(57)【要約】      （修正有）【課題】高い旋回性能・操船性能あるいは緊急制動を可能とする船舶の操舵装置を提供する。【解決手段】主舵を舵板上部で連結垂下して船体に垂直軸まわりに回転自在に保持される舵軸４０と、前記舵軸を垂直軸まわりに回転させる駆動機構６０１と、前記駆動機構を駆動させる動力機構を備える操舵装置１であって、前記駆動機構は船体に拘束される第一の回転中心５０４である支点を有する入力節を備え、前記入力節５０６は往復動式の前記動力機構の連接棒５２０と回転自在に連接する入力連接点５２１を備えて前記支点まわりの旋回力を受け、前記舵軸を第二の回転中心５０５である支点としてこれに連結される舵柄５００を出力節として前記舵軸中心まわりに前記主舵を増速回転可能とする増速リンク機構を備えることを特徴とする船舶の操舵装置。【選択図】図３
2016150705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主舵を舵板上部で連結垂下して船体に垂直軸まわりに回転自在に保持される舵軸と、
前記舵軸を垂直軸まわりに回転させる駆動機構と、
前記駆動機構を駆動させる動力機構を備える操舵装置であって、
前記駆動機構は船体に拘束される第一の回転中心である支点を有する入力節を備え、
前記入力節は往復動式の前記動力機構の連接棒と回転自在に連接する入力連接点を備えて前記支点まわりの旋回力を受け、
前記舵軸を第二の回転中心である支点としてこれに連結される舵柄を出力節として前記舵軸中心まわりに前記主舵を増速回転可能とする増速リンク機構を備えることを特徴とする船舶の操舵装置。
【請求項２】
主舵を舵板上部で連結垂下して船体に垂直軸まわりに回転自在に保持される舵軸と、
前記舵軸を垂直軸まわりに回転させる駆動機構と、
前記舵軸を回転中心の支点とし舵軸に連結される舵柄と、
前記駆動機構を駆動させる動力機構を備える操舵装置であって、
前記駆動機構は船体に拘束される第一の回転中心である支点を有する入力節を備え、
前記入力節は往復動式の前記動力機構の連接棒と回転自在に連接する第一の連接点を備え、
前記入力節と前記舵柄は第二の連接点を備えて前記第二の連接点は前記第一の回転中心まわりに旋回可能で、かつ、舵軸まわりにも旋回可能であり、前記第二の連接点は、いずれかの旋回の半径方向にスライド摺動可能かつ回転自在に前記入力節と舵柄を連接するものであって、
前記入力節は前記第一の連接点より前記支点まわりの旋回力を受け、
前記舵柄は出力節として前記第二の連接点を介して舵軸まわりの旋回力を受けて前記舵軸中心まわりに前記主舵を増速回転可能である増速リンク機構を備えることを特徴とする船舶の操舵装置。
【請求項３】
前記動力機構は、油圧シリンダを含み、
油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動されるシリンダ軸の往復動式動力機構がタンデム二本構成で互いに並列配設され、前記連接棒部材は、Ｔ字部材であって、Ｔ字の縦棒部が前記油圧シリンダと並列に配設され、前記Ｔ字の横棒部の両端部に各々専属の前記第一の連接点が配設され、油圧により往復動する油圧シリンダは、往復動式動力機構によって連接棒を介して前記第一の連接点が往復駆動される請求項１又は２いずれか１項に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記動力機構は、油圧シリンダを含み、
油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動される連接棒による往復動式動力機構がタンデム二本構成で互いに水平対向し、
前記駆動機構は、前記第一の連接点を前記動力機構に往復駆動される請求項１又は２いずれか１項に記載の操舵装置。
【請求項５】
船体に回転自在の軸受に保持される舵軸を回転させる駆動機構と、これを駆動させる動力機構を有する操舵装置であって、
前記動力機構は、油圧シリンダが水平対向して二本配設され、
前記油圧シリンダの中間に増速リンク機構の駆動リンク棒部材が長軸方向を前記油圧シリンダに垂直に配設され、その固定端部は前記駆動リンク棒部材の固定支点として前記船体に水平回転自在に保持され、その自由端部には、対向する面への突出部を有し、
前記油圧シリンダの連接棒先端部は前記駆動リンク棒部材の長軸方向中間部で水平回転自在に連接され、
前記駆動リンク棒部材に対向して配設されて舵軸と一体に前記軸受で水平回転自在に保持され、前記舵軸を支点として水平旋回可能で軸方向に長孔又は上面に溝を有する舵柄レバーを備え、
前記駆動リンク棒部材の対向する面への突出部は、前記長孔又は前記溝に前記突出部を長軸方向に摺動自在に嵌合されるものであって、
前記駆動リンク棒部材の固定支点と前記駆動リンク棒部材の自由端部の前記突出部との距離と前記舵軸と前記駆動リンク棒部材の自由端部の前記突出部との距離と前記駆動リンク棒部材の旋回角可動範囲角度及び舵軸の舵角可能範囲角度は所定の関係に設定されて前記油圧シリンダの往復動によって生ずる前記駆動リンク棒部材の水平回動は、前記舵軸の回動を増速する船舶の操舵装置。
【請求項６】
船体に回転自在の軸受に保持される舵軸を回転させる駆動機構と、これを駆動させる動力機構を有する操舵装置であって、
前記動力機構は、油圧シリンダが並列して二本配設され、
前記油圧シリンダの中間に増速リンク機構の駆動リンクＴ字部材が縦棒方向を前記油圧シリンダに並列に配設され、その固定端部は前記駆動Ｔ字部材横棒中央位置に固定支点として前記船体に水平回転自在に保持され、その自由端部である駆動リンクＴ字部材の縦棒自由端部には、舵柄と対向する面上に突出部を有し、
前記二本の油圧シリンダの各連接棒先端部は前記駆動リンクＴ字部材の他方の自由端部である横棒両端部で水平回転自在に連接され、
前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の下方に配設されて舵軸と一体に前記軸受で水平回転自在に保持され、前記舵軸を支点として水平旋回可能で軸方向に長孔又は前記Ｔ字部材に対向する面に溝を有する舵柄レバーを備え、
前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の自由端部の前記突出部は前記長孔又は前記溝に摺動自在に嵌合されるものであって、
前記駆動リンクＴ字部材の固定支点と前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の自由端部の前記突出部との距離と前記舵軸と前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の自由端部の前記突出部との距離と前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の旋回角可動範囲角度及び舵軸の舵角可能範囲角度は所定の関係に設定されて前記油圧シリンダの往復動によって生ずる前記駆動リンク棒部材の水平回動は、前記舵軸の回動を増速する船舶の操舵装置。
【請求項７】
舵軸は、スクリュー軸上方の両脇に回転自在に２軸配置され、各々の舵軸は、主舵を舵板上部で連結垂下し、
前記動力機構が油圧シリンダを含み、油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動されるシリンダ軸の往復動式動力機構が船軸方向に縦列タンデム構成で互いに水平対向配設されている請求項１又は２又は４又は５のいずれか一項記載の操舵装置を左右に各々配設し、２つの舵軸の回転により２枚の主舵をプロペラ側方からプロペラ後流側まで旋回可能であることを特徴とする２舵用の船舶の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の操舵装置であって、舵角を従来の舵角限度７０°を超えて舵軸を回転可能とするにあたり、従来よりも小型の動力機構により低速時でもスラスター同様の操船能力を提供する操舵装置に関し、水上船舶に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、貨物船等の船舶の舵は、通常、操舵機の回転角度を左右３５°ずつ、合計７０°とし、舵の舵角も同じく７０°でった。すなわち、原則、駆動力で回転される操舵機の回転角と舵板に結合される舵軸の回転角の比は１対１である、と表現するよりも、一実施形態では、油圧シリンダ機構は往復動軸の動きを舵柄というリンク部材の一端部に作用させ、他端部のリンク回転機構により舵軸を直接回転駆動するという点で、駆動力で回転される操舵機の回転角と舵板に結合される舵軸の回転角の比は１対１というのである。
【０００３】
近年、より大きな舵角を必要とする小艇ではその装置で操舵機の角度を７０°以上に広げたものもある。小艇と船舶とでは、舵板の回転に要するモーメント力が異なり、その操舵装置の機構は異なる。操舵機の回転角と舵板に結合される舵軸の回転角の比はＮ対１（Ｎ＞１）とし、小さな操舵力で大きな舵力を発生させる仕組みが古くから知られ、この場合でも舵角７０°以上を実現することは原理的には可能であった。
【０００４】
元々、非特許文献１に示されるように、ボート等の小型艇では、操舵機の操舵軸がワイヤ巻き取り機構と同軸とされ、船尾のワイヤー・ドラムまで複数の滑車を介して動力伝達され、これと同軸に配設される舵軸を回転させるもので操舵機の回転角と舵板に結合される舵軸の回転角の比はＮ対１とし、舵角７０°以上を実現することも可能であった。
【０００５】
近代船では、舵軸に直接動力伝達する仕組みが考案され、油圧シリンダ機構により発生する直線往復動を舵軸に動径となる舵柄を介して、舵軸を回動させるという機構が広く採用されている。この場合に、広い舵角を実現しようとすると、動径を小とするか、従来と同じ動径をとれば直線往復のスパンを長くせざるを得ない。前者は、油圧の駆動力の増大を必要とするし、後者は油圧シリンダのスパンを長くすると油量も増加するし、操舵装置が巨大になり、船尾の限られたスペースの占有が甚だしく好ましくなく、そもそも回転限界角付近では、舵軸を駆動する実質動径が小さくなり、前者と同様の問題を引き起こす。中には、舵角を７０°よりも拡げて１４０°まで取れる機構を採用される場合もあるが、その場合でも、油圧シリンダ機構は往復動軸の動きを舵柄というリンク部材の一端部に作用させ、他端部のリンク回転機構により舵軸を直接回転駆動するという点で、駆動力で回転される操舵機の回転角と舵板に結合される舵軸の回転角の比は１対１という関係は変わらない。１４０°の舵角を取る場合には、あえて油圧シリンダのスパンを長くする機構を採用せず、油圧シリンダの駆動力は大きな舵角がもたらす舵板の旋回抵抗に打ち勝つだけのものに至らず、プロペラの回転数は落とさざるを得ない。すなわち、従来技術では、たとえ１４０°の舵角を取ることができても、十分なスラスター流れ作用を発揮させるだけのプロペラ回転数に上げることはできなかった。十分なスラスター流れ作用を発揮させるだけのプロペラ回転数に上げるようとすれば、アンカーを打ち海底に固定させる処置を事前に施すことを要した。
【０００６】
こうして、操舵装置の駆動機構が生成する回転角を増速し、主舵の舵軸の回転角を増速する仕組みが必要であるという課題を発明者は見出した。
【０００７】
このような被駆動軸の増速機構には、従来より、歯車による増速機構があり、駆動軸側の歯数と被駆動軸側の歯数の比をＮ：１(Ｎ＞１)とすれば、比較的簡易な機構により実現可能とも考えられるが、歯の表面に常に舵力が作用する点、遊びのない性質上、歯表面の耐久性と振動吸収の点で課題が生じていた。リンク機構による増速機構も一般用途として広く知られる（非特許文献２）。駆動軸側のリンク長さと被駆動軸側のリンク長さの比をＮ：１(Ｎ＞１)とすれば、これも比較的簡易な機構により実現可能とも考えられるが、非特許文献２の「図３．３リンク機構,(b)増速する」に表されるリンク機構を採用すると船尾部のスペースを広く要し、適当でない。
【０００８】
一方、プロペラ後方に２枚の舵板を配し、２舵の共同によりプロペラ後方を遮蔽するように大きな舵角をとり、大きな制動力を提供する1軸推進２舵操船の採用を提案している商用技術も見受けられる（特許文献１、非特許文献３，４）。緊急時の急停止には、舵が船体に対して大きな舵角で回転させることが求められるのである。非特許文献４の提案では、広い舵角を実現する仕組みとして、ロータリーベーン式の油圧駆動機構を提案されているが適当なものは存しない。
【０００９】
舵板の舵角の増速という観点では、通常の舵とは特殊な構成をとり、通常の舵の後流端に航空機翼のフラップ状の追加の舵板を配するフラップ付舵機構がある。フラップ部分は、航空機のフラップが如く通常の舵部に相当する主舵よりも大きな舵角を取り、９０°近くの舵角を取り、スラスター相当の操舵性能を実現するというフラップ付舵というものである。フラップ付舵は３５°回転する舵のテールでさらにフラップが仰角を取るという形態をとるが、フラップが曲げられる方面の反対側には、プロペラ回転流がスルーするので、フラップ付舵の操舵によりスラスター流れを作ろうと思っても、前進流れがかなりの程度後方に流されてしまい、このフラップ作動時の前進力は操船上に問題となる。このため、いちいちアンカーを打ち接岸・離岸作業をする必要があるという難点を孕んでいた。
【００１０】
以上に記述のように、油圧シリンダから成る動力機構を備える船舶の操舵装置では、船軸に対する横方向の操船を目的として、スラスター機構という追加の機構を採用し、直接横方向の水流を発生させ、又はフラップ付舵によるスラスター類似の水流を発生させて操船することが多かったが、追加の機構によるコスト増と前進動が残ることから迅速な左右方向の操船に困難があった。また、従来でも１４０°の舵角を実現する小型船（総トン数４９９トン以下）も存在するが、大きな舵角を実現するために長シリンダを採用せざるを得ず、大きな舵角を取る領域では、油圧シリンダが与える押力の旋回に対する作用角は鋭角となって、その生成し得る旋回の回転モーメントは舵板が受ける旋回時の舵力を支えるのに足りず、それ故にプロペラ水流速度を落とさざるを得ず、低速のプロペラ回転に抑えるために十分なスラスト流を発生させることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−７３８１５
【特許文献２】特開２０１１−７３５２６
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】http://www.yamaha-motor.co.jp/marine/lineup/pro-fish/tairyo/sekkei/engine/007/ 「操舵装置の変換・その（1）」，ヤマハ設計室だより、ヤマハ発動機株式会社ホームページ，平成２７年１月２１日
【非特許文献２】http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/37/37331/37331_3syo.pdf、「機械を動かすメカニズム」  第３章、ＣＱ出版社  Ｐ２５、平成２７年１月２１日
【非特許文献３】新・舵取機械・舵システムの新しい概念―シリングラダ―、ロータリーベーン舵取機、ベクツィン・ラダーシステム（１）日本マリンエンジニアリング学会誌、第４５巻  第２号  Ｐ９３−９９
【非特許文献４】新・舵取機械・舵システムの新しい概念―シリングラダ―、ロータリーベーン舵取機、ベクツィン・ラダーシステム（２）日本マリンエンジニアリング学会誌、第４５巻  第３号  Ｐ９７−１０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上に示されるように、操船の柔軟性、強力な制動力の確保を目的として、主舵の舵角を従来の７０°以上とする操舵装置で低速時のスラスト流の生成、プロペラ後流の閉塞が求められるが、実用的な機能を提供するものはなかった。本願発明は、従来から信頼性が高く、実績のあるシリンダ油圧機構のような直線往復動を利用し、かつ、その往復スパンは従来の７０°舵角の場合と同等のスパンであっても、１４０°以上の舵角を実現可能とするにあたって油圧シリンダ容量を大型化する必要もなく、油圧ポンプ動力機構も大型化する必要もない船舶用の新しい操舵装置である。
【００１４】
ここで開示される新しい操舵装置には、スラスターと同等の舵角を取れる操船の柔軟性を主舵の舵角を大きく取ってフラップ舵を不要とし、簡便な機構により実装して信頼性を上げ、かつ、スラスト流発生時には無用な前進流の発生を抑え、接岸時のアンカー処理を不要とするという利点を併せ持つ。したがって、フラップ付き舵を基準とすれば、無用な前進動を不要とするので無駄な操船燃料コストを要せず、アンカー処理も不要となり、化石燃料消費量並びにＣＯ2発生量の削減を実現し、フラップ舵のない従来の舵に比べれば、大きな舵角により高い旋回性能と緊急時の制動能力確保という安全を提供する新しい操舵装置なのである。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、従来のフラップ付き舵の如くフラップ駆動機構をメンテナンスに手間のかかる喫水下に設ける必要もなく、港湾接岸時等必要に応じスラスター類似又はフラップ舵類似の小回りのきく旋回を主舵の大きな舵角で、プロペラの水流を旋回のために強く偏向整流させ、かつ、前進力を排してアンカー止を不要とし、高い旋回性能・操船性能を提供し、２枚舵板機構を備える船舶に用いられれば、緊急制動時には、両舵４５°を超える広い舵角で後流を遮蔽して緊急制動を可能とする船舶の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】
【００１６】
この課題を解決した本発明は以下のとおりである。
[請求項１記載の発明］
主舵を舵板上部で連結垂下して船体に垂直軸まわりに回転自在に保持される舵軸と、
前記舵軸を垂直軸まわりに回転させる駆動機構と、
前記駆動機構を駆動させる動力機構を備える操舵装置であって、
前記駆動機構は船体に拘束される第一の回転中心である支点を有する入力節を備え、
前記入力節は往復動式の前記動力機構の連接棒と回転自在に連接する入力連接点を備えて前記支点まわりの旋回力を受け、
前記舵軸を第二の回転中心である支点としてこれに連結される舵柄を出力節として前記舵軸中心まわりに前記主舵を増速回転可能とする増速リンク機構を備えることを特徴とする船舶の操舵装置。
【００１７】
[発明の作用効果]
請求項１記載の発明は、一実施形態では、油圧シリンダ等の動力機構が駆動機構を介して舵を舵軸まわりに回転させる。動力機構は、第一段階の作用として、駆動力を発生させる。従来は、この駆動力で生ずる回転の回転中心を舵軸に一致させ、原始駆動力を直接的に舵軸の回転力として利用していた。本発明では、動力機構は、第一の回転中心を駆動支点とし、支点まわりの旋回のための動力提供によって主舵の舵軸を増速リンク機構によって増速し、一実施形態では、２倍に増速すれば、７０°の回転限界を２倍の１４０°まで拡大することを可能とし、すなわち、左右±７０°まで回転限界を拡大することを可能とし、同時に大きな舵角を取るときにプロペラ回転数を上げて強いスラスター作用を提供できる。増速機構の採用により、原始駆動力から舵軸に対して旋回モーメントが有効に作用して操舵力の低下を招かないという特徴を持つ。入力節と出力節とは中間リンク部材を介して又は直接連接されてもよい。いずれにしても、駆動リンク長が従動リンク長よりも長い場合に増速機構の構成となる。
【００１８】
一実施形態としては、船体に回転自在に保持される舵軸を回転させる駆動機構と、これを駆動させる動力機構を有する操舵装置であって、
第一の回転中心まわりの駆動回転力を入力する回転自在の第一の連接点と、
第二の回転中心である舵軸に結合された舵柄と回転自在に連接される第二の連接点と、
前記第一の連接点と前記第二の連接点を結合するリンク機構を有する増速リンク機構であって、
前記第一の連接点の前記第一の回転中心まわりの旋回に連れて、前記第二の連接点も前記第一の回転中心まわりに旋回可能とする前記リンク機構を備えて
前記第一の連接点に前記第一の回転中心まわりの旋回力を提供可能である前記動力機構によって、前記リンク機構を介して前記第二の連接点は前記第二の回転中心まわりに旋回され、舵軸まわりに主舵を増速回転する増速リンク機構を備えることを特徴とする船舶の操舵装置を提供すると、例えば、油圧シリンダ等の往復動動力機構が駆動機構を介して舵を舵軸まわりに回転させ、動力機構は、第一段階の作用として、回転駆動力を発生させる。従来は、この回転駆動力の回転中心を舵軸に一致させ、原始駆動力を直接的に舵軸の回転力として利用していた。本発明では、動力機構は、第一の回転中心を駆動軸とし、駆動軸まわりの回転によって主舵の舵軸を増速リンク機構によって増速し、一実施形態では、２倍に増速すれば、７０°の回転限界を２倍の１４０°まで拡大することを可能とする。追加の一実施形態では、前記第一の連接点と前記第二の連接点を結合するリンク部材は、駆動リンク部材であって、駆動リンク部材と舵柄は、双方を連接する前記第二の連接点で連接されている構成も取ることができるのである。
【００１９】
[請求項２記載の発明］
主舵を舵板上部で連結垂下して船体に垂直軸まわりに回転自在に保持される舵軸と、
前記舵軸を垂直軸まわりに回転させる駆動機構と、
前記舵軸を回転中心の支点とし舵軸に連結される舵柄と、
前記駆動機構を駆動させる動力機構を備える操舵装置であって、
前記駆動機構は船体に拘束される第一の回転中心である支点を有する入力節を備え、
前記入力節は往復動式の前記動力機構の連接棒と回転自在に連接する第一の連接点を備え、
前記入力節と前記舵柄は第二の連接点を備えて前記第二の連接点は前記第一の回転中心まわりに旋回可能で、かつ、舵軸まわりにも旋回可能であり、前記第二の連接点は、いずれかの旋回の半径方向にスライド摺動可能かつ回転自在に前記入力節と舵柄を連接するものであって、
前記入力節は前記第一の連接点より前記支点まわりの旋回力を受け、
前記舵柄は出力節として前記第二の連接点を介して舵軸まわりの旋回力を受けて前記舵軸中心まわりに前記主舵を増速回転可能である増速リンク機構を備えることを特徴とする船舶の操舵装置。
【００２０】
[発明の作用効果]
もっとも単純な構成である、３つの節からなる増速リンク機構を備える船舶の操舵装置を独立項として規定する。入力節は、駆動リンク部材であって駆動力を受けて第一の回転中心まわりに駆動リンク部材を旋回させて、駆動リンク部材上の第二の連接点を介して舵柄を第一の回転中心まわりに旋回させると同時に第二の回転中心である舵軸まわりに舵柄を旋回させ、各々の旋回半径の比により、出力節を増速されてこれに連結されている舵軸を増速し、これに連結垂下されている主舵を増速旋回させる。増速させるのであるから、第一の回転中心の回転半径は、舵軸中心の回転半径より大である。
【００２１】
一実施形態では、前記第一の回転中心から前記第二の連接点との距離Ｒ１を半径とする回転半径内に前記舵軸を配置すると、第二の連接点は第一の回転中心まわりに半径Ｒ１で旋回し、同時に第二の連接点は、第二の回転中心まわりに舵柄に拘束されて旋回するから、必ず、第二の回転中心まわりの回転半径Ｒ２はＲ１よりも小となるから、回転角は増速されることとなる。
【００２２】
追加の実施形態で、前記第二の連接点を含む連接部は一方の部材に突出部を有し、一方の部材に長軸方向の長孔又は溝を備え、前記突出部は前記長孔又は溝に摺動自在に嵌合され前記舵柄は第二の連接点部材位置で長軸方向にスライド可能であると、舵柄は、第一の回転中心まわりに固定半径Ｒ１で旋回する一方で、第二の回転中心まわりにも旋回する。両回転中心は船体に拘束されているから、第一の回転半径まわりの回転角が大きくなるに連れて、第二の回転中心まわりの回転半径は大きくなる。この調整のための手段として、前記舵柄の第二の連接点部材は、軸方向に連接材がスライド伸縮自在である構成が好ましく、一実施形態では、前記第二の連接点部材は連接ピンであって、前記舵柄は長軸方向の長孔又は溝を備え、前記連接ピンは前記長孔又は溝に摺動自在に嵌合されて前記舵柄長軸方向にスライド可能であると好ましい。
【００２３】
その他の実施形態では、前記舵柄は、軸方向に伸縮自在部材を含むものであると、舵柄は、第一の回転中心まわりに固定半径Ｒ１で旋回する一方で、第二の回転中心まわりにも旋回する構成も取れる。この場合、回転中心は船体に拘束されているから、第一の回転半径まわりの回転角が大きくなるに連れて、第二の回転中心まわりの回転半径は大きくなる。この調整のための手段として、前記舵柄は、軸方向に伸縮自在である構成が好ましいが、舵柄に伸縮自在の一実施形態では、緩い弾性材であって短軸方向には剛に拘束された部材が含まれたり、摺動部を構成する部材を前記第二の連接点以外の位置に配設し、舵柄の一部構成とすると軸方向に伸縮可能となり好ましい。
【００２４】
次のような実施形態では、前記第一の連接点と前記第二の連接点は、前記リンク部材に前記第一の回転中心から見て同じ側に配設されていると、前記第一の連接点と前記第二の連接点が前記連接棒部材に前記第一の回転中心を跨いで配設されている場合に比べ、よりコンパクトな構成となり、操舵装置の船軸方向に占めるスペースを小さくできるという利益があるし、幅方向に余裕のある幅広船に特に好ましい。
【００２５】
[請求項３記載の発明］
前記動力機構は、油圧シリンダを含み、
油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動されるシリンダ軸の往復動式動力機構がタンデム二本構成で互いに並列配設され、前記連接棒部材は、Ｔ字部材であって、Ｔ字の縦棒部が前記油圧シリンダと並列に配設され、前記Ｔ字の横棒部の両端部に各々専属の前記第一の連接点が配設され、油圧により往復動する油圧シリンダは、往復動式動力機構によって連接棒を介して前記第一の連接点が往復駆動される請求項１又は２いずれか１項に記載の操舵装置。
【００２６】
[発明の作用効果]
前記連接棒部材は、Ｔ字部材であって、前記Ｔ字の横棒の両端部に各々前記第一の連接点が配設されて、二つの往復動力により前記第一の回転中心まわりの旋回力が与えられる。油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動されるシリンダ軸の往復動式動力機構が各シリンダに専属の前記第一の連接点を独立に往復駆動し、左右のシリンダ軸連接棒を介して連動する構成とすれば、各々が押す機構により油圧シリンダ制御機構が簡単で済むという利点がある。Ｔ字の縦軸を船軸方向に配設し往復動力を船軸方向に配設すると、船尾の幅方向のスペースを節約でき、幅狭船に特に好ましい。
【００２７】
[請求項４記載の発明］
前記動力機構は、油圧シリンダを含み、
油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動される連接棒による往復動式動力機構がタンデム二本構成で互いに水平対向し、
前記駆動機構は、前記第一の連接点を前記動力機構に往復駆動される請求項１又は２いずれか１項に記載の操舵装置。
【００２８】
[発明の作用効果]
本請求項に係る操舵装置によれば、油圧により往復動する油圧シリンダにより往復直線駆動されるシリンダ軸の往復動が連接棒を介して前記第一の連接点に作用する。動力源として船舶に通常装備されている油圧装置を用い、操舵装置動力機構が従来の延長線上で済むという簡便性が得られ、経済性に優れる。第一の連接点には２つの連接棒を連動する構成とすれば、各々が押す機構により油圧シリンダ制御機構が簡単で済むという利点がある。タンデム方向は、主舵の配置に依存し、船軸方向に縦列構成とする場合もあれば、船幅方向に縦列構成とする場合もあって、いずれの構成も取り得るし、ハの字形に配置する縦列配置とすることも好ましい。
【００２９】
[請求項５記載の発明］
船体に回転自在の軸受に保持される舵軸を回転させる駆動機構と、これを駆動させる動力機構を有する操舵装置であって、
前記動力機構は、油圧シリンダが水平対向して二本配設され、
前記油圧シリンダの中間に増速リンク機構の駆動リンク棒部材が長軸方向を前記油圧シリンダに垂直に配設され、その固定端部は前記駆動リンク棒部材の固定支点として前記船体に水平回転自在に保持され、その自由端部には、対向する面への突出部を有し、
前記油圧シリンダの連接棒先端部は前記駆動リンク棒部材の長軸方向中間部で水平回転自在に連接され、
前記駆動リンク棒部材に対向して配設されて舵軸と一体に前記軸受で水平回転自在に保持され、前記舵軸を支点として水平旋回可能で軸方向に長孔又は上面に溝を有する舵柄レバーを備え、
前記駆動リンク棒部材の対向する面への突出部は、前記長孔又は前記溝に前記突出部を長軸方向に摺動自在に嵌合されるものであって、
前記駆動リンク棒部材の固定支点と前記駆動リンク棒部材の自由端部の前記突出部との距離と前記舵軸と前記駆動リンク棒部材の自由端部の前記突出部との距離と前記駆動リンク棒部材の旋回角可動範囲角度及び舵軸の舵角可能範囲角度は所定の関係に設定されて前記油圧シリンダの往復動によって生ずる前記駆動リンク棒部材の水平回動は、前記舵軸の回動を増速する船舶の操舵装置。
【００３０】
[発明の作用効果]
本請求項に係る操舵装置によれば、２つのシリンダ軸を連動する構成とすれば、各々が押す機構により油圧シリンダ制御機構が簡単で済むという利点がある。駆動リンクの力点は、その中央部に設定されて、支点を挿んで反対側に位置されるよりも駆動機構のスペースを小さくできるという利点がある。舵柄と駆動リンク部材は、一実施態様では連接ピンからなる突出部で連接されてともに前記駆動リンク棒部材の固定端まわりに旋回されると固定端からの距離半径で旋回するが、同時に前記駆動リンク棒部材に連接された舵柄レバーも舵軸まわりに旋回し、この場合、前者の回転半径が後者の回転半径よりも大であれば、旋回は増速されて旋回移動量は増加する。この場合に、双方の旋回半径と駆動リンク棒部材の旋回角範囲及び舵軸の旋回範囲角は所定の関係に設定されて所望の増速が得られ、所望の左右計７０°以上の舵軸の旋回角が得られる。
【００３１】
[請求項６記載の発明］
船体に回転自在の軸受に保持される舵軸を回転させる駆動機構と、これを駆動させる動力機構を有する操舵装置であって、
前記動力機構は、油圧シリンダが並列して二本配設され、
前記油圧シリンダの中間に増速リンク機構の駆動リンクＴ字部材が縦棒方向を前記油圧シリンダに並列に配設され、その固定端部は前記駆動Ｔ字部材横棒中央位置に固定支点として前記船体に水平回転自在に保持され、その自由端部である駆動リンクＴ字部材の縦棒自由端部には、舵柄と対向する面上に突出部を有し、
前記二本の油圧シリンダの各連接棒先端部は前記駆動リンクＴ字部材の他方の自由端部である横棒両端部で水平回転自在に連接され、
前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の下方に配設されて舵軸と一体に前記軸受で水平回転自在に保持され、前記舵軸を支点として水平旋回可能で軸方向に長孔又は前記Ｔ字部材に対向する面に溝を有する舵柄レバーを備え、
前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の自由端部の前記突出部は前記長孔又は前記溝に摺動自在に嵌合されるものであって、
前記駆動リンクＴ字部材の固定支点と前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の自由端部の前記突出部との距離と前記舵軸と前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の自由端部の前記突出部との距離と前記駆動リンクＴ字部材縦棒部の旋回角可動範囲角度及び舵軸の舵角可能範囲角度は所定の関係に設定されて前記油圧シリンダの往復動によって生ずる前記駆動リンク棒部材の水平回動は、前記舵軸の回動を増速する船舶の操舵装置。
【００３２】
[発明の作用効果]
本請求項に係る操舵装置によれば、２つのシリンダ軸を連動する構成とすれば、各々が押す機構により油圧シリンダ制御機構が簡単で済むという利点がある。駆動リンクの力点は、その中央部に設定されて、支点を挿んで反対側に位置されるよりも駆動機構のスペースを小さくできるという利点がある。舵柄と駆動リンク部材は、突出部で連接されてともに前記駆動リンクＴ字部材の固定端まわりに旋回されると固定端からの距離半径で旋回するが、同時に前記駆動リンクＴ字部材に連接された舵柄レバーも舵軸まわりに旋回し、この場合、前者の回転半径が後者の回転半径よりも大であれば、旋回は増速されて旋回移動量は増加する。この場合に、双方の旋回半径と駆動リンクＴ字部材の旋回角範囲及び舵軸の旋回範囲角は所定の関係に設定されて所望の増速が得られ、所望の広い舵軸の旋回角が得られる。
【００３３】
[請求項７記載の発明］
舵軸は、スクリュー軸上方の両脇に回転自在に２軸配置され、各々の舵軸は、主舵を舵板上部で連結垂下し、
前記動力機構が油圧シリンダを含み、油圧により往復動する油圧シリンダにより往復駆動されるシリンダ軸の往復動式動力機構が船軸方向に縦列タンデム構成で互いに水平対向配設されている請求項１又は２又は４又は５のいずれか一項記載の操舵装置を左右に各々配設し、２つの舵軸の回転により２枚の主舵をプロペラ側方からプロペラ後流側まで旋回可能であることを特徴とする２舵用の船舶の操舵装置。
【００３４】
[発明の作用効果]
本請求項記載の発明は、舵軸がスクリュー軸上方両脇に回転自在に２軸配置され、舵軸は、主舵を舵板上部で連結垂下し、油圧シリンダの動力機構が駆動機構を介して２枚の舵を２つの舵軸の回転によりプロペラ側方からプロペラ後流側まで旋回させる。巡航直進時には、２枚の舵はプロペラの両脇に船軸と平行に配置され、プロペラ水流を邪魔することはないため、従来技術のプロペラ後流配置のものに比べて、より高い推進性能を提供できる。一実施形態では、舵はプロペラの両脇に２枚配置し、１枚舵構成に比して２枚舵構成のうちの１枚は、より小さな舵で足りるため、より幅の狭い舵とし、より小さな流体粘性抵抗を受けるものとするので、高い推進効率が得られる。巡航直進時にプロペラの両脇に配置された２枚の主舵は、油圧により往復動する専属の油圧シリンダ機構の往復動により、各主舵は専属の駆動機構で、その船軸中心から見た舵角が変えられる。この駆動機構による舵軸の回転により２枚舵のうち、そのひとつは後流側に移動させることで、プロペラの両脇で主舵が舵板上の軸まわりに回転して舵角を得る場合に比べて、より偏向した後流を生成することができ高い旋回性能を提供するという効果が得られる。動力源として船舶に通常装備されている油圧装置を用い、操舵装置機構が従来の延長線上で済むという簡便性が得られ、経済性に優れる。タンデム構成により２つのシリンダが連動して回転させる構成とすれば、第一の連接点には２つのシリンダ軸を連動することとなり、各々が押す機構により油圧シリンダ制御機構が簡単で済むという利点がある。各舵に専属の操舵装置を与え、各自在に回転するよう舵に伝達する構造を採用すると各舵の可動範囲は７０°以上の舵角を要することとなり、これを実現するは請求項１又は２又は４又は５のいずれか一項記載の操舵装を用いれば、舵角が増大して片側で７０°という大きな舵角を取ることが可能となり好ましい。
【００３５】
一実施形態では、減速急停止時には、両方の主舵を各舵軸の回転によりプロペラ側方からプロペラ上流側へ船軸に線対称に−４５°を超えて旋回可能とする。従来、操舵角は、片側３５°で左右７０°が限度と設計されていた。各舵に専属の操舵装置を与え、各自在に回転するよう舵に直接伝達する本請求項記載の構造を採用すると各舵の可動範囲が増大してプロペラ後流方向にも各−７０°まで大きな舵角を取ることが可能となり、主舵をプロペラまわりに旋回回動して大きな舵角を取ることで、舵を船舶の制動に利用できるようにもなり、高い制動性能を確保できるようになる。この操舵装置によれば、緊急停止時に２枚の主舵がプロペラ後流をその真後ろで７０°の舵角でほぼ遮蔽する動きをするため、制止力を大とする効果を発揮する。この場合の操舵の目的は、急停止の必要な場面で、プロペラ駆動をリセットした後にプロペラが惰性で回っている時間を短縮し、早くプロペラの逆転を可能とすることである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、従来の舵の如くフラップ駆動機構を設ける必要もなく、港湾接岸時等必要に応じサイドスラスター同様に強い横の流れを生成し又はフラップ舵よりも前進流を抑えて強く旋回する主舵の大きな舵角により、プロペラの水流を旋回のために偏向整流させ、高い旋回性能・操船性能を提供し、２枚舵機構を備える船舶に用いられれば、緊急制動時には、片側４５°を超える舵角で緊急制動を可能とする操舵装置を提供する。２舵用の操舵装置では、巡航直進時には、舵がプロペラ後流に位置することなく、高い推進性能を与えるという効果を提供し、緊急制動時には、プロペラ後流で船体と７０度の舵角による高い制動力を得られ、プロペラの水流を旋回のために自在に偏向整流させ、旋回性能を確保する操舵装置が提供されるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態で採用される増速リンク機構の概念図のうち駆動力によって駆動リンクが回転する前の状態を示すものである。
【図１Ｂ】本発明の一実施の形態で採用される増速リンク機構の概念図のうち駆動力によって駆動リンクが駆動後の状態を示すものである。
【図１Ｃ】従来の設計に係る舵柄に直接操舵力が動力機構から作用する場合を示す概念図である。
【図２】増速リンク機構を備えていない操舵装置の一実施の形態に係る参考斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る操舵装置の斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る操舵装置の組み立て展開斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾正面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾側面図である。
【図７】増速リンク機構を備えていない操舵装置の他の実施の形態に係る参考斜視図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態に係る操舵装置の斜視図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態に係る操舵装置の組み立て展開斜視図である。
【図１０】本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾側面図である。
【図１１】本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾正面図である。
【図１２】本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾上面図である。
【図１３】本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置の斜視図である。
【図１４】本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置の組み立て展開斜視図である。
【図１５】本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置の操舵を示す主舵部の上面図である。
【図１６】本発明の第四の実施の形態に係る操舵装置の一つの舵の操舵機構部を取り出してみる斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に本発明の実施形態による操舵装置について説明する。図１Ａと図１Ｂは、本発明の一実施の形態で採用される増速リンク機構６０１の駆動力７によって駆動リンクＣが第一の回転中心５０４のまわりを旋回する前後の概念図を示すものである。図１Ｃは従来の設計に係る舵柄に直接操舵力が動力機構から作用する場合を示す概念図である。ここで、図１Ａ及び図１Ｂ中の符号Ａ，Ｂ，Ｃは各々三角リンク機構の節を表して、Ａは三角リンク機構の固定節であり、Ｂは固定節の対角を鋭角とする短い方の斜辺節であり、Ｃは三角リンク機構の最長の斜辺節である。本図に図示しない動力機構の図示しない連接棒によって第一の連接点５０１に駆動力７が作用される。そうすると、駆動リンクＣと第二の連接点５０２で回転自在に連接されている舵柄５００は、従動リンクＢとして、第二の回転中心５０５のまわりを旋回し半径Ａの円弧上を上方に移動すると第二の回転中心から見た角度βは、第一の回転中心５０４のまわりの旋回角αよりも大である。図１Ａ及び図１Ｂの概念図で第二の連接点５０２と第一の回転中心５０４との距離を規定する駆動リンクＣの長さと、第二の連接点５０２と第二の回転中心５０４との距離を規定する従動リンクＢの長さと、第一の回転中心５０４と第二の回転中心５０５の間の部分Ａの長さの関係を、一実施例では、α＝３５°となるときにβ＝７０°となるように図に示す所定の関係を規定すると、舵柄は、駆動リンクＣの旋回角の２倍で第二の回転中心、すなわち舵軸を回転させることとなり、所望の結果を得る。すなわち、長い斜辺を持つ三角形を駆動リンクと舵柄及第一の回転中心である駆動リンクの固定点と舵軸との距離を底辺とする構成をとると、α＜βである。本発明の一実施形態の操舵装置では、油圧シリンダでこの長い斜面の角度を変化させて短い辺の支点である舵軸の舵角を大きくして変化させ、従来の舵角範囲の２倍以上を確保するものである。従来の操舵装置の概念では、図１Ｃに示すように７０°の舵角を取ろうとすれば、駆動力は舵柄にｓｉｎ２０°の成分でモーメント力を作用するため、駆動力７に比して小さな成分の力しか作用させることができない。そうすると大きなモーメント力を支えらないこととなり、舵板に大きな舵力を発生させるわけにいかず、７０°という大きな舵角ととるべき場合にプロペラ回転数は抑えざるを得ず、十分なスラスター流を発生させることができないのに対して、図１Ｂに示されるように、増速により舵柄が７０°の舵角を船軸となす場合でも駆動力が働くリンク部材には、３５°の舵角、すなわち、ｓｉｎ５５°の成分でモーメント力を作用するため、従来の２．４倍のモーメントを舵軸に作用させることができる。とすれば、動力機構を大型化せずとも、従来に比して強力なスラスター流を生成させることを可能とする効果がある。
【００３９】
図２は、増速リンク機構６０１を備えていない操舵装置１を示す参考斜視図である。対向する油圧シリンダにより左右へ押す駆動力で舵柄５００を左右に旋回し、舵軸４０を時計廻り反時計まわりに回転させ、図示のように７０°の舵板３０の舵角を確保する。
【００４０】
図３は、本発明の一実施の形態に係る操舵装置１の斜視図である。油圧シリンダ１００の連接棒５２０は、第一の連接点部５２１を駆動すると、駆動リンク部材５０６を第一の回転中心５０４まわりに旋回させる。駆動リンク部材５０６は第二の連接点部５０２を介して舵柄５００の第二の連接点部５２２に連接される部位を第一の回転中心５０４まわりに旋回させるが、舵柄５００は、舵軸４０と結合されて、舵軸は、船体に回転自在に保持されているので、舵柄５００は、舵軸４０まわりを旋回する。この場合において、舵軸４０は、第一の回転中心５０４から第二の連接点５０２との距離Ｒ１を半径とする回転半径内に前記舵軸を配置すると、舵柄５００の第二の連接点５０２の舵軸４０まわりの旋回半径は、Ｒ１よりも小となるから、第一図に示す、長い斜面を持つ三角形の関係が形成されて、駆動リンク部材の旋回角αから舵軸まわりの舵柄５００の旋回角βは増速されて、この三角形を構成する部材の位置関係が所定の関係を満たせば、２倍以上に角度が増速されて、左右合わせて７０°の舵板３０の舵角は左右１４０°へ拡大可能とされる。この場合に、第二の連接点部５０２の舵柄５００の半径軸上の位置は、半径方向にずれるが、舵柄５００には、軸方向にスライド用長孔５１１が形成されており、第二の連接点部５２２には、この長孔５１１と軸方向に摺動自在の突出部が形成されているため、第二の連接点部５２２はこの長孔５１１を半径軸方向に沿って、外側に摺動しながら移動する。この関係は、第一の連接点部材５０１と駆動リンク部材５０６との関係にも同様であり、図３には、図示しないが、駆動リンク部材５０６にも同様な長孔が形成されており、第一の連接点部材５０１には、摺動自在の突起部が備わり、駆動リンク部材５０６上を軸方向に第一の連接点部材５０１突起部が摺動する。この長孔は溝でもよいし必ずしも閉じている必要はなく、開放された長孔、溝であってもよく、凡そ、突起部をスライドする案内となるものであれば、どのような形状でもよい。
【００４１】
図４は、本発明の一実施の形態に係る操舵装置１の組み立て展開斜視図である。図３では、重なっている部位が図４でこれらを構成する部位の位置関係がよく理解される。第一の連接点５０１を位置づける第一の連接点部位５２１は、左右を油圧シリンダ１００の連接棒５２０に拘束されると同時に、船体に固定されて第一の回転中心５０４に回転自在に保持される駆動リンク部材５０６に形成されている長孔５１２に摺動自在に案内されて、第一の連接点５０１に動力機構７０１からの駆動力７を作用させると、駆動リンク部材５０６の先端から下方へ突出する部位と舵柄５００に形成されている長孔５１１は摺動自在に連接されて舵柄５００には第二の連接点５０２を介して第一の回転中心５０４まわりの旋回力が作用する。舵柄５００は、船体１０に舵軸４０を回転支点として固定されており、第二の回転中心５０５まわりの旋回力を得て、このまわりを旋回することが可能とされる。
【００４２】
図５は、本発明の一実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾正面図である。舵板３０は、舵軸４０にその上部で連結垂下されて、船底を貫通して回転自在に舵軸４０を支持する軸受１９を介して保持されている。油圧シリンダ１００は、船軸に対して垂直に配置されて、油圧シリンダの往復動に連れて、舵軸は駆動リンク部材５０６と舵柄５００による増速リンク機構によって舵角を拡大されて左右に１４０°の舵角を得る。
【００４３】
図６は、本発明の一実施の形態に係る船舶の船尾側面図である。船体１０の船尾管１１の後端１１aに取り付けられるプロペラ２０と、１枚の舵板３０と、舵板３０を舵軸４０を介して駆動する駆動機構は、プロペラの背後上方の船内に配置されて、喫水下にはなく、水流の抵抗を排して、洋上巡航時に高い推進効率を得られる点、フラップ付舵に勝っている。図６のみに一点鎖線で示しているが、油圧シリンダ機構を駆動する動力装置として、油圧ポンプユニット２００があり、油圧シリンダ１００に近接して船尾に配置されて高圧ホース１０５で両者は接続されている（他の図では省略して図示していない）。
【００４４】
図７は、増速リンク機構を備えていない操舵装置の他の実施の形態に係る参考斜視図である。この実施形態では、油圧シリンダは左右に船軸に平行に配置されて、各々が押す力でＴ字部材５３０を駆動し、連結されている舵柄を左右に振るが、増速機構を備えていないので、舵角は従来の７０°に制限される。図７のみに示すが、油圧シリンダは架台１０７の上に設置されて、シリンダ軸方向に向い左右に揺動可能と配置され、Ｔ字部材の連接部の回転に伴う左右方向の芯ずれを吸収する構成となっている。この構成に相当する機能は、第一の実施形態では図４に示されているように、駆動部材と連接する第一連接点部材５２１の下方への突起は、駆動部材５０６の軸方向に設けられている長孔５１２により、前後に摺動可能となっている構成機能により上述の芯ずれは吸収されている。
【００４５】
図８は、本発明の第二の実施の形態に係る操舵装置の斜視図である。前記動力機構は、油圧シリンダ１００を含み、油圧により往復動する油圧シリンダ１００により往復駆動されるシリンダ軸の連接棒５２０の往復動式動力機構がタンデム二本構成で互いに並列配設され、請求項記載のリンク部材は、Ｔ字部材５３０であって、Ｔ字の縦棒部を前記油圧シリンダと並列に配設され、前記Ｔ字の横棒部の両端部に各々専属の前記第一の連接点部５２１が配設され、油圧により往復動する油圧シリンダ１００は、前記Ｔ字部材５３０により往復動されるシリンダ軸連接棒５２０の往復動式動力機構によって前記第一の連接点５０１が駆動力７で往復駆動される。舵柄５００が第二の連接点５０２を介して駆動リンク部材５０６によって第一の回転中心５０４まわりに旋回されて第二の回転中心５０５である舵軸４０が回転されるのは、第一の実施形態と同様である。
【００４６】
図９は、本発明の第二の実施の形態に係る操舵装置の組み立て展開斜視図である。油圧シリンダ１００は連接棒５２０と結合されて第一の連接点部材５２１に回転自在に連接されている。この連接は、油圧シリンダの往復動によってＴ字部材の上面に結合されている連接ピンを前後に移動させる際には、図示しない油圧シリンダの台座の左右への揺動機構によってその動きが制約されない自由度を与えられていることに助けられ、回転自在を満たすのみの連接機構となっている。この連接Ｔ字部材は、船体に固定されて上方に円筒状の突起を呈する第一の回転中心５０４を形成する支点部材５０８に回転自在に支持され、Ｔ字部材の縦棒部の先端部には下方への突起が設けられて第二の連接点５０２を構成する部材として、舵柄５００の軸方向に設けられている上下方向に貫通する切欠き部に摺動自在に嵌めこまれ、回転自在、軸方向への摺動自在に舵柄５００と連接されている。Ｔ字部材は、第一の回転中心５０４まわりの旋回運動に拘束された運動をし、第二の連接点５０２を軸方向に伸びる前記切欠き部５１３とここに設けられている下方突起により、舵柄５００の第二の連接点部を第一の回転中心まわりに旋回させると、舵柄は、第二の回転中心５０５である舵柄まわりの運動に制約されているので、舵柄５００を舵軸４０まわりに旋回させ、この場合に、第一の回転中心５０４まわりに第二の連接点部を旋回半径とする領域内に第二の回転中心５０４が位置されて、大径の駆動リンクにより小径の従動リンクが運動される構造関係が形成されており、舵軸は第一の回転に対して増速する。Ｔ字部材５０３の寸法と支点５０８の固定位置、舵柄５００の寸法、舵軸４０の支持位置の関係が、回転限界で図１Ｂのα＝３５°でβ＝７０°となる所定の関係に構成されて、２倍の増速を実現する増速リンク機構が実現される。
【００４７】
図１０は、本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置を用いる船舶の船尾側面図であり、図１１は、その船尾正面図であり、図１２は、その船尾上面図である。船体１０の船尾管１１の後端１１aに取り付けられるプロペラ２０と、２枚の舵板３０と、舵板３０を舵軸４０を介して駆動する駆動機構６０１は、プロペラ２０の上方に配置されて、船内に配置されて、喫水下にはなく、水流の抵抗を排して、洋上巡航時に高い推進効率を得られる点、フラップ付舵に勝っている。図６とは、舵が２枚となって舵板はプロペラの後方ではなく、側方に位置されている点が大きく異なる。すなわち、舵軸４０は、スクリュー軸上方の両脇に回転自在に２軸配置され、各々の舵軸４０は、主舵を舵板３０の上部で連結垂下し、前記動力機構７０１が油圧シリンダ１００であって、油圧により往復動する油圧シリンダ１００により往復駆動される連接棒５２０の往復動式動力機構が船軸方向に縦列タンデム構成で互いに対向配設されている。増速リンク機構を含む駆動機構６０１自体は、第一の実施形態と同じであるが、舵軸４０が二軸配設されているので、各々を駆動する独立の駆動機構を各々の各軸を専属に駆動するものとして、二つ船内、プロペラ２０の上方に設けられている。巡航直進の保針操船の場合には、両舵板３０は、プロペラ２０の両脇側方に保持され、針路を変える変針操船の場合には、舵板３０は、舵軸４０の回転によりプロペラ２０側方からプロペラ後流側に９０°まで旋回可能であり、選択的にもう一方の舵板は、舵軸４０の回転によりプロペラ２０側方からプロペラ２０上流側に４５°まで旋回可能と構成されている。上流側へは４５°も旋回すれば十分に操舵の目的を達成するし、後流側へと９０°旋回し、減速急停止時には、両方の主舵を各舵軸の回転によりプロペラ側方からプロペラ上流側へ船軸に線対称に−４５°を超えて旋回すれば、主舵をプロペラまわりに旋回回動して大きな舵角を取ることで、舵を船舶の制動に利用できるようにもなり、高い制動性能を確保できるようになる。この操舵装置１によれば、緊急停止時に２枚の主舵がプロペラ後流をその真後ろで９０°の舵角でほぼ遮蔽する動きをするため、制止力を大とする効果を発揮する。この場合の操舵の目的は、急停止の必要な場面で、プロペラ駆動をリセットした後にプロペラが惰性で回っている時間を短縮し、早くプロペラの逆転を可能とすることである。この各々の舵軸４０を駆動し、操舵するものとして第一の実施形態で開示する操舵装置１の駆動機構６０１と動力機構７０１（油圧ポンプユニット系は図示しない）を左右に各々配設し、２つの舵軸４０の回転により２枚の主舵３０をプロペラ２０の側方からプロペラ２０の後流側まで各独立に旋回可能としている。油圧シリンダ１００の配列方向は、場合により船幅方向に縦列対向構成とすることも可能であるが、第三の実施態様にように船軸方向に縦列構成とするものとすれば、幅広船でなくともこの構成を取ることができ、船尾の機関スペース占有も支障も最小限に抑えられる点好ましい。
【００４８】
図１３は、本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置の一つの舵の操舵機構部を取り出してみる斜視図である。ひとつの舵の操舵機構部は、図３に示す第一の実施の形態のものに比して、油圧シリンダの対向方向が船軸に平行となっている点と、２舵専用のゲート形の舵板３０を舵軸４０から垂下している点が異なるが、図１Ａ及び１Ｂに示す概念を具現する増速リンク機構を含む駆動機構部の構造は、原則同じである。ここでいう原則とは、油圧シリンダが対向する中立点で舵板が船軸に平行となる形態関係とするのではなく、中立点で斜めに２５°偏角させて舵軸に舵板を垂下させれば、プロペラ側方から上流方向へ舵角範囲の中央位置から舵軸を７０°回転させるときには、ゲート形舵板（ラダー）は上流へ４５°旋回されて、プロペラ側方からプロペラ後流側方向へ舵角範囲の中央位置から舵軸を７０°回転させれば、ゲート形ラダーは後流側へ９５°まで旋回可能となる。
【００４９】
図１４は、本発明の第三の実施の形態に係る操舵装置の組み立て展開斜視図である。油圧シリンダが対向する中立点でゲート形ラダーがプロペラ側方で平行に位置する場合の組み立て展開斜視図である。一つの舵軸を駆動する駆動機構と動力機構を取り出して見ると、図４に示すものとは舵板４０がゲート形ラダーとなっている点と、対向する油圧シリンダの向きが巡航時の舵板の向きと平行となっているか、垂直となっている点が異なるが、増速リンク機構を含む駆動機構の仕組みは同じである
【００５０】
第三の実施形態に示されるゲート形ラダーの２舵構成の操舵装置によって船舶を運航すると、２枚の舵板３０は、プロペラ２０の両脇に配置されて、２枚の舵板の前端はプロペラ回転面の形成する面よりも前方に突出し、この突出長さは船体１０と干渉しない範囲で前方に伸長させて、２枚の舵板３０は薄く形成されて低い流体抵抗と船尾近傍の渦発生への整流効果を狙う。舵板３０は、正面図に示されるように逆さＬ字板状を呈しており、舵板上部で舵軸４０に垂下固定され、舵軸４０は船体１０の船底部分に回転自在に支持されている。操舵時には、舵軸４０の回転に連れて、舵板３０はプロペラの周りを図１５に示すように旋回する。舵板３０が板面上の軸中心で回転するよりも図１５に示すようにプロペラまわりを旋回することにより、プロペラ後流の偏向流の偏向角を増すことができ、旋回性能を向上させる効果が得られる。２枚の舵板３０は、好ましくは内側にキャンバーを設けてその効果により、船体１０を前方に推進する推力を発生する形状とする。舵板３０は、前方厚みを後方厚みに対して厚くし、船体中心線に対して１０度以内傾けることで、適度な迎角を有した配置とし、プロペラ効率を増しつつ、船体１０の船尾近傍の流れに対して抵抗が少ない最適な舵板形状とし、総じて大きな前方推力を得ることができる。
図１１に示す駆動機構では、各々の駆動軸を自在に回転させている。図１５に示すように船尾１１から見る方向から中心に向かい同時に閉じるように旋回させれば、緊急時に緊急制動させることもできる。２軸が各々独立に駆動できれば、舵板４０の旋回が自在に可能となるので、巡航直進時には、舵板３０がプロペラ後流に位置することなく、プロペラの両脇に位置して高い推進効率を与えるという効果を提供しつつ、緊急制動時には、プロペラ後流で船体１０の船軸と９０度の舵角を与えて高い制動力を得たり、プロペラ２０の水流を船舶の旋回のために自在に偏向整流させ、旋回性能を確保する操舵装置が提供されることとなる。
【００５１】
さらに追加の実施態様では、前記船体に位置拘束されて第三の回転中心である支点で揺動支持されて第二の連接点で前記連接棒部材と回転自在に連接される追加のリンク部材が備えられて、第三の回転中心である支点と第二の連接点との距離よりも大であってレバレッジ効果を与える所定の距離を前記支点から隔たる第三の連接点を備えてこれが前記舵柄と回転自在に連接されて舵柄へ前記第三の連接点から前記船体に保持されている前記舵軸に連結されている舵柄に向けてさらに増速される旋回力を提供し前記舵軸中心に主舵を増速回転可能とするのも好ましい。この場合には、第二の連接点が直接舵柄に作用するのではなく、さらに追加のリンク部材を介して追加の第三の連接点を用いて舵柄を旋回させて、すなわち、追加のリンク部材は、第三の連接点を設けて舵柄を回転自在に連接し、支点と第二の連接点の距離と支点と第三の連接点の距離の逆比でレバレッジされてさらに主舵を増速回転可能とし、７０°を超える舵角を実現可能とする。
【００５２】
図１６は、本発明の第四の実施の形態に係る操舵装置の一つの舵の操舵機構部を取り出してみる斜視図である。第一の連接点５０１と第二の連接点５０２は、駆動リンク部材５０６に第一の回転中心５０４を挟んだ位置に配設されて、図１０と同じく請求項７に係る発明の変形実施する場合の実施形態を示している。この実施形態では、入力節である駆動リンク機構がくの字状の形態を呈して、油圧シリンダ機構を舵軸の外側に配設可能としている。このような構成を取ることを可能とすれば、舵軸を二軸構成として両舵軸間に限られたスペースしか残らない小型船の船尾でもタンデム並列の油圧動力機構及び駆動機構を配することを可能とする。図１６に示すように二つの油圧シリンダ軸は、ハの字状に緩い交差角を与えてもよい。油圧シリンダ１００が連接棒５２０を介して第一の連接点部５２１を押すと駆動リンク５０６は、第一の回転中心５０４まわりを旋回する。駆動リンク５０６と舵柄５００を連接する第二の連接点の回転中心５０２で拘束される舵柄５００は舵軸中心５０５まわりを旋回し、舵軸４０を回転させ、舵板３０を旋回させ、第二の連接点５０２と第一の回転中心５０４、舵軸中心５０５との距離比で舵軸を増速回転させ、所望の効果を得る。
【００５３】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の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種々変形して実施することができる。本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態は、かなり詳細に記載されているが、出願人は、この記載によって添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解され、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。したがって、発明は、広い面で、特定の詳細事項に限定されず、各々の機器と実施例が示され、記載されている。したがって、出願人の一般的発明概念の精神とスコープから乖離しないで、これらの詳細に記載された事項から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、水上船舶の主舵の操舵部分に適用可能なものである。
【符号の説明】
【００５５】
１  操舵装置
７  駆動力
８  接線方向成分
１０  船体
１１  船尾管
１８  船軸線
１９  軸受
２０  プロペラ
３０  舵板
４０  舵軸
１００  油圧シリンダ
１０５  高圧ホース
１０７  架台
２００  油圧動力ユニット
５００  舵柄
５０１  第一の連接点
５０２  第二の連接点
５０４  第一の回転中心
５０５  第二の回転中心
５０６  駆動リンク部材
５０８  第一の回転中心の支点部材
５１１  スライド用長孔
５１２  スライド用長孔
５１３  貫通切欠き部
５２０  連接棒
５２１  第一の連接点部
５２２  第二の連接点部
５３０  Ｔ字部材
６０１  駆動機構
７０１  動力機構
Ｒ１  第一の回転中心から第二の連接点との距離
Ａ  三角リンク機構の固定節
Ｂ  三角リンク機構の最長の斜辺節
Ｃ  固定節の対角を鋭角とする短い方の斜辺節
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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