JP2007326502A - マリナー型高揚力二枚舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】推進プロペラ1の後方に左右一対の舵ブレード2、3を配設し、船尾船殻から各舵ブレード2、3に向かって左右一対のホーン5、6を設け、舵ブレード2、3の頂部における舵軸7、8の部位と舵ブレード2、3の上下両端部間に設けられたピントルとがホーン5、6によってラジアル方向に支承され、ホーン5、6の後端部は最大舵角まで回転する舵ブレード2、3に対して干渉しないだけの切欠部5d、6dを有し、切欠部5d、6dによって形成される窪み20を覆う遮蔽板17、18がホーン5、6の後端部の側面に設けられ、遮蔽板17、18は、弾性材料よりなり、ホーン5、6の後端部側面と舵ブレード2、3の前端部側面との間が連続した外面となるように設けられている。
【選択図】図3
Description
かかる構成の舵装置においては、模型船による試験では、例えば下記特許文献1の図10および図11に見られるように、従来の一枚舵の場合に比べて、舵面積を約61%にしても、船の操縦性の指標となる横推力がより大きく、かつ、舵角を与えたときの抗力がより大きくなる(すなわち前進推力がより小さくなる)ので、高い操縦性を発揮できることが判っている。さらに、超大型タンカーに適用した時の旋回性能およびジグザグ試験においても、例えば下記特許文献1の図12および図13に見られるように、同模型船試験のデータに基づくシミュレーションの結果、従来の一枚舵の場合よりも優れた性能を発揮することが判っている。さらに、30万トン型超大型タンカーに適用した時の推進性能においては、例えば下記特許文献1の図14および図15に見られるように、7m大型模型船による試験の結果、舵面積を従来の一枚舵の場合の約77%として、同等あるいはそれ以上の推進性能が得られることが判っている。
すなわち、ピントルガジョン65の頂部より上方のレベルにおけるホーン60および舵ブレード59の水平断面輪郭は、図23に示すように、ホーン60の前縁部60aが半円形状をなすとともに、前縁部60aに連続する中間部60bが流線形に船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達し、その後に徐々に断面幅を減じて後端部60cに達し、そして、ホーン60の後端部60cに所定の間隙をもって対向する舵ブレード59が、舵軸61の中心と同心の半円形を有する前端部59aと、ホーン60の後端部60cの断面輪郭の延長として断面幅を最小幅部まで徐々に減少させた中間部59bと、中間部59bに連続して所定幅の後方端59cに向けて比較的短い距離に亘って両舷側に徐々に断面幅を増大させた魚尾後縁部59dとからなる形状を有する。
各舵ブレードに対してそれぞれ、船尾船殻から舵ブレードに向かって下方へ突出した左右舷ホーンを設け、
左右舷ホーンは、左右舷舵ブレードの頂部における舵軸の部位と上記舵ブレードの上下方向ほぼ中央部に設けられたピントルとを、舵軸軸受およびピントルガジョンを介して、ラジアル方向に支承しており、
上記ピントルガジョンの頂部より上方のレベルにおける各ホーンの水平断面輪郭は、半円形状の前縁部と、前縁部から連続して流線形に船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達した後に後端部に向かって徐々に断面幅を減じる中間部とからなる形状を有しており、
上記ピントルガジョンの頂部より上方のレベルにおける各舵ブレードの水平断面輪郭は、上記ホーンの後端部に所定の間隔をもって対向するとともに舵軸と同心の半円形を有する前端部と、上記ホーンの後端部の断面輪郭の延長として断面幅を徐々に減じて最小幅部に達する中間部と、中間部に連続して所定幅の後方端へ向けて舷方向に徐々に断面幅を増大させた魚尾後縁部とからなる形状を有しており、
上記ホーンの後端部が所定の最大舵角まで回転する舵ブレードに対して干渉しないだけの切欠部を有しており、
上記ホーンの下面より下方のレベルにおける各舵ブレードの水平断面輪郭は、半円形状の前縁部と、前縁部から連続して流線形に船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達した後に後端部に向かって徐々に断面幅を減じて最小幅部に達する中間部と、中間部に連続して所定幅の後方端へ向けて舷方向に徐々に断面幅を増大させた魚尾後縁部とからなる形状を有しており、
左右舷舵ブレードの頂端部と底端部とにそれぞれ、両舷方向に所定長さをもって突出する頂端板と底端板とが設けられた舵装置において、
上記ホーンの後端部の切欠部によって形成される窪みを覆う遮蔽板がホーンの後端部の側面に設けられ、
上記遮蔽板は、弾性材料よりなり、舵ブレードの頂部からピントルの頂部までの上下長さにわたって、ホーンの後端部側面と舵ブレードの前端部側面との間が連続した外面となるように設けられているものである。
本第2発明におけるマリナー型高揚力二枚舵装置は、左右舷舵ブレードの各々に、遮蔽板と干渉しないように各舵ブレードの前端部近傍から後方端にわたって水平状にそれぞれ両舷方向へ突出する左舷中間突起板と右舷中間突起板とが設けられ、
上記左舷中間突起板と右舷中間突起板とは、推進プロペラの回転軌跡を示す円の上端を後方へ投影したレベルに位置し且つ上記底端板よりも上方に位置しているものである。
これら左舷内舷突起板および右舷内舷突起板は推進プロペラの回転軸心と同じレベルに位置しており、
推進プロペラは後方から見て左右いずれか一方向に回転し、
推進プロペラの回転軸心を通る水平面の上方において、左右一方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて両舷方向に徐々に断面幅を増大させた一方の両舷魚尾後縁部が設けられるとともに、左右他方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて外舷方向のみに徐々に断面幅を増大させた他方の外舷魚尾後縁部が設けられ、
上記推進プロペラの回転中心を通る水平面の下方において、左右一方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて外舷方向のみに徐々に断面幅を増大させた一方の外舷魚尾後縁部が設けられるとともに、左右他方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて両舷方向に徐々に断面幅を増大させた他方の両舷魚尾後縁部が設けられているものである。
上記左舷および右舷内舷翼突起板はそれぞれ、ほぼ前半部分が推進プロペラの回転軸心の近傍まで内舷方向へ突出しているとともに、垂直断面輪郭が翼状に形成され、かつ、後半部分が内舷方向へ所定長さ突出する板状に形成され、
左舷内舷翼突起板と右舷内舷翼突起板とのいずれか一方の翼突起板の翼状部分は、上向き方向の成分をもって入射する推進プロペラの後流に対して、発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる揚力を発生するような迎え角を有し、
他方の翼突起板の翼状部分は、下向き方向の成分をもって入射する推進プロペラの後流に対して、発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる揚力を発生するような迎え角を有
するものである。
図1〜図4に示すように、一基の推進プロペラ1の後方に、推進プロペラ1の回転軸心1aに対して左右対称となるように、左舷舵ブレード2および右舷舵ブレード3を配設しており、左右舷舵ブレード2、3の前側上半部に対向してそれぞれ、船尾船殻4から左右舷舵ブレード2、3のほぼ中央あたりまで下方へ左舷ホーン5および右舷ホーン6を突出している。左右舷舵ブレード2、3はそれぞれ頂部を左右舷舵軸7、8に懸吊固定され、左右舷舵軸7、8はそれぞれ頂部を左右舷舵取機9、10によって回転自在に支承されている。左右舷ホーン5、6はそれぞれ、舵ブレード2、3の頂部における左右舷舵軸7、8の部位と左右舷舵ブレード2、3の上下方向ほぼ中央部に設けられた左右舷ピントル11、12とを、それぞれ左右舷舵軸軸受13、14および左右舷ピントルガジョン15、16を介して、ラジアル方向に支承している。
図3に示すように、船の航行時において左右舷舵ブレード2、3が中立位置にあるときは、推進プロペラ1の後流は、左右舷ホーン5、6の前縁部5a、6aから中間部5b、6bの左右舷側の表面を通り、左右舷遮蔽板17、18の各外側面により形成される連続した外面を通り、左右舷舵ブレード2、3の中間部2b、3bの表面に沿って流線形に流れる。この際、上記切欠部5d、6dにより形成される窪み20が左右舷遮蔽板17、18によって覆われているため、上記窪み20において水流がキャビテーション渦を発生することは防止される。このようにキャビテーションの発生を防止することができるため、腐食や推進抵抗の発生を抑制することができる。
推進プロペラ1の回転軌跡を示す円21の内側の水流(プロペラ後流)の流速は上記円21の外側の水流の流速よりも速く、このように円21の内側の流速の速い水流がそれぞれ左右舷舵ブレード2、3の左右舷中間突起板2k、3kと底端板2j、3jとの間に閉じ込められて散逸することなく集中的に舵ブレード2、3に作用する。
図9〜図12に示すように、左右舷舵ブレード2、3の内舷側にはそれぞれ、左舷内舷突起板2mと右舷内舷突起板3mとが設けられている。これら左舷内舷突起板2mと右舷内舷突起板3mとは、左右舷舵ブレード2、3の前縁部2h、3hから後方端2c、3cまでに亘ってほぼ水平に内舷方向に所定の長さだけ突出しており、推進プロペラ1の回転軸心1a(回転中心)と同じレベルに位置している。
すなわち、図12,図13に示すように、前縁部2h、3hが半円形状をなすとともに、前縁部2h、3hに連続する中間部2i、3iが流線形に船首尾方向後方へ向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達し、その後に徐々に断面幅を減じて最小幅部に達している。
後方から見て時計方向(右方向)に回転する推進プロペラ1の後側に形成される流れ(後流)の流束は、推進プロペラ1と同方向に回転しながら左右舷舵ブレード2、3の間に流入する。従って、推進プロペラ1の後流は、推進プロペラ1の回転軸心1aを通る水平面の上方(すなわち内舷突起板2m、3mの上方)において、図12に示すように後方に向かって右向きのベクトルでもって左右舷舵ブレード2、3の間に流入するとともに、上記回転軸心1aを通る水平面の下方(すなわち内舷突起板2m、3mの下方)において、図13に示すように後方に向かって左向きのベクトルでもって左右舷舵ブレード2、3の間に流入する。
従って、上記のようなことから、本実施の形態では、船の操縦時には操縦性の更なる向上をもたらすとともに、船の航行中、推進抵抗の増加が避けられる。
推進プロペラ1を後方から見て時計方向(右方向)に回転させ、左右舷舵ブレード2、3を中立位置にして、船を航行させている時、推進プロペラ1の後流の流束が左右舷舵ブレード2、3の間に回転しながら流入する。
1a 回転軸心
2 左舷舵ブレード(他方の舵ブレード)
2a 前端部
2b 中間部
2c 後方端
2d 魚尾後縁部
2e 頂端板
2h 前縁部
2i 中間部
2j 底端板
2k 左舷中間突起板
2m 左舷内舷突起板
2n 後方端
2o 左外舷魚尾後縁部(他方の外舷魚尾後縁部)
2p 後方端
2q 左両舷魚尾後縁部(他方の両舷魚尾後縁部)
2r 左舷内舷翼突起板(一方の翼突起板)
2s 左舷翼状部
2t 左舷板状部
3 右舷舵ブレード(一方の舵ブレード)
3a 前端部
3b 中間部
3c 後方端
3d 魚尾後縁部
3e 頂端板
3h 前縁部
3i 中間部
3j 底端板
3k 右舷中間突起板
3m 右舷内舷突起板
3n 後方端
3o 右両舷魚尾後縁部(一方の両舷魚尾後縁部)
3p 後方端
3q 右外舷魚尾後縁部(一方の外舷魚尾後縁部)
3r 右舷内舷翼突起板(他方の翼突起板)
3s 右舷翼状部
3t 右舷板状部
4 船尾船殻
5 左舷ホーン
5a 前縁部
5b 中間部
5d 切欠部
6 右舷ホーン
6a 前縁部
6b 中間部
6d 切欠部
7 左舷舵軸
8 右舷舵軸
11 左舷ピントル
12 右舷ピントル
13 左舷舵軸軸受
14 右舷舵軸軸受
15 左舷ピントルガジョン
16 右舷ピントルガジョン
17 左舷遮蔽板
18 右舷遮蔽板
20 窪み
21 推進プロペラの回転軌跡を示す円
α,β 迎え角
Claims (4)
- 一基の推進プロペラの後方に、推進プロペラの回転軸心に対して対称となるように左右舷舵ブレードを配設し、
各舵ブレードに対してそれぞれ、船尾船殻から舵ブレードに向かって下方へ突出した左右舷ホーンを設け、
左右舷ホーンは、左右舷舵ブレードの頂部における舵軸の部位と上記舵ブレードの上下方向ほぼ中央部に設けられたピントルとを、舵軸軸受およびピントルガジョンを介して、ラジアル方向に支承しており、
上記ピントルガジョンの頂部より上方のレベルにおける各ホーンの水平断面輪郭は、半円形状の前縁部と、前縁部から連続して流線形に船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達した後に後端部に向かって徐々に断面幅を減じる中間部とからなる形状を有しており、
上記ピントルガジョンの頂部より上方のレベルにおける各舵ブレードの水平断面輪郭は、上記ホーンの後端部に所定の間隔をもって対向するとともに舵軸と同心の半円形を有する前端部と、上記ホーンの後端部の断面輪郭の延長として断面幅を徐々に減じて最小幅部に達する中間部と、中間部に連続して所定幅の後方端へ向けて舷方向に徐々に断面幅を増大させた魚尾後縁部とからなる形状を有しており、
上記ホーンの後端部が所定の最大舵角まで回転する舵ブレードに対して干渉しないだけの切欠部を有しており、
上記ホーンの下面より下方のレベルにおける各舵ブレードの水平断面輪郭は、半円形状の前縁部と、前縁部から連続して流線形に船首尾方向後方に向かって断面幅を徐々に増大して最大幅に達した後に後端部に向かって徐々に断面幅を減じて最小幅部に達する中間部と、中間部に連続して所定幅の後方端へ向けて舷方向に徐々に断面幅を増大させた魚尾後縁部とからなる形状を有しており、
左右舷舵ブレードの頂端部と底端部とにそれぞれ、両舷方向に所定長さをもって突出する頂端板と底端板とが設けられた舵装置において、
上記ホーンの後端部の切欠部によって形成される窪みを覆う遮蔽板がホーンの後端部の側面に設けられ、
上記遮蔽板は、弾性材料よりなり、舵ブレードの頂部からピントルの頂部までの上下長さにわたって、ホーンの後端部側面と舵ブレードの前端部側面との間が連続した外面となるように設けられていることを特徴とするマリナー型高揚力二枚舵装置。 - 左右舷舵ブレードの各々に、遮蔽板と干渉しないように各舵ブレードの前端部近傍から後方端にわたって水平状にそれぞれ両舷方向へ突出する左舷中間突起板と右舷中間突起板とが設けられ、
上記左舷中間突起板と右舷中間突起板とは、推進プロペラの回転軌跡を示す円の上端を後方へ投影したレベルに位置し且つ上記底端板よりも上方に位置していることを特徴とする請求項1記載のマリナー型高揚力二枚舵装置。 - 左右両舷の舵ブレードの内舷側にそれぞれ、前縁部から後方端にわたって水平状に内舷方向へ所定長さだけ突出する左舷内舷突起板および右舷内舷突起板が設けられ、
これら左舷内舷突起板および右舷内舷突起板は推進プロペラの回転軸心と同じレベルに位置しており、
推進プロペラは後方から見て左右いずれか一方向に回転し、
推進プロペラの回転軸心を通る水平面の上方において、左右一方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて両舷方向に徐々に断面幅を増大させた一方の両舷魚尾後縁部が設けられるとともに、左右他方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて外舷方向のみに徐々に断面幅を増大させた他方の外舷魚尾後縁部が設けられ、
上記推進プロペラの回転中心を通る水平面の下方において、左右一方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて外舷方向のみに徐々に断面幅を増大させた一方の外舷魚尾後縁部が設けられるとともに、左右他方の舵ブレードの後端部に、最小幅部から後方端に向けて両舷方向に徐々に断面幅を増大させた他方の両舷魚尾後縁部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載のマリナー型高揚力二枚舵装置。 - 左右両舷の舵ブレードの内舷側にそれぞれ、推進プロペラの回転軸心とほぼ同じレベルに、前縁部から後方端にわたってほぼ水平状に内舷方向へ突出する左舷内舷翼突起板および右舷内舷翼突起板が設けられ、
上記左舷および右舷内舷翼突起板はそれぞれ、ほぼ前半部分が推進プロペラの回転軸心の近傍まで内舷方向へ突出しているとともに、垂直断面輪郭が翼状に形成され、かつ、後半部分が内舷方向へ所定長さ突出する板状に形成され、
左舷内舷翼突起板と右舷内舷翼突起板とのいずれか一方の翼突起板の翼状部分は、上向き方向の成分をもって入射する推進プロペラの後流に対して、発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる揚力を発生するような迎え角を有し、
他方の翼突起板の翼状部分は、下向き方向の成分をもって入射する推進プロペラの後流に対して、発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる揚力を発生するような迎え角を有
することを特徴とする請求項2に記載のマリナー型高揚力二枚舵装置。
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