JP2006123849A

JP2006123849A - 船舶用舵装置

Info

Publication number: JP2006123849A
Application number: JP2004317729A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Inukai; 泰彦犬飼; Yasuhiro Sudo; 康広須藤
Original assignee: IHI Marine United Inc
Current assignee: IHI Marine United Inc
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】プロペラ面流場の改善により伴流率および推進機構率比を改善することができる船舶用舵装置を提供すること。
【解決手段】船体に舵板１１を回動可能に支持するプロペラ１２後方のラダーホーン１３の両側にフィン１４を設け、このフィン１４を前進翼とするとともに、従来に比べ翼厚を厚くとする。
これらによって、プロペラ面での流れを遅くするようにし、プロペラ面流場の改善による伴流率および推進器効率比の改善を図るようにしている。
【選択図】図１

Description

この発明は、船舶用舵装置に関し、プロペラ回転流のエネルギー回収およびプロペラ面流場の改善を図り、伴流率および推進器効率比の改善を図るようにしたものである。

船舶の推進性能の向上を目的として、プロペラの回転によって生じる流れ（プロペラ後流）のエネルギーを回収するために、舵板や舵柱にフィンを設けた船舶用舵装置が従来から種々提案されている。

例えば特許文献1に開示された舵では、図５に示すように、プロペラ１の後方に配設される舵２の上下方向長さの中央付近における両側面にそれぞれヒレ３を備え、プロペラ１の回転にともないそのプロペラ翼が上昇する側におけるヒレ３が正の迎え角を有するとともに、そのプロペラ翼が下降する側におけるヒレ３が負の迎え角を有するようになっている。

また、特許文献２に開示された船舶の推進性能向上装置では、図６に示すように、プロペラ１後方の舵２のほぼプロペラ軸心線上に小型のバルブ４を設けるとともに、このバルブ４に翼断面を持つ左右１対のフィン５を設けるようにしており、これにより、構成の簡素化を図るとともに、中・高速船のような船尾の流れの速い船でも、負荷抵抗の増加よりも推進効率の改善が大きくなるようにしている。

さらに、特許文献３の船舶用舵、特許文献４の舵、特許文献５の船の舵装置などにフィンを設けた船舶用の舵に関する技術が提案されている。
特開昭４７−１５８９５号公報特開平１１−１３９３９５号公報特開２００２−１７８９９３号公報特開昭５８−１６９９５号公報特開昭４８−２４４９４号公報

ところが、特許文献１〜５のいずれの船舶用の舵装置などに関する提案でも、舵やボスに設けたフィン又はヒレによってプロペラ後流のエネルギーを揚力として回収し、揚力の船進行方向成分を推力として船舶の推力向上に寄与させ、全体として省エネルギー、燃費の向上を図るものであるが、これら従来のフィン又はヒレを有する船舶用の舵装置についてさらなる実験・検討を重ねた結果、プロペラ回転流のエネルギー回収を主目的としているため、プロペラ面流場の改善が十分でなく、伴流率および推進器効率比に改善の余地があることが分かった。

この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、プロペラ面流場の改善により伴流率および推進器効率比を改善することができる船舶用舵装置を提供しようとするものである。

上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載の船舶用舵装置は、船体に舵板を回動可能に支持するプロペラ後方のラダーホーン又は舵板の両側に、フィンを設けた船舶用舵装置であって、前記フィンを前進翼とするとともに、前記フィンの翼厚弦長比を翼根部で１５〜４０％、翼端部で５〜２０％としたことを特徴とするものである。

この船舶用舵装置によれば、フィンを前進翼とすることでプロペラにフィンの前縁を近づけるようにするとともに、フィンを厚翼としており、これらによりプロペラ面での流れを遅くすることでプロペラ面流場の改善による伴流率および推進器効率比を改善できるようになる。

また、この発明の船舶用舵装置では、前記フィンを、前記プロペラ軸心高さよりプロペラ半径の７０％以内の上方に設けるようにしたり、前記フィンの翼幅を、前記プロペラ半径の５０〜１００％としたり、さらに、前記フィンの翼端の翼弦長を、翼根の４０〜９０％とするようにしても良い。

ここで、前進翼とは、翼根部の翼弦長の中点と、翼端部の翼弦長の中点を結ぶ線が水平面上において舵中心線となす角が９０度（直角）以下である平面形状を有する翼をいう（図４参照）。

この発明の請求項１記載の船舶用舵装置によれば、ラダーホーン又は舵板の両側に設けるフィンを前進翼とすることでプロペラにフィンの前縁を近づけるようにするとともに、フィンを厚翼としており、これらによりプロペラ面での流れを遅くすることができ、プロペラ面流場の改善による伴流率および推進器効率比を改善することができる。

また、この発明の請求項２〜４記載の船舶用舵装置によれば、フィンの取り付け高さ、フィンの翼幅、フィン翼端の翼弦長を所定の範囲とすることで、フィンを有効に機能させてプロペラ面での流れを遅くすることができ、プロペラ面流場の改善による伴流率および推進器効率比を改善することができる。

さらに、これら各請求項記載の構成を複数組み合わせた船舶用舵装置によれば、それぞれの作用効果を組み合わせて発揮させることができる。

以下、この発明の一実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１および図２は、この発明の船舶舵装置の一実施の形態にかかり、図１は概略正面図および拡大Ａ−Ａ断面図、図２はフィン形状を定義するための説明正面図および部分拡大平面図である。

この船舶用舵装置１０では、船体に舵板１１を回動可能に支持するプロペラ１２後方のラダーホーン１３の両側にフィン１４を設け、このフィン１４を前進翼とするとともに、従来に比べ翼厚を厚くしてあり、これらによって、プロペラ面での流れを遅くするようにし、プロペラ面流場の改善による伴流率および推進器効率比の改善を図るようにしている。

なお、このフィン１４は、ラダーホーンの両側に限らず、舵板１１の両側に設けるようにしても良い。
この船舶用舵装置１０では、ラダーホーン１３の両側に水平に突き出して設けるフィン１４が前進翼、すなわち後退角が０度とされ、前縁が船首尾方向と直交するように形成してある。

このようなフィン１４を後退角が０度の前進翼とすることで、フィン１４をプロペラ１２に近づけることができ、プロペラ面の流れを遅くするとともに、プロペラ面での流れが均一化される。
また、この船舶用舵装置１０では、フィン１４の翼厚を従来に比べ厚くしてあり、翼厚弦長比を翼根部で１５〜４０％、翼端部で５〜２０％としてある。

従来のフィンでは、翼根部で翼厚弦長比で１０％程度であり、このフィン１４では２倍以上４倍程度としてあり、好ましくは翼根部で３〜４倍とすることで、一層顕著な効果を得ることができる。

このようにフィン１４の翼厚を厚くすることでフィン１４の排除効果によりプロペラ面の速い流れが遅くなってプロペラ面で流れが均一化され、これにより伴流率および推進器効率比が改善される。

このフィンの厚翼による伴流率および推進器効率比の改善について、翼根部の翼厚弦長比を３０％とした厚翼の場合と、翼根部の翼厚弦長比を１０％とした薄翼の場合について試験を行った結果を図３に示した。

同図は、ラダーホーンにフィンを装着しない場合に対する改善率を示したものであり、翼厚比を増すことで、薄翼に比べ、伴流率の改善は著しく、推進器効率比も改善され、所要馬力では３％ほど改善されることが分かる。

このようなフィン１４は、プロペラ１２の軸心高さからプロペラ半径の０〜７０％上方に取り付けることが好ましい。これらの範囲を越えた位置では、フィン１４を設置することによる顕著な効果を得ることができなくなるからである。

また、フィン１４の翼幅は、プロペラ１２の半径の５０〜１００％とすることが好ましい。５０％より狭い翼幅では、フィン１４による効果を得ることができず、１００％を越えた広い翼幅としても得られる効果の増大は望めず、製作コストの増大などの問題が生じる。

さらに、フィン１４の翼端の翼弦長を、翼根の４０〜９０％とすることが好ましい。フィン１４は前進翼であればよく、後縁については後退角を設けても良く、これにより翼端の翼弦長を翼根の４０〜９０％の範囲とする。４０％より小さくすると、翼端でのフィンの効果が不十分となる。

以上、詳細に説明したように、この船舶用舵装置１０によれば、フィン１４を前進翼とすることで、プロペラ１２にフィン１４の前縁を近づけるとともに、フィン１４の翼厚弦長比を、翼根部で１５〜４０％、翼端部で５〜２０％として従来に比べて厚翼としたので、これらによりプロペラ面での流れを遅くすることができ、プロペラ面流場の改善による伴流率および推進器効率比を改善することができる。

この発明の船舶舵装置の一実施の形態にかかる概略正面図および拡大Ａ−Ａ断面図である。この発明の船舶舵装置の一実施の形態にかかるフィン形状を定義するための説明正面図および部分拡大平面図である。この発明の船舶舵装置の一実施の形態にかかる厚翼と薄翼とを比較した試験結果をフィンを装着しない場合の性能改善率として示すグラフである。この発明の船舶舵装置の一実施の形態にかかる前進翼の定義の説明図である。従来の船舶用の舵装置の概略斜視図および左側面図である。従来の船舶用の舵装置の概略正面図および平断面図である。

符号の説明

１０船舶用舵装置
１１舵板
１２プロペラ
１３ラダーホーン
１４フィン

Claims

船体に舵板を回動可能に支持するプロペラ後方のラダーホーン又は舵板の両側に、フィンを設けた船舶用舵装置であって、
前記フィンを前進翼とするとともに、前記フィンの翼厚弦長比を翼根部で１５〜４０％、翼端部で５〜２０％としたことを特徴とする船舶用舵装置。
前記フィンを、前記プロペラ軸心高さよりプロペラ半径の７０％以内の上方に設けたことを特徴とする請求項１記載の船舶用舵装置。
前記フィンの翼幅を、前記プロペラ半径の５０〜１００％としたことを特徴とする請求項１又は２記載の船舶用舵装置。
前記フィンの翼端の翼弦長を、翼根の４０〜９０％としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の船舶用舵装置。