （１１・・・ラダースドック、（２）・・・チラーアー
ム、（３）・・・主ピストン、（４Ｇ）　（４Ｄ）　（
４Ｅ）　（４Ｆ）・・・シリンダ、（５α）　（５ｈ）
・・・油圧ポンプ、αト・・遠隔制御シリンダ、α３・
・・自由浮動レバー、（Ｐｉ・・・自由浮動ピストン。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１）　　共通のチラーアームを制御すべき向かい合っ
   た組として配置された４個の圧力流体アクチュエータと
   、流体が他の２個のアクチュエータから逃されるのに対
   して、チラーアームの回転軸を横切２て対角線上で向が
   い合ったアクチュエータに圧力流体を選択的に供給する
   ２個のポンプとから゛成り、各該アクチュエータはチャ
   ンバー、チャンバーの一方の端壁となる固定壁、チャン
   ゛バー内の流体圧力の変化に応じて固定壁に対して相対
   的に可動なもう一方の端壁と、該両端壁でチャンバーに
   通じかつそれぞれポンプに接続された圧力流体用の２本
   の供給路とから成り、さらＫｍ準状態では中間位置にあ
   って、該供給路日間の間でチャンバーを二つに分割する
   役目を持つ障壁が該両端壁間にあり、該障壁は、左右の
   チャンバーの圧力差によりいずれか圧力の低い方の該供
   給路を閉じることができるべく可動であり、各ポンプは
   、可動隔壁により仕切られた左右のチャンバーへ通じる
   それぞれの該供給路によって対角線方向で向かい合った
   アクチェータの任意の一組のチャンバーに流体を供給す
   ることができる、船舶用の圧力流体で運転される船舶の
   操舵装置。 （２）　　各チャンバーはシリンダであり、該端壁限定
   手段の少な（とも１個はシリンダ内の流体圧力の変化に
   応じてシリンダ内を往復する作動ピストンを含みまた該
   障壁要素はシリンダ内の該自由ピストンの両側の圧力差
   に応じて該作動ピストンに近付き又は離れてシリンダ内
   を往復する自由ピストンを含む、特許請求の範囲（１）
   ＼に記載の操舵装置。 （３）　　他方の端壁限定手段がシリンダの閉じた端で
   ある、特許請求の範囲（２）に記載の操舵装置。 （４）他方の端壁構成手段がシリンダ内を往復する第２
   の作動ピストンである、特許請求の範囲（２）に記載の
   操舵装置。 （５）　　各チャンバーが回転アクチュエータの弓形チ
   ャンバーであり、該端壁構成手段はそれぞれ該アクチュ
   エータの静止羽根とロータ羽根でありまた該障壁要素は
   該ロータ及び静止羽根の間に挿入された自由羽根である
   、特許請求の範囲ｆｉｌに記載の操舵装置。 （６）　　各圧力流体供給路と、該障壁要素が該一方の
   供給路を閉じる時該他方の流体供給路内の流体の□量に
   必要な補光をすべき圧力流体用のリザーバーが連絡して
   いる、特許請求の範囲（夏）〜（５）のいずれか１つに
   記載の操舵装置。 （７）　　流体をリザー、＜−内をある圧力下に保つた
   めの手段が設けられている、特許請求の範囲（６）に記
   載の操舵装置。 （８）圧力流体が油圧流体である、上記特許請求の範囲
   のいずれか１つに記載の操舵装置。 （９）実質上添付図面の第１図又は弊２図を参照してこ
   こに記述しかつ図示した上記特許請求の範囲口）　ト（
   ４１に記載の操舵装置。