JPS6211720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は船舶の舵に関する。

通常の舵を備えた従来の船舶の場合、舵は直進
時には単なる抵抗にすぎず、プロペラ後流の回転
流のエネルギがそのまま失われており、これが推
進効率低下の一因となつている。また、従来の通
常の舵の場合、旋回性能を良くするためには、舵
の長さと高さの比（アスペクト比）を大きくする
か、または舵面積を大きくする必要があるが、例
えば最近需要の多いLPG船などにおいては、浮力
中心が後方にあり、かつ吃水が浅いため、このよ
うな条件を満足する大形の舵を取付けにくいとい
う問題がある。

この発明の目的は、プロペラ後流の回転流のエ
ネルギを船舶の推進力として再利用でき、小形に
構成できて、しかも旋回性能の良い効率的な舵を
提供することにある。

この発明による船舶の舵は、プロペラの後方の
プロペラ中心線の上下にほぼ鉛直に配置された１
対の円柱状または円錐台状のロータよりなり、こ
れらのロータがそれぞれの中心軸のまわりに別個
に回転しうるようになされているものである。

第１図および第２図に示されているように、一
定の流体の流れＶ１，Ｖ２の中に円柱体１，２を
配置して中心軸のまわりに回転させると、流れの
中に翼を置いた場合と同様に、揚力Ｌ１，Ｌ２が
発生する。この作用はマグナス効果と呼ばれ、実
験によると、回転円柱体の揚力係数を通常の翼の
10倍程度に大きくしうることが知られている。そ
して、回転円柱体の回転方向および回転速度を変
えることにより、円柱体に作用する力Ｆ１，Ｆ２
（揚力Ｌ１，Ｌ２と抗力Ｒ１，Ｒ２の合力）の方
向および大きさを変えることができる。円柱体の
代わりに円錐台体を用いる場合も同様である。

船舶のプロペラが後からみて時計方向に回転す
る場合、プロペラ後流は回転流となり、プロペラ
中心線より上方では左玄から斜めに上側のロータ
に流入し、これより下方では右玄から斜めに下側
のロータに流入する。したがつて、上側のロータ
を上からみて時計方向に回転させるとともに、下
側のロータを上からみて反時計方向にほぼ同じ速
度で回転させることにより、次に説明するよう
に、船舶を直進させるとともに、これらのロータ
に推進力を発生させることができる。すなわち、
第１図の円柱体１と同様に、上からみて時計方向
に回転する上側のロータには、左玄からの斜めの
流れＶ１によつて斜め石前向きの力Ｆ１が作用
し、第２図の円柱体２と同様に、上からみて反時
計方向に回転する下側のロータには、右玄からの
斜めの流れＶ２によつて斜め左前向きの力Ｆ２が
作用する。そして、上下のロータの回転速度がほ
ぼ等しいときには、上下のロータに作用する力Ｆ
１，Ｆ２の左右方向の分力Ｃ１１，Ｃ１２が釣合
うために船舶は直進し、これらの力Ｆ１，Ｆ２の
船舶進行方向（図面の右方向）の分力Ｃ２１，Ｃ
２２がともに推進力として作用する。また、上下
のロータを互いに逆方向に異なる速度で回転させ
たり、同一方向に回転させたりすることにより、
次に説明するように、船舶を旋回させることがで
きる。すなわち、第１図および第２図から明らか
なように、上下のロータが互いに逆方向に回転す
る場合、これらに作用する力Ｆ１，Ｆ２の左右方
向の分力Ｃ１１，Ｃ１２の方向は逆であるが、上
下のロータの回転速度が異なるときにはこれらの
分力Ｃ１１，Ｃ１２の大きさに差が生じるため
に、船舶にはこの差に応じた旋回モーメントが発
生する。また、上下のロータが同一方向に回転す
る場合には、これらに作用する力Ｆ１，Ｆ２の左
右方向の分力Ｃ１１，Ｃ１２の向きが同じになる
ため、船舶にはこれらの和に応じた大きな旋回モ
ーメントが発生する。

上記のように、この発明の船舶の舵によれば、
上下のロータの回転方向および回転速度を適宜調
節することにより、通常の舵と同様に船舶を直進
させたり旋回させたりすることができる。また、
船舶直進時には、上下のロータを互いに逆方向に
ほぼ同じ速度で回転させることにより、プロペラ
後流の回転流を利用して推進力を得ることがで
き、船舶の推進効率が向上する。また、この発明
による舵は、上下１対のロータよりなり、これら
の回転方向および回転速度を調節することにより
旋回モーメントの大きさを変化させることができ
るので、小形に構成できて、しかも旋回性能が良
く、とくに従来の舵で問題となる低速航行時にお
いても、上下のロータを同一方向に大きな速度で
回転させることにより十分な旋回性能を得ること
ができる。さらに、円柱状または円錐台状のロー
タは製作が容易であり、またモータなどにより駆
動できるので、通常の操舵装置に比べて構造が簡
単で安価である。

以下第３図を参照してこの発明の実施例を説明
する。

第３図は船尾部分を示しており、後からみて時
計方向に回転するプロペラ１０の後方のプロペラ
中心線Ｓの上下に、１対の円柱状のロータ１１，
１２がほぼ鉛直に配置されている。鉛直駆動軸１
３の上下両端部が船尾突出部１４とシユーピース
１５とに回転自在に支持されており、この軸１３
の下部に下側のロータ１２の中心が固定されてい
る。また、この駆動軸１３の下部および上端部を
除く部分と船尾突出部１４とに、この軸１３と同
心の鉛直中空駆動軸１６が回転自在に支持されて
おり、中空駆動軸１６の下部に上側のロータ１１
の中心が固定されている。船尾突出部１４内に位
置するこれらの駆動軸１３，１６の上端には２台
のモータ（図示略）にそれぞれ連結された歯車１
７，１８が固定されており、上下のロータ１１，
１２がそれぞれの中心軸のまわりに別個に回転し
うるようになされている。また、各ロータ１１，
１２の回転方向および回転速度は、任意に変更し
うるようになされている。

船舶を直進させる場合には、上側のロータ１１
を上からみて時計方向に回転させるとともに、下
側のロータ１２を上からみて反時計方向にほぼ同
じ速度で回転させる。このようにすれば、前述の
ように、船舶には旋回モーメントが発生せず、プ
ロペラ後流の回転流によつて上下のロータ１１，
１２に推進力が発生する。なお、プロペラ後流は
船尾部分の船型などの影響を受け、上下のロータ
１１，１２に対する流入角度の大きさが必ずしも
等しくならないため、上下のロータ１１，１２に
作用する力の左右方向の分力を釣合わせて船舶を
直進させるときの上下のロータの回転速度は必ず
しも同じではない。

船舶を旋回させる場合には、上下のロータ１
１，１２を互いに逆方向に異なる速度で回転させ
るか、または同一方向に回転させればよい。この
ようにすれば、前述のように、船舶に旋回モーメ
ントが発生する。この場合、上下のロータ１１，
１２を必ずしも同一方向に回転させる必要はない
が、前述のように、これらを同一方向に回転させ
れば非常に大きな旋回モーメントを発生させるこ
とができる。

ロータ１１，１２は円錐台状のものであつても
よく、これらの支持および回転のための構成は、
上記実施例のものに限らず、適宜変更可能であ
る。

第４図は上記と異なる実施例を示し、上記同様
の上下のロータ１１，１２のすぐ後に、船体に固
定された鉛直板状の部材１９が配置され、全体が
翼型をなしている。第５図はさらにこれを異なる
実施例を示しており、上下のロータ１１，１２の
すぐ後に上記同様の部材２０が配置されるととも
に、ロータ１１，１２のすぐ前に、船体に固定さ
れた鉛直柱状の部材２１が配置され、全体が翼型
をなしている。第４図および第５図の場合には、
プロペラ後流に対する抵抗が小さくなるばかりで
なく、揚力による推進力の増加も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の原理を説明す
る図、第３図はこの発明の実施例を示す船尾部分
の部分切欠き側面図、第４図および第５図はそれ
ぞれこれと異なる２つの実施例を示す舵の平面図
である。 １０……プロペラ、１１，１２……ロータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プロペラ１０の後方のプロペラ中心線の上下
   にほぼ鉛直に配置された１対の円柱状または円錐
   台状のロータ１１，１２よりなり、これらのロー
   タ１１，１２がそれぞれの中心軸のまわりに別個
   に回転しうるようになされている船舶の舵。