JPH0443192A - Rudder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the blade edge swirl and the resistance of the whole rudder and improve the hull efficiency by installing a horizontal fin having a blade-shaped section on both the side parts in the vicinity of the axial center position of a propulsion propeller of a rudder body and installing a vertical fin having a blade-shaped section parallel to the rudder body at the top edge of each horizontal fin. CONSTITUTION:On both the side parts of a rudder body 3 installed through a supporting shaft (rudder shaft) 2 in the vertical direction behind a propulsion propeller 1, horizontal fins 4A and 4B having a blade-shaped section are installed at the axis center A position of the propeller 1, and vertical fins 5A and 5B having a blade-shaped section are installed at the top edge parts of the horizontal fins 4A and 4B. Each horizontal fin 4A, 4B is formed so that a forward thrust can be obtained in correspondence with the revolution direction R of the propeller. While, the vertical fins 5A and 5B are formed so that the propeller alternating current flows in inclination in the laterally spread direction from the axis center A, and a circulation flow in the clockwise direction is generated on plane view on the right broadside, and a circulation flow in the counterclockwise direction is generated on the left broadside, and accordingly a forwardly acting thrust is generated, and the rudder resistance is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は船舶に設けられる舵に関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a rudder provided on a ship.

従来の技術 第１１図、第１２図に示すように、矢印Ｒ方向に回転す
るプロペラ２１後方の舵本体２２の両側に水平フィン２
３を設け、プロペラ後流■によりこの水平フィン２３の
回りに環流「を発生させ、その揚力りと抗力りとの合成
力Ｎのうち、推進（前）方向の成分である推力（スラス
ト）Ｔにより、舵の抗力を減少させそれに伴ない船体の
抵抗を減少させて効率を向上させることが考えられる。BACKGROUND ART As shown in FIGS. 11 and 12, horizontal fins 2 are installed on both sides of a rudder body 22 behind a propeller 21 rotating in the direction of arrow R.
3 is provided, and the propeller wake ■ generates a circular flow around this horizontal fin 23, and out of the resultant force N of the lift force and drag force, a thrust force T, which is the component in the propulsion (forward) direction, is generated. This is thought to improve efficiency by reducing the drag on the rudder and the accompanying drag on the hull.

発明が解決しようとする課題 しかし上記水平フィン２２には、フィン先端（終ｆ＠）
２３ａに翼端渦（自由渦）が発生して拡散され誘導抵抗
が増大するため、この翼端渦の発生を減少させる必要が
ある。Problem to be Solved by the Invention However, the horizontal fin 22 has a fin tip (end f@).
Since a blade tip vortex (free vortex) is generated and diffused in the blade 23a and the induced resistance increases, it is necessary to reduce the generation of this blade tip vortex.

本発明は翼端渦の発生を減少させるとともに、さらに舵
全体の抵抗を減少させて船体効率を向上させることがで
きる舵を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a rudder that can reduce the generation of wing tip vortices and further reduce the resistance of the entire rudder to improve hull efficiency.

課題を解決するための手段 問題点を解決するために本発明は、舵本体の推進用プロ
ペラ軸心位置近傍の両側部に翼形断面の水平フィンを取
付け、これら水平フィンの先端に舵本体と平行な翼形断
面の垂直フィンをそれぞれ取付け、前記水平フィンおよ
び垂直フィンの断面形状を、プロペラ後流により水平フ
ィンに発生する揚力と抗力との合成力が前方への推力成
分を含むように構成したものである。Means for Solving the Problems In order to solve the problems, the present invention attaches horizontal fins with an airfoil cross section to both sides of the rudder body near the axis of the propulsion propeller, and connects the rudder body to the tips of these horizontal fins. Vertical fins with parallel airfoil cross sections are installed, and the cross-sectional shapes of the horizontal fins and vertical fins are configured such that the combined force of lift and drag generated on the horizontal fins by the wake of the propeller includes a forward thrust component. This is what I did.

作用 上記構成において、プロペラ後流が迎え角をもって水平
フィンおよび垂直フィンに流入すると、循環流が各フィ
ン回りに生じて揚力が発生する。Effect In the above configuration, when the propeller trailing flow flows into the horizontal fins and the vertical fins at an angle of attack, a circulating flow is generated around each fin and lift is generated.

この揚力と抗力との合成力に前方への推力が含まれるよ
うに各フィンを設定することで、舵抗力が減少しそれに
伴ない船体抵抗を減少させることができる。しかも、水
平フィン端部での自由渦の発生拡散を減少できるので、
誘導抵抗を減少させる整流効果が期待できる。By setting each fin so that the combined force of lift and drag includes forward thrust, the rudder drag can be reduced, and the hull resistance can be reduced accordingly. Moreover, the generation and diffusion of free vortices at the horizontal fin ends can be reduced.
A rectifying effect that reduces induced resistance can be expected.

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Example An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

第１図〜第３図に示すように、船尾部において推進用プ
ロペラ１の後方に垂直方向の支持軸（舵軸）２を介して
取付けられた舵本体３の両側部には、プロペラ１の軸心
Ａ位置に断面形状が翼形の水平フィン４Ａ、４Ｂが取り
付けられている。また、これら水平フィン４Ａ、４Ｂの
先端部には舵本体３と平行に断面形状が翼形の垂直フィ
ン５Ａ。As shown in FIGS. 1 to 3, the rudder body 3 is attached to the rear of the propulsion propeller 1 at the stern via a vertical support shaft (rudder shaft) 2. On both sides of the rudder body 3, the propeller 1 Horizontal fins 4A and 4B each having an airfoil cross-sectional shape are attached to the axis A position. Further, at the tips of these horizontal fins 4A and 4B, there is a vertical fin 5A parallel to the rudder body 3 and having an airfoil-shaped cross section.

５Ｂが取付けられている。5B is installed.

水平フィン４Ａ、４Ｂは、プロペラの回転方向Ｒに対応
して前方への推力が得られるように形成されている。す
なわち、第１図の背面図に示すように、プロペラ１の回
転方向Ｒが時計方向の場合にはプロペラ後流Ｖ、、Ｖ、
が右舷側で上方から下方にθ１傾斜して流れ（第４図）
、左舷側では下方から上方にθ２傾斜して流れる（第５
図）。The horizontal fins 4A and 4B are formed so as to obtain forward thrust in accordance with the rotational direction R of the propeller. That is, as shown in the rear view of FIG. 1, when the rotation direction R of the propeller 1 is clockwise, the propeller wake V, , V,
flows from the top to the bottom on the starboard side with an inclination of θ1 (Figure 4)
, on the port side, the flow is inclined by θ2 from the bottom to the top (the fifth
figure).

たとえば図示する非対称翼型断面（＾ｅｒａ　Ｆｏｉｌ
）のフィンは、プロペラによって縮流された流れに平行
に置くと循環流が発生し、膨らみ部側に流れと直角方向
の揚力が発生する。（揚力の発生が０となる流れの流入
角度θ。は４〜５゛である。）この非対称翼の場合には
、第４図、第５図に示すように右舷側の水平フィン４Ａ
の膨らみ部４ａを下面側に、左舷側の水平フィン４Ｂの
膨らみ部４ｂを上面側に位置するように取付けられる。For example, the illustrated asymmetric airfoil cross section (^era Foil
) When the fins are placed parallel to the flow contracted by the propeller, a circulating flow is generated, and a lift force is generated on the bulge side in a direction perpendicular to the flow. (The inflow angle θ of the flow at which the generation of lift is 0 is 4 to 5 degrees.) In the case of this asymmetrical wing, as shown in FIGS. 4 and 5, the horizontal fin 4A on the starboard side
The bulge 4a of the horizontal fin 4B on the port side is positioned on the lower surface side, and the bulge 4b of the horizontal fin 4B on the port side is positioned on the upper surface side.

したがって、プロペラ後流Ｖ、、Ｖ２により循環流ｒ、
。Therefore, due to the propeller wake V, , V2, the circulating flow r,
.

「、が発生して対称翼よりも大きい揚力Ｌｌ。``, is generated and the lift force Ll is larger than that of a symmetrical wing.

し２が生じ、それと抗力り、、Ｄ、どの合成力（水平フ
ィン４Ａ、４Ｂに作用する力）Ｎ＋Ｎ２中に前向きに作
用する推力Ｔ、、Ｔ、が生じて舵抗力を減少するように
働く、なお、この水平フィン４Ａ、４Ｂを、舵本体３と
相似形の対称翼断面とした場合には、後流Ｖ、、Ｖ２の
迎え角がプラスになるように、前縁部（Ｌｅａｄｉｎｇ
　Ｅｄｇｅ）を右舷側か下向きに、左舷側が上向きにな
るように取り付けておく。2 is generated, and the resultant force (force acting on the horizontal fins 4A, 4B) N+N2 is a thrust force T, , T, which acts forward, and acts to reduce the rudder drag. , Incidentally, when the horizontal fins 4A, 4B have a symmetrical wing cross section similar to the rudder main body 3, the leading edge portion is set so that the angle of attack of the wakes V, V2 becomes positive.
Edge) on the starboard side or downwards, and the port side facing upwards.

垂直フィン５Ａ、５Ｂは、第６図、第７図に示すように
、プロペラ後流Ｖ、、Ｖ４が軸心Ａから左右に広がる方
向にθ１．θ４だけ傾斜して流れる。すなわち、軸心Ａ
から傾斜した流れを受けることになり、右舷側では平面
視で時計方向の循環流「、が発生し、また左舷側では反
時計方向の循環流ｒ４が発生する。これにより揚力り、
、Ｌ。As shown in FIGS. 6 and 7, the vertical fins 5A and 5B are arranged at θ1. The flow is inclined by θ4. That is, the axis A
On the starboard side, a clockwise circulating flow ``,'' is generated in plan view, and on the port side, a counterclockwise circulating flow r4 is generated.This causes lift force,
,L.

が生じ、抗力り、、Ｄ、どの合成力Ｎ、、Ｎ、中に前向
きに作用する推力Ｔ　＋　、　Ｔ　２が生じて舵抗力を
減少させることになる。なお、対称翼断面の垂直フィン
５Ａ、５Ｂを採用した場合、舵本体３と平行に設けても
プロペラ後流Ｖ、、Ｖ４に迎角が生じるので、推力が発
生するが、迎え角が大きくなるように垂直フィン５Ａ、
５Ｂを船尾側はど舵本体に近づくように傾斜させてもよ
い。is generated, and the thrust force T + , T 2 that acts forward is generated in the drag force, , D, and which resultant force N,, N, to reduce the rudder drag force. Note that when vertical fins 5A and 5B with symmetrical blade cross sections are adopted, even if they are installed parallel to the rudder body 3, an angle of attack occurs in the propeller wake V, V4, so thrust is generated, but the angle of attack becomes larger. vertical fin 5A,
5B may be inclined so that the stern side approaches the rudder body.

また、これら水平フィン４Ａ、４Ｂおよび垂直フィン５
Ａ、５Ｂの寸法は、第８図に示すように、水平フィン４
Ａ、４Ｂの長さ：ｐ≦０．９ＸＤＰ（Ｄ、：プロペラ１
直径）に設定され、また垂直フィン５Ａ、５Ｂの高さ：
ｈは、＜１．ＩＸＤＰ≦ｈ≦０．７ｘｌ）、に設定され
る。In addition, these horizontal fins 4A, 4B and vertical fins 5
The dimensions of A and 5B are as shown in FIG.
A, length of 4B: p≦0.9XDP (D,: propeller 1
diameter) and the height of the vertical fins 5A, 5B:
h is <1. IXDP≦h≦0.7xl).

次に上記実施例の実験結果を第９図に示す。Next, the experimental results of the above example are shown in FIG.

上記実験結果によれば、−枚舵の通常船と比較して、 ｉ−ｔは５％増加 １−ｗは２．５％減少 ηｏ、７７、は変わらず、 ここでｔはスラスト減少係数、Ｗは伴流係数、η。は単
独状態のプロペラ効率 したがって船の推進効率（全効率）：ηなお、 ここで ■ ■は船殻効率：η、とよばれ ■ （１−ｔ） ■は推進効率二η。According to the above experimental results, compared to a normal ship with a single rudder, i-t increases by 5%, 1-w decreases by 2.5%, ηo, 77, remains unchanged, where t is the thrust reduction coefficient, W is the wake coefficient, η. is the propeller efficiency in a single state, so the ship's propulsion efficiency (total efficiency): η, where ■ ■ is called the hull efficiency: η, and ■ (1-t) ■ is the propulsion efficiency 2 η.

とよばれ、 Ｑｏ：単独試験時のトルク時 Ｑ　：船後で作動した時のトルク値 従って、 全効率：η＝７７に×η。Ｘη１となる。It is called, Qo: Torque during individual test Q: Torque value when activated after ship Therefore, Total efficiency: η=77×η. It becomes Xη1.

第１０図は他の実施例を示し、水平フィン４Ａ。FIG. 10 shows another embodiment, including a horizontal fin 4A.

４Ｂの基端部をアングル状の支持部材１１を介して舵本
体３に取り付けたもので、これにより水平フィン４Ａ、
４Ｂを強固に舵本体３に固定できる。The base end of the fin 4B is attached to the rudder body 3 via an angle-shaped support member 11, and thereby the horizontal fin 4A,
4B can be firmly fixed to the rudder body 3.

発明の効果 以上に述べたごとく本発明によれば、プロペラ後流によ
り推力が発生する水平フィンの先端に、垂直フィンを設
けたので、自由渦の発生拡散を減少させて誘導抵抗を減
少させる整流効果が生じるとともに、垂直フィン自身に
推力が発生して舵抗力を減少し、それに伴ない船体抵抗
が減少し、船体効率を向上させることができる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a vertical fin is provided at the tip of the horizontal fin where thrust is generated by the wake of the propeller, thereby reducing the generation and diffusion of free vortices and rectifying the induced resistance. At the same time, thrust is generated in the vertical fin itself to reduce rudder drag, thereby reducing hull resistance and improving hull efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図〜第９図は本発明の一実施例を示し、第１図、第
２図は舵の背面図および側面図、第３図は第２図に示す
Ｉ−Ｉ断面図、第４図、第５図はそれぞれ第３図の■−
■位！（右舷側）および■■位！（左舷側）の水平フィ
ンの作用説明図、第６図、第７図はそれぞれ左舷側およ
び右舷側の垂直フィンの作用説明図、第８図は寸法を示
す舵の背面図、第９図は実験結果を示すグラフ、第１０
図は他の実施例の舵を示す背面図、第１１図、第１２図
は従来例を示す側面図および背面図である。 １・・・プロペラ、２・・・支持軸、３・・・舵本体、
４Ａ。 ４Ｂ・・・水平フィン、５Ａ、５Ｂ・・・垂直フィン、
Ａ・−・プロペラ軸心、し、〜Ｌ４・・・揚力、Ｄ、〜
Ｄ４・・・抗力、Ｎ１〜Ｎ４・・・合成力、Ｔ１〜Ｔ、
・・・推力、ｒ１〜「４・・・循環流、■１〜Ｖ、・・
・プロペラ後流。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 ；；フ； Ｎ め 脈 派 第１１図 第７図 第１１図 第７２図 手続補正書。え。 １、事件の表示 平成２年特許願第１５０５６２号 ２、発明の名称 舵 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　（５１１）日立造船株式会社 ４、代　理　人 住所　曇５５０大阪府大阪市西区西本町１丁目１０番１
０号（１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ■第２頁第６行目 「水平フィン２２Ｊとあるを「水平フィン２３」と訂正
する。 ■第５頁第１９行目 「推力ＴＩ、Ｔ２Ｊとあるを「推力Ｔ３゜Ｔ４」と訂正
する。 （２）図面 第５図および第８図をそれぞれ別紙添付図面の通り訂正
する。 平成　年　月　日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄1 to 9 show one embodiment of the present invention, FIGS. 1 and 2 are rear and side views of the rudder, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line I-I shown in FIG. Figures and Figures 5 and 5 are the ■− of Figure 3, respectively.
■ rank! (starboard side) and position ■■! Figures 6 and 7 are illustrations of the action of the vertical fins on the port and starboard sides, respectively. Figure 8 is a rear view of the rudder showing dimensions. Figure 9 is an illustration of the action of the horizontal fin on the port side. Graph showing experimental results, No. 10
The figure is a rear view showing a rudder according to another embodiment, and FIGS. 11 and 12 are a side view and a rear view showing a conventional example. 1... Propeller, 2... Support shaft, 3... Rudder body,
4A. 4B...Horizontal fin, 5A, 5B...Vertical fin,
A... Propeller axis, ~ L4... Lifting force, D, ~
D4...Drag force, N1~N4...Resultant force, T1~T,
... Thrust, r1~'4... Circulation flow, ■1~V,...
・Propeller wake. Agent Yoshihiro Morimoto ;;F; picture. 1. Indication of the case 1990 Patent Application No. 150562 2. Name of the invention Rudder 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant name (511) Hitachi Zosen Corporation 4 Agent address Kumo 550 Osaka Prefecture 1-10-1 Nishihonmachi, Nishi-ku, Osaka City
No. 0 (1) Detailed description of the invention in the specification ■ Page 2, line 6, "Horizontal fin 22J" is corrected to "horizontal fin 23." ■Page 5, line 19, "Thrust TI, T2J" is corrected to "Thrust T3°T4." (2) Figures 5 and 8 will be corrected as shown in the attached drawings. Month, Day 6, 1998, Number of inventions increased by amendment 7, Detailed explanation of the invention in the specification subject to amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、舵本体の推進用プロペラ軸心位置近傍の両側部に翼
形断面の水平フィンを取付け、これら水平フィンの先端
に舵本体と平行な翼形断面の垂直フィンをそれぞれ取付
け、前記水平フィンおよび垂直フィンの断面形状を、プ
ロペラ後流により水平フィンに発生する揚力と抗力との
合成力が前方への推力成分を含むように構成したことを
特徴とする舵。1. Attach horizontal fins with airfoil-shaped cross sections to both sides of the rudder body near the propulsion propeller axis position, and attach vertical fins with airfoil-shaped cross sections parallel to the rudder body to the tips of these horizontal fins, and A rudder characterized in that the cross-sectional shape of the vertical fin is configured such that the combined force of lift and drag generated on the horizontal fin by the wake of a propeller includes a forward thrust component.