(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の進行方向の後方に水を噴射するノズルと、
鉛直方向に平行な旋回軸の軸線周りに旋回可能となるように前記ノズルに接続され、前記進行方向の後方の端部及び前記鉛直方向の下部にそれぞれ後方開口部及び下方開口部を有し、前記ノズルから噴射された水を内部に流通させて前記後方開口部と前記下方開口部との間で切り替えて流出させる操舵ダクトと、
前記下方開口部に前記進行方向に複数並んで配置され、前記下方開口部から流出する水が前記進行方向の前方に向けて流れるように整流する平坦部を有するルーバ翼と、を備え、
それぞれの前記平坦部は、水平面との間で２０°以上２８°以下の角度をなすように前記進行方向の前方側が前記水平面に対して下方に傾いて配置されており、
複数の前記ルーバ翼は、前記進行方向の後方ほど隣り合う前記平坦部の間の前記進行方向の間隔が大きくなるように配置される
前後進操舵装置。
【請求項２】
前記ノズルは、水を導入する導入口を有し、
前記導入口の径をＲとし、前記導入口から前記操舵ダクトの前記進行方向の後方の端部までの距離をＬとすると、Ｌ／Ｒの値が、２．０以上２．６以下に設定される請求項１に記載の前後進操舵装置。
【請求項３】
複数の前記ルーバ翼は、前記操舵ダクトの内部に向けて設けられる返し部を有し、
前記返し部の先端は、前記進行方向の前方を基準とした場合に前記水平面に対する仰角が３５°以上１００°以下となるように形成されている請求項１又は請求項２に記載の前後進操舵装置。
【請求項４】
複数の前記ルーバ翼は、前記操舵ダクトの一部に固定され、
前記下方開口部の少なくとも一部を閉塞する第１位置と、前記後方開口部を閉塞する第２位置との間を移動可能なフラップ部材を有し、前記フラップ部材を前記第１位置と前記第２位置との間で切り替えて移動させることで前記操舵ダクトの内部に流通する前記水の流出先を前記後方開口部と前記下方開口部との間で切り替える切替機構をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の前後進操舵装置。
【請求項５】
複数の前記ルーバ翼の少なくとも１つは、前記下方開口部を閉塞した状態の前記フラップ部材に対して前記進行方向の直前に配置され、前記鉛直方向の上方の端部の高さ位置が前記フラップ部材の上面の高さ位置に揃うように形成される請求項４に記載の前後進操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後進操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォータージェット推進型の船舶は、例えばウォータージェットポンプにより海水を汲み上げて船体の噴射部分から噴射し、その反力を推進力として前後進する。このような船舶の前進、後進及び旋回を制御する装置として、前後進操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような前後進操舵装置は、例えば、噴射部分から噴射された水を船体の進行方向の後方に噴射するノズルと、旋回可能でありノズルから噴射された水を内部に流通させ、後方開口部と下方開口部との間で切り替えて流出させる操舵ダクトと、下方開口部から流出する水を進行方向の前方に向けて流すルーバ翼と、を備えている。
【０００４】
船体を前進させる場合、前後進操舵装置は、ノズルから噴射される水の流出先を後方開口部とする。この場合、船体は後方に水が流出する際の反力を推進力として前進する。また、前後進操舵装置は、操舵ダクトを旋回させて後方開口部から流出する水の流出方向を切り替えることにより、船体を左右方向に旋回させる。また、船体を後進させる場合、前後進操舵装置は、ノズルから噴射される水の流出先を下方開口部に切り替える。これにより、下方開口部から流出する水がルーバ翼によって整流され前方に流出する。この場合、船体は、前方に水が流出する際の反力を推進力として後進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような前後進操舵装置は、船体の外部に設けられるものであり、近年では小型化が求められている。しかしながら、前後進操舵装置を小型化する場合、後進効率が低下してしまう。そこで、後進効率の低下を抑制しつつ、小型化が可能な前後進操舵装置を設計することが求められている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、後進効率の低下を抑制しつつ、小型化が可能な前後進操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る前後進操舵装置は、船体の進行方向の後方に水を噴射するノズルと、鉛直方向に平行な旋回軸の軸線周りに旋回可能となるように前記ノズルに接続され、前記進行方向の後方の端部及び前記鉛直方向の下部にそれぞれ後方開口部及び下方開口部を有し、前記ノズルから噴射された水を内部に流通させて前記後方開口部と前記下方開口部との間で切り替えて流出させる操舵ダクトと、前記下方開口部に前記進行方向に複数並んで配置され、前記下方開口部から流出する水が前記進行方向の前方に向けて流れるように整流する平坦部を有するルーバ翼と、を備え、それぞれの前記平坦部は、水平面との間で２０°以上２８°以下の角度をなすように前記進行方向の前方側が前記水平面に対して下方に傾いて配置されている。
【０００９】
本発明では、複数のルーバ翼のそれぞれの平坦部が水平面との間で２８°以下の角度をなすように進行方向の前方が下方に傾いて配置されているため、ルーバ翼間の各流路から前方に流出する水の推進力のうち水平方向成分を大きくすることができる。これにより、高い後進効率が得られるため、小型化による後進効率低下を補うことができる。また、本発明では、複数のルーバ翼のそれぞれの平坦部が水平面との間で２０°以上の角度をなすように進行方向の前方が下方に傾いて配置されているため、ルーバ翼間の各流路から流出する水流が船体に噴射されることを抑制することができる。これにより、後進効率の低下を抑制しつつ、小型化が可能となる。
【００１０】
また、前記ノズルは、水を導入する導入口を有し、前記導入口の径をＲとし、前記導入口から前記操舵ダクトの前記進行方向の後方の端部までの距離をＬとすると、Ｌ／Ｒの値が、２．０以上２．６以下に設定される。
【００１１】
従って、Ｌ／Ｒの値が従来の構成よりも小さい値である２．０以上２．６以下に設定されるため、船外部分の長さを短縮化することができる。
【００１２】
また、複数の前記ルーバ翼は、前記操舵ダクトの内部に向けて設けられる返し部を有し、前記返し部の先端は、前記進行方向の前方を基準とした場合に前記水平面に対する仰角が３５°以上１００°以下となるように形成されている。
【００１３】
従って、返し部の先端が進行方向の前方を基準とした場合に水平面に対する仰角が３５°以上１００°以下となるように形成されることにより、ルーバ翼の返し部から平坦部側へ水を取り込みやすくすることができる。
【００１４】
また、複数の前記ルーバ翼は、前記操舵ダクトの一部に固定され、前記下方開口部の少なくとも一部を閉塞する第１位置と、前記後方開口部を閉塞する第２位置との間を移動可能なフラップ部材を有し、前記フラップ部材を前記第１位置と前記第２位置との間で切り替えて移動させることで前記操舵ダクトの内部に流通する前記水の流出先を前記後方開口部と前記下方開口部との間で切り替える切替機構をさらに備える。
【００１５】
従って、複数のルーバ翼を移動させることなくフラップ部材を第１位置と第２位置との間で移動させることにより前進と後進とを切り替える方式であるため、ルーバ翼間の各流路から流出する水の流出角を安定させることができる。
【００１６】
また、複数の前記ルーバ翼の少なくとも１つは、前記下方開口部を閉塞した状態の前記フラップ部材に対して前記進行方向の直前に配置され、前記鉛直方向の上方の端部の高さ位置が前記フラップ部材の上面の高さ位置に揃うように形成される。
【００１７】
従って、フラップ部材で下方開口部を閉塞させた場合、操舵ダクトの下方側開口部をより平坦な状態とすることができる。これにより、操舵ダクトを流れる水に対する抵抗を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装置全体を小型化及び軽量化する場合であっても、後進効率の低下を抑制できる前後進操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、前後進操舵装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図２は、操舵ダクトの後部及び整流部の一例を示す縦断面図である。
【図３】図３は、前後進操舵装置の後進動作の一例を示す図である。
【図４】図４は、前後進操舵装置の後進動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る前後進操舵装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、以下の説明において、前方及び後方と表記する場合は、船舶の進行方向に対する方向を指す。また、上下方向について表記する場合は、鉛直方向における上方及び下方を指す。
【００２１】
図１は、前後進操舵装置１００の一例を示す縦断面図である。図１に示す前後進操舵装置１００は、ウォータージェット推進型の船舶に用いられ、前進及び後進の切り替え制御や、旋回制御などを行う。前後進操舵装置１００は、例えば船尾に配置されるウォータージェットポンプなど、船体から後方に水が噴射される噴射部分１０１に取り付けられる。前後進操舵装置１００は、ノズル１０と、操舵ダクト２０と、切替機構３０と、整流部４０と、駆動装置５０とを備えている。
【００２２】
ノズル１０は、船体の進行方向の後方に水を噴射する。ノズル１０は、船体から噴射される水を導入する導入口１０ａと、導入された水を噴射する噴出口１０ｂとを有している。ノズル１０は、導入口１０ａの径Ｒに対して噴出口１０ｂ径が小さくなるように形成されている。ノズル１０の導入口１０ａ側には、例えばウォータージェットポンプを構成するインペラなど、船体側の構造の一部が配置される。導入口１０ａの径Ｒは、ノズル１０内に配置される当該インペラ等の寸法に応じて設定される。
【００２３】
操舵ダクト２０は、例えば直管状に形成され、ノズル１０の噴出口１０ｂ側に接続される。操舵ダクト２０は、ノズル１０から噴射された水を内部に流通させる。操舵ダクト２０は、後方開口部２０ａ及び下方開口部２０ｂを有している。後方開口部２０ａは、操舵ダクト２０のうち船体の進行方向の後方に形成されている。後方開口部２０ａは、操舵ダクト２０の内部を流通する水を後方に向けて流出する。下方開口部２０ｂは、操舵ダクト２０のうち鉛直方向の下方に形成されている。下方開口部２０ｂは、操舵ダクト２０の内部を流通する水を下方に流出する。
【００２４】
操舵ダクト２０は、軸部材２１及び２２を介してノズル１０に連結されている。軸部材２１は、ノズル１０及び操舵ダクト２０の上部を連結する。軸部材２２は、ノズル１０及び操舵ダクト２０の下部を連結する。軸部材２１及び２２は、例えば円柱状に形成され、鉛直方向に中心軸が一致するように配置される。操舵ダクト２０は、軸部材２１及び２２の中心軸に一致する旋回軸ＡＸ１の軸線周りに旋回可能に支持されている。また、操舵ダクト２０には、不図示の旋回駆動装置が接続されている。この旋回駆動装置は、操舵ダクト２０を旋回軸ＡＸ１の軸線周りに回動させるための駆動源である。旋回駆動装置としては、例えば油圧シリンダ機構などが用いられる。旋回駆動装置は、操舵ダクト２０を旋回軸ＡＸ１の軸線周りに回動させることにより、操舵ダクト２０の後方開口部２０ａ又は下方開口部２０ｂから流出する水の流出方向を制御することが可能となっている。
【００２５】
操舵ダクト２０には、後方突出部２３及び下方突出部２４が設けられている。後方突出部２３は、進行方向の両側方の壁部が後方開口部２０ａから後方に突出した状態に形成されている。また、下方突出部２４は、進行方向の両側方の壁部が下方開口部２０ｂから下方に突出した状態に形成されている。図１では、奥側の後方突出部２３及び下方突出部２４のみが図示されているが、手前側においても同様に後方突出部２３及び下方突出部２４が設けられている。
【００２６】
本実施形態では、上記ノズル１０の導入口１０ａから操舵ダクト２０の後方突出部２３の後方の端部までの距離、すなわち、進行方向についての前後進操舵装置１００の船外部分の寸法をＬとすると、上記の導入口１０ａの径Ｒに対して、Ｌ／Ｒの値が２．０以上２．６以下となるように設定されている。また、本実施形態では、ノズル１０の噴出口１０ｂから導入口１０ａまでの距離と、噴出口１０ｂから下方開口部２０ｂの後方の端部までの距離とをほぼ等しくすることができる。また、操舵ダクト２０の内側上部には、突起部２５が設けられている。突起部２５は、後述するフラップ部材３１が第２位置Ｐ２に配置されるように回動を規制する。
【００２７】
切替機構３０は、操舵ダクト２０の内部に流通する水の流出先を、後方開口部２０ａと下方開口部２０ｂとの間で切り替える。切替機構３０は、フラップ部材３１と、連結部材３２とを有している。フラップ部材３１は、板状に形成され、後方開口部２０ａ及び下方開口部２０ｂを閉塞可能な寸法に形成される。
【００２８】
連結部材３２は、フラップ部材３１と操舵ダクト２０とを連結する。連結部材３２は、軸部材３３を介して操舵ダクト２０の各後方突出部２３に連結される。図１では、図中奥側の後方突出部２３に軸部材３３を介して連結部材３２が連結される例が示されているが、図示を省略する手前側の突出部においても同様の構成となっている。各軸部材３３は、例えば円柱状に形成され、船体の進行方向に直交し、かつ水平方向に平行な方向に中心軸が一致するように配置される。連結部材３２は、この２つの軸部材３３の中心軸に一致する回動軸ＡＸ２の軸線周りに回動可能に支持されている。連結部材３２の上方には、駆動装置５０が接続されている。駆動装置５０は、連結部材３２を回動軸ＡＸ２の軸線周りに回動させるための駆動源である。駆動装置５０としては、例えば油圧シリンダ機構などが用いられる。駆動装置５０は、連結部材３２を回動軸ＡＸ２の軸線周りに回動させることにより、フラップ部材３１を下方開口部２０ｂを閉塞する第１位置Ｐ１と、後方開口部２０ａを閉塞する第２位置Ｐ２とに切り替えて配置させることが可能となっている。
【００２９】
整流部４０は、下方開口部２０ｂから流出する水が船体の進行方向の前方に向けて流れるように整流する。整流部４０は、複数のルーバ翼４１、４２、４３、４４を有する。ルーバ翼４１、４２、４３、４４は、下方開口部２０ｂに進行方向に所定の間隔を空けて並んで配置される。本実施形態では、進行方向の後方から前方に向けてルーバ翼４１、４２、４３、４４の順で配置されている。各ルーバ翼４１、４２、４３、４４は、操舵ダクト２０の下方突出部２４に固定されている。
【００３０】
隣り合うルーバ翼４１、４２、４３、４４の間の空間は、下方開口部２０ｂから流出する水の流路となる。以下、ルーバ翼４１とルーバ翼４２との間の空間を第１流路Ｔ１とし、ルーバ翼４２とルーバ翼４３との間の空間を第２流路Ｔ２とし、ルーバ翼４３とルーバ翼４４との間の空間を第３流路Ｔ３とする。したがって、本実施形態では、整流部４０は、４つのルーバ翼４１、４２、４３、４４により、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３の３つの流路が形成されている。
【００３１】
図２は、操舵ダクト２０の後部及び整流部４０の一例を示す縦断面図である。図２では、後方開口部２０ａの一部を省略して示している。図２に示すように、ルーバ翼４１、４２、４３、４４は、操舵ダクト２０の内部に向けられた返し部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａと、進行方向の前方側の平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂと、を有している。
【００３２】
ルーバ翼４１、４２、４３、４４は、下方開口部２０ｂから流出する水を返し部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａから第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３に導入する。また、ルーバ翼４１、４２、４３、４４は、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３を流れる水を平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂから前方に流す。
【００３３】
各返し部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａは、湾曲した形状に形成される。各返し部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａの先端（上端）は、下方開口部２０ｂから流出する水を第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３に導入しやすくするように、進行方向の前方を基準とした場合に水平面に対する仰角γが設定されている。本実施形態では、仰角γは、例えば３５°以上１００°以下の範囲で設定することができる。
【００３４】
本実施形態では、各返し部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａは、先端の仰角γが互いに異なっており、例えば進行方向の前方から後方にかけて大きくなっている。進行方向の最も後方のルーバ翼４１は、返し部４１ａの先端の仰角γが９０°よりも大きくなっている、つまり、返し部４１ａの先端が後方に向けられている。返し部４１ａの先端の位置又は仰角γは、上記フラップ部材３１が第２位置Ｐ２に配置される場合に、当該フラップ部材３１との間で操舵ダクト２０の後方開口部２０ａを閉塞可能となるように設定される。
【００３５】
また、上記ルーバ翼４１の１つ前方に配置されるルーバ翼４２は、返し部４２ａの先端の仰角γがほぼ９０°となっている、つまり、返し部４２ａの先端が鉛直方向の上方に向けられている。また、ルーバ翼４２の１つ前方に配置されるルーバ翼４３及び当該ルーバ翼４３の１つ前方に配置されるルーバ翼４４は、返し部４３ａ、４４ａの先端の仰角γが９０°よりも小さくなっている、つまり、返し部４３ａ、４４ａの先端が前方に向けられている。このように各返し部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａの先端の仰角γを設定することにより、隣り合う返し部の間、例えば返し部４１ａと返し部４２ａとの間、返し部４２ａと返し部４３ａとの間が、それぞれ鉛直方向の上方に向けて開いた状態となるため、第１流路Ｔ１及び第２流路Ｔ２に水が流れ込みやすくなる。
【００３６】
また、返し部４１ａ、４２ａ、４３ａは、先端の高さ位置が進行方向の後方から前方に至るに従って上方にずれるように配置される。つまり、返し部４２ａは、先端の高さ位置が返し部４１ａよりも上方に配置される。また、返し部４３ａは、先端の高さ位置が返し部４２ａよりも上方に配置される。一方、返し部４４ａの高さ位置は、返し部４３ａの高さ位置よりも下方に配置される。
【００３７】
また、上記のフラップ部材３１が第１位置Ｐ１（下方開口部２０ｂを閉塞する位置）に配置される場合、第１流路Ｔ１及び第２流路Ｔ２を塞ぐように配置される。つまり、フラップ部材３１は、返し部４１ａ及び４２ａの上方に配置されると共に、先端が返し部４３ａに近接する又は当接する位置に配置される。このとき、返し部４３ａの上端の高さ位置は、フラップ部材３１の上面３１ａの高さ位置に揃うように形成される。これにより、返し部４３ａとフラップ部材３１との間に段差が形成されることが抑制され、水が流れる際に受ける抵抗が抑制される。なお、フラップ部材３１の上面３１ａには、不図示のリブが設けられてもよい。これにより、フラップ部材３１の強度が高められる。
【００３８】
また、平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂは、水平面との間で角度αを成すように進行方向の前方側が水平面に対して下方に傾いて配置されている。本実施形態において、この角度αは、２０°以上２８°以下に設定される。本実施形態では、各平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂのそれぞれが水平面に対して等しい角度で下方に傾いている場合を例に挙げているが、これに限定するものではなく、２０°以上２８°以下の範囲内であれば、少なくとも１つが異なる角度であってもよい。また、平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂの先端の高さ位置は、進行方向の後方から前方にかけて上方にずれるように配置される。
【００３９】
また、隣り合う２つの平坦部の前後方向の間隔については、例えば平坦部４１ｂと平坦部４２ｂとの間隔が最も大きくすることができ、次に、平坦部４２ｂと平坦部４３ｂとの間隔を大きくすることができる。この場合、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３の３つの流路のうち、第１流路Ｔ１の前後方向の寸法が最も大きく、次に第２流路Ｔ２の前後方向の寸法が大きくなる。ノズル１０から噴射されてフラップ部材３１で返された水は、下方開口部２０ｂの前方側よりも後方側の方に多く流れやすい。したがって、上記のように進行方向の後方の流路ほど前後方向の寸法を大きくすることで、後方の流路の抵抗を小さくすることができるため、水を効率的に流すことが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態では、４つのルーバ翼のうち最も前方に配置されるルーバ翼４４は、平坦部４４ｂがノズル１０の噴出口１０ｂよりも進行方向の前方に配置させることができる。この場合、整流部４０は、流路の一部がノズル１０の噴出口１０ｂよりも進行方向の前方に突出して配置される。また、ルーバ翼４４は、旋回軸ＡＸ１の軸回りに操舵ダクト２０を旋回させる際にノズル１０に干渉しない位置に配置される。このように、整流部４０とノズル１０とが進行方向について効率的に配置されるため、前後進操舵装置１００の船外部分の寸法Ｌを小さくすることが可能となる。
【００４１】
次に、上記のように構成された前後進操舵装置１００の動作を説明する。ウォータージェット推進型の船舶は、例えば海水を汲み上げてウォータージェットポンプにより船体の噴射部分１０１から噴射し、その反力を推進力として前後進する。船舶を前進させる場合、前後進操舵装置１００は、フラップ部材３１を第１位置Ｐ１に配置させる。この場合、噴射部分１０１から噴射された水は、ノズル１０から操舵ダクト２０内に噴出され、操舵ダクト２０内を流通して後方開口部２０ａから流出する。このため、水が後方に流出する際の反力を推進力として前進する。また、操舵ダクト２０を旋回させ、後方開口部２０ａから流出する水の流出方向を切り替えることにより、船体を左右方向に旋回させる。
【００４２】
次に、船舶を後進させる場合の前後進操舵装置１００の動作を説明する。図３及び図４は、前後進操舵装置１００の後進動作の一例を示す図である。船舶を後進させる場合、前後進操舵装置１００は、図３に示すように、フラップ部材３１を第２位置Ｐ２に配置させる。これにより、操舵ダクト２０の後方開口部２０ａがフラップ部材３１及びルーバ翼４１によって閉塞された状態となる。
【００４３】
この状態で噴射部分１０１から水が噴射されると、図４に示すように、ノズル１０から水流Ｗ１が操舵ダクト２０内に噴出される。この水流Ｗ１は、操舵ダクト２０内を流通してフラップ部材３１によって下方開口部２０ｂ側へ案内され、下方開口部２０ｂから流出する。そして、整流部４０の第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３を流れて水流Ｗ２として前方に流出する。このため、水流Ｗ２が前方に流出する際の反力を推進力として後進する。
このとき、前後進操舵装置１００は、平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂが水平面との間で２８°以下の角度をなすように進行方向の前方が下方に傾いて配置されているため、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３から前方に流出する水の推進力のうち水平方向成分を大きくすることができる。これにより、高い後進効率が得られるため、前後進操舵装置１００を小型化することで後進効率が低下する場合であっても、当該後進効率の低下分の少なくとも一部を補うことができる。また、平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂが水平面との間で２０°以上の角度をなすように進行方向の前方が下方に傾いて配置されているため、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３から流出する水流が船体に噴射されることを抑制することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係る前後進操舵装置１００は、複数のルーバ翼４１、４２、４３、４４のそれぞれの平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂが水平面との間で２０°以上２８°以下の角度をなすように進行方向の前方が下方に傾いて配置されている。このため、後進効率の低下を抑制しつつ、前後進操舵装置１００を小型化することができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る前後進操舵装置１００は、ルーバ翼４１、４２、４３、４４が下方突出部２４に固定されているため、ルーバ翼４１、４２、４３、４４を移動させることなくフラップ部材３１を第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動させることにより前進と後進とを切り替えることができる。これにより、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３から水の流出角を安定させることができる。
【００４６】
以下、図４を参照して、角度αの値の設計手法について説明する。従来では、ノズル１０から噴出されてフラップ部材３１やルーバ翼４１、４２、４３、４４を流れる水の流動状態を予測することが困難であったため、水流Ｗ２の流出角βを正確に求めることができず、ルーバ翼４１、４２、４３、４４の角度α等の設計が困難であった。これに対して、本発明者は、フラップ部材３１及びルーバ翼４１、４２、４３、４４での水流の流動状態を高精度に予測することにより、平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂの角度αに対する水流Ｗ２の流出角βを算出することが可能となった。本発明者は、この算出結果に基づいて、後進効率が低下しないような角度αの値を設計したものである。
【００４７】
ここで、ノズル１０から噴出される水流Ｗ１の単位時間当たりの流量をＱ１とし、当該水流Ｗ１の流速をＶ１とする。また、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３から流出する水流Ｗ２の単位時間当たりの流量をＱ２とし、当該水流Ｗ２の流速をＶ２とする。このとき、各流路から流出する水流Ｗ２の流出方向（水流Ｗ２の矢印方向）と進行方向の前方との間で形成される角度を流出角βとすると、以下の式で後進効率ηβを表すことができる。
【００４８】
ηβ＝（Ｑ２／Ｑ１）×（Ｖ２／Ｖ１）×ｃｏｓβ
【００４９】
このように、後進効率ηβは、船舶の前進時の推進力（水流Ｗ１による推進力）に対する後進時の推進力（水流Ｗ２による推進力）の割合を示す値として求めることができる。
【００５０】
上記式より、流出角βが小さいほど後進効率ηβの値が高くなる。したがって、流出角βが極力小さくなるように角度αを設定することが望ましい。一方、流出角βが小さすぎる場合、第１流路Ｔ１、第２流路Ｔ２及び第３流路Ｔ３から流出する水流Ｗ２が船体に噴射される可能性がある。このため、角度αは、水流Ｗ２が船体に噴射されないように２０°以上に設定されている。
【００５１】
また、前後進操舵装置１００を小型化する場合、水流Ｗ１が操舵ダクト２０やフラップ部材３１、ルーバ翼４１、４２、４３、４４を経て水流Ｗ２として流出するまでの流量及び流速の低下量が大きくなる。このため、小型化により後進効率ηβが低下してしまう。一方、上記のように流出角βを小さくすることにより後進効率ηβを高めることができる。そこで、角度αは、小型化によって生じる後進効率ηβの低下を補うことができるように、２８°以下に設定されている。
【００５２】
なお、本実施形態のように平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂの水平面との間の角度αが２０°以上２８°以下に設定される場合、流出角βは、平坦部４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂの角度αよりもやや小さく、例えば３５°以上１００°以下となる。
【００５３】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、ノズル１０の導入口１０ａから操舵ダクト２０の後方突出部２３の後方の端部までを船外部分とした構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、噴射部分１０１の一部が船外部分として設けられた構成であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、第１位置Ｐ１に配置されたフラップ部材３１が第１流路Ｔ１及び第２流路Ｔ２を覆い、第３流路Ｔ３を覆わない構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、第３流路Ｔ３を覆う構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
α  角度
γ  仰角
ηβ  後進効率
β  流出角
Ｌ  寸法
Ｐ１  第１位置
Ｐ２  第２位置
Ｒ  径
Ｔ１  第１流路
Ｔ２  第２流路
Ｔ３  第３流路
Ｗ１，Ｗ２  水流
ＡＸ１  旋回軸
ＡＸ２  回動軸
１０  ノズル
１０ａ  導入口
１０ｂ  噴出口
２０  操舵ダクト
２０ａ  後方開口部
２０ｂ  下方開口部
２１，２２，３３  軸部材
２３  後方突出部
２４  下方突出部
２５  突起部
３０  切替機構
３１  フラップ部材
３１ａ  上面
３２  連結部材
４０  整流部
４１，４２，４３，４４  ルーバ翼
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ  返し部
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ  平坦部
５０  駆動装置
１００  前後進操舵装置
１０１  噴射部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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