JPS6033718B2 - 船舶の操舵装置 - Google Patents

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、対日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図す
る大型タンカーの事故に端を発して提案された、排水量
１００００トン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
７群王のプロトコール及び１９８位王のＩＭＣＯのサー
キュラー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ェ
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
アクチュェー外こ圧力流体を選択的に供給するとともに
他の２個のアクチュェータからは流体が排出されるもの
である。各談アクチュェー夕はチャンバー、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隔壁が上記チ
ャンバーの両端壁間にあり、該隔壁は、左右のチャンバ
ーの圧力差によりチャンバー内を動くことができるよう
にして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ェータの任意の１
組のチャンバーに流体を供総合することができる。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、該チャンバーの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前記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グの閉じた端であ
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感態様において各チャンバ
ーは回転アクチュヱ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ェータの静止羽根とロー
タ羽根であり、可動隔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。

各談圧力流体供給略は該可動隔壁が移動して該一方の供
Ｖ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をある状態に保つ手段を設けること
が望ましい。

次に添付図面を参照して従来の船舶の操舵装置と本発明
の船舶の操舵装置の実施例を説明する。第１図は従来の
船舶の油圧操舵装置の一般的なものを示ものであり、第
２図は本発明の船舶の操舵装置の一実施例を示ものであ
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４Ｃ，４Ｄ，４８並びに４Ｆがラプソン
スラィ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ト
ック（舵柄）１をあらゆる所望の方向に回転させる。

油圧力は通常へレショー又はジヤニィポンプとして知ら
れる２個の油圧ポンプ５ａ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１８
ａ，１８ｂによって駆動させられる。油流の方向と率は
“ハンチングレバー”として知られる自由浮動レバー１
２の中心に取付けた制御ロッド１３の位置によって制御
される。このレバー１２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１１に取付けられる。レバー１２の他方の端
はリンクを介してラダーストック１の半径上の一点に取
付けられる。遠隔制御シリンダ１１が第１図に見られる
ように右へ作動させられると、その結果レバー１２はそ
の下端のまわりを旋回し、ポンプ制御ロッド１３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４
Ｅ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トックに取取付けたレバ
−１２の下端を左へ移動させる。この移動の結果レバー
１２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１１
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、局部的な手段操舵システム１０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。

‘ａ｝ 油圧ポンプ５ａ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
すし、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１４を通して両油圧システムに
供聯合する給油ポンプ６ａ及び６ｂ。

｛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〈機能する自動分離弁。

｛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。

｛ｄｌ 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。

‘ｅ’ラダーへの波浪の影響又はラダーと外部の物体と
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、これがラダーストック１の
移動を引き起こしさらにレバー１２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１３を変位させ、その結果油が流れて
、ラダーを以前の場所に戻す。両方の油圧ポンプ５ａ及
び５ｂが動作すると、ポンプ制御ロッド１３の位置によ
って決定される油の流量はポンプ５ａ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海内
を船舶が航海する場合である。大洋においては迅速なラ
ダーの移動は不必要であり、１個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故に結びつく危険性が高い。本発
明の船舶の操舵装置は、かかるおそれがないようにする
ために、第２図に一実施例を示す如く、圧力流体アクチ
ュェータとしての各油圧シリンダ４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４
Ｆのチヤンバーの方の端壁となる各油圧シリンダの固定
壁と、上記チャンバーの他方の端壁となる各油圧シリン
ダ内の主ピストンの端壁とにそれぞれチヤンバ−に通じ
る圧力流体用の供給路を設けると共に、上記各油圧シリ
ンダ４Ｃ，４０，４８，４Ｆのチヤンバー内に、該チャ
ンバー内を動くことができる可動隔壁としての自由浮動
ピストンＰを挿入して、該チャンバーを２つに分割し、
該自由浮動ピストンＰで完全に分離されたチャンバーの
一方の端整の供給路とチヤンバーの他方の端整の供給路
の２本の供給システムで油圧回路を構成し、一方の供給
システムは油圧ポンプ５ａに、他方の供給システムは油
圧ポンプ５Ｍこそれぞれ結合される。

ポンプ５ｂは自由浮動ピストンＰとシリンダ端の間にあ
る各シーＪンダの部分を受け持つ。油圧ポンプ５ａは自
由浮動ピストンＰと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５ａ及び５ｂ
が動作する時各ピストンＰ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１１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、またシリソダ１１のピストンの左への移動は右回り
１こラダーストック１を回転させるための逆の効果を持
つであるつ。ラダーを船の中央に置いてポンプ５ｂのス
イッチを切ると（第４図を参照）、ソレノィド弁Ｓｂ（
詳細は第３Ａ，Ｂ並びにＣ図を参照）は上へ移動し自由
浮動ピストンＰとシリンダ端の間にある油をリザーブド
タンクに排出する。

このことがピストンＰ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Ｐ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言けられたオリ
フイス１６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Ｐの間の空借が増大し、そして油がポンプ６ａ
から逆止め弁１４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
フ６ａに負担させるのはポンプ容量が大きくなりぎるの
で、油圧アキュムレー夕１５を備える。，れはシステム
に供給すべき低圧油の突然の多量要求に備えるべく低圧
で大きな容量のアキュムータである。ピストンＰがシリ
ンダの端と接触する・ にすると、その位置にとどまり
操舵装置はポンプ５ａからピストン３とピストンＰの間
の各油圧シリソダの部分への油流によって操作される。

逆に、ポンプ５ａが停止されると、自由浮動ピストンＰ
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Ｐ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）。

ソレノィド弁Ｓａはソレノィド弁Ｓｂと同じでその構造
は第３図に示してある。

主ソレノィドコィ′にａ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Ｓａを制御するコィ′にａはポンプ５ａに接
続される。フロッキングコィルＢ（第３Ａ，３Ｂ，３Ｃ
図を参照）は両方のポンプ５ａ及び５ｂ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Ｂ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
ような枕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、両方の弁ＳａとＳｂ用のす
べてのコイルＣとすべてのブロッキングコイルＢは非励
磁となり弁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‘ａ｝両方のポンプ５ａ及び
５ｂが運転されている第２図及び第３Ａ図、‘ｂ｝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ー両方のポンプは停止している第６図と第３Ｃ
図のいずれかにおいてソレノィド弁Ｓ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、一般に使用されてい
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，４０，４８，４Ｆは自由浮
動ピストンＰによって２個の別個の圧力室に分けられる
。

｛２１ 両方の油圧ポンプ５ａと５ｂが運転されると、
自由浮動ピストンは主ピストン３とシリングの両端との
間に中央位置にあり、両方のボンプにより油が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’ 大洋においてあるし、は一方のシステムの破損
が生じた場合にポンプ５ａ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ー ラ
ダ−上に生じるトルクは２つの向かい合った絹のシリン
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
させることはなくもう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、スイッチオフになりあるいは切り換え
られろ過渡的状態の間一時的に操舵ができなくなること
である。

この様な過度状態ではシ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。■ 出港−両方の
ポンプ５ａと５ｂを順次始動。

ラダ−を強く左舷にいっぱいに取り、次に強く右舷いっ
ぱいに取る。これによって自由ピストンＰは中心に置か
れ、所期の運転ができる。‘Ｂ｝ 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
、５ａ又は５ｂの一方のスイッチをオフにする。通常は
自由ピストンＰ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い。移動が必要な場合は、油圧
ポンプ５ａ又は５ｂによって生じる圧力が自由ピストン
Ｐを■で述べた時間よりより遠く動かすが、それでもピ
ストンＰがそれらの端位置に達するまでラダーの移動は
ない。に｝ 一方のポンプ５ａ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ぱいに
取り、そののちピストンＰはそれ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１５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、他方のポ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
夕の能力は２個の主ピストン３の合計容量と等しいかわ
ずかに大きくすべきである。

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
６１こよって与えられる。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曲と、一方のポンプが破
損し、他方のポンプを始動させる運転■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｛Ｂ｝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し
、した問題とはならないし、運転皿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
かでやむなさ−時的中断もありうるわけであるので運転
【功‘こ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図はべーンタイブの油圧操
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図のラムタィプシステムにおけるチラーアーム２とピ
ストン３がラダーストック１に固定された放射状のロー
タアーム２′に対応する。アーム２′と固定ケーシング
３′の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〈。自由ピストン
Ｐの代りに自由浮動べ−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５ａ，５ｂが運転されると、自由浮動べーシ
ＶＳはロータアーム２′と固定子として働ら〈ケーシン
グ３′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
明が同機に空気アクチュェ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フ。ソンスラィド方式、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一にも応
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５ａ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
はシリンダー側の端の各端壁と自由ピストンにはさまれ
た空間に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５ａの系油圧システムが損傷したりあるい
は停止させらた場合には、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５ａ
により操舵作用を行つｏ図面の簡単な説覇 第１図は従来の船舶の操舵装置の制御回路図、第２図は
本発明の船舶の操舵装置の一例を示す概略図、第３図Ａ
，Ｂ，Ｃはいずれもソレノィド弁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５ａ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。

１……ラダーストック、２……チラーアーム、３・・…
・主ピストン、４Ｃ９ ４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ……シリンダ
、５ａ，５ｂ・・…・油圧ポンプ、１・…・・遮隔制御
シリンダ、１２・・…・自由浮動レバー「Ｐ・・・…自
由浮動ピスト′ン。

第↑図 第２図 第３Ａ図 第３Ｂ図 第３Ｃ図 第ム図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 共通のチラーアームを制御すべき向かい合つた組と
   して配置された４個の圧力流体アクチユエータと、流体
   が他の２個のアクチユ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つて対角線上で向かい合つ
   たアクチユ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、各該アクチユエータはチヤンバー、
   チヤンバーの一方の端壁となる固定壁、チヤンバー内の
   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、該両端壁でチヤ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、さらに標準状態では中間位置にあつて、該供
   給路口間の間でチヤンバーを二つに分割する役目を持つ
   隔壁が上記チヤンバーの両端壁間にあり、該隔壁は、左
   右のチヤンバーの圧力差によりいずれか圧力の低い方の
   上記供給路を閉じることができるべくチヤンバー内を動
   くことができるようにしてあり、各ポンプは、該可動隔
   壁により仕切られた左右のチヤンバーへ通じるそれぞれ
   の上記供給路によつて対角線方向で向かい合つたアクチ
   ユエータの任意の一組のチヤ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 各チヤンバーはシリンダであり、該チヤンバーの両
   端壁限定手段の少なくとも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
   みまた可動隔壁要素はシリンダ内の該可動隔壁の両側の
   圧力差に応じて上記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に記載の船舶の操舵装置。 ３ チヤンバーの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に記載の船舶の操舵装置
   。 ４ チヤンバーの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
   記載の船舶の操舵装置。 ５ 各チヤンバーが回転アクチユエータの弓形チヤンバ
   ーであり、該チヤンバーの端壁構成手段はそれぞれ該ア
   クチユエータの静止羽根とロータ羽根でありまた可動隔
   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１に記載の船舶の操舵装置。 ６ 各圧力流体供給路と、該圧力流体供給路の一方の供
   給路を可動隔壁が閉じる時他方の流体供給路内の流体の
   量に必要な補充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１〜５のいずれか１つに記載
   の船舶の操舵装置。７ 流体をリザーバー内にある圧力
   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に記載の船舶の操舵装置。 ８ 圧力流体が油圧流体である、上記特許請求の範囲１
   〜７のいずれか１つに記載の船舶の操舵装置。