(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶における操舵と動作制御を一体化する方法であって：
第１の舵機構を船舶の中心線に対して第１側に配置し、第２の舵機構を前記第１側の対面である前記中心線に対して第２側に配置し、前記中心線が前記船舶の竜骨と平行である第１と第２の舵機構を前記船舶に実装する工程；
少なくとも一つの第１の舵部材を前記第１の舵機構に実装し、かつ少なくとも一つの第２の舵部材を前記第２の舵機構に実装する工程；及び
少なくとも一つの回転手段を用いて、前記第１と第２の舵機構を、前記竜骨に実質的に平行である個別の第１の軸の周りで回転させ、このとき前記第１と第２の舵機構を逆の方向に回転させる工程を含み、かつ前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材を個別の第２の軸の周りで回転させ、このとき前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の回転が前記船舶を操縦し、並びに前記船舶の動作を制御する工程を含む、前記方法。
【請求項２】
船舶における操舵と動作制御を一体化する方法であって：
第１の舵機構を船舶の中心線に対して第１側に配置し、第２の舵機構を前記第１側の対面である前記中心線に対して第２側に配置し、前記中心線が前記船舶の竜骨と平行である第１と第２の舵機構を前記船舶に実装する工程；
少なくとも一つの第１の舵部材を前記第１の舵機構に実装し、かつ少なくとも一つの第２の舵部材を前記第２の舵機構に実装する工程；及び
少なくとも一つの回転手段を用いて、前記第１と第２の舵機構を個別の第１の軸の周りで回転させ、このとき前記第１と第２の舵機構を逆の方向に回転させる工程を含み、かつ前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材を個別の第２の軸の周りで回転させ、このとき前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の回転が前記船舶を操縦し、並びに前記船舶の動作を制御する工程であって、前記船舶の動作制御が、前記船舶の横揺れ及び縦揺れ動作を制御する工程を含む、前記方法。
【請求項３】
前記個別の第２の軸が前記個別の第１の軸に実質的に直角である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記船舶が自動制御システムを更に含み、前記第１と第２の舵機構、及び前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の回転が前記自動制御システムに応答する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１と第２の舵機構を互いに独立に回転させる工程と；
前記少なくとも一つの第１の舵部材と前記第１の舵機構を互いに独立に回転させる工程と；
前記少なくとも一つの第２の舵部材と前記第２の舵機構を互いに独立に回転させる工程と；
前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材を互いに独立に回転させる工程とを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも一つの回転手段が、リニアアクチュエータを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも一つの回転手段が、回転アクチュエータを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つの回転手段が、電気式モーターを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つの回転手段が、ステッピング・モーターを含む、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
船舶における操縦及び動作制御用の装置であって：
第１の舵機構、及び前記第１の舵機構に実装された少なくとも一つの第１の舵部材と；
第２の舵機構、及び前記第２の舵機構に実装された少なくとも一つの第２の舵部材と；
個別の第１の軸の周りで前記第１と第２の舵機構を回転させ、個別の第２の軸の周りで前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材を回転させるよう設定された少なくとも一つの回転手段と；を含み、
このとき前記第１と第２の舵部材が互いに独立に回転するように、かつ前記個別の第１の軸が前記船舶の第１の竜骨に実質的に平行であるように配置され、前記第１と第２の舵機構が前記第１の軸の周りで互いに逆方向に回転可能になっており、前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の前記回転が前記船舶を操縦、かつ前記船舶の動作を制御する、前記装置。
【請求項１１】
船舶における操縦及び動作制御用の装置であって：
第１の舵機構、及び前記第１の舵機構に実装された少なくとも一つの第１の舵部材と；
第２の舵機構、及び前記第２の舵機構に実装された少なくとも一つの第２の舵部材と；
個別の第１の軸の周りで前記第１と第２の舵機構を回転させ、個別の第２の軸の周りで前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材を回転させるよう設定された少なくとも一つの回転手段と；を含み、
このとき前記第１と第２の舵部材が互いに独立に回転するように配置され、前記第１と第２の舵機構が前記第１の軸の周りで互いに逆方向に回転可能になっており、前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の前記回転が前記船舶を操縦、かつ前記船舶の動作を制御し、前記第１と第２の舵機構と、前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材が、前記船舶の横揺れ及び縦揺れ動作を制御するように回転するように設定された、前記装置。
【請求項１２】
前記個別の第２の軸が前記個別の第１の軸に実質的に垂直である、請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの回転手段がリニアアクチュエータを含む、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの回転手段が回転アクチュエータを含む、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの回転手段が電気式モーターを含む、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの回転手段がステッピング・モーターを含む、請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記船舶が、第２の竜骨と、前記第２の竜骨に実質的に平行な中心線を含み；及び
前記第１の舵機構が前記中心線に対して第１側に配置され、前記第２の舵機構が前記第１側の対面である前記中心線に対して第２側に配置される、請求項１０記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の舵機構と前記少なくとも一つの第１の舵部材が、互いに独立に回転するように配置され、前記第２の舵機構と前記少なくとも一つの第２の舵部材が、互いに独立に回転するように配置され、かつ前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材が、互いに独立に回転するように設定された、請求項１０ないし１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記船舶が更に自動制御システムを含み；及び
前記少なくとも一つの回転手段が、前記自動制御システムに応答する、請求項１０ないし１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
船舶であって：
船体と；
前記船体に実装された第１と第２の舵機構であって、このとき前記第１の舵機構が、前記船舶の中心線に対して第１側に配置され、前記第２の舵機構が、前記第１側の対面である前記中心線に対して第２側に配置され、前記中心線が前記船舶の竜骨と平行である、前記第１と第２の舵機構と；
前記第１の舵機構に実装された少なくとも一つの第１の舵部材と、前記第２の舵機構に実装された少なくとも一つの第２の舵部材と；
前記第１と第２の舵機構が、個別の第１の軸の周りを回転するように設定され、前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材が、個別の第２の軸の周りを回転するように、かつ前記個別の第１の軸が前記竜骨と実質的に平行であるように設定された、少なくとも一つの回転手段と；を含み
このとき、前記第１と第２の舵機構が前記第１の軸の周りで互いに逆方向に回転可能になっており、前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の前記回転が、前記船舶を操縦し、かつ前記船舶の動作を制御する、前記船舶。
【請求項２１】
船舶であって：
船体と；
前記船体に実装された第１と第２の舵機構であって、このとき前記第１の舵機構が、前記船舶の中心線に対して第１側に配置され、前記第２の舵機構が、前記第１側の対面である前記中心線に対して第２側に配置され、前記中心線が前記船舶の竜骨と平行である、前記第１と第２の舵機構と；
前記第１の舵機構に実装された少なくとも一つの第１の舵部材と、前記第２の舵機構に実装された少なくとも一つの第２の舵部材と；
前記第１と第２の舵機構が、個別の第１の軸の周りを回転するように設定され、前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材が、個別の第２の軸の周りを回転するように設定された、少なくとも一つの回転手段と；を含み
このとき、前記第１と第２の舵機構が前記第１の軸の周りで互いに逆方向に回転可能になっており、前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材の前記回転が、前記船舶を操縦し、かつ前記船舶の動作を制御し、前記第１と第２の舵機構と前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材が、前記船舶の横揺れ及び縦揺れ動作を制御するよう回転するように設定された、前記船舶。
【請求項２２】
前記船体に固定された第１と第２の付属物を含み；及び
このとき前記第１の舵機構が、前記第１の付属物に実装され、かつ前記第２の舵機構が前記第２の付属物に実装された、請求項２０または２１記載の船舶。
【請求項２３】
前記第１と第２の付属物がクロスフォイルである、請求項２２記載の船舶。
【請求項２４】
前記個別の第２の軸が、前記個別の第１の軸と実質的に垂直である、請求項２０ないし２３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２５】
前記第１と第２の舵機構が、お互いに独立して回転するように設定された、請求項２０ないし２４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２６】
前記第１の舵機構と前記少なくとも一つの第１の舵部材が、お互いに独立して回転するように配置され、前記第２の舵機構と前記少なくとも一つの第２の舵部材が、お互いに独立して回転するように配置され、並びに前記少なくとも一つの第１と第２の舵部材が、お互いに独立して回転するように設定された、請求項２５記載の船舶。
【請求項２７】
前記少なくとも一つの回転手段がリニアアクチュエータを含む、請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２８】
前記少なくとも一つの回転手段が回転アクチュエータを含む、請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項２９】
前記少なくとも一つの回転手段が電気式モーターを含む、請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項３０】
前記少なくとも一つの回転手段がステッピング・モーターを含む、請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項３１】
前記船舶が更に自動制御システムを含み；
このとき前記少なくとも一つの回転手段が、前記自動制御装置に応答する、
請求項２０ないし３０のいずれか１項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水上船舶の制御に関する。より詳細には本発明は水上船舶の操縦性と乗り心地の制御を両立させる方法及び装置に関する。さらには本発明は水上船舶用の２自由度方向舵／安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水上船舶は通常船尾若しくは船尾近くにある既知の舵（ｒｕｄｄｅｒ）を用いて操縦する。従来の舵は実質的に平面要素であり、水面に垂直もしくはほぼ垂直な軸の周囲を回転する。乗り心地、即ち好ましくない船舶の縦揺れ（ｐｉｔｃｈ）や横揺れ（ｒｏｌｌ）の極小化、は、小水線平面面積船舶、先尾翼（ｃａｎａｒｄ）、安定化装置（ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）、および／またはフォイル（ｆｏｉｌ）などの制御表面、自動制御システムその他の能動装置、のうちの１又は２以上を有することにより達成される。図１に示す先尾翼２および安定化装置４は水面に平行もしくはほぼ平行な軸の周りを回転する実質的な平面要素である。先尾翼は通常船舶の重心の前に置かれる。安定化装置は通常重心の船尾側に置かれ、一方フォイルは重心の前部または後部に置かれる。制御表面上を流れる水は、流れ方向に直角の揚力と、圧中心に働く流れ方向に平行な流体抵抗を生じさせる。この揚力と流体抵抗の大きさは、制御表面の大きさと該表面への流入速度に比例する。制御表面がその軸の周りを回転するとき、この流体力学的力の大きさと方向は変化する。舵の場合、船尾にかかるこの流体力学的力は重心を中心とする回転モーメントを発生させ、船舶を該モーメントの方向に回転させる。先尾翼、安定化装置、またはフォイルの場合、いくつかのまたは全ての制御表面にかかるこの流体力学的力は、重心を中心とする縦揺れおよび／または横揺れモーメントを生じさせつつ船舶を該モーメントの方向に回転させる。
【０００３】
あらゆる速度において、快適な乗り心地と高い操縦性を要求される水上船舶は、小水線平面面積を有し、乗り心地制御のための先尾翼、安定化装置、および／またはフォイルを装備し、操縦のための舵を装備することが多い。しかし１つの船にこれら全制御表面を組み込むと、最高速度に悪影響を生じさせることがある。
【０００４】
操縦性：  船が旋回するとき、遠心力が発生し、それは重心を通る水平方向に働く。遠心力の大きさは船舶の重量と、旋回半径と船速の二乗に比例する。この遠心力は、図２に図示するように、船の水面下部分に働く水平水圧により釣り合っている。この傾斜モーメントは、船舶の前進速度の二乗で増加し、正常旋回の反対方向に船舶をロールさせる。船は、船の重量と浮力のモーメント、復元モーメントが、遠心力と水圧のモーメントに等しくなるまで傾く。この復元モーメントは、図２に示すように、船舶の浮力の中心が旋回の反対方向にずれることにより発生する。大水線平面面積の船は、小水線平面面積の船よりこの傾斜モーメントに耐え、傾斜角度、即ちロール角度を小さくする。しかし、乗り心地は悪くなる。小水線平面面積の船は、大水線平面面積の船よりも乗り心地は良いが、この小さい水線平面面積により旋回時のロール角が大きくなる。
【０００５】
当業者に公知の従来型の舵およびある種の先尾翼と安定化装置は、傾斜モーメントに対抗するモーメントを与えるが、それらは船が旋回軌跡から外れるのを防止するのに十分な流体力学的力までは通常与えない。もし舵が、傾斜モーメントに対抗するのに十分なモーメントを与えるほど、十分に大きいか、船の重心から離れているならば、水平旋回もしくは旋回始動が可能である。しかしながら、性能に不利な重大な条件が生じるか、船の喫水が限度を越えるため、これらのいずれの選択も通常、設計者は採用することができない。
【０００６】
乗り心地：  航路内で船が波に遭遇すると、船体に沿った表面効果と圧分布によって生じる流体力学的力が、船に望ましくない縦揺れと横揺れのモーメントを生じさせる。小水線平面面積の船は大水線平面面積の船よりも、これらの望ましくない動きに対して抵抗力があるが、それでもこれらの横揺れおよび縦揺れの動きをする。これらの望ましくない動きを排除するために、先尾翼、安定化装置および／またはフォイルを利用した動き制御システムが船体デザインにしばしば導入される。明らかに、制御表面の大きさと重心からの分離距離は、これらの動きに対抗する性能に影響する。
【０００７】
乗り心地のための先尾翼や安定化装置など、および旋回のための舵など、いくつもの制御表面を有することは、船舶の最高速度を落としがちであり、操作者の選択を限定する。船舶の最高速度を犠牲にすることなく、良好な乗り心地と高度な操作性を有する船舶を設計することは、船舶設計者や船舶技術者の永年の願望であった。これらの相反する要求に、常に設計者は挑戦してきた。
【０００８】
言うまでもなく、船舶を所望の航路に進ませ、横揺れと縦揺れモーメントを極小化し、静水復元モーメントに寄与しながら船を旋回軌道に乗せて、いかなる所望の速度においても旋回を可能とする制御表面が永年望まれていた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、船首を固定し、旋回時などでは船首の移動を制御しうる操縦方法及び装置に関する。該装置は、制御表面を有する部材を有する。該部材は第１軸と第２軸について回転可能である。
本発明の広義の目的は、横揺れと縦揺れモーメントを極小化する制御表面の提供である。
本発明のこれらそしてその他の目的、特徴および利益は、図面および特許請求の範囲を参酌しつつ以下の詳細説明を参照することにより、当業者には容易に明らかとなるであろう。
以下の本発明の詳細説明において、異なる図面において同じ参照番号は、各図において本発明の同一の構成要素を示している。本発明は、舵、先尾翼、安定化装置およびフォイルなどの操縦および乗り心地のための制御表面を利用する全ての多胴船に適用することができる。本発明は、水面下船体の装備などの搭載にいかなる面からも限定されることなく、水中クロスフォイルや水面下主船体から突出する付属物にも適用可能である。
【００１０】
本発明は、旋回に使用される舵と、乗り心地を良くするための安定化装置、先尾翼またはフォイルなど、２つの独立した制御表面の制御効率を満足することができる２つの自由度を有する舵／安定化装置に関する。実質的に平坦な表面を利用する本発明は、単一システムに２つの回転軸を結合させている。この２つの自由度の舵／安定化装置は、船体に平行なＸ１軸、およびＸ１に直角で、第２の軸Ｘ２が回転していないときに水面に直角なＸ２の周りに回転させることができる（図４参照）。舵／安定化装置が、Ｘ１について角度τで回転（図３参照）すると、Ｘ２も回転し、それはもはや水面と直角ではない。この舵／安定化装置が軸Ｘ１とＸ２について回転すると、高速および低速の双方での直進前進や旋回のときに、従来の舵にない大きな利益が実現する。
【００１１】
前記した通り、図２は従来の舵における船にかかる力を示す。一定旋回する船にかかる遠心力は旋回と反対方向のロールモーメントを生じさせる。この遠心力は高速旋回中は非常に大きく、従ってロール角も非常に大きくなり、遠心力が小さい低速ではロール角は一般に非常に小さい。遠心力と、重心と側面抵抗点の間の距離により生じるこの横揺れモーメントは、傾斜（ｈｅｅｌｉｎｇ）モーメントと呼ばれ、下式で表される：
【００１２】
【数１】
0004738335.tif 000002
【００１３】
ここに、ＨＭは傾斜モーメント、Ｗは船が排除する水の重量（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、Ｖは旋回における船の線速度、ａは船が垂直で（通常半喫水）での、船の重心（図２上のＣＧ）と側面抵抗の中心（図２上の水圧）の間の垂直方向の距離、φはロール角、ｇは重力加速度、Ｒは旋回半径である。
【００１４】
船舶の前進速度の自乗で増加する傾斜モーメントは、等しく反対方向のモーメント、復元力で、対応されなければならない。この復元力は図２に示すように、旋回の反対方向の船舶の浮力の中心の移動と、舵によるより小さい復元モーメントによって生じる。
【００１５】
この２自由度の舵／安定化装置システムには、従来の操舵システムにない明らかな利点がある。図３に示すように、高速旋回中の軸Ｘ１の周りの角度τによる舵／安定化装置の回転は、ロール方向の反対方向への追加的な力統合系を働かせ、船舶の流体力学的特性と舵からの水平揚力からのわずかな寄与による復元力を増加させる。この追加モーメントは、舵／安定化装置による揚力と、横方向の分離距離の関数である。この船にかかる追加モーメントは傾斜モーメントをさらに減少または削減する能力を有し、より高い操縦性を与える。舵／安定化装置システムを、垂直から（軸Ｘ１について）小角度（τ）で回転させると、ロール角を減少させるのには小さな寄与があるにすぎないが、旋回能力へは大きな寄与が実現する。同様に、舵／安定化装置システムを、垂直から軸Ｘ１について角度（τ）で大きく回転させると、ロール角を減少させるのに大きな寄与が実現するが、旋回能力へはわずかな小さな寄与があるにすぎない。いかなる回転角τも、航行予定に基いて操作者または自動制御システムは選択可能である。
【００１６】
流体力学的復元力が傾斜モーメントと同じような大きさである低速において、τは小さいかゼロに設定される。回転角τをゼロに設定すると、舵の揚力を、従来の舵と同様の最大旋回能力の方向に集中させる。速度が遅いので、静水力学的復元モーメントはロール角度を戻すのに充分である。
【００１７】
高速操縦の間、遠心力は大きく、従って傾斜モーメントも大きい。大きい角度τへの設定は、静水学的復元モーメントに追加するさらなる復元モーメントを与える。図３に見られるように、角度τを大きくし、舵／安定化装置分離距離を大きくすると、このシステムは性能を落とすことなく旋回中の船舶のロールに対する抵抗をより効率的にする。
【００１８】
例えば、ロール角度を考慮しないで高速旋回が望まれるとき、回転角度τ＝０が選択され、もしくは、適当な選択速度の水平旋回が望まれるとき、τ＝４５の回転角度が選択される。縦方向から角度τ＝４５で舵／安定化装置システムを回転させることにより、７０％の舵揚力（Ｌ）の分布が旋回に寄与し、揚力の７０％が傾斜モーメントに対抗する。
【００１９】
本発明は、横揺れと縦揺れモーメントを最小化し、操縦性を高める制御表面を提供する。これは主に、舵の揚力を水平方向と垂直方向の力成分に分割するように従来の舵に２つの自由度を加えることにより達成され、海の状態や操縦により生じる望ましくない船舶の動きに反対する横揺れ、縦揺れおよびヨ−イング（ｙａｗｉｎｇ）モーメントを与える。定常旋回におけるロールの以下の平衡方程式は、このシステムを装備した船舶のモーメントを記述し、ここに傾斜モーメントは遠心力の関数（式の左辺）であり、復元力は船舶の静水特性と、２自由度舵／安定化装置により生じる揚力の大きさと方向の関数（式の右辺）である。
【００２０】
【数２】
0004738335.tif 000003
【００２１】
ここにＧＺは重心と圧の中心との間の水平方向の距離（図２に示す）である。
【００２２】
本発明装置は図４に示され、番号１０が付与されている。本発明装置は、軸Ｘ１とＸ２の周りに回転するように機能的に配置された舵部材２０および２２を有し、Ｘ１は船舶の竜骨に実質的に平行である（船舶５０は図８に示す）。Ｘ２はＸ１と船舶の竜骨に垂直である。舵部材２０および２２は船体１４に取り付けられ、それは船舶の部分１８に接続する。舵部材２０および２２は構造部材３８に固定され、それは軸Ｘ２に沿って配置される。舵部材２０および２２は、力がリニアアクチュエーター３２によりロッド３４にかかるとき、軸Ｘ２の周りを回転する。ロッド３４はカップリング３６で構造部材３８に接続する。これがアクチュエーター３２によりロッド３４にかかる力を部材３８に伝える。部材３８は船体１４にブラケット３０により固定され、それは構造部材３８の動きを１つの自由度、即ち軸Ｘ２の周りの回転に限定する。従って、アクチュエーター３２により部材３８にかかる力は、舵部材２０および２２を軸Ｘ２の周りに回転させる。
【００２３】
船体１４がリニアアクチュエーター２８により回転するとき、舵部材２０および２２は軸Ｘ１の周りに回転する。リニアアクチュエーター２８はロッド２４に力をかける。ロッド２４は、カップリング２６で船体１４に接続する。これがリニアアクチュエーター２８によりかかる力を、船体１４に加える。船体１４の動きを１つの自由度、即ち軸Ｘ１の周りの回転に限定するように、船体１４は船舶部分１８に接続する。
【００２４】
図４は、リニアアクチュエーターを用いて２つの自由度で舵部材を回転させる１つの手段を示している。図４Ａに図示するように、他の舵部材を回転させる手段が可能であることは当業者には容易に理解される。この代替具体例１００は、軸Ｘ１およびＸ２の周りを回転するように機能的に配置された舵部材１２０および１２２からなっている。舵部材１２０および１２２は船体１１４に接続し、それは船体部分１８に接続する（船舶５０は図８に示す。）舵部材１２０および１２２は構造部材１３８に固定され、その構造部材は軸Ｘ２に沿っている。舵部材１２０および１２２は、ロッド１３２がモーター１３０により回転するとき、軸Ｘ２の周りを回転する。ロッド１３２は構造部材１３８のネジ部分１３６と接続するネジ部分１３４を有する。従って、モーター１３０により生じた回転モーメントは、部材１３８に送られ、舵部材１２０および１２２を軸Ｘ２の周りに回転させる。
【００２５】
船体１１４がモーター１２４により回転するとき、舵部材１２０および１２２は軸Ｘ１の周りを回転する。モーター１２４はロッド１２６を回転させる。ロッド１２６はネジ部分１１６を有する。ネジ部分１１６は船体１１４のネジ部分１２８に接続する。従って、モーター１２４によるロッド１２６の回転は、軸Ｘ１の周りに舵部材１２０および１２２を回転させる。リニアアクチュエーター、回転アクチュエーター、電動モーター、およびステッピングモーターの組合せを含む他の舵部材の回転手段も可能であることは、当業者には明らかである。これらの変形は本願のクレームの範囲に含まれる。
【００２６】
図５はＸ２の周りを回転する舵を示す。舵部材２０は実質的にＸ１に平行な実線で示されている。点線で示された位置４０および４２は、舵部材がもはやＸ１と平行でないようにＸ２の周りを回転する舵部材を示す。
【００２７】
図６および７は、軸Ｘ１の周りを回転する舵部材を示す。図６はＸ１の周りを回転した船体１４（および舵部材）と共に、Ｘ１に実質的に平行な舵部材を示す。図７は船体１４と図６と反対方向にＸ１の周りを回転した舵部材を示す。角τ（図３に示される）は、舵部材が軸Ｘ１の周りを回転した角度である。
【００２８】
本発明を使用するにあたり、旋回の間、もしくは直進前進するとき、１または２の自由度で舵部材が回転し、水力学的力により形成される縦揺れと横揺れモーメントと、船舶に対する自由表面効果を極小化するばかりでなく、旋回の間これらの同じ流体力学的力により形成される旋回モーメントを極大化するような形態を形成する。この組合せ舵／安定化装置システムの実質的利益は、舵／安定化装置システムの有効性を基本的にいかなる条件においても操作者が選択しうるという事実である。
【００２９】
図９は、直進前進に好適な形態を示している。舵部材は、反対方向の角に、好ましくは等しい大きさに軸Ｘ２の周りに、そして反対方向の角度に、好ましくは等しい大きさに軸Ｘ１の周りに曲げられている。舵部材は水面と直角でなく、船舶にかかる流体力学的縦揺れモーメントと反対の縦揺れモーメントを形成する。この形態において、舵部材により旋回モーメントは実質的に形成されない。
【００３０】
図１０は、低速旋回に好適な形態を示す。ここでは、舵部材２０は、従来の舵と同様に、平坦表面が水面と直角になるように、軸Ｘ２の周りにのみ曲げられる。低速旋回の間、船舶の浮力により生じる静流体力学的復元モーメントは、水中で船舶の旋回の動きから形成される流体力学的力により生じるロールモーメントよりも支配的になる。従って、舵／安定化装置にかかる全流体力学的力は、船舶の旋回モーメントの生成に利用され、旋回性能を極大化する。
【００３１】
図１１は、高速旋回に好適な形態を示している。舵部材は、同じ方向の角に、好ましくは等しい大きさに軸Ｘ２の周りに、そして反対方向の角度に、好ましくは等しい大きさに軸Ｘ１の周りに曲げられている。平坦表面は水面と直角でなく、船舶にかかる流体力学的ロールモーメントと反対の結合した旋回とロールモーメントを形成する。復元モーメントは、傾斜の全ロール角度で従来の舵のものより大きなものとなる。従って、従来の舵よりもずっと小さな傾斜のロール角度で平衡条件に達する。
【００３２】
図１２は、クロスフォイル８０を取り付けた本発明の舵部材２０および２２を示す。クロスフォイル８０は船舶５０の船体に固定されている。本発明は船舶の船体に直接取り付けても、船体に取り付けれらたクロスフォイルに取り付けても、または公知のその他のいかなる方法によって取り付けてもよい。これらの変形は本願クレームの範囲に含まれるものと解すべきである。
【００３３】
横揺れと縦揺れモーメントを極小化する形態は、船舶の大きさ、舵部材の形状、大きさ、船舶の速度その他の要素により相違することは当業者には容易に理解される。横揺れと縦揺れモーメントを極小化する形態は、船舶形態に基く実験的分析および実証により決定されなければならない。
【００３４】
添付図は、船舶の竜骨に実質的に平行な軸（Ｘ１）と船舶の竜骨に実質的に直角な軸（Ｘ２）の周りに回転可能な舵部材を示す。しかしながら、２軸が実質的に直角でない形態を含む少なくとも１つの舵部材が２つの自由度をもって回転可能な他の形態も当業者には容易に想到しうるものである。これらの変形も本願のクレームの範囲に含まれるものと意図されている。
【００３５】
従って、本発明の目的は効率的に達成されることは明らかにされ、本発明の修正および変形は当業者には容易に想到しうるものであり、これらの修正も本願のクレームの範囲に含まれるものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、従来の先尾翼および安定化装置を有する船舶の斜視図である。
【図２】図２は、旋回による傾斜モーメントによるロール角度を示す、従来の船舶の背面図である。
【図３】図３は、より安定して船舶を旋回させるように回転された舵部材を示す、本発明を搭載した船舶の背面図である。
【図４】図４は、本発明の具体例の切断図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の別の具体例の切断図である。
【図５】図５は、船舶の竜骨に実質的に垂直な軸の周囲を回転する舵を示す、本発明の具体例の側面図である。
【図６】図６は、船舶の竜骨に実質的に平行な軸の周囲を回転する舵を示す、本発明の具体例の側面図である。
【図７】図７は、船舶の竜骨に実質的に平行な軸の周囲を回転する舵を示す、本発明の具体例の側面図である。
【図８】図８は、本発明の具体例を搭載した船舶の斜視図である。
【図９】図９は、ボートの竜骨に平行な方向にボートを誘導するように配置された舵を有する本発明の具体例の背面図である。
【図１０】図１０は、船を上から見たときに、反時計回りに低速で旋回している本発明の具体例の背面図である。
【図１１】図１１は、船を上から見たときに、反時計回りに高速でボートを旋回させるように配置された、２つの実質的に直角な軸の周囲を回転する舵を有する本発明の具体例の背面図である。
【図１２】図１２は、船体に取り付けられたクロスフォイルを装備した本発明の具体例の背面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・・・本発明装置、１４、１１４・・・・・船体、２０、２２、１２０，１２２・・・・・舵部材、２８，３２・・・・・リニアアクチュエーター、３４、１２６，１３２・・・・・ロッド、２６，３６・・・・・カップリング、３８、１３８・・・・・構造部材、５０・・・・・船舶、８０・・・・・クロスフォイル、１１６，１２８・・・・・ネジ部分、１２４，１３０・・・・・モーター． 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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