JPS6235958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は船舶の操舵装置即ち舵柄装置に、より
詳細には舵柄の回動に対する舵の回動のレートに
直線状および非直線状の２つの可変領域を持たせ
た可変レート型舵柄装置に関する。

従来の船舶操舵装置即ち舵柄装置においては舵
の一杯転舵の回動（約45゜の全舵回動）を行なわ
せるためには操舵輪を数回転させることが必要で
あつた。舵柄の回動に対して舵の回動をこのよう
に不感性としたのは、滑車と綱による舵と舵柄と
の連結部の歯車比を適切に選び、大きな流体力を
受ける舵の実質的な変位によつて大型船の船首方
位を変化させるのに十分な力が舵手によつて舵柄
に発生するようにしたことの結果である。しかし
このように舵柄の回動に対して舵を不感性にした
ことによつて船首方位を所定の航路上に維持する
ことが一層容易になる。その理由は左右いずれか
の方向に舵柄を大きく、例えば60゜回動させて
も、５゜程度のわずかな舵の変位が生ずるだけ
で、船舶の航路を維持するのに舵柄の特に厳密な
制御が必要とされないためである。一杯転舵角は
船舶によつて異なるが、直進位置から45゜程度で
ある。そのため舵を操作するための手動による滑
車装置に代つて各種の機械的あるいは電気的装置
が用いられるようになつても、従来の滑車装置の
場合と同様に、船首方位保持操作中の舵の回動が
舵柄の回動に不感性であるようにするため、一杯
転舵から一杯転舵までの操舵に複数回の舵柄の回
動が必要とされるという事情は変更されなかつ
た。しかし船首方位変更のためには、操舵装置の
回動に対して舵を不感性とし、一杯転舵から一杯
転舵までに舵柄の数回転（通常は３回転）が必要
であるようにすると、操舵上不便であり、緊急操
舵にも余分の時間が必要になる。また緊急の際に
は舵手が一杯転舵指令を出し、上述したようにい
くらかの時間をかけて操舵輪をその位置まで回動
させ、応答がない時は舵を所要の方向に回動させ
るための緊急操作即ち非追従操作（Non Follow
Up Operation，NFU）を発生させなければなら
ないことがある。

そのため船首方位保持のため直進位の両側の大
きな回動には不感性があると共に船首方位変更の
ための舵柄の回動には高度の応答性をもつ舵柄装
置が要望されている。また緊急時には舵手は一杯
転舵位置の方に操舵輪を回動させ更にその位置を
越えて操舵輪を回動させるように本能的に操作す
るので、一杯転舵位置において舵柄指令装置に緊
急用非追従機構を組込むことが必要になる。

本発明による船舶の操舵装置即ち舵柄装置は、
操舵輪の１回転（360゜）以下の回動により一杯
転舵から一杯転舵への指令が行なわれると共に、
直進位置の回りに比較的不感性の信号を舵に供与
し、船首方位保持のため直進位置回りの舵の回動
１゜当りについて著しく大きな操舵輪の回動が必
要とされるように構成されている。

更に特定的には、本発明による可変レート型の
舵柄装置は、直進位置を中心とする不感型制御を
含み、操舵輪の所定回動範囲について手動による
徴細な制御が可能となり、所望の船首方位を中心
とする過大操舵が防止されるようになつている。
また本発明による舵柄装置は、操舵輪の残余回動
範囲に関してはより応答性の制御を含み、舵の回
動角１゜当りに必要な操舵輪の回動が少くなり、
一杯転舵から一杯転舵までの範囲内で船首方位を
変更するための舵柄または舵の大きな指令が舵柄
装置の１回転以下の回動によつて行なわれるよう
になつている。

本発明による可変レート型舵柄装置は、舵柄の
運動を舵への可変レート舵柄信号に変換するため
の可変比ポテンシヨメータのような可変信号装置
を具えている。本発明の好適な実施例による可変
比舵柄装置は、面舵５゜から取柄８゜の範囲（こ
の範囲では舵柄は１゜の舵角当り約９゜の角度勾
配を有する）では線状であるがその後は面舵およ
び取舵方向に約150゜の舵柄の回動が面舵および
取舵方向の一杯転舵（約45゜）に対応する舵の回
動と等しくなるように対数的に変化する舵柄出力
信号を送出する。本発明による舵柄装置は、更
に、特別の船舶の一杯転舵設定に対応する45゜以
外のいろいろの一杯転舵設定を供与するための可
調節停止部材と、舵柄を直進位置に戻すための心
合わせ装置と、船首方位保持のため直進位置以外
のオフセツト舵角を設定する舵柄調節装置と、舵
に直接動力を適正な方向において供給するための
両方の一杯転舵位置において選択可能な緊急用無
視制御即ち非追従制御装置とを具えている。

次に図面を参照して本発明の実施例を一層詳し
く説明する。

第１図のブロツク線図は、標準的な船舶用操舵
機構の舵柄−舵間の電気的接続部１０を示してい
る。電気的接続部１０は、その信号が制御増幅器
１を経て舵１２に与えられる舵柄１１と、動力ユ
ニツト１４と、機械的差動装置と、操舵用可変吐
出ポンプ１６と、動力ユニツト位置を制御増幅器
１３にフイードバツクするため動力ユニツト１４
と制御増幅器１３との間に接続された動力ユニツ
ト位置検出器１８を含む中継ループ１７とを有す
る。後述するように本発明の舵柄１１に連結した
非追従回路１９も第１図に示してある。

本発明による操舵機構である舵柄１１は、第２
図に示すように、ハウジング２１と、操舵輪２２
と、ハウジング２１中に収容した複合信号発生装
置２４に操舵輪２２を連結する軸２３とを具えて
いる。軸２３はハウジング２１の軸孔２５および
操舵輪２２の軸孔２６を通過しており、当該技術
において周知のように、軸２３を操舵輪２２中に
位置決めし保持するための保持リング２７および
キー２８を具えている。ハウジング２１中の窓３
１を経て見られハウジング２１に固定した指針３
２により表示される舵指令角を指示するための目
盛板３０は、不整形状の円板２９を介して軸２３
と共に回動するように、軸２３に固定されてい
る。本発明の好ましい実施例による複合信号発生
装置２４は、舵１２に信号出力を与えるため軸２
３に連結した回動部材３５を有する非線上ポテン
シヨメータ３４を具えている。ポテンシヨメータ
３４は、第２図および第３図に示すように、ピン
３８を受けいれるようにしたスロツト３７を有す
る板体３６に取付けてある。ピン３８はハウジン
グ２１に取付けた別の板体３９に固定してあり、
回動部材３５が操舵輪２２と共に回動することは
許容するがポテンシヨメータ３４の回動は阻止す
るようになつている。また本実施例においては、
第４図に示した目盛板３０の整合曲線に示したよ
うに、面舵および取舵のどちらに対しても、舵１
２が０゜位置即ち直進位置から１゜ずつの増合で
５゜回動するまでに操舵軸２２が９゜ずつ回動す
る操舵輪２２の第１回動部分において、舵１２の
１゜の回動に対応して線状信号を舵１２に供給す
る。またポテンシヨメータ３４から舵１２への出
力信号は、一杯転舵（約45゜）への舵１２の５゜
の回動については、操舵輪２２の回動に伴つて対
数的に変化する。換言すれば直進位置即ち０゜位
置から５゜までの舵１２の回動は対応する方向へ
の操舵輪２２の45゜の回動によつて行われるが、
５゜から一杯転舵（約45゜舵）までの舵１２の回
動は、所望方向についての操舵輪２２の残り
（105゜）の回動によつて行われる。従つて本実施
例によれば、直進位置から一杯転舵位置までの
150゜の操舵輪２２の回動（即ち１回転の半分以
下の回動）によつて一杯転舵が実現され、操舵輪
２２の１回転以下の回動によつて一杯転舵から一
杯転舵までの舵１２の回動が行なわれる。

目盛板３０は、第２図と第４図および第５図に
示すように、円錘台形の形状を有し、その唇状部
４０は不整形状の円板２９の方に半径方向内方に
伸長してそれに固定してある。目盛板３０の目盛
面には第４図に示すように舵角を指示する数字が
表示されている。この数字は図示のように０゜と
して表わした０位置から５゜までは線状に表示さ
れているが、上述したように５゜から面舵および
取舵方向に一杯転舵（45゜）までは対数的に増大
している。

不整な形状の円板２９（第２図参照）は軸２３
の軸方向に延長する円筒形膨出部分４１（第２図
および第５図参照）を有する。膨出部分４１は可
調節停止部材４２を具えている。停止部材４２の
所望位置を確保するためのピン部材を停止部材４
２に設けることもできる。停止部材４２は本発明
の舵柄１１を取付ける特別の船舶により規定され
る所望の「一杯転舵」舵位置に設定される。操舵
輪２２を回転させると円板２９および可調節停止
部材４２が回動し、停止部材４２の内１個は左側
または右側の「一杯転舵」舵位置において、板体
３９にそれから軸方向外方に延長するように取付
けたＴ字形ピン部材４３に衝突する（第２，６お
よび７図参照）。第７図に示した実施例において
はＴ字形ピン部材４３は一杯転舵位置において可
調節停止部材４２と係合して操舵輪２２がその時
の回動方向に更に回動するのを阻止するための
「一杯転舵」舵停止部材である。しかしこの実施
例では、第６図に示すように（第６図では両方の
可調節停止部材４２をそれぞれの一杯転舵位置に
おいて示してある）Ｔ字形ピン部材４３は板体３
９の他側から軸方向外方に延長している切換装置
４４の一部をなしており、作動部材４５（第６図
には１個のみ示す）によつて１対のマイクロスイ
ツチ４６の１個に連結されている。マイクロスイ
ツチ４６は掛外された時第１図の非追従回路１９
を作動させて、舵柄１１の操舵輪２２により指令
された対応方向において舵１２に直接動力を供給
する。従つて一杯転舵位置に到達しても舵柄１１
の応答がない場合には、切換装置４４をトリツプ
して対応のマイクロスイツチ４６を掛外すように
緊急用の非追従回路１９が操舵輪２２への付加的
な回動力によつて直ちに衝動的に作動する。

切換装置４４はピン部材４３に取付けたネジつ
きスタツドと、１対のワツシヤ４７およびその間
に配装したベレビルワツシヨャ即ちバネワツシヤ
４８と、スペーサ部材４９と、各ワツシヤおよび
スペーサ部材４９を保持するナツトとを具えてい
る。バネワツシヤ４８は舵柄１１に加えられる付
加的な力あるいはトルクのような操作力の下に圧
縮される。その操作力はその時作用している停止
部材４２から対応のＴ字形ピン部材４３に伝達さ
れ、切換装置４４は傾斜して作動部材４５と係合
し、マイクロスイツチ４６および非追従回路１９
を作動させる。第７図の実施例においては板体３
９に固定したＴ字形ピン部材４３は特別の船舶ご
とに可調節停止部材４２およびピン部材４３によ
つて定められる一杯転舵位置を越えて舵１２を回
動させようとする舵柄１１からのどんな付加的な
力あるいはトルクにも反抗する。

第２，４，８図に示した実施例においては戻し
バネ装置５０は軸２３を介して操舵輪２２および
ハウジング２に連結されている。戻しバネ装置５
０はピン５４により軸２３に連結した両側脚部５
２，５３を有するコイルバネ５１から成り、ピン
５４は後述するように軸２３に連結した円板５７
に取付けられている。ピン５４は軸２３に固定的
に取付けてもよい。軸方向に相互から隔置された
両側脚部５２，５３は、第８図に示すように交差
し、ハウジング２１およびピン５４にそれぞれ固
定した停止ピン５５，５６に係脱自在に接触して
いる。ピン５４は本実施例では軸２３を包囲する
円板５７に取付けてある。停止ピン５５は偏心ピ
ンであり、戻しバネ装置５０のから動きを除くた
め調節できる。またピン５４は両側脚部５２，５
３と係合しており、操舵輪２２が右方または左方
に回動すると両側脚部５２または５３にそれぞれ
係合（係合しなかつた脚部５３または５２は停止
ピン５６または５５とそれぞれ係合している）し
て、操舵輪２２の回動によりコイルバネ５１を偏
向させる。操舵輪２２に回動を生じさせた力また
はトルクが除かれると、偏向されたコイルバネ５
１はピン５４と接触し、操舵輪２２および目盛板
３０を直進位置即ち０位置に戻し、それにより直
進位置に舵１１を戻すための適当な信号が舵１２
に与えられる。船首方位に影響することがある
風、波および流体力学的諸力による長周期モーメ
ントを補償して舵１２の新しい０位置即ち舵１２
のオフセツトまたはバイアスを設定するための天
候調節装置６０も、この実施例に組込まれている
（第２図参照）。天候調節装置６０は軸２３の軸孔
６３中に延長している調節軸６２を介して目盛板
３０および軸２３に連結したつまみ６１を有す
る。天候調節装置６０は軸２３中に位置されて軸
孔６３中に伸長し、つまみ６１を回動させて調節
軸６２を軸孔６３中に押込んだ時に調節軸６２と
係合するようにした複数の摩擦係合するキー状の
部材６４（１個のみ図示）も具えている。調節軸
６２をキー状部材６４は円板５７とクラツチ状態
で摩擦係合し、円板５７は軸２３と調節可能に結
合される。つまみ６１を反対方向に回動させると
調節軸６２は第２図の位置から後退してキー状部
材６４をレリーズし円板５７のクラツチ状態を解
除する。そのため操舵輪２２は船首方位に影響す
る変位力を補償するため戻しバネ装置５０を偏向
させることなく新しい舵位置あるいはオフセツト
角に回動させることができる。そのため天候調節
装置６０を反対方向に回動させてキー状部材６４
を円板５７と係合させると、選択された位置即ち
戻しバネ装置５０の新しい零トルク位置に新しい
零トルク位置が設定される。従つて戻しバネ装置
５０を解放すると操舵輪２２はその時の船首方位
から新しく選択された零トルクオフセツト角に戻
される。円板５７は、第２および８図に示すよう
に、軸２３に取付けたピン５７ｐがその内部に位
置されるくさび形５７ｗを有するように形成され
ている。ピン５７ｐは、戻しバネ装置５０および
目盛板３０の零トルク位置に位置されている場
合、くさび形５７ｗの半角度より大きくない角度
に零トルク位置の設定を制限する。

本発明の別の実施例によれば、目盛板３０を照
明するための調光つまみ７１（第２図参照）によ
り調節可能なライト７０および軸２３の自由な旋
回（ホイーリング）を防止するためのバネワツシ
ヤのような摩擦装置８０（第２図参照）即ち制動
装置が設けられている。摩擦装置８０は舵手が舵
柄１１を正確に位置決めし且つ定常状態に保持す
ることができるように、所要の拘束力即ち力ある
いはトルクの帰還を提供する。更に本発明の舵柄
１１はハウジング２１の後部凹所９２に嵌合する
逆円錘形ヘツド９１を有する取付けスタツド９０
により舵柄１１をコンソールバネル８８に固定す
るための取付け装置８６（第２図参照）を具えて
いる。取付けスタツド９０はコンソールパネル８
８に固定されていてそれから軸方向に延長してい
る。舵柄１１は止めネジ９３（第３図参照）によ
りスタツド９０に固定してある。止めネジ９３は
ハウジング２１の側面から凹所９２に入りこんで
ほぼ半径方向にスタツド９０まで延長し、逆円錐
形ヘツド９１と強固に係合し、その間のウエツジ
作用によつてハウジング２１およびガスケツト９
５がコンソールパネル８８と接触して係止および
封止作用を行なう。そのため取付け装置８６はき
ちんとまとまつた外観を呈し、舵柄１１を支持し
得るどんな材質あるいは厚さのコンソールパネル
８８も収容する。また舵１１を手入れし易くする
ため前面側から取付け装置８６を取外すことがで
きる。

作動に際しては舵柄１１（より特定的には操舵
輪２２）の運動は信号発生装置２４によつて一杯
転舵から一杯転舵までの非線形信号に変換され、
面舵および取舵のどちらの方向においても操舵輪
２２の回動増分９゜に対して舵柄１１が線上に１
゜ずつの増分で線状に変位し、面舵および取舵の
いずれの方向においても５゜以上の舵角から一杯
転舵までの操舵輪２２の回動に対しては舵柄１１
は操舵輪２２の回動角に対して逆対数関係で回動
する。即ち直進あるいは零位置から45゜〜150゜
の操舵輪２２の回動によつて舵柄１１は操舵輪２
２の回動に対し対数比で５゜から45゜舵位置（一
杯転舵位置）まで回動する。そのため「零」ある
いは直進領域での微調節と一杯転舵から一杯転舵
までの舵調節が操舵輪２２の１回転以下で済むこ
とになり、航空機型の操舵輪２２（第９図参照）
の使用が可能になる。航空機型の操舵輪２２を用
いると舵指令を可視表示することが可能になる。
また舵手が舵の回動を指令した時に舵がなんらか
の理由で舵の回動に応答できない場合には舵手は
操舵輪２２を適当な方向に更に回動させ、それで
もなお応答がない時は一杯転舵まで、あるいはそ
れを越えて操舵輪２２を回動させようという衝動
を感ずる。危険な種類の反応による一杯転舵停止
状態での充分大きな力あるいはトルクは切換装置
４４をトリツプさせてマイクロスイツチ４６を作
動させ、それにより緊急用の非追従回路１９が附
勢される。従つて操舵輪２２への操作力を解除し
てマイクロスイツチ４４を開放し非追従回路１９
が除勢されることにより非追従ループが働かなく
なるまで最大舵速度での舵柄１１の回動が指令さ
れる。

第４図に示した目盛板３０は矢印の形状の方向
指示１００あるいは角位置を表わす数字との相対
関係において目盛板３０に形成した船舶の平面形
状などの方向指示を具えている。方向指示１００
は右方から佐方（反時計方向）および左方から右
方（時計方向）の、２種の形態について用意され
る。方向指示１００は舵手に船首方位の可視表示
を提供する。舵角は固定点３２により表示される
数字によつて表示される。舵柄１１の目盛板３０
は、従来技術において目盛板が固定され指針が回
動するようになつていたのとは異なつて、軸２３
と共に回動する。そのため従来技術による目盛板
３０に慣れていた舵手は、方向指示１００が図示
のように形成されていない場合には、目盛板３０
によつては操舵上の不便を感じることがあり得
る。

以上に本発明の好適な実施例を図面について詳
細に説明したが、本発明はこれ以外にもいろいろ
に変形して実施でき、上述の実施例は単なる例示
であつて本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による舵柄−舵の電気的接続部
および舵柄非追従回路を示すブロツク線図、第２
図は本発明による舵柄装置の側断面図、第３図は
第２図の舵柄装置の後面図、第４図は舵柄の目盛
板を示すため一部切欠いて示した第２図の舵柄装
置の正面図、第５図は第２図の５−５方向線によ
る断面図、第６図は一杯転舵停止部材および切替
装置を示す第３図の６−６方向線による断面図、
第７図は切替装置を用いない一杯転舵停止部材の
変形を示す詳細図、第８図は第２図の８−８方向
線による断面図であり、特に戻しバネ装置の詳細
な構造を示す断面図である。 図中１１は舵柄、１２は舵、２２は操舵部材
（操舵輪）、２４は複合信号発生装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 船舶の操舵手段２２の回動変位にわたつて、
   １つの一杯転舵位置から第２の一杯転舵位置ま
   で、および前記操舵手段について１つの一杯転舵
   から360゜以下に設定された他の一杯転舵停止位
   置まで船舶の舵位置を制御する可変レート型舵柄
   であつて、前記操舵手段の変位に応答し、かつ船
   舶の舵１２に結合された直線および非直線状特性
   を有するポテンシヨメータを備え、該ポテンシヨ
   メータは直進位置を中心にして前記操舵手段の所
   定の限界４２間での前記操舵手段の変位に関連し
   た前記ポテンシヨメータの変位の前記直線状特性
   に対応する第１の部分から、前記舵に対して低感
   度の第１の電気信号を発生すると共に、前記所定
   限界から前記一杯転舵停止位置までの前記操舵手
   段に関連した前記ポテンシヨメータの変位の前記
   非直線状特性に対応する残りの部分から、前記舵
   に対して高感度の第２の電気信号を発生するよう
   になつており、前記ポテンシヨメータの直線状特
   性に関連する前記低感度の第１の電気信号と前記
   ポテンシヨメータの非直線状特性に関連する前記
   高感度の第２の電気信号は、船舶の舵位置を直線
   状または非直線的に変化させることを特徴とする
   船舶の舵柄装置。