JP2017165376A - Rudder structure and manufacturing method of ship - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船の舵構造と製作方法に関する。 The present invention relates to a ship rudder structure and a manufacturing method.
船の進行方向を制御するために舵が用いられる。舵は、船の船尾部において推進プロペラの後方に設けられる。舵は、例えば鉛直方向を向く軸まわりに揺動可能である。舵は、その揺動角度により、推進プロペラが発生させる水流の向きを左右に変える。これにより船の進行方向が制御される。舵は例えば下記の特許文献1に記載されている。 A rudder is used to control the direction of travel of the ship. The rudder is provided behind the propeller at the stern of the ship. The rudder can swing around, for example, a vertical axis. The rudder changes the direction of the water flow generated by the propeller to the left and right according to the swing angle. Thereby, the traveling direction of the ship is controlled. The rudder is described in Patent Document 1 below, for example.
舵は、回転する推進プロペラに接触しないように推進プロペラから後側(船尾側)に少し離して配置されている。そのため、船体の中心線の方向において、推進プロペラの後端から後方側の所定範囲にわたって舵の設置用スペースを確保している。 The rudder is arranged slightly away from the propeller to the rear side (stern side) so as not to contact the rotating propeller. Therefore, in the direction of the center line of the hull, a rudder installation space is secured over a predetermined range from the rear end of the propeller to the rear side.
本願の発明者は、この設置用スペースを減らせることができないかという課題を見出した。この設置用スペースを減らせれば、例えば、同じ排水量の船を製作する場合に船の全長を減らすことができる。 The inventor of the present application has found a problem that this installation space can be reduced. If this installation space can be reduced, the total length of the ship can be reduced, for example, when manufacturing a ship with the same amount of drainage.
そこで、本発明の目的は、船体の中心線の方向における舵の設置用スペースを減らせる技術を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the space for installing the rudder in the direction of the center line of the hull.
上述の目的を達成するため、本発明によると、推進プロペラを備える船の舵構造であって、
前記推進プロペラの後方に設けられた舵を備え、
該舵の前端には、後方への窪みが形成されており、この窪みに、推進プロペラの回転中心部の後端部が配置される、舵構造が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a rudder structure of a ship provided with a propeller,
Comprising a rudder provided behind the propulsion propeller;
A rudder structure is provided in which a rearward recess is formed at the front end of the rudder, and a rear end portion of the center of rotation of the propeller is disposed in the recess.
本発明によると、舵の前端には、後方への窪みが形成されている。推進プロペラの回転中心部の後端部を窪みに配置することにより、推進プロペラと舵とを、船体の中心線の方向において互いに近づけることができる。その結果、船体の中心線の方向において確保する舵の設置用スペースが減る。 According to the present invention, a rearward recess is formed at the front end of the rudder. By disposing the rear end portion of the rotation center portion of the propeller in the recess, the propeller and the rudder can be brought closer to each other in the direction of the center line of the hull. As a result, the rudder installation space secured in the direction of the center line of the hull is reduced.
上述の舵構造は、例えば以下のように構成される。 The above-described rudder structure is configured as follows, for example.
舵構造は、前記後端部の後方に位置し、舵の左右の側面から左右外側にそれぞれ盛り上がったバルブを有する。 The rudder structure has valves that are located behind the rear end portion and are raised from the left and right side surfaces of the rudder to the left and right sides, respectively.
この構成では、窪みを設けた場合でも、バルブにより、推進プロペラの後端部からの渦流を抑制して推進性能を向上できる。すなわち、窪みとバルブを設けた舵は、窪みもバルブも無い舵構造と比べて、推進性能が向上する。 In this configuration, even when the depression is provided, the propulsion performance can be improved by suppressing the vortex flow from the rear end portion of the propeller by the valve. That is, the rudder provided with the depression and the valve has improved propulsion performance as compared with the rudder structure without the depression and the valve.
舵構造は、前記バルブから左右外側に延びているフィンを備える。 The rudder structure includes fins that extend outward from the valve to the left and right.
この構成では、フィンは、推進プロペラによる渦流から前向き成分を有する揚力を発生させる。これにより、損失した渦エネルギーが前向きの推力として回収され、推進性能が向上する。
したがって、窪みを設けた場合でも、バルブとフィンにより推進性能をさらに向上できる。すなわち、窪みとバルブを設けた舵は、窪みもバルブもフィンも無い舵構造と比べて、推進性能が(例えば3%〜4%程度)向上することを確認した。
In this configuration, the fin generates lift with a forward component from the vortex generated by the propeller. Thereby, the lost vortex energy is recovered as a forward thrust, and the propulsion performance is improved.
Therefore, even when the depression is provided, the propulsion performance can be further improved by the valve and the fin. That is, it was confirmed that the rudder provided with the depression and the valve improves the propulsion performance (for example, about 3% to 4%) as compared with the rudder structure without the depression, the valve and the fin.
舵と直交する鉛直平面から舵の最大揺動角だけ後方側に傾いた方向を基準方向として、
前記フィンの前端は、窪み側の内側端点から基準方向へ左右方向の外側へ延びており、または、前記内側端点から基準方向よりも後側へ傾いて延びている。
The direction inclined from the vertical plane perpendicular to the rudder to the rear side by the maximum swing angle of the rudder is the reference direction.
The front end of the fin extends outward in the left-right direction in the reference direction from the inner end point on the recess side, or extends inclined from the inner end point to the rear side in the reference direction.
推進プロペラの回転中心部の後端部が窪み内に位置するので、推進プロペラとフィンとを互いに近接させることができる。その結果、フィンの前端が前記鉛直平面と直交する方向に延びていると、最大揺動角だけ揺動した舵のフィンが推進プロペラに当たる場合がある。この場合、フィンの前端の向きを上記のようにする。これにより、最大揺動角だけ揺動した舵のフィンと推進プロペラとの干渉を避けられる。 Since the rear end portion of the rotation center portion of the propeller is located in the recess, the propeller and the fin can be brought close to each other. As a result, if the front end of the fin extends in a direction perpendicular to the vertical plane, the rudder fin that has swung by the maximum swing angle may hit the propeller. In this case, the direction of the front end of the fin is as described above. This avoids interference between the rudder fin and the propeller propelled by the maximum swing angle.
また、本発明によると、推進プロペラと、該推進プロペラの後方に位置する舵とを備える船の製作方法であって、
前端において後方への窪みが形成された舵を用意し、
前記推進プロペラの回転中心部の後端部を前記窪みに配置するように、前記舵と前記推進プロペラを船の船尾部に取り付ける、船の製作方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a ship comprising a propeller and a rudder located behind the propeller.
Prepare a rudder with a recess in the rear at the front end.
A ship manufacturing method is provided in which the rudder and the propeller are attached to a stern part of a ship so that a rear end portion of a center of rotation of the propeller is disposed in the depression.
本発明の舵構造では、舵の前端に後方への窪みが形成されている。この窪み内に、推進プロペラの回転中心部の後端部を配置する。これにより、推進プロペラと舵とを、船体の中心線の方向において互いに近づけることができる。その結果、船体の中心線の方向において確保する舵の設置用スペースが減る。 In the rudder structure of the present invention, a rearward recess is formed at the front end of the rudder. The rear end portion of the rotation center portion of the propeller is disposed in the recess. Thereby, the propeller and the rudder can be brought close to each other in the direction of the center line of the hull. As a result, the rudder installation space secured in the direction of the center line of the hull is reduced.
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の実施形態による舵構造10が設けられた船尾部1aの側面図である。
FIG. 1 is a side view of a
船1は、海、湖または川を航行するものである。船1は、例えば船舶または艦艇である。なお、本願において、「前」とは船1の船首側を意味し、「後」とは船1の船尾側を意味する。以下において、船体の中心線の方向を、船体中心線方向C0という。また、以下において、「左」と「右」とは、それぞれ、船1の後側(船尾側)から前側(船首側)を見た場合における左側と右側を意味する。 The ship 1 navigates the sea, lake, or river. The ship 1 is, for example, a ship or a ship. In the present application, “front” means the bow side of the ship 1, and “rear” means the stern side of the ship 1. In the following, the direction of the center line of the hull is referred to as the hull center line direction C0. In the following, “left” and “right” mean the left side and the right side, respectively, when the front side (bow side) is viewed from the rear side (stern side) of the boat 1.
船1の船尾部1aには推進プロペラ3が設けられる。推進プロペラ3は、回転軸C1まわりに回転可能に船体の船尾部1aに取り付けられている。推進プロペラ3は、回転軸C1を中心軸とする回転中心部3aと、回転軸C1まわりの方向に配置され回転中心部3aに結合されている複数のプロペラ翼3bとを有する。回転中心部3aの前側部分は船尾部1aに回転可能に支持されている。推進プロペラ3は、回転軸C1まわりに水中で回転駆動されて、船1の前進推力を発生させる。
A
舵構造10は、推進プロペラ3の後方に設けられた舵5を備える。舵5は、揺動軸C2まわりに揺動可能に船尾部1aに取り付けられている。揺動軸C2は、例えば、前後方向に延びる船体中心線方向C0が水平を向く状態で、鉛直方向を向いてもよく、鉛直方向から傾いてもよい。舵5は、推進プロペラ3の後方に位置する。舵5は、鉛直に配置された板状部材であってよい。
The
舵構造10は図1の例では舵柱7を備える。舵柱7の下端側部分は舵5に結合されている。舵柱7の上端側部分は船尾部1aに支持されている。舵柱7は、図示しない駆動装置によって揺動軸C2まわりに駆動される。これにより舵5が揺動する。
The
舵5の前端5aには、後方への窪み9が形成されている。窪み9は、回転軸C1の延長線上に位置している。窪み9内に、推進プロペラ3の回転中心部3aの後端部3a1(例えばボスキャップ)が配置される。この窪み9は、船1の左右方向に舵5を貫通している。
A
図2(A)は図1のIIA−IIA矢視図であり、図2(B)は図2(A)のB−B矢視図である。 2A is a view taken in the direction of arrows IIA-IIA in FIG. 1, and FIG. 2B is a view taken in the direction of arrows BB in FIG.
舵構造10はバルブ11を有する。バルブ11は、後端部3a1の後方(好ましくは真後ろ)に位置する。左右のバルブ11は、それぞれ、舵5の左右の側面から左右外側に盛り上がった部分である。好ましくは、各バルブ11は、船体中心線方向C0において、窪み9の底面9aの位置から後方へ延びている。船体中心線方向C0の各位置において、船体中心線方向C0と直交する仮想平面によるバルブ11の断面の外縁形状は、例えば円弧や楕円状であってよいが、他の形状であってもよい。バルブ11の上記断面の面積は、後方へ移行するにつれて小さくなっているのがよい。バルブ11は、推進プロペラ3における回転中心部3aの後端部3a1からの渦流を抑制することにより、推進性能を向上させる。
The
舵構造10はフィン13を備える。フィン13は、各バルブ11に結合されている。左右のフィン13は、それぞれ、左右のバルブ11の外側面から左右外側に延びている。図2の例では、バルブ11の外側面から舵5と直交する方向に延びている。好ましくは、各フィン13は、船体中心線方向C0において、窪み9の底面9aの位置から後方側へ延びている。
The
フィン13は、船体による縦渦と推進プロペラ3および回転軸C1まわりの渦から前向き成分を有する揚力を発生させる。これにより、損失した渦エネルギーが前向きの推力として回収され、推進性能が向上する。例えば、船体中心線方向C0と平行な鉛直面によるフィン13の断面の形状は、前向き成分を持つ揚力を発生する翼形である。
The
また、フィン13は、次のように振動と推進力変動を抑える。
回転軸C1まわりの周方向において、最上方位置(12時の位置)と最下方位置(6時の位置)で、舵5により流れが遅くなる。よって、回転中のプロペラ翼3bが遅い流れの12時の位置と6時の位置を通過することにより、振動の生じる可能性がある。
これに対して、周方向において、3時の位置と9時の位置にフィン13を設けることにより、これらの位置でも流れが遅くなる。したがって、周方向において流れの速さがより均一化される。その結果、上述の振動が抑えられるとともに、推進プロペラ3が1回転する間における推進力変動も小さくなる。
なお、フィン13によって流れが遅くなっても、上述のようにフィン13により渦のエネルギーを回収するので、フィン13は抵抗にならない。
Further, the
In the circumferential direction around the rotation axis C1, the flow is slowed by the
On the other hand, by providing the
Even if the flow is slowed down by the
図3は、フィン13の前端13aの向きを説明するための図である。図3(A)は図2(A)と同じ向きから見た図である。図3(B)は、図3(A)において、舵5が最大揺動角αだけ右側に揺動した状態を示す。
FIG. 3 is a view for explaining the direction of the
ここで、鉛直方向に見た場合に、舵5の右側への最大揺動角αだけ、舵5と直交する鉛直平面Sから後方側に傾いた方向を基準方向D1とする。ここで、舵5の最大揺動角αとは、舵5が基準姿勢から揺動する最大角度(例えば35度程度)である。基準姿勢は、図3(A)における舵5の姿勢であって、舵5が船体中心線方向C0を向いている時の姿勢である。
Here, when viewed in the vertical direction, a direction inclined backward from the vertical plane S orthogonal to the
左側のフィン13の前端13aは、図3のように、窪み9側の内側端点E1から基準方向D1へ左外側に延びている。または、左側のフィン13の前端13aは、例えば図3(A)の破線Xのように、内側端点E1から、基準方向D1よりも後側へ傾いて延びていてもよい。
As shown in FIG. 3, the
右側のフィン13の前端13aも同様である。すなわち、舵5の左側への最大揺動角だけ鉛直平面Sから後方側に傾いた方向を基準方向D2として、右側のフィン13は、窪み9側の内側端点E2から基準方向D2へ右外側に延びており、または、内側端点E2から、基準方向D2よりも後側へ傾いて延びている。
The same applies to the
このような前端13aの向きにより、最大揺動角だけ揺動した舵5のフィン13が、推進プロペラ3の後端部3a1またはプロペラ翼3bに当たることを回避できる。
これに対し、仮に、フィン13の前端13aが図3(B)において破線Yの部分である場合には、最大揺動角αだけ揺動した舵5のフィン13の前端Yが、推進プロペラ3の後端部3a1またはプロペラ翼3bに当たる。
By such a direction of the
On the other hand, if the
上述した実施形態の舵構造10によると、推進プロペラ3の回転中心部3aの後端部3a1を窪み9に配置することにより、推進プロペラ3と舵5とを、船体中心線方向C0において互いに近づけることができる。したがって、船体中心線方向C0における舵5の設置用スペースを減らせる。これにより、例えば次の(1)(2)または(3)が可能になる。
According to the
(1)同じ排水量の船を製作する場合に、推進プロペラ3と舵5とを近づけた分だけ船の全長を減らすことができる。
(1) When manufacturing a ship with the same amount of drainage, it is possible to reduce the total length of the ship by bringing the
(2)同じ全長の船を製作する場合に、排水量を増やすことができる。例えば、窪み9の無い図4(A)の場合から、図4(B)のように推進プロペラ3と舵5とを近づけたことにより、舵5の後端から船尾端までの余裕長さLが生じたとする。この場合、余裕長さLの部分を船の最大幅の位置にもってくれば、船の最大幅をBとし喫水をdとして、排水量をLBdだけ増やすことができる。なお、船の全長が280mの場合、余裕長さLは例えば1m程度になる。
(2) When manufacturing a ship of the same full length, the amount of drainage can be increased. For example, the marginal length L from the rear end of the
(3)前進時に受ける抵抗を小さくすることにより推進性能を向上できる。同じ全長の船を製作する場合に、従来と比べて、推進プロペラ3の後端部3a1を窪み9に入れて推進プロペラ3を船尾側にずらせるので、その分、排水量が増える。この排水量増加分を無くすように船の最大幅を減らせば、従来と同じ全長で同じ排水量の船を、最大幅を減らして製作できる。最大幅が減れば、前進時に受ける抵抗が小さくなる。
(3) Propulsion performance can be improved by reducing the resistance received during forward travel. When manufacturing a ship having the same full length, the rear end portion 3a1 of the
このことは、次のようにも説明できる。船が太っている度合いを示す方形係数CB(Block coefficient)は、次の式で定義される。
CB=▽/(LppBd)
ここで、Lppは垂線間長である。すなわち、Lppは、満載喫水線と船首との交差点から舵柱7(揺動軸C2)までの長さである。Bとdの定義は上記(2)の場合と同じであり、▽は排水量である。推進プロペラ3の後端部3a1を窪み9に入れて、推進プロペラ3を船尾側にずらせるので、その分、Lppが増える。したがって、CBは小さくなる。CBが小さいことは、船が痩せていることを示す。痩せている船(細い船)は、前進時に受ける抵抗が小さい。その結果、推進性能が向上する。
This can also be explained as follows. A rectangular coefficient C B (Block coefficient) indicating the degree of fatness of the ship is defined by the following equation.
C B = ▽ / (L pp Bd)
Here, L pp is the length between perpendiculars. That, L pp is the length from the intersection of the load line and bow to rudder post 7 (swing axis C2). The definitions of B and d are the same as in the case of (2) above, and ▽ is the amount of drainage. Put the
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例1〜2のいずれかを採用してもよいし、変更例1〜3の2つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, any of the following modification examples 1 and 2 may be employed, or two or more of modification examples 1 to 3 may be arbitrarily combined and employed.
(変更例1)
舵構造10は、バルブ11とフィン13を有していなくてもよい。あるいは、舵構造10は、バルブ11を有しているが、フィン13を有していなくてもよい。
(Modification 1)
The
(変更例2)
船1が複数の推進プロペラ3を備える場合には、推進プロペラ3毎に上述の舵構造10が設けられてもよい。
(Modification 2)
When the ship 1 includes a plurality of
(変更例3)
図5(A)(B)は、図2(B)と同じ方向から見た図であるが、変更例3の場合を示す。
(Modification 3)
FIGS. 5A and 5B are views seen from the same direction as FIG. 2B, but show a case of the third modification.
舵構造10は、上述のフィン13の上方と下方の一方または両方(図5の例では両方)にさらにフィン15,17を有していてもよい。フィン15,17は、舵5の側面またはバルブ11の側面から左右外側に延びている。図5(A)の例では、各フィン15は、舵5と直交する方向に延びている。図5(B)の例では、上側の左右のフィン17は、それぞれ、バルブ11の上部側面から斜め上方へ左右外側に延びており、下側の左右のフィン17は、それぞれ、バルブ11の下部側面から斜め下方へ左右外側に延びている。好ましくは、図示を省略するが、各フィン15は、船体中心線方向C0において舵5の前端5aの位置から後方側へ延びており、各フィン17は、船体中心線方向C0において、窪み9の底面9aの位置から後方側へ延びている。
The
フィン13とフィン15,17により、回転軸C1まわりの流れの速さをさらに均一化して、上述の振動が抑えられるとともに、推進プロペラ3が1回転する間における推進力変動も小さくなる。
The speed of the flow around the rotation axis C1 is further uniformed by the
好ましくは、図示を省略するが、鉛直方向に見た場合に、左側のフィン15,17の前端は、左側のフィン13の前端13aと同様に、窪み9側の内側端点から基準方向D1へ左外側に延びており、または、この内側端点から,基準方向D1よりも後側へ傾いて延びている。好ましくは、鉛直方向に見た場合に、右側のフィン15,17の前端は、右側のフィン13の前端13aと同様に、窪み9側の内側端点から基準方向D2へ右外側に延びており、または、この内側端点から、基準方向D2よりも後側へ傾いて延びている。
Preferably, although not shown, when viewed in the vertical direction, the front ends of the
1 船、1a 船尾部、3 推進プロペラ、3a 回転中心部、3a1 後端部(ボスキャップ)、3b プロペラ翼、5 舵、5a 前端、7 舵柱、9 窪み、9a 底面、10 舵構造、11 バルブ、13 フィン、13a 前端、15 フィン、17 フィン、C0 船体中心線方向、C1 回転軸、C2 揺動軸、D1,D2 基準方向、E1,E2 内側端点、S 鉛直平面 1 ship, 1a stern part, 3 propeller, 3a rotation center part, 3a1 rear end part (boss cap), 3b propeller blade, 5 rudder, 5a front end, 7 rudder pillar, 9 depression, 9a bottom, 10 rudder structure, 11 Valve, 13 fin, 13a front end, 15 fin, 17 fin, C0 hull center line direction, C1 rotation axis, C2 swing axis, D1, D2 reference direction, E1, E2 inner end point, S vertical plane
Claims (5)
前記推進プロペラの後方に設けられた舵を備え、
該舵の前端には、後方への窪みが形成されており、この窪みに、推進プロペラの回転中心部の後端部が配置される、舵構造。 A rudder structure of a ship equipped with a propeller,
Comprising a rudder provided behind the propulsion propeller;
A rudder structure in which a rearward recess is formed at a front end of the rudder, and a rear end portion of a rotation center portion of the propeller is disposed in the recess.
前記フィンの前端は、窪み側の内側端点から基準方向へ左右方向の外側へ延びており、または、前記内側端点から基準方向よりも後側へ傾いて延びている、請求項3に記載の舵構造。 The direction inclined from the vertical plane perpendicular to the rudder to the rear side by the maximum swing angle of the rudder is the reference direction.
4. The rudder according to claim 3, wherein the front end of the fin extends from the inner end point on the depression side to the outside in the left-right direction in the reference direction, or extends inclined from the inner end point to the rear side in the reference direction. Construction.
前端において後方への窪みが形成された舵を用意し、
前記推進プロペラの回転中心部の後端部を前記窪みに配置するように、前記舵と前記推進プロペラを船の船尾部に取り付ける、船の製作方法。 A method of manufacturing a ship comprising a propulsion propeller and a rudder located behind the propulsion propeller,
Prepare a rudder with a recess in the rear at the front end.
A method for manufacturing a ship, wherein the rudder and the propeller are attached to a stern part of a ship so that a rear end portion of a rotation center portion of the propeller is disposed in the depression.
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