JP2009255835A - フィン付き舵 - Google Patents
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Abstract
【課題】舵面近傍の、上昇、下降、旋回流を利用して前進方向の推力を発生するフィンを舵に取り付け、推進性能の向上化を図る。
【解決手段】前進時に船尾側から見て右回りに回転するスクリュープロペラの後方に配置され、船舶1の針路方向を変更するとともに、舵面11に第1のフィン12が、舵面13に第2のフィン14がそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵10であって、第1のフィン12の一端が、舵面11の中央部前縁側で、スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、第2のフィン14の一端が、舵面13の中央部前縁側で、スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、第1のフィン12の他端が、スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、上向きの流れが強くなる位置まで斜め上方に延びているとともに、第2のフィン14の他端が、スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びている。
【選択図】図3
【解決手段】前進時に船尾側から見て右回りに回転するスクリュープロペラの後方に配置され、船舶1の針路方向を変更するとともに、舵面11に第1のフィン12が、舵面13に第2のフィン14がそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵10であって、第1のフィン12の一端が、舵面11の中央部前縁側で、スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、第2のフィン14の一端が、舵面13の中央部前縁側で、スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、第1のフィン12の他端が、スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、上向きの流れが強くなる位置まで斜め上方に延びているとともに、第2のフィン14の他端が、スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びている。
【選択図】図3
Description
本発明は、船舶に装備されて船舶の針路方向を変更するフィン付き舵に関するものである。
従来、推進性能を向上させるため、プロペラ回転流を推進方向の流れに変える構造、例えば、舵バルブの軸心中心位置から両舷側に、プロペラ軸心から離れるに従って変化する流入角に対応して傾斜角(捩じり角)を設定した水平フィン(特許文献1)に開示されたものが知られている。また、推進性能向上のために、プロペラ軸心近傍の舵前縁にバルブを付加し、バルブと一体となった左右の高さが同じ水平フィンを付加したもの(特許文献2)が知られている。
特開平6−305487号公報
特開平11−139395号公報
しかしながら、本発明者らは、一軸右回り船のプロペラが作動している後方の舵まわりの流れ場を詳細に解析した結果、舵板前縁位置では図12に示すような水の流れが生じ、舵軸中心位置では図13に示すような水の流れが生じていることを発見した。すなわち、図12および図13から、船舶用舵Rの左舷側(図12および図13において右側)では、スクリュープロペラの回転半径P内側で、かつ、スクリュープロペラの中心位置Cよりも上方側で上向きの流れが強くなり、船舶用舵Rの近傍では下向きの流れが強くなっていることがわかる。一方、舵の右舷側(図12および図13において左側)では、スクリュープロペラの回転半径内側で、かつ、スクリュープロペラの中心位置よりも下方側で下向きの流れが強くなり、船舶用舵Rの近傍では下向きの流れが強くなっていることがわかる。
したがって、プロペラ後流の舵軸中心位置では上述したようにプロペラ回転方向の異なる左右舷において、中心位置Cよりも上方と下方とで流れ、および流れの強さが顕著に異なっている。このため、特許文献1や特許文献2に記載のように、軸心中心位置、軸心位置近傍から両舷側に同じ高さで設けた水平フィンでは、プロペラ後流で効率的に推進効率を向上させることができないという問題がある。
なお、レイノルズ数:1080000、スクリュープロペラの回転数:7.8rpsにおける流場解析結果である図12および図13は船首側から見た前進時の図であり、図示しないスクリュープロペラは、前進時に船尾側から見て右回転している。また、図中において矢印の向きはその面内における流れの向き、矢印の長さは流れの大きさを示している。特に、舵右舷側のプロペラ中心線より下側で下向き流れが強くなっている。
したがって、プロペラ後流の舵軸中心位置では上述したようにプロペラ回転方向の異なる左右舷において、中心位置Cよりも上方と下方とで流れ、および流れの強さが顕著に異なっている。このため、特許文献1や特許文献2に記載のように、軸心中心位置、軸心位置近傍から両舷側に同じ高さで設けた水平フィンでは、プロペラ後流で効率的に推進効率を向上させることができないという問題がある。
なお、レイノルズ数:1080000、スクリュープロペラの回転数:7.8rpsにおける流場解析結果である図12および図13は船首側から見た前進時の図であり、図示しないスクリュープロペラは、前進時に船尾側から見て右回転している。また、図中において矢印の向きはその面内における流れの向き、矢印の長さは流れの大きさを示している。特に、舵右舷側のプロペラ中心線より下側で下向き流れが強くなっている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、スクリュープロペラ後方の水の流れをより効果的に整えることにより伴流利得を増加させて、推進性能(推進効率)の向上化を図ることができるフィン付き舵、およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るフィン付き舵の第1の態様は、スクリュープロペラの後方に配置され、船舶の針路方向を変更するとともに、左舷側の舵面に第1のフィンが、右舷側の舵面に第2のフィンがそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵であって、前記スクリュープロペラが前進時に船尾側から見て右回りに回転する場合には、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、前記スクリュープロペラが前進時に船尾側から見て左回りに回転する場合には、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられているとともに、各フィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、上向きまたは下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びている。
本発明に係るフィン付き舵の第1の態様は、スクリュープロペラの後方に配置され、船舶の針路方向を変更するとともに、左舷側の舵面に第1のフィンが、右舷側の舵面に第2のフィンがそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵であって、前記スクリュープロペラが前進時に船尾側から見て右回りに回転する場合には、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、前記スクリュープロペラが前進時に船尾側から見て左回りに回転する場合には、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられているとともに、各フィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、上向きまたは下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びている。
本発明に係るフィン付き舵の第2の態様は、前進時に船尾側から見て右回りに回転するスクリュープロペラの後方に配置され、船舶の針路方向を変更するとともに、左舷側の舵面に第1のフィンが、右舷側の舵面に第2のフィンがそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵であって、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、第1のフィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、上向きの流れが強くなる位置まで斜め上方に延びているとともに、第2のフィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びている。
なお、前進時に船尾側から見て左回りに回転するスクリュープロペラの後方に配置される場合には、第1のフィンと第2のフィンとの位置関係が左右逆になる。
なお、前進時に船尾側から見て左回りに回転するスクリュープロペラの後方に配置される場合には、第1のフィンと第2のフィンとの位置関係が左右逆になる。
本発明に係るフィン付き舵によれば、舵近傍の下降、上昇、旋回する流れに対して適度な迎角を持たせたフィンが推力を発生することから、船体抵抗を減じて推進馬力を低減することができる。また、図7のようにフィンの取り付け位置を上下に移動させたり、図8のように取り付け角を傾斜させて、舵の回りの流れにより適合させることで、フィンの推進馬力低減効果を大きくすることができる。
また、図13に示すように、舵面の左舷上方では、上昇流と内向き流れが合わさった旋回流に近い流れとなっている場合があり、このような場合にはフィンの取り付け角を斜め上方に向けると、フィンによる推力発生の効果をより大きくすることができる。
また、図13に示すように、舵面の左舷上方では、上昇流と内向き流れが合わさった旋回流に近い流れとなっている場合があり、このような場合にはフィンの取り付け角を斜め上方に向けると、フィンによる推力発生の効果をより大きくすることができる。
上記フィン付き舵において、前記スクリュープロペラのプロペラボスと対向する前縁部に、膨錘体からなる舵バルブが設けられており、かつ、その前縁が、前記スクリュープロペラの後流の流入方向に合わせてひねられているとさらに好適である。
このようなフィン付き舵によれば、舵バルブによって、プロペラボスの後端から発生する流れが舵バルブの表面に沿って流れ、これによりボス渦が弱められることとなるので、渦抵抗を減らすことができて、推進性能(推進効率)をさらに向上させることができる。
また、フィン付き舵の前縁は、スクリュープロペラの後流の流入方向に合わせて上下で反対方向にひねられて(捩られて)おり、舵前縁部プロペラ軸心高さの位置ではギャップが生じてキャビテーション発生の原因となるが、舵バルブによってこのギャップが解消され、前縁から発生する舵キャビテーションを抑制することができて、舵面のエロージョンおよび舵面からのペイントの剥離を防止することができる。
さらに、前縁の他端は舵バルブの頂部に接続され、前縁の一端は舵バルブの底部に接続されている。すなわち、前縁の他端と前縁の一端とは、舵バルブを介して接続されているので、前縁部の加工を容易なものとすることができて、製作性を向上させることができる。
また、フィン付き舵の前縁は、スクリュープロペラの後流の流入方向に合わせて上下で反対方向にひねられて(捩られて)おり、舵前縁部プロペラ軸心高さの位置ではギャップが生じてキャビテーション発生の原因となるが、舵バルブによってこのギャップが解消され、前縁から発生する舵キャビテーションを抑制することができて、舵面のエロージョンおよび舵面からのペイントの剥離を防止することができる。
さらに、前縁の他端は舵バルブの頂部に接続され、前縁の一端は舵バルブの底部に接続されている。すなわち、前縁の他端と前縁の一端とは、舵バルブを介して接続されているので、前縁部の加工を容易なものとすることができて、製作性を向上させることができる。
上記フィン付き舵において、前記第1のフィンが、断面視翼形で、上向きのキャンバを有するように形成され、前記第2のフィンが、断面視翼形で、下向きのキャンバを有するように形成されているとさらに好適である。
このようなフィン付き舵によれば、各フィンには揚力を増加させる向きのキャンバがつけられている。そして、この揚力の前向き成分は船舶の船体を前進方向に推し進める推力となるため、この推力が船体に作用して船体抵抗が低減する。
これにより、推進性能(推進効率)をさらに向上させることができる。
これにより、推進性能(推進効率)をさらに向上させることができる。
本発明に係るフィン付き舵によれば、舵近傍の下降、上昇、旋回する流れに対して適度な迎角を持たせたフィンが推力を発生することから、船体抵抗を減じて推進馬力を低減することができる。
本発明に係るフィン付き舵によれば、舵近傍の下降、上昇、旋回する流れに対して適度な迎角を持たせたフィンが推力を発生することから、船体抵抗を減じて推進馬力の低減、燃費の向上を図ることができるという効果を有する。
以下、本発明に係るフィン付き舵の第1実施形態について、図1から図4を参照しながら説明する。
図1は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を右舷側から見た右側面図、図2は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を左舷側から見た左側面図、図3は本実施形態に係るフィン付き舵を船首側から見た正面図、図4は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶を航走させて得られた実験結果を示すグラフである。
図1は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を右舷側から見た右側面図、図2は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を左舷側から見た左側面図、図3は本実施形態に係るフィン付き舵を船首側から見た正面図、図4は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶を航走させて得られた実験結果を示すグラフである。
図1または図2に示すように、本実施形態に係るフィン付き舵10は、スクリュープロペラ2よりも後方側(船尾側)に位置する船尾部3の船尾船底4から鉛直下方に延びる舵軸5に取り付けられて、この舵軸5とともに鉛直軸線回りに回動して、船舶1の針路方向を変更する板状の部材である。
スクリュープロペラ2は、ボッシング6を貫通するプロペラ軸7の後端部(船尾側の端部)に取り付けられて、プロペラ軸7とともに、前進時に船尾側から見て時計回り(右回り)に回転し、後進時に船尾側から見て反時計回り(左回り)に回転する。
スクリュープロペラ2は、ボッシング6を貫通するプロペラ軸7の後端部(船尾側の端部)に取り付けられて、プロペラ軸7とともに、前進時に船尾側から見て時計回り(右回り)に回転し、後進時に船尾側から見て反時計回り(左回り)に回転する。
さて、本実施形態に係るフィン付き舵10の左舷側の舵面11には第1のフィン12が、フィン付き舵10の右舷側の舵面13には第2のフィン14がそれぞれ一枚ずつ設けられている(取り付けられている)。
図2および図3に示すように、第1のフィン12は、その一端(根元)が舵面11の中央部前縁側で、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも上方に取り付けられて水平方向(図3において左舷外方向)に延びる、断面視翼形で、上向きのキャンバを有する小翼である。また、第1のフィン12の他端(先端)は、スクリュープロペラ2の回転半径P(図12および図13参照)よりも内側で、かつ、上向きの流れが強くなる位置(領域)まで延びている。
図2および図3に示すように、第1のフィン12は、その一端(根元)が舵面11の中央部前縁側で、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも上方に取り付けられて水平方向(図3において左舷外方向)に延びる、断面視翼形で、上向きのキャンバを有する小翼である。また、第1のフィン12の他端(先端)は、スクリュープロペラ2の回転半径P(図12および図13参照)よりも内側で、かつ、上向きの流れが強くなる位置(領域)まで延びている。
図1および図3に示すように、第2のフィン14は、その一端(根元)が舵面13の中央部前縁側で、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも下方に取り付けられて水平方向(図3において左舷外方向)に延びる、断面視翼形で、下向きのキャンバを有する小翼である。また、第2のフィン14の他端(先端)は、スクリュープロペラ2の回転半径P(図12および図13参照)よりも内側で、かつ、下向きの流れが強くなる位置(領域)まで延びている。
本実施形態に係るフィン付き舵10によれば、第1のフィン12によって、舵面13の近傍に発生するスクリュープロペラ2の回転半径P内側で、かつ、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも上方側に発生する上向きの流れが弱められ(抑制され)るとともに、第2のフィン14によって舵面13の近傍に発生するスクリュープロペラ2の回転半径P内側で、かつ、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも下方側に発生する下向きの流れ、および下向きの流れが弱められ(抑制され)ることとなる。
このように、舵面近傍の上下方向の流れを整流することで船体抵抗を減じることができる。言い換えれば、舵面上のフィンは上下方向の流れから発生する揚力を利用して、推進性能(推進効率)の向上化を図ることができる。
このように、舵面近傍の上下方向の流れを整流することで船体抵抗を減じることができる。言い換えれば、舵面上のフィンは上下方向の流れから発生する揚力を利用して、推進性能(推進効率)の向上化を図ることができる。
図4は、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備した船舶を航走させて得られた実験結果を示すグラフであり、横軸は船速(kn:ノット)、縦軸は馬力(kW)を示している。また、図中の左下から右上にかけて描いた破線は、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備していない船舶から得られたデータであり、図中の左下から右上にかけて描いた実線は、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備した船舶から得られたデータである。
図4に示すように、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備した船舶では、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備していない船舶と同じ船速を得るのに馬力が少なくてすみ、また、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備していない船舶と同じ馬力を与えた場合、船速が増す(増加する)こととなる。これにより、従来比で2%程度の燃費低減効果が得られることとなり、本実施形態に係るフィン付き舵10による上記作用効果を裏付けるものとして有効な実験結果である。
図4に示すように、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備した船舶では、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備していない船舶と同じ船速を得るのに馬力が少なくてすみ、また、本実施形態に係るフィン付き舵10を装備していない船舶と同じ馬力を与えた場合、船速が増す(増加する)こととなる。これにより、従来比で2%程度の燃費低減効果が得られることとなり、本実施形態に係るフィン付き舵10による上記作用効果を裏付けるものとして有効な実験結果である。
また、本実施形態に係るフィン付き舵10によれば、フィン12は対応する舵面11に対して、その前縁が後縁よりも下方に位置するように取り付けられて上向きのキャンバがつけられており、フィン14は対応する舵面13に対して、その前縁が後縁よりも上方に位置するように取り付けられて下向きのキャンバがつけられているので、各フィン12,14に船首側の上方および下方に向けて揚力を発生させることができる。そして、この揚力の前向き成分は船舶1の船体を前進方向に推し進める推力となるため、この推力が船体に作用して船体抵抗が低減する。
これにより、推進性能(推進効率)を向上させることができる。
これにより、推進性能(推進効率)を向上させることができる。
本発明の第2実施形態に係るフィン付き舵について、図5から図7を参照しながら説明する。図5は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を右舷側から見た右側面図、図6は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を左舷側から見た左側面図、図7は本実施形態に係るフィン付き舵を船首側から見た正面図である。
本実施形態に係るフィン付き舵20は、図5から図7に示すように、舵バルブ21を備えているとともに、図7に示すように、その前縁22,23が垂直軸線(鉛直軸線)に対して傾斜させられているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
本実施形態に係るフィン付き舵20は、図5から図7に示すように、舵バルブ21を備えているとともに、図7に示すように、その前縁22,23が垂直軸線(鉛直軸線)に対して傾斜させられているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
舵バルブ21は、フィン付き舵20の前縁部で、かつ、スクリュープロペラ2(図1または図2参照)のプロペラボス2a(図1または図2参照)と対向する位置に設けられた膨錘体であり、図5または図6に示すように、プロペラボス2aと対向する船首側端面からフィン付き舵20の前縁にかけて急激に拡径するとともに、フィン付き舵20の前縁から後縁側に向かって緩やかに縮径している。第2のフィン14は、図5に示すように舵20の前縁部より後流側の舵バルブ21の下方に設けられている。また、第1のフィン12は、図6に示すように、舵20の前縁部より後流側の舵バルブ21の上方に設けられている。このように、舵近傍の流場を考慮して、第1のフィン12および第2のフィン14をフィン付き舵20の前縁部より後流側の舵バルブ21の近傍に設けることで、推力を最も効果的に得ることができる。また、図7に示すように、舵バルブ21の断面形状は略円形とされており、この断面は船首側から船尾側にかけてのどの位置においても同じ形状とされている。
このような舵バルブ21は、プロペラボス2aの後端から発生するボス渦を抑制するもの、すなわち、プロペラボス2aの後端から発生する流れを舵バルブ21の表面に沿わせて流すようにすることによりボス渦を弱める(回収する)とともに、渦抵抗を減らして推進性能(推進効率)を向上させるものである。
このような舵バルブ21は、プロペラボス2aの後端から発生するボス渦を抑制するもの、すなわち、プロペラボス2aの後端から発生する流れを舵バルブ21の表面に沿わせて流すようにすることによりボス渦を弱める(回収する)とともに、渦抵抗を減らして推進性能(推進効率)を向上させるものである。
図7に示すように、舵バルブ21よりも上方、すなわち、舵バルブ21の上側に位置する前縁22は、その一端(上端)がスクリュープロペラ2の中心位置Cと同じかあるいはスクリュープロペラ2の中心位置Cよりも左舷側に位置し、その他端(下端)がスクリュープロペラ2の中心位置Cよりも左舷側に位置するとともに、一端から他端にかけて略一直線をなすように形成されている。また、前縁22の他端は、舵バルブ21の頂部に接続されている。
一方、舵バルブ21よりも下方、すなわち、舵バルブ21の下側に位置する前縁23は、その一端(上端)がスクリュープロペラ2の中心位置Cよりも右舷側に位置し、その他端(下端)がスクリュープロペラ2の中心位置Cと同じかあるいはスクリュープロペラ2の中心位置Cよりも右舷側に位置するとともに、一端から他端にかけて略一直線をなすように形成されている。また、前縁23の一端は、舵バルブ21の底部に接続されている。
すなわち、前縁22,23は、スクリュープロペラ2の後流の流入方向に合わせてひねられて(捩られて)おり、これによりフィン付き舵20のスクリュープロペラ2への流入方向(流入角度)を減少させて、フィン付き舵20の前縁22,23から発生する舵キャビテーションを抑制するものである。
一方、舵バルブ21よりも下方、すなわち、舵バルブ21の下側に位置する前縁23は、その一端(上端)がスクリュープロペラ2の中心位置Cよりも右舷側に位置し、その他端(下端)がスクリュープロペラ2の中心位置Cと同じかあるいはスクリュープロペラ2の中心位置Cよりも右舷側に位置するとともに、一端から他端にかけて略一直線をなすように形成されている。また、前縁23の一端は、舵バルブ21の底部に接続されている。
すなわち、前縁22,23は、スクリュープロペラ2の後流の流入方向に合わせてひねられて(捩られて)おり、これによりフィン付き舵20のスクリュープロペラ2への流入方向(流入角度)を減少させて、フィン付き舵20の前縁22,23から発生する舵キャビテーションを抑制するものである。
本実施形態に係るフィン付き舵20によれば、舵バルブ21によって、プロペラボス2aの後端から発生する流れが舵バルブ21の表面に沿って流れ、これによりボス渦が弱められることとなるので、渦抵抗を減らすことができて、推進性能(推進効率)をさらに向上させることができる。
また、フィン付き舵20の前縁22,23は、スクリュープロペラ2の後流の流入方向に合わせてひねられて(捩られて)おり、これによりフィン付き舵20へのスクリュープロペラ2後流の流入方向(流入角度)が減少することとなるので、前縁22,23から発生する舵キャビテーションを抑制することができて、舵面11,13のエロージョンおよび舵面11,13からのペイントの剥離を防止することができる。特に、コンテナ船などの高速船によれば、舵キャビテーションによるエロージョンの発生、およびペイントの剥離が生じる可能性があり、本発明をコンテナ船等の高速船に適用した場合、舵キャビテーションの抑制効果は顕著となる。
さらに、前縁22の他端は舵バルブ21の頂部に接続され、前縁23の一端は舵バルブ21の底部に接続されている。このようなリアクション舵は、プロペラ軸心部ではねじり方向が逆になる為、舵前縁部で段差が発生し、その段差部からキャビテーションが発生し、加工も難しいという問題があった。しかしながら、本発明では、前縁22の他端と前縁23の一端とは、舵バルブ21を介して接続されているので、舵前縁部での段差が生じることがなく、キャビテーションの発生を防止し、かつ前縁部の加工を容易なものとすることができて、製作性も向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
また、フィン付き舵20の前縁22,23は、スクリュープロペラ2の後流の流入方向に合わせてひねられて(捩られて)おり、これによりフィン付き舵20へのスクリュープロペラ2後流の流入方向(流入角度)が減少することとなるので、前縁22,23から発生する舵キャビテーションを抑制することができて、舵面11,13のエロージョンおよび舵面11,13からのペイントの剥離を防止することができる。特に、コンテナ船などの高速船によれば、舵キャビテーションによるエロージョンの発生、およびペイントの剥離が生じる可能性があり、本発明をコンテナ船等の高速船に適用した場合、舵キャビテーションの抑制効果は顕著となる。
さらに、前縁22の他端は舵バルブ21の頂部に接続され、前縁23の一端は舵バルブ21の底部に接続されている。このようなリアクション舵は、プロペラ軸心部ではねじり方向が逆になる為、舵前縁部で段差が発生し、その段差部からキャビテーションが発生し、加工も難しいという問題があった。しかしながら、本発明では、前縁22の他端と前縁23の一端とは、舵バルブ21を介して接続されているので、舵前縁部での段差が生じることがなく、キャビテーションの発生を防止し、かつ前縁部の加工を容易なものとすることができて、製作性も向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
本発明の第3実施形態に係るフィン付き舵について、図8を参照しながら説明する。図8は本実施形態に係るフィン付き舵を船首側から見た正面図である。
本実施形態に係るフィン付き舵30は、第1のフィン12の代わりに、第1のフィン31が設けられているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
本実施形態に係るフィン付き舵30は、第1のフィン12の代わりに、第1のフィン31が設けられているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
図8に示すように、本実施形態に係る第1のフィン31は、その一端(根元)が舵面11の中央部前縁側で、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも上方に取り付けられて斜め上方向(図8において右上の方向)に延びる、断面視翼形で、上向きのキャンバを有する小翼である。また、第1のフィン31の他端(先端)は、スクリュープロペラ2の回転半径P(図12および図13参照)よりも内側で、かつ、上向きの流れが最も強くなる位置(領域)まで延びている。
図13に示すように、舵面の左舷上方では、上昇流と内向き流れが合わさった旋回流に近い流れとなっている場合があり、このような場合には本実施形態に係る第1のフィン31のようにその取り付け角を斜め上方に向けることにより、フィンによる推力発生の効果をより大きくすることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
本発明の第4実施形態に係るフィン付き舵について、図9から図11を参照しながら説明する。図9は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を右舷側から見た右側面図、図10は本実施形態に係るフィン付き舵を装備した船舶の船尾部を左舷側から見た左側面図、図11は本実施形態に係るフィン付き舵を船首側から見た正面図である。
本実施形態に係るフィン付き舵40は、第1のフィン12の代わりに、第1のフィン41が設けられているという点で上述した第2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第2実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
本実施形態に係るフィン付き舵40は、第1のフィン12の代わりに、第1のフィン41が設けられているという点で上述した第2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第2実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
図10および図11に示すように、本実施形態に係る第1のフィン41は、その一端(根元)が舵バルブ21の頂部後縁側で、スクリュープロペラ2の中心位置Cよりも上方に取り付けられて斜め上方向(図11において右上の方向)に延びる、断面視翼形で、上向きのキャンバを有する小翼である。また、第1のフィン41の他端(先端)は、スクリュープロペラ2の回転半径P(図12および図13参照)よりも内側で、かつ、上向きの流れが最も強くなる位置(領域)まで延びている。
本実施形態に係るフィン付き舵40の作用効果は、上述した第3実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、図12および図13に示す流れは船毎に異なるため、船毎に流場解析を行い、第1のフィンおよび第2のフィンが効果的となる領域を特定することが好ましい。また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、適宜必要に応じて変形実施、変更実施することができる。
また、本発明のフィン付き舵は、船舶、例えば、ガス運搬船、タンカー、コンテナ船、フェリー、RORO船、自動車運搬船、バラ積み貨物船、客船等の一般商船に適用され、良好な推進馬力の低減、燃費を向上することができ、省エネ船として期待できる。
また、本発明のフィン付き舵は、船舶、例えば、ガス運搬船、タンカー、コンテナ船、フェリー、RORO船、自動車運搬船、バラ積み貨物船、客船等の一般商船に適用され、良好な推進馬力の低減、燃費を向上することができ、省エネ船として期待できる。
1 船舶
2 スクリュープロペラ
2a プロペラボス
10 フィン付き舵
11 舵面(左舷側の舵面)
12 第1のフィン
13 舵面(右舷側の舵面)
14 第2のフィン
20 フィン付き舵
21 舵バルブ
22 前縁
23 前縁
30 フィン付き舵
31 第1のフィン
40 フィン付き舵
41 第1のフィン
C スクリュープロペラの中心位置
P スクリュープロペラの回転半径
R 船舶用舵
2 スクリュープロペラ
2a プロペラボス
10 フィン付き舵
11 舵面(左舷側の舵面)
12 第1のフィン
13 舵面(右舷側の舵面)
14 第2のフィン
20 フィン付き舵
21 舵バルブ
22 前縁
23 前縁
30 フィン付き舵
31 第1のフィン
40 フィン付き舵
41 第1のフィン
C スクリュープロペラの中心位置
P スクリュープロペラの回転半径
R 船舶用舵
Claims (5)
- スクリュープロペラの後方に配置され、船舶の針路方向を変更するとともに、左舷側の舵面に第1のフィンが、右舷側の舵面に第2のフィンがそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵であって、
前記スクリュープロペラが前進時に船尾側から見て右回りに回転する場合には、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面の中央部前縁側で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面の中央部前縁側で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、
前記スクリュープロペラが前進時に船尾側から見て左回りに回転する場合には、前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面の中央部前縁側で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面の中央部前縁側で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられているとともに、
各フィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、上向きまたは下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びていることを特徴とするフィン付き舵。 - 前進時に船尾側から見て右回りに回転するスクリュープロペラの後方に配置され、船舶の針路方向を変更するとともに、左舷側の舵面に第1のフィンが、右舷側の舵面に第2のフィンがそれぞれ一枚ずつ設けられているフィン付き舵であって、
前記第1のフィンの一端が、前記左舷側の舵面の中央部前縁側で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも上方に取り付けられ、前記第2のフィンの一端が、前記右舷側の舵面の中央部前縁側で、前記スクリュープロペラの中心位置よりも下方に取り付けられており、
第1のフィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、上向きの流れが強くなる位置まで斜め上方に延びているとともに、
第2のフィンの他端が、前記スクリュープロペラの回転半径よりも内側で、かつ、下向きの流れが強くなる位置まで水平に延びていることを特徴とするフィン付き舵。 - 前記スクリュープロペラのプロペラボスと対向する前縁部に、膨錘体からなる舵バルブが設けられており、かつ、その前縁が、前記スクリュープロペラの後流の流入方向に合わせてひねられていることを特徴とする請求項1または2に記載のフィン付き舵。
- 前記第1のフィンが、断面視翼形で、上向きのキャンバを有するように形成され、前記第2のフィンが、断面視翼形で、下向きのキャンバを有するように形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のフィン付き舵。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載のフィン付き舵を具備してなることを特徴とする船舶。
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