CN102951255A - 降低船只方向舵阻力的方法 - Google Patents

Abstract

一种降低船只方向舵阻力的方法，尤指一种利用负压导入气体气泡来降低船只方向舵于水中阻力的方法，包含：提供一船只，预定位置设有船体行进所必须的螺旋桨，及设于螺旋桨后方的船只方向舵；在船只方向舵的前缘设置有气体气泡释出装置；提供一气体导入装置，包括至少一导气管体，导气管体上端有一进气口，而下段部连接至气体气泡释出装置的气体导入口；利用船体行进时，螺旋桨产生的高速水流冲击船只方向舵的迎水面，利用伯努利原理于气体气泡释出口形成负压，来吸入气体；气体经由导气管体流入气体导入口，经由气体气泡释出口释出与水流混合后，形成众多的气体气泡。本发明可降低船只方向舵对螺旋桨所产生的高速水流的阻力，达到节能的功效。

Description

降低船只方向舵阻力的方法

技术领域

本发明涉及一种降低船只方向舵(Rudder)阻力的方法，尤指一种利用负压来导入的气体气泡，使船只方向舵降低阻力的方法。

背景技术

船只除了船体外，尚有附挂在船体外部的挂件或挂具，例如：图1所示的船只10，其包括一船体11，及一枢设于船体11且位于吃水线12以下的螺旋桨13，且本图所示船只10位于该螺旋桨13后方的挂件为一船只方向舵14，用来控制方向。

图2所示，上述船只10的螺旋桨13所产生的水流流经船只方向舵14的示意图，由于船只方向舵14正处于螺旋桨13高速水流下游，会增大行船的阻力，但该船只方向舵14却又是本类型船只10不可或缺的挂件。是以，船只方向舵14于螺旋桨13高速水流中产生的阻力，是无法避免的。

但是，在先前技术中，解决上述问题点，大都是在该船舵不影响结构强度的原则下，仅能在形状上设计流线型或作表面处理，来减少船只方向舵的阻力。然，此等方法实际上能降低阻力的效果，不是仍有待提升，就是所费不赀；是以，如何能以低成本来降低船只方向舵的阻力，进而减少燃油的消耗，已为船只制造厂，乃至学术研究单位所欲解决的课题。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种降低船只方向舵阻力的方法，其勿须变更任何原设计，仅须在原船只方向舵前缘设置气体气泡释出装置，利用船体行进所产生的高速水流冲击船只方向舵的迎水面，据以形成负压来导入气体气泡，利用导入的气体气泡，来部分隔离水流与船只方向舵的接触，即可降低船只方向舵对螺旋桨所产生的高速水流的阻力，达到节能的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种降低船只方向舵(Rudder)阻力的方法，尤指一种利用负压导入气体气泡来降低船只方向舵于水中阻力的方法，其特征在于，其包含：

a)提供一船只，其预定位置设有船体行进所必须的螺旋桨，及设于该螺旋桨后方的船只方向舵；

b)在前述船只方向舵的前缘设置有气体气泡释出装置，其利用一中空元件所构成设置在该船只方向舵的迎水面，其上设有至少一个气体导入口，且两侧设有数个气体气泡释出口；

c)提供一气体导入装置，其包括至少一导气管体，该导气管体上端具有一进气口，而下段部连接至该气体气泡释出装置的气体导入口；

d)利用该船体行进时，螺旋桨所产生的高速水流(F)冲击该船只方向舵的迎水面，利用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)于该气体气泡释出口形成负压，来吸入气体；

e)前述气体经由该导气管体流入该气体导入口，并经由该气体气泡释出口释出与水流混合后，形成众多的气体气泡；

f)利用前述释出的气体气泡来隔离部分水流与该船只方向舵之间的接触摩擦，借以降低船只方向舵对螺旋桨所产生的高速水流的阻力。

所述降低船只方向舵(Rudder)阻力的方法，其中，该导气管体上端的进气口设在所述船体内或高于吃水线上。

所述降低船只方向舵(Rudder)阻力的方法，其中，该气体导入装置进一步利用辅助方式导入气体，包括废气利用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入该导气管体内。

所述降低船只方向舵(Rudder)阻力的方法，更设有一加压装置，其由所述船体的空压机、鼓风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器其中任一所构成，以加压方式将气体送入该导气管体内。

本发明的有益效果是，其勿须变更任何原设计，仅须在原船只方向舵前缘设置气体气泡释出装置，利用船体行进所产生的高速水流冲击船只方向舵的迎水面，据以形成负压来导入气体气泡，利用导入的气体气泡，来部分隔离水流与船只方向舵的接触，即可降低船只方向舵对螺旋桨所产生的高速水流的阻力，达到节能的功效。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有船只方向舵示意图。

图2是现有水流流经船只方向舵的示意图。

图3是本发明的气体气泡产生示意图。

图4是本发明的气体导入装置示意图。

图5是图4所示5-5断面剖示图。

图6是图5所示6部位所指的主要构造放大示意图，用以显示该气体气泡于负压产生的示意图。

图7是图6所示气体气泡释出装置的部分立体示意图。

图中标号说明：

10船只

11船体

12吃水线

13螺旋桨

131动力引擎

14船只方向舵

20气体气泡释出装置

21中空元件

211气体导入口

212气体气泡释出口

30气体导入装置

31导气管体

32进气口

33控制阀

34加压装置

50气体气泡

F高速水流

具体实施方式

以下针对本发明上述技术特征提供较佳实施例。但，船只方向舵型式繁多，且形状及构造皆不完全相同，因此仅以较佳实施例加以说明，但其所运用的技术手段则相同，容不逐一赘述。

首先，请参阅图3～图6所示，其中图3所示是揭示本发明的气体气泡50降低船舵阻力的示意图，用以与图2现有的船只方向舵14表面阻力作比较；图4、图5所则揭示本发明一较佳可行实施例，其实施步骤及具体构造包含：

a)提供一船只10，本实施例中该船只10的船体11具有一螺旋桨13，是由一动力引擎131所带动，使该螺旋桨13送出高速水流F，而一船只方向舵14设在该螺旋桨13之后。

b)在前述船只方向舵14的前缘设有气体气泡释出装置20，如图6、图7所示，本实施例中，该气体气泡释出装置20利用一中空元件21所构成，设置在该船只方向舵14的迎水面，该中空元件21设有至少一个气体导入口211，且两侧设有数个气体气泡释出口212，该气体气泡释出口212可为圆孔或其它形体，本实施例中，该中空元件21为一圆管设在该船只方向舵14前缘的迎水面，但不限定于此。即本发明的中空元件21，可为其它形体，并在各型管体上钻设有多数的气体气泡释出口212，且该气体气泡释出口212可为圆孔或其它形状。此种形状上的变化，皆为本发明可实施范围。再者，该中空元件21可于船只出厂时，即与该船只方向舵14一体成型，并设有气体气泡释出口212；亦可在服役船只，以加挂方式设置而固定在该船只方向舵14的迎水面，不会破坏到船只方向舵14的结构，且设置上也非常方便。

c)提供一气体导入装置30，如图4所示，其包括至少一导气管体31，该导气管体31上端具有一进气口32，而下段部连接至该气体气泡释出装置20的气体导入口211。而该导气管体31上端的进气口32可设在船体11内或高于吃水线12上。

d)利用该船体11行进时，螺旋桨13所产生的高速水流F冲击该船只方向舵14的迎水面，利用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)于该气体气泡释出口212形成负压，来吸入气体；由于螺旋桨13转动时，其所产生的轴向水流的速度极快，因此可以在该气体气泡释出口212产生很大的负压来吸入气体，而这种气体的导入方法完全不用动力，只要螺旋桨13转动，即可将气体导入，形成无数的气体气泡50非常节省能源。

e)前述气体经由该导气管体31流入该气体导入口211，并经由该气体气泡释出口212释出与水流混合后，形成众多的气体气泡50。

f)如图3所示，利用前述释出的气体气泡50来隔离部分水流F与该船只方向舵14的接触摩擦，借以降低船只方向舵14对螺旋桨13所产生的高速水流的阻力。

申言之，水的阻力比空气大约700～800倍，因此利用气体气泡50来部分隔离水流与船只方向舵14的接触，阻力必然降低，船只方向舵14与水流接触的气体气泡50隔离愈多，减少阻力的效果越好。

经由上述技术手段，使得本发明导入气体气泡50，仅须在船只方向舵14前缘的高速水流区，设置气体气泡释出装置20即可，无须任何动力及变更原先设计。

如图4所示，本发明纵然须要辅助打入气体，则可利用船体11内原有的资源，例如：该气体导入装置30的导气管体31进一步连接一加压装置34，且该导气管体31与该加压装置34间设有一控制阀33，该加压装置34是将该船体11的空气、引擎废气或蒸汽涡轮尾气等气体，以加压辅助方式送入该导气管体31内。

且，该加压装置34可以由该船体11内原有的空压机、鼓风机，引擎或蒸汽涡轮其中任一所构成，其应用上可利用上述引擎废气、蒸气涡轮尾气等低压气体直接导入，因此属于资源回收再利用，不会增加资源及增加成本。此外，也可以利用上述引擎废气、蒸气涡轮尾气等来带动涡轮增压器，制造加压气体，从气体气泡释出口212释出。此外，利用鼓风机等所构成的加压装置34，亦能以少量的动力来供应加压气体，利用大量的气体气泡50来隔离高速水流F与船只方向舵14的接触，可以获得更高的减少阻力效果，具有能以少量的动力既可获得数倍的动力效果，而以上辅助直接导入气体或以加压方式导入气体，皆为该加压装置34所能实施，容不赘述。

本发明运用一气体气泡释出装置20装设在船只方向舵14前缘，巧妙利用伯努利原理：「高速流体使周围产生负压」，利用此一技术手段来导入气体，进而释放出气体气泡50来部分隔离水流与船只方向舵14的接触，即能以最节能及有效的手段，达到降低船只方向舵14对螺旋桨13所产生的高速水流F的阻力的功效增进。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。

Claims (4)

1.一种降低船只方向舵阻力的方法，尤指一种利用负压导入气体气泡来降低船只方向舵于水中阻力的方法，其特征在于，其包含：

a)提供一船只，其预定位置设有船体行进所必须的螺旋桨，及设于该螺旋桨后方的船只方向舵；

b)在前述船只方向舵的前缘设置有气体气泡释出装置，其利用一中空元件所构成设置在该船只方向舵的迎水面，其上设有至少一个气体导入口，且两侧设有数个气体气泡释出口；

c)提供一气体导入装置，其包括至少一导气管体，该导气管体上端具有一进气口，而下段部连接至该气体气泡释出装置的气体导入口；

d)利用该船体行进时，螺旋桨所产生的高速水流(F)冲击该船只方向舵的迎水面，利用伯努利原理于该气体气泡释出口形成负压，来吸入气体；

e)前述气体经由该导气管体流入该气体导入口，并经由该气体气泡释出口释出与水流混合后，形成众多的气体气泡；

f)利用前述释出的气体气泡来隔离部分水流与该船只方向舵之间的接触摩擦，借以降低船只方向舵对螺旋桨所产生的高速水流的阻力。

2.根据权利要求1所述的降低船只方向舵阻力的方法，其特征在于，所述导气管体上端的进气口设在所述船体内或高于吃水线上。

3.根据权利要求2所述的降低船只方向舵阻力的方法，其特征在于，所述气体导入装置进一步利用辅助方式导入气体，包括废气利用，以引擎废气或蒸汽涡轮尾气等低压气体，送入该导气管体内。

4.根据权利要求3所述的降低船只方向舵阻力的方法，其特征在于，更设有一加压装置，其由所述船体的空压机、鼓风机、引擎、蒸汽涡轮或涡轮增压器其中任一所构成，以加压方式将气体送入该导气管体内。

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