JP4275188B1 - サイドスラスター付き船体 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドスラスターのトンネルによる航行時の抵抗を低減させ、燃料消費率の向上を図ることが可能になるサイドスラスター付き船体を提供すること。
【解決手段】サイドスラスターのトンネル９を開閉する蓋部１７と、蓋部１７に固定され、且つ船底７に回転自在に支持される軸部１９Ａと、軸部１９Ａの回転により、蓋部１７を開閉する駆動装置と、を備え、軸部１９Ａの回転軸線Ｌ２は、トンネル９のトンネル軸線Ｌ１に対して直交する方向に延在し、かつトンネル軸線Ｌ１に対してずれており、トンネル９を開放したときの蓋部１７の表面１７ａは、回転軸線Ｌ２がトンネル軸線Ｌ１に交差する場合に比べて、トンネル軸線Ｌ１に近くなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、サイドスラスターを備えた船体に関するものである。

船体の着岸や離岸を容易にするために、サイドスラスターを備えた船体が従来から知られている。サイドスラスターは、船底を横切るように貫通したトンネルと、トンネル内に配置されたスクリューと、を備える。通常、サイドスラスターは、船首側と船尾側とのそれぞれに設けられており、船体が横に進む際の推進力になっている。サイドスラスター付の船体によれば、着岸する際にタグボートなどが不要となり、操作性が向上する。

サイドスラスターのトンネルは、船体の喫水下の水中にあり、船体の側面に形成されたトンネルの開口（出入口）は、航行の抵抗となり、航行速度及び操船に影響を及ぼし、燃料消費率を低下させる。そこで、例えば、トンネルの出入口を開閉する蓋構造を設け、通常の航行時にはトンネルを閉鎖して抵抗を低減する技術が開発されている（特許文献１参照）。この種の蓋構造は、バタフライ弁に似た構造からなり、トンネルの内周面の形状に対応した円形板と、円形板を回転させる軸部とを備えている。軸部の軸線（回転軸線）は、トンネルの中心線（トンネル軸線）に交差するように配置されており、軸部を回転させると円形板も回転する。円形板は、起立するとトンネルを塞ぎ、トンネルを閉鎖した状態になる。一方で、円形板が倒れて水平に横たわるとトンネルを全開した状態になる。サイドスラスターの作動は、トンネルが全開した状態で行われる。

特開昭５９―４５１９８号公報

蓋構造の円形板は、トンネルを閉鎖したときに外側を向く表面と内側を向く裏面とを有する。蓋構造の回転軸線はトンネル軸線に交差するが、円形板の表面と回転軸線とは実質的には離れているため、トンネルを開くために円形板を倒すと、円形板の表面はトンネル軸線よりも下側にずれる。そのため、トンネルには、このズレを許容する逃げを作る必要がある。この逃げの部分は、円形板が起立しても閉鎖できない隙間となり、航行の際の抵抗になる。しかしながら、従来のサイドスラスター付き船体では、トンネルを閉鎖する蓋部では、回転軸線をトンネル軸線に交差するようにするのが通常であり、特に、上述の隙間に起因した抵抗の発生については配慮されておらず、抵抗の低減による燃料消費率の向上という点では不十分であった。

本発明は、サイドスラスターのトンネルによる航行時の抵抗を低減させ、燃料消費率の向上を図ることが可能になるサイドスラスター付き船体を提供することを目的とする。

本発明は、船底を貫通する円筒状のトンネルと前記トンネル内に配置されたスクリューとを有するサイドスラスター付き船体において、トンネルの出入口を開閉する蓋部と、蓋部に固定され、且つ船底に回転自在に支持される軸部と、軸部の回転により、蓋部を起立させてトンネルを閉鎖させ、また、蓋部を倒してトンネルを開放させる駆動部と、を備え、蓋部は、トンネルを閉鎖したときに、トンネルの外側を向く表面と前記トンネルの内側を向く裏面とを有し、軸部の回転軸線は、トンネルのトンネル軸線に対して直交する方向に延在し、かつトンネル軸線に対してずれており、トンネルを開放したときの蓋部の表面は、回転軸線がトンネル軸線に交差する場合に比べて、トンネル軸線に近くなることを特徴とする。

本発明では、駆動部が軸部の回転させることにより、蓋部を起立させてトンネルを閉鎖させ、また、蓋部を倒してトンネルを開放させる。蓋部には実質的な厚みがあるため、軸部の回転軸線と蓋部の表面との間には、所定の距離がある。そのため、トンネルを開放するために蓋部を倒すと、蓋部の表面は回転軸線よりも例えば下側にずれてしまう。トンネルを閉鎖している場合、蓋部の表面のうち、最も幅の広い部分はトンネル軸線上に存在するが、蓋部を倒してトンネルを開放すると、この最も幅の広い部分は、トンネル軸線よりも下側に来る。従って、トンネルの出入口付近の内周面には、トンネルを開放したときの蓋部の表面との干渉を避けるために、逃げを形成する必要がある。従来の船体では、軸部の回転軸線とトンネル軸線とを交差させることが一般的であった。しかしながら、本発明では、軸部の回転軸線は、トンネル軸線に対して直交する方向に延在し、かつトンネル軸線に対してずれているため、トンネルを開放したときに、従来の一般的な船体、すなわち蓋部を開閉する軸部の回転軸線がトンネル軸線に交差する船体に比べて、蓋部の表面はトンネル軸線に近くなり、逃げとなる隙間の寸法を従来の船体に比べて小さくできる。蓋部を起立させてトンネルを閉鎖しても、逃げとなる隙間を蓋部でカバーすることはできないため、この逃げの隙間は通常の航行において抵抗になってしまう。従って、逃げを小さくできれば、トンネルを閉鎖したときにトンネルの内周面と蓋部との間に生じる隙間が小さくなることになり、航行時の抵抗が低減されて、燃料消費率の向上を図ることができる。

さらに、船底のトンネルを設けた部分の幅は、上側よりも下側の方が狭くなっており、蓋部は、トンネルの出入口周りの船底の外周面に倣って斜めに起立してトンネルを閉鎖し、軸部の回転軸線は、トンネル軸線に対して上側にずれており、蓋部の表面のうち、回転軸線方向の幅が最も広い部分は、トンネルを開放したときに、回転軸線がトンネル軸線に交差する場合に比べて、トンネル軸に近くなると好適である。蓋部は、トンネルの出入口周りの船底の外周面に倣って斜めに起立してトンネルを閉鎖するために、トンネルの出入口を閉鎖して航行する際の抵抗を少なくできる。さらに、軸部の回転軸線は、トンネル軸線に対して上側にずれており、蓋部の表面のうち、軸部の軸線方向の幅が最も広い部分は、トンネルを開放したときに、軸部の軸線がトンネル軸線に交差する場合に比べて、トンネル軸線に近くなる。この最も幅の広い部分に合わせてトンネルの逃げを形成する必要がある。最も幅の広い部分がトンネル軸線に近くなることで、軸部の回転軸線がトンネル軸線に交差する場合に比べて確実に逃げを小さくでき、航行時の抵抗を低減でき、燃料消費率の向上を図ることができる。

さらに、蓋部は、表面と裏面とが凸曲面である翼形状であると好適である。蓋部を倒してトンネルを開放し、その状態でスクリューを駆動させた際に、トンネル内を通過する流体の抵抗が少なくなり、燃料消費率の向上を図ることができる。

さらに、蓋部に固定された軸部は、一対あり、一対の軸部は、蓋部の両側にそれぞれ独立して配置されていると好適である。一対の軸部は、それぞれ独立して設けられているため、一方の軸部の損傷などに伴う修理やメンテナンスが容易になる。

さらに、駆動部は、油圧を利用して蓋部を開閉させると好適である。油圧を利用することで、小型でありながら大きな出力を得ることができ、さらに、摩擦損失が少なくて効率がよい。

さらに、駆動部は、一対の軸部それぞれから突出し、かつ軸部の回転軸線に交差する方向に延在する一対のアーム部と、一対のアーム部それぞれに連結され、アーム部を傾動させて軸部を回転させる一対のシリンダ部と、一対のシリンダ部の双方に油圧をかける油圧ポンプと、を備えると好適である。シリンダ部が作用してアーム部が傾動し、アーム部の傾動によって軸部が回転して蓋部を開閉するため、少ない力で効率よく蓋部を開閉させることができる。

さらに、駆動部は、シリンダ部に設けられ、かつ蓋部の開放位置及び閉鎖位置の少なくとも一方を検出して油圧ポンプの作動を停止させる検出部を更に有する好適である。検出部が蓋部の開放位置を検出する場合には、閉鎖位置から開放位置まで運動してくる蓋部を開放位置で確実に停止させることができる。また、検出部が蓋部の閉鎖位置を検出する場合には、開放位置から閉鎖位置まで運動してくる蓋部を閉鎖位置で確実に停止させることができる。

さらに、蓋部がトンネルを閉鎖したときに、シリンダ部にかけた油圧を維持して蓋部を所定位置に保持するロッキング部を更に備えると好適である。蓋部を所定位置（例えば、閉鎖位置または開放位置）に保持できるので、蓋部のブレによる影響を排除してトンネルの出入口で生じ得る抵抗を安定して低減することができる。

さらに、蓋部がトンネルの出入口を閉鎖している状態で、蓋部に外力の過負荷がかかると、ロッキング部による蓋部の保持を解除する過負荷防止部を更に備えると好適である。蓋部に外力の過負荷がかかった場合に、ロッキング部による蓋部の保持が解除されるので、過負荷による蓋部や駆動部の破損などが回避される。

さらに、船底には、船首側の前部と船尾側の後部との両方に、サイドスラスターのトンネルが設けられ、蓋部は、少なくとも前部のトンネルの出入口を開閉すると好適である。通常の航行時には、船首側のサイドスラスターのトンネルの抵抗によって燃料消費率が低減し易いため、少なくとも前部のトンネルの出入口を蓋部によって開閉することで、燃料消費率の低減を効率よく抑えることができる。

本発明によれば、サイドスラスターのトンネルによる航行時の抵抗を低減させ、燃料消費率の向上を図ることができる。

以下、本発明に係るサイドスラスター付き船体の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、サイドスラスター付き船体（以下、「船体」という）１を概略的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。

船体１には、船首１ａ側の前部と船尾１ｂ側の後部との両方にサイドスラスター３，５が設けられている。船首１ａ側のサイドスラスター３は、通称、バウスラスター３と呼ばれ、船尾１ｂ側のサイドスラスイター５は、通称、スターンスラスター５と呼ばれる。近年の大型客船などでは、バウスラスター３を３基、スターンスラスター５を３基備えているものも存在するが、本実施形態では、スターンスラスター５を１基及びバウスラスター３を１基備えた船体１を例示する。バウスラスター３及びスターンスラスター５を備えていると、岸壁に着岸する時にもタグボートなどの応援を呼ばなくても容易に操船できるので便利であり、その分、経済的でもある。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、バウスラスター３を拡大して示す図であり、図３は、図２で示す蓋部の断面を拡大して示す図である。また、図４は蓋部を開閉する油圧シリンダを拡大して示す図であり、図５は、蓋部の平面図である。以下、図２〜図５を参照してサイドスラスターの説明を行うが、本実施形態では、バウスラスター３とスターンスラスター５とは実質的に同様の構成を備えているため、バウスラスター３を中心に説明し、スターンスラスター５の説明は省略する。

船体１の船底７は、喫水時における水中の抵抗や操船性など、様々な要素を考慮して設計される。本実施形態に係る船底７は、航行時の流体抵抗を低減するために略流線型（図１（ｂ）参照）になっている。船底７には、バウスラスター３のトンネル９が設けられている。トンネル９は、断面円形の円筒形状であり、前後方向に直交する左右方向に沿って船底７を貫通している。トンネル９の左右方向の略中央には、トンネル９内に海水などの流体を引き込んで吐出するためのスクリュー１１が設けられている。スクリュー１１は駆動モータ１３の駆動によって回転し、駆動モータ１３は、船底７内に設けられたチャンバ１５内に配置されている。

船底７は、トンネル９を設けた部分において、下側の幅Ｂ１が上側の幅Ｂ２よりも狭くなっている（図２参照）。そのため、トンネル９の左右の出入口９ａ周りにおける船底７の外周面７ａは、トンネル９の中心線（トンネル軸線）Ｌ１に対して斜めに傾斜した凸状の曲面になっている。トンネル９の左右の出入口９ａには、それぞれ出入口９ａを開閉する蓋部１７が設けられている。蓋部１７は、軸部１９Ａ，１９Ｂの回転によって開閉するバタフライ弁に似た構造であるが、蓋部１７の平面視での形状は真円に近い円形状ではなく、むしろ楕円に近い卵型の形状になっている（図５参照）。この蓋部１７の形状は、トンネル９の出入口９ａ周りにおける船底７の外周面７ａの形状に倣ってトンネル９を斜めに切り欠いた場合に生ずる形状に対応している。

蓋部１７は、トンネル９の出入口９ａを閉鎖したときに、トンネル９の外側を向く表面１７ａとトンネル９の内側を向く裏面１７ｂとを有する。蓋部１７は、表面１７ａと裏面１７ｂとが凸曲面である翼形状であり、凸レンズ状になっている。なお、蓋部１７は、翼形状の一枚のプレート体によってトンネル９の出入口９ａを閉鎖可能になっている。

図４に示されるように、蓋部１７の両側（船体１の前後方向の両側）には、それぞれ独立した一対の軸部１９Ａ，１９Ｂが設けられている。軸部１９Ａ，１９Ｂは、トンネル９周りの船底７に溶接などによって固定されたボス部２１に支持されている。ボス部２１内には、軸部１９Ａ，１９Ｂを回転自在に支える軸受部（図示せず）と、水密機構を構成するシールリング（図示せず）とが組み込まれている。一対の軸部１９Ａ，１９Ｂは、蓋部１７の両側それぞれで独立しているため、組み立てや分解などが容易であり、軸部１９Ａ，１９Ｂをボス部２１内に挿入したり、引き抜いたりする場合の外部スペースも、蓋部を横切る一本の軸部で蓋部を回転自在に支持する場合に比べて小さくて済む。

一対の軸部１９Ａ，１９Ｂのうち、一方の軸部１９Ａは、基端側で蓋部１７に固定されている。軸部１９Ａの先端はボス部２１から突き出しており、その先端には、軸部１９Ａの回転軸線Ｌ２に直交する方向に突き出して延在するアーム部２３が固定されている。アーム部２３は、油圧シリンダ２５Ａのピストンロッド２５ａにピンを介して連結されている。アーム部２３は、ピストンロッド２５ａの往復動によって軸部１９Ａを中心にして傾動し、アーム部２３の傾動に伴って軸部１９Ａは回転する。他方の軸部１９Ｂも同様であり、船底７に固定されたボス部２１に回転自在に支持され、アーム部２３がピストンロッド２５ａに連結されている。アーム部２３は、油圧シリンダ２５Ｂのピストンロッド２５ａの往復動によって傾動し、アーム部２３の傾動によって軸部１９Ｂは回転する。なお、ピストンロッド２５ａが前進した場合の終端には、蓋部１７の閉鎖位置に対応したストッパ部材（図示せず）が設けられており、ピストンロッド２５ａはストッパ部材に当接することで前進移動を規制される。

両方の軸部１９Ａ，１９Ｂそれぞれに連結された一対のピストンロッド２５ａは同期して往復動し、両方の軸部１９Ａ，１９Ｂを同調させながら回転させる。軸部１９Ａ，１９Ｂの回転に伴って蓋部１７は開閉運動する。蓋部１７は、トンネル９の出入口９ａ周りの船底７の外周面７ａに倣って斜めに起立した状態ではトンネル９の出入口９ａを閉鎖し、倒れて水平に横たわった状態ではトンネル９の出入口９ａを全開する。

蓋部１７は、油圧を利用した駆動装置（駆動部）２４によって開閉される。図６には、駆動装置２４を構成する油圧回路が示されている。図６に示されるように、駆動装置２４は、ピストンロッド２５ａを往復動させる油圧シリンダ（シリンダ部）２５Ａ，２５Ｂを備える。油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂは、蓋部１７の各軸部１９Ａ，１９Ｂに対応して一対設けられており、蓋部１７を挟むようにして配置されている。

駆動装置２４の油圧回路には、油槽３１から電磁方向切換弁４１に連通する第１の油路５１及び第２の油路５２が設けられている。第１の油路５１は、作動油を供給するためのラインであり、第２の油路５２は、作動油を油槽３１に戻すためのラインである。

第１の油路５１には、油圧ポンプ２７が設けられている。油圧ポンプ２７は、電動機２９の起動によって作動し、油槽３１から作動油を吸い込み、吐出ポート２７ａから吐出する。さらに、第１の油路５１には、油圧ポンプ２７の上流側、すなわち油槽３１側に油圧ポンプ２７を保護するためのフィルタ３３が設けられている。さらに、第１の油路５１には、油圧ポンプ２７の下流側に逆止弁３５及びストップ弁３９が設けられている。

また、第１の油路５１には、逆止弁３５とストップ弁３９との間で分岐して第２の油路５２に連通するバイパス路５３が設けられており、バイパス路５３には油圧回路内を定圧に保持するリリーフ弁３７が設けられている。

電磁方向切換弁４１は、中立位置Ｐｎから励磁されることで開位置Ｐｏまたは閉位置Ｐｃのいずれか一方に切り替えられ、消磁されると中立位置Ｐｎに戻る。開位置Ｐｏは、ピストンロッド２５ａを突き出させて（前進させて）、蓋部１７を開方向に移動させるように作動油を供給する位置である。閉位置Ｐｃは、ピストンロッド２５ａを引っ込めて（後退させて）、蓋部１７を閉方向に移動させるように作動油を供給する位置である。中立位置Ｐｎは、油圧シリンダ２５への作動油の供給を停止する位置である。また、電磁方向切換弁４１は、蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂ及び蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂに電気的に接続されている。電磁方向切換弁４１は、蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂまたは蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂからの検出信号に基づいて開位置Ｐo、中間位置Ｐｎまたは閉位置Ｐｃを切り替える。

電磁方向切換弁４１には、一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂそれぞれに連通する第３の油路５４及び第４の油路５５が接続されている。電磁方向切換弁４１が開位置Ｐｏの場合、第１の油路５１から供給された作動油は第３の油路５４に供給され、第４の油路５５から戻ってくる作動油は第２の油路５２を介して油槽３１に戻される。電磁方向切換弁４１が閉位置Ｐｃの場合、第１の油路５１から供給された作動油は第４の油路５５に供給され、第３の油路５４から戻ってくる作動油は第２の油路５２を介して油槽３１に戻される。電磁方向切換弁４１が中立位置Ｐｎの場合には、第１の油路５１から作動油が供給されても、第３の油路５４及び第４の油路５５に供給されることなく、第２の油路５２を介して油槽３１に戻される。

第３の油路５４は分岐しており、各分岐路は、一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂそれぞれに接続されている。また、第４の油路５５は分岐しており、各分岐路は、一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂそれぞれに接続されている。一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂは同様の構成であるため、第３の油路５４及び第４の油路５５と油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂとの接続については、一方の油圧シリンダ２５Ａを例にして説明する。油圧シリンダ２５Ａは複動シリンダであり、作動油を供給する二つのポート２５ｃ，２５ｄがピストン２５ｂを挟むようにして設けられている。第３の油路５４はピストンロッド２５ａを前進させる側のポート２５ｃに接続され、第４の油路５５は、ピストンロッド２５ａを後退させる側のポート２５ｄに接続されている。第３の油路５４から作動油を供給する場合には、第４の油路５５から作動油が排出され、第４の油路５５から作動油を供給する場合には、第３の油路５４から作動油が排出される。

第３の油路５４及び第４の油路５５にはロッキング回路（ロッキング部）４３が設けられている。ロッキング回路４３は、第３の油路５４及び第４の油路５５のそれぞれに設けられたパイロットチェック弁４３ａ，４３ｂを備えている。第３の油路５４に設けられたパイロットチェック弁４３ａは、電磁方向切換弁４１側からの作動油の流れを許容し、油圧シリンダ２５側からの作動油の流れを規制する。また、第４の油路５５に設けられたパイロットチェック弁４３ｂは、電磁方向切換弁４１側からの作動油の流れを許容し、油圧シリンダ２５側からの作動油の流れを規制する。ロッキング回路４３は、蓋部１７が開放位置または閉鎖位置に到達して電磁方向切換弁４１が中立位置Ｐｎに切り替えられた際に、油圧シリンダ２５からの作動油の逆流を抑止してピストンロッド２５ａを所定位置に保持し、その結果として、蓋部１７の運動を停止させて蓋部１７を所定位置に保持する。

また、第３の油路５４に設けられたパイロットチェック弁４３ａは、電磁方向切換弁４１側から作動油が供給されて油圧がかかると、第４の油路５５に設けられたパイロットチェック弁４３ｂを開く。その結果、第４の油路５５では、油圧シリンダ２５側からの作動油が電磁方向切換弁４１側に向けて排出される。その結果として、第３の油路５４から作動油を供給する際には、第４の油路５５からの作動油がスムーズに排出される。また、第４の油路５５に設けられたパイロットチェック弁４３ｂは、電磁方向切換弁４１側から作動油が供給されて油圧がかかると、第３の油路５４に設けられたパイロットチェック弁４３ａを開く。その結果、第３の油路５４では、油圧シリンダ２５側からの作動油が電磁方向切換弁４１側に向けて排出される。その結果として、第４の油路５５から作動油を供給する際には、第３の油路５４からの作動油がスムーズに排出される。

また、第３の油路５４及び第４の油路５５にはロッキング回路４３よりも油圧シリンダ２５側に過負荷防止回路（過負荷防止部）４５が設けられている。過負荷防止回路４５には、第２の油路５２に接続された戻り油路５６が設けられている。戻り油路５６には、安全弁（リリーフ弁）５７が設けられている。戻り油路５６における安全弁５７よりも上流側、すなわちロッキング回路４３に近い側には、第３の油路５４に接続された第１のバイパス路５６ａと第４の油路５５に接続された第２のバイパス路５６ｂとが設けられている。さらに、戻り油路５６における安全弁５７よりも下流側には、第３の油路５４に接続された第３のバイパス路５６ｃと第４の油路５５に接続された第４のバイパス路５６ｄとが設けられている。第１のバイパス路５６ａには、第３の油路５４から戻り油路５６への流れを規制する逆止弁５６ｅが設けられ、第２のバイパス路５６ｂには、第４の油路５５から戻り油路５６への流れを規制する逆止弁５６ｆが設けられている。また、第３のバイパス路５６ｃには第３の油路５４の高圧油を安全弁５７に導く逆止弁５６ｇが設けられ、第４のバイパス路５６ｄには第４の油路５５の高圧油を安全弁５７に導く逆止弁５６ｈが設けられている。逆止弁５６ｇは第４の油路５５から第３の油路５４への流れを阻止する。また、逆止弁５６ｈは第３の油路５４から第４の油路５５への流れを阻止する。

過負荷防止回路４５は、トンネル９を閉鎖している蓋部１７に対して波浪力などの外的な過負荷がかかり、その結果として、ピストンロッド２５ａ、第４の油路５５及び逆止弁５６ｈを介して所定圧以上の油圧が安全弁５７にかかると安全弁５７が開放され、作動油は逆止弁５６ｅを介し第４の油路５４に導かれる。同時に、油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂのピストン２５ｂの有効面積差により生じる油量の不足分は第２の油路５２を介して油槽３１から供給される。その結果、蓋部１７は開方向に運動し、蓋部１７や駆動装置２４に過度の負荷をかけなくなり、損傷を防止することができる。なお、安全弁５７は、リリーフ弁６に比べて高圧の設定になっている。

また、駆動装置２４には、ピストンロッド２５ａが後退して引っ込んだ状態、すなわち蓋部１７がトンネル９の出入口９ａを閉鎖している状態を検出する蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂと、ピストンロッド２５ａが前進して突き出した状態、すなわち蓋部１７がトンネル９の出入口９ａを開放（全開）している状態を検出する一対の蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂと、が設けられている。蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂと蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂとは、一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂそれぞれに設けられており、油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂのピストンロッド２５ａの往復軌道の終端に近接する位置に配置されている。蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂ及び蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂは、電動機２９及び電磁方向切換弁４１に電気的に接続されており、検出信号を伝える事が出来るようになっている。

本実施形態に係る船体１では、蓋部１７を開閉させる軸部１９Ａ，１９Ｂの回転軸線Ｌ２は、トンネル軸線Ｌ１に直交する方向に延在し、トンネル軸線Ｌ１に対して上側にずれている。以下、軸部１９Ａ，１９Ｂの回転軸線Ｌ２がトンネル軸線Ｌ１に対してずれていることで奏される作用及び効果について、図３、図７及び図８を参照して説明する。

図７は、従来のサイドスラスターを例示するものであり、蓋部を中心に示す拡大断面図である。また、図８は、従来のサイドスラスターと本実施形態に係るサイドスラスターとを比較するために、蓋部を模式的に示す図であり、（ａ）は、本実施形態に係る蓋部の断面図、（ｂ）は、本実施形態に係る蓋部の正面図であり、（ａ）と（ｂ）とは対応関係にある。また、図８（ｃ）は、従来例に係る蓋部の断面図、（ｄ）は、従来例に係る蓋部の正面図であり、（ｃ）と（ｄ）とは対応関係にある。

図８（ｃ）、（ｄ）に示されるように、従来例では、軸部１１９の回転軸線Ｌ３は、トンネル軸線Ｌ１に交差している。蓋部１１７には実質的な厚みがあるため、軸部１１９の回転軸線Ｌ３と蓋部１１７の表面１１７ａとの間には、所定の距離がある。そのため、トンネル１０９を開放するために蓋部１１７を倒すと、蓋部１１７の表面１１７ａは回転軸線Ｌ３よりも下側にずれてしまう。蓋部１１７がトンネル１０９を閉鎖している状態では、蓋部１１７の表面１１７ａのうち、最も幅の広い部分Ｐｂはトンネル軸線Ｌ１上に存在するが、蓋部１１７を倒すと、この最も幅の広い部分Ｐｂは、トンネル軸線Ｌ１よりも下側に来る。従って、トンネル１０９の出入口付近の内周面には、トンネル１０９を開放したときの蓋部１１７の表面１１７ａとの干渉を避けるために、逃げＲｂを形成する必要がある。蓋部１１７を起立させてトンネル９を閉鎖しても、逃げＲｂとなる隙間を蓋部１１７でカバーすることはできないため、この逃げＲｂの隙間は通常の航行において抵抗になってしまう。

図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、本実施形態では、軸部１９Ａの回転軸線Ｌ２は、トンネル軸線Ｌ１に対して上側にずれている。従って、トンネル９を開放したときに、従来例に比べて、蓋部１７の表面１７ａ（最も幅の広くなる部分Ｐａ）はトンネル軸線Ｌ１に近くなり、逃げＲａとなる隙間の寸法を従来の船体に比べて小さくできる。そして、逃げＲａを小さくできれば、トンネル９を閉鎖したときにトンネル９の内周面と蓋部１７との間に生じる隙間が小さくなることになり、航行時の抵抗が低減されて、燃料消費率の向上を図ることができる。

続いて、サイドスラスターの運転方法について、バウスラスター３のトンネル９を開閉する蓋部１７の動作手順を中心に説明する。通常の航行が終了し、目的地の岸壁に着岸する場合には、操船を行う操作員は、開放スイッチを押して開放操作を行う。すると、電動機２９が作動して油圧ポンプ２７が作動する。電動機２９が定格回転に達すると、電磁方向切換弁４１が開位置Ｐｏに切り替わる。

この状態で、第３の油路５４を通る作動油は油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂに供給され、一方で、第４の油路５５を介して油圧シリンダ２５からの作動油が排出される。すると、ピストンロッド２５ａが前進して軸部１９Ａ，１９Ｂを回転させ、蓋部１７が倒れてトンネル９の出入口９ａを開き始める。蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂがピストンロッド２５ａを検出すると、電磁方向切換弁４１が消磁されて中立位置Ｐｎに切り替わり、また、電動機２９は停止して油圧ポンプ２７の作動が停止する。ここで、ロッキング回路４３が機能し、油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂからの作動油の逆流を防止し、ピストンロッド２５ａを所定位置に保持する。その結果として蓋部１７はトンネル９の出入口９ａを全開した開放位置に保持される。

トンネル９が開放されると、駆動モータ１３が起動し、バウスラスター３のスクリュー１１を回転させる。トンネル９内に配置されたスクリュー１１が回転すると、船体１に対して横方向への推進力が働く。その結果、船体１はタグボート無しで横方向に移動し、着岸する。

次に、蓋部１７によってトンネル９の出入口９ａを閉鎖する際の動作手順について説明する。操作員は、閉鎖スイッチを押して閉鎖操作を行う。すると、電動機２９が作動して油圧ポンプ２７が作動する。電動機２９が定格回転に達すると、電磁方向切換弁４１が励磁されて中立位置Ｐｎから閉位置Ｐｃに切り替わる。

この状態で、第４の油路５５を通る作動油は油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂに供給され、一方で、油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂから第３の油路５４を通って作動油が排出される。すると、ピストンロッド２５ａが後退して軸部１９Ａ，１９Ｂを回転させ、蓋部１７が起立してトンネル９の出入口９ａを閉じ始める。蓋開放位置検出スイッチ４９Ａ，４９Ｂが解除され、蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂがピストンロッド２５ａを検出すると、電磁方向切換弁４１が消磁されて中立位置Ｐｎに切り替わり、また、電動機２９は停止して油圧ポンプ２７の作動が停止する。ここで、ロッキング回路４３が機能し、油圧シリンダ２５からの作動油の逆流を防止し、ピストンロッド２５ａを所定位置に保持する。その結果として蓋部１７はトンネル９の出入口９ａを閉鎖した閉鎖位置に保持される。

次に、蓋部１７がトンネル９の出入口９ａを閉鎖している状態で、航行中、蓋部１７に外的な過負荷が働いた場合のセーフティー機能について説明する。蓋部１７に波浪力などの外的な過負荷が働き、蓋部１７がトンネル９の出入口９ａを開く方向に力を受けると、ピストンロッド２５ａには前進する方向に過度の力が作用することになる。すると、油圧シリンダ２５内の作動油は、第４の油路５５を介して過負荷防止回路４５に所定圧以上の過度の油圧をかける。

過負荷防止回路４５では、第４の油路５５及び第４のバイパス路５６ｄを介して過度の油圧がかかると、安全弁５７が開き、戻り油路５６に排出される。一方で、第３の油路５４には、過負荷防止回路４５の第１のバイパス路５６ａを介して作動油が供給されると共に油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂのピストン２５ｂの有効面積差により生じる油量の不足分は第２の油路５２を介して油槽３１から供給される。その結果として、ピストンロッド２５ａは前進して突き出し、蓋部１７を開放させて過負荷がかかる状態を解消する。

ピストンロッド２５ａの前進により蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂのいずれかが非検出状態になると非検出信号を電動機２６及び電磁方向切換弁４１に通知する。蓋閉鎖位置検出スイッチ４７Ａ，４７Ｂからの非検出信号を受け、電動機２９は油圧ポンプ２７を作動させ、電磁方向切換弁４１は、中立位置Ｐｎから閉位置Ｐｃに切り替わり、一旦開いた蓋部１７は、再び、トンネル９の出入口９ａを閉鎖する方向に作動する。

本実施形態に係る船体１による効果について説明する。蓋部１７でトンネル９を閉鎖している場合、蓋部１７の表面１７ａのうち、最も幅の広い部分Ｐａ（図８（ａ）、（ｂ）参照）はトンネル軸線Ｌ１上に存在するが、蓋部１７を倒すと、この最も幅の広い部分Ｐａは、トンネル軸線Ｌ１よりも下側に来る。この最も幅の広い部分Ｐａとの干渉を避けるために、トンネル９の出入口９ａ付近の内周面には、逃げＲａを形成する必要がある。船体１では、軸部１９Ａ，１９Ｂの回転軸線Ｌ２は、トンネル軸線Ｌ１に対して直交する方向に延在し、かつトンネル軸線Ｌ１に対してずれているため、従来の一般的な船体（図７及び図８（ｃ），（ｄ）参照）、すなわち蓋部１１７を開閉する軸部１１９の回転軸線Ｌ３がトンネル軸線Ｌ１に交差する船体に比べて、蓋部１７の表面１７ａはトンネル軸線Ｌ１に近くなり、逃げＲａとなる隙間の寸法を従来の船体の逃げＲｂの寸法に比べて小さくできる。蓋部１７を起立させてトンネル９を閉鎖しても、逃げＲａとなる隙間を蓋部１７でカバーすることはできないため、この逃げＲａの隙間は通常の航行において抵抗になってしまう。しかしながら、船体１では、従来の船体に比べて、逃げＲａを小さくできるので、トンネル９を閉鎖したときにトンネル９の内周面と蓋部１７との間に生じる隙間が小さくなり、航行時の抵抗が低減されて、燃料消費率の向上を図ることが可能になる。特に、船体１では、蓋部１７を倒した時に、最も幅の広い部分Ｐａが、従来の船体に比べてトンネル軸線Ｌ１に近くなるため、確実に逃げＲａを小さくでき、航行時の抵抗を低減でき、燃料消費率の向上を図ることができる。

さらに、船体１では、船底７のトンネル９を設けた部分の幅は、上側の幅Ｂ２よりも下側の幅Ｂ１の方が狭くなっており、蓋部１７は、トンネル９の出入口９ａ周りの船底７の外周面７ａに倣って斜めに起立してトンネル９を閉鎖する。その結果として、船底７の外周面７ａと蓋部１７の表面１７ａとの間に段差などが生じ難くなり、航行する際の抵抗を少なくできる。

さらに、本実施形態に係る蓋部１７は、表面１７ａと裏面１７ｂとが凸曲面である翼形状であるため、蓋部１７を倒してトンネル９を開放し、その状態で、スクリュー１１を駆動させた際に、トンネル９内を通過する海水などの流体の抵抗が少なくなり、燃料消費率の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、蓋部１７に固定された軸部１９Ａ，１９Ｂは、一対あり、一対の軸部１９Ａ，１９Ｂは、蓋部１７の両側にそれぞれ独立して配置されているため、一方の軸部１９Ａ，１９Ｂの損傷などに伴う修理やメンテナンスが容易になる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置２４は、油圧を利用して蓋部１７を開閉させているため、小型でありながら大きな出力を得ることができ、さらに、摩擦損失が少なくて効率がよい。

特に、駆動装置２４は、一対の軸部１９Ａ，１９Ｂそれぞれから突出し、かつ軸部１９Ａ，１９Ｂの回転軸線Ｌ２に交差する方向に延在する一対のアーム部２３と、一対のアーム部２３それぞれに連結され、アーム部２３を傾動させて軸部１９Ａ，１９Ｂを回転させる一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂと、一対の油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂの双方に油圧をかける油圧ポンプ２７と、を備えている。油圧シリンダ２５Ａ，２５Ｂが作用してアーム部２３が傾動し、アーム部２３の傾動によって軸部１９Ａ，１９Ｂが回転して蓋部１７を開閉するため、少ない力で効率よく蓋部１７を開閉させることができる。

さらに、本実施形態では、蓋閉鎖位置検出スイッチ２７Ａ，２７Ｂと蓋開放位置検出スイッチ２９Ａ，２９Ｂとが設けられており、蓋開放位置検出スイッチ２９Ａ，２９Ｂでピストンロッド２５ａが検出されると、油圧ポンプ２７の作動が停止される。また、蓋開放位置検出スイッチ２９Ａ，２９Ｂが解除されて蓋閉鎖位置検出スイッチ２７Ａ，２７Ｂでピストンロッド２５ａが検出されると、油圧ポンプ２７の作動が停止される。その結果、蓋部１７を開放位置または閉鎖位置で確実に停止させることができる。

さらに、本実施形態では、ロッキング回路４３（ロッキング部）を備えているので、蓋部１７を所定位置、例えば、閉鎖位置または開放位置に保持できる。その結果として、蓋部１７のぶれによる影響を排除してトンネル９の出入口９ａで生じ得る抵抗を安定して低減することができる。特に、蓋部１７を閉鎖位置で保持できるので航行中の蓋部１７のぶれによる抵抗の発生を抑えることができ、また、蓋部１７を開放位置で保持できるのでサイドスラスター３，５を作動させた際の蓋部１７のぶれによる抵抗の発生を抑えることができる。

さらに、本実施形態は過負荷防止回路４５（過負荷防止部）を備え、蓋部１７に外力の過負荷がかかった場合に、ロッキング回路４３による蓋部１７の保持が解除されるので、過負荷による蓋部１７の破損などが回避される。

さらに、船底７には、バウスラスター３とスターンスラスター５とが設けられ、バウスラスター３及びスターンスラスター５それぞれのトンネル９に蓋部１７が設けられている。通常の航行時には、船首１ａ側のサイドスラスター（バウスラスター３）のトンネル９の抵抗によって燃料消費率が低減し易いが、バウスラスター３のトンネル９に蓋部１７を設けているので、通常の航行時、少なくともバウスラスター３のトンネル９の出入口９ａを蓋部１７で閉塞することで、燃料消費率の低減を効率よく抑えることができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、蓋部を倒したときに蓋部の表面がトンネル軸線よりも下側にくる場合を説明したが、上側にくる場合も同様である。この場合、蓋部の回転軸線をトンネル軸線よりも下側にずらすことで、回転軸線がトンネル軸線に交差する従来の船体に比べて蓋部を開放したときに、蓋部の表面がトンネル軸線に近くなる。

また、上記実施形態では、翼形状の蓋部を例に説明したが、平板状の蓋部であってもよい。また、上記実施形態では、蓋部の開閉を行う駆動部として油圧を利用した駆動装置を例に説明したが、機械的な構造によって蓋部を開閉する装置であってもよい。また、上記実施形態では、蓋部の開放位置と閉鎖位置とをそれぞれ検出する二つのスイッチ（蓋閉鎖位置検出スイッチ、蓋開放位置検出スイッチ）を例に検出部を説明したが、開放位置を検出する検出部のみ、または閉鎖位置を検出する検出部のみを設ける形態であってもよい。

本発明の実施形態に係るサイドスラスター付き船体を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 油圧シリンダを拡大して示す側面図である。 蓋部がトンネルの出入り口を閉鎖している状態を示す正面図である。 蓋部の平面図である。 駆動装置の油圧回路を示す図である。 従来例に係る蓋部の断面図である。 本実施形態と従来例とを比較するための模式的な図であり、（ａ）は本実施形態に係る蓋部の断面図、（ｂ）は本実施形態に係る蓋部の正面図、（ｃ）は従来例に係る蓋部の断面図、（ｄ）は従来例に係る蓋部の正面図である。

符号の説明

１…船体（サイドスラスター付き船体）、３…バウスラスター（サイドスラスター）、５…スターンスラスター（サイドスラスター）、７…船底、９…トンネル、９ａ…トンネルの出入口、１１…スクリュー、１７…蓋部、１７ａ…表面、１７ｂ…裏面、１９Ａ，１９Ｂ…軸部、２３…アーム部、２４…駆動装置（駆動部）、２５Ａ，２５Ｂ…油圧シリンダ（シリンダ部）、２７…油圧ポンプ、４３…ロッキング回路（ロッキング部）、４５…過負荷防止回路（過負荷防止部）、４７Ａ，４７Ｂ…蓋閉鎖位置検出スイッチ（検出部）、４９Ａ，４９Ｂ…蓋開放位置検出スイッチ（検出部）、Ｌ１…トンネル軸線、Ｌ２…軸部の回転軸線、Ｐａ…蓋部の表面の幅が最も広い部分。

Claims (10)

1. 船底を貫通する円筒状のトンネルと前記トンネル内に配置されたスクリューとを有するサイドスラスター付き船体において、
   前記トンネルの出入口を開閉する蓋部と、
   前記蓋部に固定され、且つ前記船底に回転自在に支持される軸部と、
   前記軸部の回転により、前記蓋部を起立させて前記トンネルを閉鎖させ、また、前記蓋部を倒して前記トンネルを開放させる駆動部と、を備え、
   前記蓋部は、前記トンネルを閉鎖したときに、前記トンネルの外側を向く表面と前記トンネルの内側を向く裏面とを有し、
   前記軸部の回転軸線は、前記トンネルのトンネル軸線に対して直交する方向に延在し、かつ前記トンネル軸線に対してずれており、
   前記トンネルを開放したときの前記蓋部の表面は、前記回転軸線が前記トンネル軸線に交差する場合に比べて、前記トンネル軸線に近くなることを特徴とするサイドスラスター付き船体。
2. 前記船底の前記トンネルを設けた部分の幅は、上側よりも下側の方が狭くなっており、
   前記蓋部は、前記トンネルの出入口周りの前記船底の外周面に倣って斜めに起立して前記トンネルを閉鎖し、
   前記軸部の回転軸線は、前記トンネル軸線に対して上側にずれており、
   前記蓋部の表面のうち、前記回転軸線方向の幅が最も広い部分は、前記トンネルを開放したときに、前記回転軸線が前記トンネル軸線に交差する場合に比べて、前記トンネル軸に近くなることを特徴とする請求項１記載のサイドスラスター付き船体。
3. 前記蓋部は、表面と裏面とが凸曲面である翼形状であることを特徴とする請求項１または２記載のサイドスラスター付き船体。
4. 前記軸部は、一対あり、
   一対の前記軸部は、前記蓋部の両側にそれぞれ独立して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のサイドスラスター付き船体。
5. 前記駆動部は、油圧を利用して前記蓋部を開閉させることを特徴とする請求項４記載のサイドスラスター付き船体。
6. 前記駆動部は、
   一対の前記軸部それぞれから突出し、かつ前記軸部の回転軸線に交差する方向に延在する一対のアーム部と、
   一対の前記アーム部それぞれに連結され、前記アーム部を傾動させて前記軸部を回転させる一対のシリンダ部と、
   一対の前記シリンダ部の双方に油圧をかける油圧ポンプと、
   を備えることを特徴とする請求項５記載のサイドスラスター付き船体。
7. 前記駆動部は、前記シリンダ部に設けられ、かつ前記蓋部の開放位置及び閉鎖位置の少なくとも一方を検出して前記油圧ポンプの作動を停止させる検出部を更に有することを特徴とする請求項６記載のサイドスラスター付き船体。
8. 前記蓋部が前記トンネルを閉鎖したときに、前記シリンダ部にかけた油圧を維持して前記蓋部を所定位置に保持するロッキング部を更に備えることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載のサイドスラスター付き船体。
9. 前記蓋部が前記トンネルの出入口を閉鎖している状態で、前記蓋部に外力の過負荷がかかると、前記ロッキング部による前記蓋部の保持を解除する過負荷防止部を更に備えることを特徴とする請求項８記載のサイドスラスター付き船体。
10. 前記船底には、船首側の前部と船尾側の後部との両方に、前記サイドスラスターの前記トンネルが設けられ、
    前記蓋部は、少なくとも前部の前記トンネルの出入口を開閉することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載のサイドスラスター付き船体。

Images