CN107200115B - 舵构造和船的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及舵构造和船的制作方法。具体而言，舵构造(10)具备设于推进螺旋桨(3)后方的舵(5)。在舵(5)的前端(5a)，形成有去往后方的凹陷(9)。在该凹陷(9)配置推进螺旋桨(3)的旋转中心部(3a)的后端部(3a1)。

Description

舵构造和船的制作方法
技术领域
本发明涉及船的舵构造和制作方法。
背景技术
使用舵以用于控制船的行驶方向。舵在船的船尾部设于推进螺旋桨(propeller)的后方。舵例如能够绕朝向铅垂方向的轴摆动。舵通过其摆动角度来使推进螺旋桨产生的水流的方向左右地改变。由此控制船的行驶方向。舵例如记载于下述专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-127181号公报。
发明内容
发明要解决的课题
舵为了不接触旋转的推进螺旋桨，从推进螺旋桨向后侧(船尾侧)稍微隔开地配置。因此，在船体的中心线的方向上，从推进螺旋桨的后端到后方侧的既定范围确保舵的设置用空间(space)。
本申请的发明人发现了能否使该设置用空间减少的课题。若使该设置用空间减少，则例如在制作相同排水量的船的情况下，能够减少船的全长。
因此，本发明的目的在于提供使船体的中心线的方向上的舵的设置用空间减少的技术。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种舵构造，其为具备推进螺旋桨的船的舵构造，
具备在所述推进螺旋桨的后方设置的舵，
在该舵的前端，形成有去往后方的凹陷，在该凹陷，配置推进螺旋桨的旋转中心部的后端部。
根据本发明，在舵的前端，形成有去往后方的凹陷。通过将推进螺旋桨的旋转中心部的后端部配置于凹陷，能够使推进螺旋桨和舵在船体的中心线的方向上彼此接近。其结果，在船体的中心线的方向上确保的舵的设置用空间减少。
上述舵构造例如如下地构成。
舵构造具有舵球(bulb)，该舵球位于所述后端部的后方，且从舵的左右侧面朝左右外侧分别隆起。
在该构成中，即使在设有凹陷的情况下，通过舵球，也能够抑制来自推进螺旋桨后端部的涡流以提高推进性能。即，设有凹陷和舵球的舵与既没有凹陷也没有舵球的舵构造相比，推进性能提高。
舵构造具备从所述舵球朝左右外侧延伸的鳍片(fin)。
在该构成中，鳍片通过由推进螺旋桨引起的涡流来产生具有向前分量的升力。由此，作为向前的推力来回收损失的漩涡能量，从而提高推进性能。
从而，即使在设有凹陷的情况下，也能够通过舵球和鳍片来进一步提高推进性能。即，确认了设有凹陷和舵球以及鳍片的舵与既没有凹陷也没有舵球也没有鳍片的舵构造相比，推进性能提高(例如3%～4%左右)。
将从与舵正交的铅垂平面朝后方侧倾斜舵的最大摆动角的方向作为基准方向，
所述鳍片的前端从凹陷侧的内侧端点向基准方向朝左右方向的外侧延伸，或者，从所述内侧端点与基准方向相比向后侧倾斜地延伸。
由于推进螺旋桨的旋转中心部的后端部位于凹陷内，故能够使推进螺旋桨和鳍片相互接近。其结果，存在若鳍片的前端沿与舵正交的方向延伸，则摆动了最大摆动角的舵的鳍片碰到推进螺旋桨的情况。在该情况下，使鳍片的前端的方向如上。由此，能够避免摆动了最大摆动角的舵的鳍片和推进螺旋桨的干涉。
另外，根据本发明，提供一种船的制作方法，其是具备推进螺旋桨、以及位于该推进螺旋桨后方的舵的船的制作方法，
准备在前端处形成有去往后方的凹陷的舵，
以将推进螺旋桨的旋转中心部的后端部配置于所述凹陷的方式，将所述舵和所述推进螺旋桨安装于船的船尾部。
发明效果
在本发明的舵构造中，在舵的前端形成有去往后方的凹陷。在该凹陷9内，配置推进螺旋桨的旋转中心部的后端部。由此，能够使推进螺旋桨和舵在船体的中心线的方向上相互接近。其结果，在船体的中心线的方向上确保的舵的设置用空间减少。
附图说明
图1是设有依照本发明的实施方式的舵构造的船尾部的侧面图；
图2是依照本发明的实施方式的舵构造的放大图；
图3是鳍片前端的方向的说明图；
图4是由舵的凹陷引起的效果的说明图；
图5示出舵构造的变更例。
具体实施方式
基于附图说明本发明的优选实施方式。此外，在各图中对共通的部分附以相同的符号，并省略重复的说明。
图1是设有依照本发明实施方式的舵构造10的船尾部1a的侧面图。
船1在海、湖或河中航行。船1例如是船舶或舰艇。此外，在本申请中，“前”意味着船1的船首侧，“后”意味着船1的船尾侧。以下，将船体的中心线的方向称为船体中心线方向C0。另外，以下，“左”和“右”分别是指在从船1的后侧(船尾侧)看前侧(船首侧)的情况下的左侧和右侧。
在船1的船尾部1a设置推进螺旋桨3。推进螺旋桨3以能够绕旋转轴C1旋转的方式安装于船体的船尾部1a。推进螺旋桨3具有将旋转轴C1作为中心轴的旋转中心部3a、以及配置在围绕旋转轴C1的方向且结合于旋转中心部3a的多个螺旋桨翼3b。旋转中心部3a的前侧部分以能够旋转的方式由船尾部1a支持。推进螺旋桨3在水中被绕旋转轴C1旋转驱动，且产生船1的前进推力。
舵构造10具备设于推进螺旋桨3后方的舵5。舵5以能够绕摆动轴C2摆动的方式安装于船尾部1a。摆动轴C2例如在沿前后方向延伸的船体中心线方向C0朝向水平的状态下，可以朝向铅垂方向，也可以从铅垂方向倾斜。舵5可以是铅垂地配置的板状部件。
舵构造10在图1的例子中具备舵柱7。舵柱7的下端侧部分结合于舵5。舵柱7的上端侧部分由船尾部1a支持。舵柱7由未图示的驱动装置绕摆动轴C2驱动。由此，舵5摆动。
在舵5的前端5a，形成有去往后方的凹陷9。凹陷9位于旋转轴C1的延长线上。在凹陷9内，配置推进螺旋桨3的旋转中心部3a的后端部3a1(例如毂帽(boss cap))。该凹陷9沿船1的左右方向贯穿舵5。
图2(A)是图1的IIA-IIA向视图，图2(B)是图2(A)的B-B向视图。
舵构造10具有舵球11。舵球11位于推进螺旋桨3的后端部3a1的后方(优选为正后方)。左右的舵球11分别是从舵4的左右侧面朝左右外侧隆起的部分。优选地，各舵球11在船体中心线方向C0上从凹陷9的底面9a的位置向后方延伸。在船体中心线方向C0的各位置，舵球11的基于与船体中心线方向C0正交的假想平面的截面的外缘形状例如可以是圆弧、椭圆状，但也可以是其他形状。舵球11的上述截面的面积优选地随着向后方转移而变小。舵球11通过抑制来自推进螺旋桨3中的旋转中心部3a的后端部3a1的涡流来提高推进性能。
舵构造10具备鳍片13。鳍片13结合于各舵球11。左右的鳍片13分别从左右的舵球11的外侧面向左右外侧延伸。在图2的例子中，各鳍片13从舵球11的外侧面沿与舵5正交的方向延伸。优选地，各鳍片13在船体中心线方向C0上从凹陷9的底面9a的位置向后方延伸。
鳍片13通过由船体引起的纵向漩涡和推进螺旋桨3以及旋转轴C1周围的漩涡来产生具有向前分量的升力。由此，作为向前的推力来回收损失的漩涡能量，从而提高推进性能。例如，鳍片13的基于与船体中心线方向C0平行的铅垂面的截面的形状是产生具有向前分量的升力的翼状。
另外，鳍片13如下地抑制振动和推进力波动。
在围绕旋转轴C1的周向方向上，在最上方位置(12点的位置)和最下方位置(6点的位置)处，流动因舵5而变慢。因此，由于旋转中的螺旋桨翼3b通过流动缓慢的12点位置和6点位置，故存在产生振动的可能性。
与此相对，在周向方向上，通过在3点的位置和9点的位置设置鳍片13，在这些位置处流动也变慢。从而，在周向方向上，流动的速度更加均匀化。其结果，抑制上述振动，并且推进螺旋桨3旋转一圈期间的推进力波动也变小。
此外，即使流动因鳍片13而变慢，但由于如上所述地通过鳍片13来回收漩涡的能量，故鳍片13不成为阻力。
图3是用于说明鳍片13的前端13a的方向的图。图3(A)是从与图2(A)相同的方向看的图。图3(B)示出在图3(A)中，舵5向右侧摆动了最大摆动角α的状态。
在此，在沿铅垂方向看的情况下，将从与舵5正交的铅垂平面S朝后方侧倾斜了舵5的向右侧的最大摆动角α的方向作为基准方向D1。在此，舵5的最大摆动角α是指舵5从基准姿势摆动的最大角度(例如35度左右)。基准姿势是图3(A)中的舵5的姿势，是舵5朝向船体中心线方向C0时的姿势。
如图3所示，左侧的鳍片13的前端13a从凹陷9侧的内侧端点E1向基准方向D1朝左外侧延伸。另外，左侧的鳍片13的前端13a例如如图3(A)的虚线X那样，还可以从内侧端点E1与基准方向D1相比向后侧倾斜地延伸。
右侧的鳍片13的前端13a也同样。即，将从铅垂平面S朝后方侧倾斜了舵5的向左侧的最大摆动角的方向作为基准方向D2，右侧的鳍片13从凹陷9侧的内侧端点E2向基准方向D2朝右外侧延伸，或者，还可以从内侧端点E2与基准方向D2相比向后侧倾斜地延伸。
通过此种前端13a的朝向，能够避免摆动了最大摆动角的舵5的鳍片13碰到推进螺旋桨3的后端部3a1或螺旋桨翼3b。
与此相对，假设鳍片13的前端13a在图3(B)中为虚线Y的部分的情况下，摆动了最大摆动角α的舵5的鳍片13的前端Y碰到推进螺旋桨3的后端部3a1或螺旋桨翼3b。
根据本发明的实施方式，上述船1的制作方法如下地进行。准备在前端5a处形成有去往后方的凹陷9的舵5。之后，以将推进螺旋桨3的旋转中心部3a的后端部3a1配置于凹陷9的方式，将舵5和推进螺旋桨3安装于船1的船尾部1a。
根据上述实施方式的舵构造10，通过将推进螺旋桨3的旋转中心部3a的后端部3a1配置于凹陷9，能够使推进螺旋桨3和舵5在船体中心线方向C0上相互接近。从而，减少船体中心线方向C0上的舵5的设置用空间。由此，例如以下的(1) (2)或(3)成为可能。
(1) 在制作相同排水量的船的情况下，能够使船的全长减少使推进螺旋桨3和舵5接近的量。
(2) 在制作相同全长的船的情况下，能够增大排水量。
图4是由舵5的凹陷9引起的效果的说明图。图4(A)示出没有凹陷9的舵，图4(B)示出具有凹陷9的舵5。
例如，通过从没有凹陷9的图4(A)的情况，像图4(B)那样使推进螺旋桨3和舵5接近，产生从舵5的后端到船尾端的富余长度L。在该情况下，若在船的最大宽度的位置具有富余长度L的部分，设船的最大宽度为B，吃水为d，则能够使排水量增大LBd。此外，在船的全场为280m的情况下，富余长度L例如为1m左右。
(3) 能够通过使前进时受到的阻力变小来提高推进性能。在制作相同全长的船的情况下，与以往相比，由于将推进螺旋桨3的后端部3a1放入凹陷9以使推进螺旋桨3向船尾侧移动，故排水量增大与其相应的量。若减少船的最大宽度以消除该排水量增加量，则能够使最大宽度减少地制作与以往相同全长且相同排水量的船。若最大宽度减少，则前进时受到的阻力变小。
该情况还能够如下地说明。表示船粗程度的方形系数CB(Block coefficient)通过以下公式来定义。
CB＝▽／(LppBd)
在此，LPP为垂线间长度(length between perpendiculars)。即，LPP是从满载吃水线和船首的交叉点到舵柱7(摆动轴C2)的长度。B和d的定义与上述(2)的情况相同，▽是排水量。由于将推进螺旋桨3的后端部3a1放入凹陷9，以使推进螺旋桨3向船尾侧移动，故LPP增大与其相应的量。从而，CB变小。CB小表示船瘦。瘦的船(细的船)在前进时受到的阻力小。其结果，推进性能提高。
当然，本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的技术思想的范围内加以各种变更。例如，还可以采用以下的变更例1～2中的任一个，还可以任意组合地采用变更例1～3中的2个以上。
(变更例1)
舵构造10还可以不具备舵球11和鳍片13。或者，舵构造10还可以具有舵球11但不具有鳍片13。
(变更例2)
在船1具备多个推进螺旋桨3的情况下，还可以在每个推进螺旋桨3设置上述舵构造10。
(变更例3)
图5(A)(B)是从与图2(B)相同的方向看的图，但示出变更例3的情况。
舵构造10还可以在上述鳍片13的上方和下方中的一者或二者(在图5的例子中为二者)还具有鳍片15、17。鳍片15、17从舵5的侧面或舵球11的侧面朝左右外侧延伸。在图5(A)的例子中，各鳍片15沿与舵5正交的方向延伸。在图5(B)的例子中，上侧的左右鳍片17分别从舵球11的上部侧面向斜上方朝左右外侧延伸，下侧的左右鳍片17分别从舵球11的下部侧面向斜下方朝左右外侧延伸。优选地，虽然省略图10，但各鳍片15在船体中心线方向C0上从舵5的前端5a的位置向后方侧延伸，各鳍片17在船体中心线方向C0上从凹陷9的底面9a的位置向后方侧延伸。
通过鳍片13和鳍片15、17，使旋转轴C1周围的流动的速度进一步均匀化，以抑制上述振动，并且推进螺旋桨3旋转一圈期间的推进力波动也变小。
优选地，虽然省略图示，但在沿铅垂方向看的情况下，左侧的鳍片15、17的前端与左侧的鳍片13的前端13a同样，从凹陷9侧的内侧端点向基准方向D1朝左外侧延伸，或者，从该内侧端点与基准方向D1相比向后侧倾斜地延伸。优选地，在沿铅垂方向看的情况下，右侧的鳍片15、17的前端与右侧的鳍片13的前端13a同样，从凹陷9侧的内侧端点向基准方向D2朝右外侧延伸，或者，从该内侧端点与基准方向D2相比向后侧倾斜地延伸。
符号说明
1 船
1a 船尾部
3 推进螺旋桨
3a 旋转中心部
3a1 后端部(毂帽)
3b 螺旋桨翼
5 舵
5a 前端
7 舵柱
9 凹陷
9a 底面
10 舵构造
11 舵球
13 鳍片
13a 前端
15 鳍片
17 鳍片
C0 船体中心线方向
C1 旋转轴
C2 摆动轴
D1、D2 基准方向
E1、E2 内侧端点
S 铅垂平面

Claims (2)

1.一种舵构造，其为具备推进螺旋桨的船的舵构造，
具备在所述推进螺旋桨的后方设置的舵，
在该舵的前端，形成有去往后方的凹陷，在该凹陷，配置所述推进螺旋桨的旋转中心部的后端部，
具备：舵球，所述舵球位于所述后端部的后方，且从所述舵的左右侧面朝左右外侧分别隆起；以及从所述舵球朝左右外侧延伸的鳍片，
将从与所述舵正交的铅垂平面朝后方侧倾斜了所述舵的最大摆动角的方向作为基准方向，
所述鳍片的前端从凹陷侧的内侧端点向基准方向朝左右方向的外侧延伸，或者从所述内侧端点与基准方向相比向后侧倾斜地延伸。
2.一种船的制作方法，其是具备推进螺旋桨、以及位于该推进螺旋桨后方的舵的船的制作方法，
所述船具备：舵球，所述舵球位于所述推进螺旋桨的旋转中心部的后端部的后方，且从所述舵的左右侧面朝左右外侧分别隆起；以及从所述舵球朝左右外侧延伸的鳍片，并且将从与所述舵正交的铅垂平面朝后方侧倾斜了所述舵的最大摆动角的方向作为基准方向，所述鳍片的前端从凹陷侧的内侧端点向基准方向朝左右方向的外侧延伸，或者从所述内侧端点与基准方向相比向后侧倾斜地延伸，
在所述制作方法中，
准备在前端处形成有去往后方的凹陷的所述舵，
以将所述推进螺旋桨的所述旋转中心部的所述后端部配置于所述凹陷的方式，将所述舵和所述推进螺旋桨安装于船的船尾部。
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