(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラダートランク（２０）内に舵柱（４０）が保持及び軸受けされた舵板（３０）から成る船舶用の舵において、
ラダートランク（２０）が、繊維複合材（１００）から成り、ヘッドボックス（１１）の下縁（１１ａ）にまで達する、舵板（３０）内に挿入された、造船所で用意した鋼又は他の適当な材料から成る船舶側アウタトランクチューブ（９０）内に挿入され、船舶側トランクチューブ（９０）内でラダートランク（２０）を位置調整した後に、両部品（２０，９０）の間に構成された中間スペースにキャストレジン（９５）が鋳込まれているか、両部品（２０，９０）が互いに接着されていることを特徴とする舵。
【請求項２】
舵柱（４０）が、繊維複合材（１００）から成ることを特徴とする請求項１に記載の舵。
【請求項３】
繊維複合材（１００）が、炭素繊維複合材であるか、エポキシ樹脂マトリクスを有する炭素繊維から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の舵。
【請求項４】
繊維複合材が、ポリエステル樹脂マトリクスを有するガラス繊維複合材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の舵。
【請求項５】
舵柱（４０）及び／又はラダートランク（２０）が、フィラメントワインディング法により製造されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の舵。
【請求項６】
舵柱（４０）が、金属材料、特に錬鉄から成る終端部分（４１，４２）と、終端部分（４１，４２）と結合された非金属材料から成る舵柱中央部分（４５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の舵。
【請求項７】
舵柱（４０）の非金属材料から成る舵柱中央部分（４５）が、炭素繊維複合材又は炭素繊維、好ましくはグラファイト繊維から成ることを特徴とする請求項６に記載の舵。
【請求項８】
舵柱（４０）の錬鉄から成る両終端部分（４１，４２）が、互いに向き合うその端面に、首状に挿入されるピン状部分（５１，５２）を備え、周回するその表面が、炭素繊維から成る舵柱中央部分（４５）用の接着面として構造化部分（５１ａ，５２ａ）を備えており、これら構造化部分が、コイル（６０）の形態で終端部分（４１，４２）のピン状部分（５１，５２）を取り囲み、舵柱中央部分（４５）の全長にわたり延在するコイル領域内の炭素繊維がキャストレジンで被覆及び結束されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の舵。
【請求項９】
舵柱（４０）の終端部分（４１，４２）の長さと舵柱中央部分（４５）の長さの比が、１／６対２／３対１／６であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の舵。
【請求項１０】
舵柱（４０）が、ラダートランク（２０）内に配設されたベアリング（７０，７１）の領域内に材料補強部を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の舵。
【請求項１１】
材料補強部（８０）が、ラダートランクエンド（２０ｂ）の領域内に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の舵。
【請求項１２】
材料補強部（８０）が、ラダートランク（２０）に設けられたインナベアリング（７０）の領域内に形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の舵。
【請求項１３】
ラダートランク（２０）が、カラーサポートとして、舵板（３０）用の舵柱（４０）を収容するための中心の長手方向インナボア（２５）を備えており、舵柱エンドと結合された舵板（３０）内にまで達するように形成されており、舵柱（４０）を軸受けするために、少なくとも１つのベアリング（７０）が、ラダートランク（２０）の長手方向インナボア（２５）内に配設されており、舵柱の自由端（４０ａ）が、舵板（３０）の切欠き、空所等（３１）内に達し、舵柱（４０）が、その終端領域（４０ａ）で、一部分（４０ｂ）をもってラダートランク（２０）から突出し、この部分（４０ｂ）の終端部をもって舵板（３０）と結合されており、舵板（３０）と舵柱（４０）の結合部が、好ましくはプロペラシャフトセンタ（ＰＭ）の上に位置し、ラダートランク（２０）内で舵柱（４０）を軸受けするためのインナベアリング（７０）が、ラダートランク（２０）の終端領域内に配設されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の舵。
【請求項１４】
舵柱（４０）を収容する、船舶用の舵の舵板（３０）内に配設されるラダートランク（２０）を製造するための方法において、
舵板（３０）内に、鋼又は他の適当な材料から成る船舶側アウタトランクチューブ（９０）が挿入及び固定され、その後、船舶側トランクチューブ（９０）内に、繊維複合材（１００）から成るラダートランク（２０）が挿入され、トランクチューブ（９０）内で位置調整され、その後、ラダートランク（２０）とトランクチューブ（９０）の間の中間スペースにキャストレジン（９５）が鋳込まれるか、両部品（２０，９０）が互いに接着されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
船舶側トランクチューブ（９０）が、舵板（３０）のヘッドボックス（１１）の下縁（１１ａ）にまで達するように挿入されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の船舶用の舵に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラダートランクが錬鋼からなり、これにより、このような舵システムが高い重量を備えることが公知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、舵柱の部品に対して錬鋼の代わりの互換材料を得ることにある。但し、舵柱の部品の単独での材料置換により、システム全体に障害が生じること、例えば、舵柱の各部品の剛性が大きく異なることによる最大許容軸受隙間の超過が生じることがある。この理由から、材料置換は、低い重量であるにもかかわらず高い曲げ強度と捩り剛性を備える低い重量を有するラダートランクが提供されることによって、ラダートランクについても同様に行なわれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、冒頭で述べた様式の舵において、請求項１に記載された特徴を有するものにより解決される。
【０００５】
これによれば、本発明は、舵板、舵柱及びラダートランクから成る舵システムのラダートランクが、繊維複合材から成り、造船所で用意したヘッドボックスの下縁にまで達する船舶側アウタトランクチューブ内に挿入され、位置調整された後、鋳込み又は接着されることにある。
【０００６】
繊維複合構造のラダートランクの船舶鋼構造体への統合は、スタンチューブの場合と同様に行なわれる。即ち、ラダートランクが、造船所で用意した、ヘッドボックスの下縁にまで達する船舶側アウタトランクチューブ内に挿入され、位置調整され、次に鋳込み又は接着されるというように行なわれる。繊維複合材から成るトランクチューブでの局所的な応力集中を低減するため、船舶側トランクチューブの下縁に対して、細部の解決策（例えば、軟質材料から成るウェッジリングの使用）を得ることができる。
【０００７】
ラダートランクの本発明による形成により、以下の利点が得られる。即ち、錬鋼の代わりに互換材料を使用することに対する主な賛成意見は、大きな鍛錬部品は、調達が困難な状況であり、コストが高いことにある。効果的な製造方法と関連した繊維複合材の使用は、コスト上の利点をもたらす。繊維複合材から成る舵柱の使用は、同様に、ラダートランクでの材料置換を必要とする。繊維複合材により、錬鋼部品に比して明らかな重量上の利点が得られる。造船所で用意した船舶構造へのラダートランクの接着法による取付けは、良好な位置調整の可能性、溶接及び溶接変形の廃止のような技術上の利点をもたらす。
【０００８】
更なる有利な形成は、従属請求項の対象である。
【０００９】
繊維複合材から成るラダートランクの形成以外に、本発明の別の実施形によれば、舵システムの舵柱も繊維複合材から成る。
【００１０】
繊維複合材は、炭素繊維複合材であるか、エポキシ樹脂マトリクスを有する炭素繊維から成るか、ポリエステル樹脂マトリクスを有するガラス繊維複合材である。
【００１１】
別の形成によれば、舵柱及び／又はラダートランクが、フィラメントワインディング法により製造されている。
【００１２】
繊維複合材から成るラダートランク及び／又は舵柱の使用は、ラダートランクが、カラーサポートとして、舵板用の舵柱を収容するための中心の長手方向インナボアを備えており、舵柱エンドと結合された舵板内にまで達するように形成されており、舵柱を軸受けするために、ベアリングが、ラダートランクの長手方向インナボア内に配設されており、舵柱の自由端が、舵板の切欠き、空所等内に達し、舵柱が、その終端領域で、一部分をもってラダートランクから突出し、この部分の終端部をもって舵板と結合されており、舵板と舵柱の結合部が、プロペラシャフトセンタの上に位置し、舵柱内で舵柱を軸受けするためのインナベアリングが、ラダートランクの終端領域内に配設されている、舵において特に有利である。
【００１３】
繊維複合材から成るラダートランクの高い安定性と曲げ強度は、ラダートランクの終端領域内に舵柱用の軸受を配設することを可能にする。しかも、これは、舵柱が大きな長さを備えていても可能にする。この舵柱用の軸受の配設は、もっぱら、舵の舵板に作用する圧力の吸収を可能にする。
【００１４】
更に、舵柱は、金属材料、特に錬鉄から成る終端部分と、終端部分と結合された非金属材料から成る中央部分を備える。
【００１５】
別の実施形によれば、舵柱の非金属材料から成る中央部分は、炭素繊維複合材又は炭素繊維、好ましくはグラファイト繊維から成る。
【００１６】
舵柱の錬鉄から成る両終端部分は、互いに向き合うその端面に、首状に挿入されるピン状部分を備え、周回するその表面は、炭素繊維から成る中央部分用の接着面として構造化部分を備えており、これら構造化部分は、コイルの形態でピン状部分を取り囲み、中央部分の全長にわたり延在するコイル領域内の炭素繊維はキャストレジンで被覆及び結束されている。
【００１７】
舵柱のこのような形成は、船舶用の舵のための大きな長さで、大きな直径で、高い重量の舵柱を製造することができるが、この舵柱は、このために、錬鉄か舵柱全体を製造する必要はない。これは、舵柱の終端部分だけが錬鉄から製造されるのに対して、舵柱の終端部分の間に位置する中央部分は、非金属材料から、しかも特に炭素繊維複合材又は炭素繊維から、好ましくはグラファイト繊維から成り、これらが、コイルの形態で舵柱の中央部分を構成し、この場合、炭素繊維複合材もしくは炭素繊維のコイルは、舵柱の終端部分の向かい合っている終端部にまで延在し、これら終端部と固定結合されているからである。このように、その終端部分が錬鉄から成り、従って最高の負荷にさらすことができる舵柱が提供される。加えて、舵柱の錬鉄から成る終端部分は、ラダートランク軸受内に舵柱を軸受けするための軸受を収容する。
【００１８】
舵柱全体が、例えば炭素繊維複合材から成り、フィラメントワインディング法により製造される場合、錬鉄から成る終端部分は、廃止することができる。この形成の場合、曲げ剛性も、捩り強度も侵害されることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を以下で詳細に説明する。
【００２０】
図１及び４に示した船舶用の舵システムの実施形では、１０で船体が、２０で、両端２０ａ，２０ｂを有するラダートランクが、３０で舵板が、４０で舵柱が示されている。
【００２１】
カラーサポートとして形成されたラダートランク２０は、その上端２０ａで船体１０と固定結合されており、舵柱４０を収容するインナボア２５を備える。ラダートランク２０は、ラダートランク２０のインナボア２５を通して案内された舵柱４０の自由下端２０ｂと固定結合された舵板３０内に挿入されている。ラダートランク２０の自由端２０ｂを収容するための、舵板３０内に形成された、好ましくはシリンダ形の空所３５は、側面のプランク部３６，３７によって画成されている（図４）。
【００２２】
ラダートランク２０は、舵板３０用の舵柱４０を収容するための中心の長手方向インナボア２５を備えており、舵柱エンドと結合された舵板３０内にまで達するように形成されており、舵柱を軸受けするため、少なくとも１つの軸受７０が、ラダートランク２０の長手方向インナボア２５内に配設されており、舵柱４０は、その自由端４０ａをもって舵板３０の切欠き、空所等内に達し、舵柱４０は、その終端領域４０ａで、部分４０ｂをもってラダートランク２０から突出し、この部分４０ｂの終端部をもって舵板３０と結合されており、舵板３０との舵柱の結合部は、好ましくはプロペラシャフトセンタＰＭの上に位置する。舵柱４０を軸受けするためのインナベアリング７０は、ラダートランク２０の終端領域内でラダートランク２０内に配設されている（図４）。
【００２３】
舵柱４０を軸受けするために、ラダートランク２０は、少なくとも１つの軸受を備える。図４に示した実施例の場合、２つの軸受７０，７１が、即ちインナリング７０とアウタベアリング７１が設けられており、一方の軸受７０は、ラダートランク２０の内壁面に形成され、他方の軸受７１は、ラダートランクの外壁面か、舵板３０に設けられた軸受の内壁面に形成されている。
【００２４】
ラダートランク２０内に軸受けされた舵柱４０は、錬鉄から成るか、好ましくは、その両終端部分４１，４２が錬鉄からなり、舵柱中央部分４５が非金属材料から、特に炭素複合材又は炭素繊維、好ましくはエポキシ樹脂マトリクスを有していたり、エポキシ樹脂マトリクスを有していないグラファイト繊維から成るように（図５）形成されている。錬鉄とは、０．８％以下の炭素含有量を有する鉄のことである。有利なことに、舵柱４０は、公知のフィラメントワインディング法により製造されている。
【００２５】
舵柱４０の舵柱中央部分４５を固定するため、種々の構造形成を行なうことができる。図５による実施形が示すように、両終端部分４１，４２の互いに向き合う端面は、炭素繊維から成る舵柱中央部分４５のグリップ及び保持を保証するために、好ましくは外壁構造化部５１ａ，５２ａを備えたピン状部分５１，５２を備える。好ましくは、炭素繊維もしくは炭素繊維複合材は、フィラメントワインディング法によるコイル６０により、終端部分４１，４２のピン５１，５２に固定され、コイルは、両ピン５１，５２の周囲と舵柱中央部分４５の全長にわたって延在する。強度を高めるため、炭素繊維は、キャストレジンにより被覆もしくは鋳込みされている。
【００２６】
重量が最低である場合でも舵柱の長さが非常に長く製造することができる点で、舵柱２０の形成は、特に有利である。舵柱が例えば１０ｍの長さを備える場合、重量は、全体が錬鉄から製造されている舵柱に対して５０％以上の重量が低減される。
【００２７】
別の実施形では、ラダートランク２０内に配設された舵柱４０は、ラダートランク２０内に配設された軸受７０，７１の領域内に材料補強部８０を備え、好ましいことに、この材料補強部８０は、ラダートランクエンド２０ｂの領域内に設けられている。この材料補強部８０は、舵柱４０に、好ましくはラダートランク２０に設けられたインナベアリング７０の領域内の舵柱４０の終端部分４２に形成されている（図４）。
【００２８】
図２及び３に指名した実施形では、ラダートランク２０が繊維複合材１００から成り、造船所で用意した、ヘッドボックス１１の下縁１１ａにまで達する、舵板３０内に挿入された、鋼又は他の適当な材料から成る船舶側アウタトランクチューブ９０内に挿入されており、船舶側トランクチューブ９０内でラダートランク２０を位置調整した後、両部品２０，９０の間に構成された中間スペースに、キャストレジン９５が鋳込まれているか、両部品２０，９０が互いに接着されている。
【００２９】
ラダートランク２０が、接着又はキャストレジンの使用に基づいてトランクチューブ９０と結合されていることにより、両部品２０，９０の間に固定結合が得られるので、チューブ状のラダートランクとトランクチューブのために薄壁の材料を挿入することができ、更に、これが重量も低減し、これは、舵装置が大きい場合には、特に重要である。
【００３０】
繊維複合材のラダートランク２０の船舶鋼構造、即ち舵板３０への統合は、船舶のスタンチューブの場合と同様に行なわれる。ラダートランク２０は、ヘッドボックス１１の下縁１１ａにまで達する、造船所で用意した、鋼又は他の適当な材料から成る船舶側アウタトランクチューブ９０内に挿入される。この船舶側トランクチューブ９０は、舵板３０内に挿入され、固定される。その後、繊維複合材から成るラダートランク２０は、船舶側トランクチューブ９０内で位置調整される。次に、船舶側トランクチューブ９０とラダートランク２０の間の中間スペースに、例えばキャストレジン９５が鋳込まれるか、両部品が互いに接着されるので、船舶側トランクチューブ９０とラダートランク２０の間に固定結合が提供される（図３）。次に、このように形成されたシステムのラダートランク２０内に舵柱４０が挿入され、舵板３０内で軸受けされ、終端部が舵板３０と固定される。ラダートランク２０での局所的な応力集中を低減するため、船舶側トランクチューブ９０の下縁に対して、細部の解決策、例えば軟質材料から成るウェッジリングの使用が可能である。
【００３１】
ラダートランク２０及び／又は舵柱４０を製造するために使用される繊維複合材は、炭素繊維複合材であるか、エポキシ樹脂マトリクスの炭素繊維から成るか、ポリエステル樹脂マトリクスを有するガラス繊維複合材である。
【００３２】
舵柱４０も、ラダートランク２０も、フィラメントワインディング法により製造されている。
【００３３】
エポキシ樹脂マトリクスを有する炭素繊維材が、ポリエステル樹脂マトリクスを有するガラス繊維材に対して剛性、耐久性及び強度に関して良好な材料特性を備えるが、材料コストも高くなるので、繊維複合材は、錬鋼に対して本質的な利点を有する。但し、ラダートランクと舵柱の両部品の構造剛性を調整するために、舵柱の設計だけに関連したラダートランク用の材料選択が行なわれるべきである。
【００３４】
錬鋼の代わりに繊維複合材料のような置換材料を使用することに対する主な賛成意見は、大きな鍛錬部品は、入手が困難な状況であり、コストが高いということにある。効果的な製造方法と関連した繊維複合材料の使用は、コスト上の利点をもたらす。
【００３５】
繊維複合材料により、錬鋼部品に対して明らかな重量上の利点を得ることができる。
【００３６】
造船所で用意した船舶構造へのラダートランク２０の接着法又は鋳造法による取付けは、良好な位置調整の可能性、溶接及び溶接変形の廃止のような技術上の利点をもたらす。
【００３７】
ラダートランク２０に、錬鉄の特性を有する繊維複合材料が使用された場合、このように形成されたラダートランク２０は、鋼から成るトランクチューブ９０を介在させなくても使用することができる。
【００３８】
更に、本発明は、舵板３０内に、鋼又は他の適当な材料から成る船舶側アウタトランクチューブ９０が挿入及び固定され、その後、船舶側トランクチューブ９０内に、繊維複合材１００から成るラダートランク２０が挿入され、トランクチューブ９０内で位置調整され、その後、ラダートランク２０とトランクチューブ９０の間の中間スペースにキャストレジン９５が鋳込まれるか、両部品２０，９０が互いに接着されることを特徴とする、舵柱４０を収容する、船舶用の舵の舵板３０内に配設されるラダートランク２０を製造するための方法を含んでいる。この場合、船舶側トランクチューブ９０は、好ましくは舵板３０のヘッドボックス１１の下縁１１ａ荷まで達するように挿入される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】船尾領域に設けられた、ラダートランク内に舵柱が配設された舵アッセンブリを側面図で示す。
【図２】ラダートランクと舵柱と舵板を有する舵システムの一部を外観図で、他の部分を垂直断面図で示す。
【図３】ヘッドボックスの下縁にまで達する、外部トランクチューブ内に挿入され、鋳込み又は接着されたラダートランクの図２による部分Ａの拡大図を示す。
【図４】舵柱がトランクチューブ内にその一端を軸受けされ、舵板に固定された舵システムの一部を外観図で、他の部分を垂直断面図で示す。
【図５】終端部分が錬鉄から成り、舵柱中央部分が非金属材料から成る舵柱の外観図を示す。
【図６】終端部分が錬鉄から成り、終端部分と結合された中央部分が巻き付けた炭素繊維から成る舵柱の外観図を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１０      船体
１１      ヘッドボックス
１１ａ    下縁
２０      ラダートランク
２０ａ    ラダートランク上端
２０ｂ    ラダートランク下端
２５      長手方向インナボア
３０      舵板
３１      空所
３５      シリンダ形の空所
３６      側面のプランク部
３７      側面のプランク部
４０      舵柱
４０ａ    舵柱下端
４０ｂ    終端部
４１      終端領域
４２      終端部分
４５      舵柱中央部分
５１      ピン
５１ａ    表面構造化部
５２      ピン
５２ａ    表面構造化部
６０      炭素繊維コイル
７０      インナベアリング
７１      アウタベアリング
８０      材料補強部
９０      トランクチューブ
９５      キャストレジン
１００    繊維複合材
ＰＭ      プロペラシャフトセンタ
【図１】
0004703661.tif 000002
【図２】
0004703661.tif 000003
【図３】
0004703661.tif 000004
【図４】
0004703661.tif 000005
【図５】
0004703661.tif 000006
【図６】
0004703661.tif 000007