CN107539445A - 船舶用方向舵 - Google Patents

Abstract

本发明的一实施例的船舶用方向舵，其特征在于，包括方向舵主体，其通过螺旋桨的尾流来对船舶进行操纵，当从侧面观察所述方向舵主体的下侧端部时，其具有向下方凸出的曲线形状。

Description

船舶用方向舵

技术领域

本发明涉及一种船舶用方向舵(rudder)。

本发明是从作为知识经济部和韩国产业技术评价管理员的产业融合源泉技术开发事业的一环所进行的研究而导出的(课题固有号码：10040060；课题名称：阻力推进性能的提高、不同船舶类型的节能附加装置的开发以及实际船舶中的应用)。

背景技术

通常，大型船舶采用利用安装于船体尾部的螺旋桨(propeller)进行旋转时所产生的流体流动来前进的方式。此时，螺旋桨的后方附着有方向舵，通过方向舵向左右进行转动来调整流体的流向，从而变更航海方向。

如上所述，为了通过螺旋桨的旋转来达到一定速度，需要使用柴油等的燃油来驱动发动机，在该情况下消耗大量燃油并排出温室气体，从而会引起破坏环境等问题。

因此，最近对通过降低船舶航行时所消耗的能源来能够削减燃油的使用量进行各种努力。尤其在2010年，IMO对船舶航行时所产生的温室气体的削减方案进行了讨论，并且正在进行着与确定燃油效率规制的基准和方向相关的讨论。

随着海运船舶公司也加入到这样的行动，海运船舶公司开始关注能够减少燃油费负担的燃料节约型船舶。基于如上所述的海运船舶公司的需求，造船公司正在对能够降低燃料消耗量且能够减少温室气体的排出的燃料节约型技术进行持续的研究和开发。

作为燃料节约型技术的一例，通过改良船舶尾部、螺旋桨、方向舵等的形状或安装额外的附加装置来提高推进效率，同时节约燃料的节能附加装置(ESD:Energy SavingDevice)也备受瞩目，并且这种节能附加装置已经适用于相当数量的船舶，也正在使用中。

如专利文献1的图1中公开的内容，可确认到：在现有的船舶用方向舵中，在靠近螺旋桨2的最下端尖部延伸形成有方向舵1。在该情况下，现有的方向舵1因螺旋桨2的尾流流动而产生升力损失和气穴现象(cavitation)，因此存在船舶的推进性能降低的问题。

为了解决上述问题，对于专利文献1的方向舵5而言，将方向舵5只设置于以螺旋桨轴为基准的螺旋桨轴上方的一侧，由此解决了上述问题的一部分，并且，对于专利文献2的方向舵6而言，通过只在毂帽的下端的上方设置方向舵6来欲解决上述问题的一部分。

但是，在专利文献1和2中，只是将焦点放在了方向舵尾流的流动上而制造方向舵，因此减少在方向舵的下端部形成气穴现象的问题依然成为课题。

由此，为了解决在方向舵的下端部形成气穴现象的问题，在专利文献3和4中提出了各种解决方法。

其中，在专利文献3中，为了防止由气穴现象产生的侵蚀和损伤，整体上将方向舵的截面保持原样并减小方向舵下部的倾斜，从而减小了方向舵下部的截面厚度。此时，当从正面观察专利文献3的方向舵时，方向舵下部的下侧截面形成为平放的梯形形状且其最下端平坦地形成，并且，当从侧面观察方向舵时，方向舵下部的下侧端部的至少一部分也平坦地形成。

另外，在专利文献4中，下部方向舵30的肩部50的两侧面52也相对于底面54方向以45度-55度范围的角度倾斜而形成，由此减小气穴现象在肩部50的影响，从而使在方向舵下部形成的气穴现象几乎不会对底面54产生影响，并且使气穴现象向下游侧排出。此时，当从正面观察专利文献4的方向舵时，方向舵下部的下侧截面也与专利文献3相同地形成为平放的梯形形状且其最下端平坦地形成，并且，当从侧面观察方向舵时，方向舵下部的下侧端部与专利文献3相同地其至少一部分也平坦地形成。

如上所述，对于专利文献3和4的方向舵而言，虽然通过方向舵的下部形状来解决了上述发生气穴现象的部分问题，但是，只是在对方向舵的下侧端部的侧面流动进行考察，并没有对方向舵的下侧端部下方的流动进行研究，因此存在无法有效地解决消减气穴现象的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国公开专利公报第10-2011-0109306号

专利文献2：日本公开专利公报特开平10-138998号

专利文献3：韩国授权实用新案公报第20-0446855号

专利文献4：韩国授权专利公报第10-1010998号

发明内容

本发明是为解决如上所述的现有技术中的问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种对螺旋桨尾流的流动实现最优化，从而能够提高转向性能和船舶的推进性能的船舶用方向舵。

本发明一实施例的船舶用方向舵的特征在于，所述船舶用方向舵包括通过螺旋桨的尾流来对船舶进行操纵的方向舵主体，当从侧面观察所述方向舵主体的下侧端部时，其具有向下方凸出的曲线形状。

具体而言，当从正面观察所述方向舵主体的下侧端部时，其可以具有向下方凸出的曲线形状。

具体而言，所述方向舵主体可以包括：上端面；下端面；以及从所述上端面向所述下端面延伸而成的侧面。

具体而言，所述下侧端部可以从所述方向舵主体的所述下端面向下方延伸而形成。

具体而言，所述下侧端部的下方最大凸出长度可以是所述螺旋桨半径的0.02倍-0.07倍。

具体而言，所述下侧端部的下方最大凸出长度可以是所述螺旋桨轴直径的0.05倍-0.35倍。

具体而言，所述下侧端部的下方最大凸出长度为最长的点可以位于从所述方向舵主体的下端面前端向后方隔开下端面的前后长度的20％-40％的位置。

具体而言，所述方向舵主体的所述下端面可以只形成至所述螺旋桨轴的下侧端线(line)。

具体而言，所述方向舵主体的所述下端面可以位于所述螺旋桨轴的下侧端线和所述螺旋桨的最下端线之间，并且可以设置成更靠近所述螺旋桨轴的下侧端线。

具体而言，所述方向舵主体的所述下端面可以设置于从所述螺旋桨轴的下侧端线以所述螺旋桨半径的0.5倍的垂直长度以内隔开的位置。

具体而言，所述方向舵主体的垂直长度，可以具有从所述方向舵主体的上端面到所述螺旋桨轴下侧端线的垂直长度的1.3倍以内的长度。

具体而言，所述方向舵主体的所述下端面，可以设置于以所述螺旋桨半径的中间位置为基准与所述螺旋桨尖端相比更靠近所述螺旋桨轴的区域。

具体而言，所述下端面的后方可具有曲率。

具体而言，所述曲率的半径可以是8m-12m。

具体而言，所述方向舵主体的后缘部可以从所述上端面延伸至与所述下侧端部的下方最大凸出点离45mm-55mm左右的上侧位置而形成。

具体而言，所述下端面的前方可以具有曲率。

具体而言，所述曲率的半径可以是0.5m-1m。

具体而言，在所述方向舵主体的前缘(Leading Edge)部上还可以包括舵球(rudder bulb)，所述舵球的中心轴形成于与所述螺旋桨轴相同的轴线上。

具体而言，所述舵球的最大截面面积小于所述螺旋桨轴的最大截面面积。

具体而言，所述舵球可以形成为其下侧端位于所述螺旋桨轴的下侧端线。

具体而言，所述船舶用方向舵还可以包括形成于所述方向舵的左侧或右侧的一侧的预旋鳍(Pre-swirl fin)。

根据本发明，船舶用方向舵从螺旋桨轴的下端线延伸一定间隔，由此最大限度地确保船舶的转向性能，同时对螺旋桨尾流的流动实现最优化，从而具有减小在方向舵产生的阻力且提高升力的效果，进而具有提高船舶的推进性能的效果。

另外，根据本发明，船舶用方向舵从螺旋桨轴的下端线延伸一定间隔，由此对螺旋桨尾流的流动实现最优化，因此能够积极地应对在方向舵产生的气穴现象，从而具有提高方向舵的耐久性的效果。

另外，根据本发明，船舶用方向舵将方向舵下端和方向舵下端的前面部以圆(round)形制造，因此具有使在方向舵产生的气穴现象最小化的效果，并由此具有使噪音污染最小化且使船舶的推进性能最大化的效果。

附图说明

图1A是本发明的船舶用方向舵的下部立体图。

图1B是本发明的船舶用方向舵的仰视图。

图1C是本发明的船舶用方向舵的主视图。

图1D是本发明的船舶用方向舵的侧视图。

图1E是本发明的船舶用方向舵的下端的主剖视图。

图2A是本发明一实施例的船舶用方向舵的侧视图。

图2B是本发明一实施例的船舶用方向舵的横向截面图。

图2C是本发明一实施例的船舶用方向舵的下部立体图。

图3是本发明另一实施例的船舶用方向舵的侧视图。

图4A至图4C是现有的船舶用方向舵与本发明的船舶用方向舵的对比图。

图5A是本发明另一实施例的船舶用方向舵的侧视图。

图5B是本发明另一实施例的船舶用方向舵的下侧前延部A的详细图。

图6是本发明另一实施例的船舶用方向舵的侧视图。

图7A至图7C是螺旋桨的尾流对下侧端部没有圆形的现有船舶用方向舵的气穴现象实验图。

图8A、图8B是螺旋桨的尾流对下侧端部设置有圆形的本发明的船舶用方向舵的气穴现象实验图。

图9A是基于本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形从方向舵的下端面隔开的长度的变化量而进行的气穴现象产生与否的实验图。

图9B是表示本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形从方向舵的下端面隔开的长度的变化量的实施例的图。

图9C是基于本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形从方向舵的下端面隔开的长度的变化量而进行的节能结果的表。

图9D是表示基于本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形从方向舵的下端面隔开的长度的变化量而进行的气穴现象产生与否的第一CFD图。

图9E是表示基于本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形从方向舵的下端面隔开的长度的变化量而进行的气穴现象产生与否的第二CFD图。

图10A是本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形的最大凸出位置基于方向舵下端面的长度方向位置中的任意一个的方向舵扭矩的实验图。

图10B是表示本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形的最大凸出位置是方向舵下端面的长度方向位置中的任意一个的实施例的图。

图10C是本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形的最大凸出位置基于方向舵下端面的长度方向位置中的任意一个的方向舵扭矩的结果表。

附图标记的说明

1:船舶用方向舵 2:船尾部

10:方向舵主体 11:方向舵左侧面

12:方向舵右侧面 13:方向舵主体的前缘部

131:方向舵主体下侧前延部 14:方向舵主体的后缘部

141:方向舵主体下侧后延部 15:上端面

16:下端面 20:下侧端部

30:方向舵艉鳍 41:螺旋桨叶片

411:螺旋桨尖端 412:螺旋桨尖端

42:毂帽 43:螺旋桨毂

44:螺旋桨轴 50:舵球

60:推力鳍

L1:螺旋桨轴的下侧端线 L2:方向舵的下端面线

L3:下侧端部最大凸出点的线 L4:螺旋桨轴的中心线

C:方向舵的下端面的前后长度 D:螺旋桨轴直径

PR:螺旋桨半径

DRS:下侧端部最大凸出长度

DLS:下侧端部最大凸出点

R1:方向舵主体的下侧前延部曲率

R2:方向舵主体的下侧后延部曲率

具体实施方式

本发明的目的、特定优点以及新颖的特征可通过与附图相关的以下详细说明和优选实施例来更加明确。在本说明书中，对各个图的构成要素赋予附图标记，需要注意的是对于同一构成要素，即使表示在不同防附图中，也尽可能地赋予相同的附图标记。另外，在说明本发明的过程中，若判断针对相关的公知技术的说明不必要地混淆本发明的要旨，则省略其详细说明。

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。

图1A是本发明的船舶用方向舵的下部立体图，图1B是本发明的船舶用方向舵的仰视图，图1C是本发明的船舶用方向舵的主视图，图1D是本发明的船舶用方向舵的侧视图，图1E是本发明的船舶用方向舵的下端的主剖视图，图2A是本发明一实施例的船舶用方向舵的侧视图，图2B是本发明一实施例的船舶用方向舵的横向截面图，图2C是本发明一实施例的船舶用方向舵的下部立体图，图3是本发明另一实施例的船舶用方向舵的侧视图，图4A至图4C是现有的船舶用方向舵与本发明的船舶用方向舵的对比图，图5A是本发明另一实施例的船舶用方向舵的侧视图，图5B是本发明另一实施例的船舶用方向舵的下侧前延部A的详细图，以及图6是本发明另一实施例的船舶用方向舵的侧视图。

如图1至图6所示，船舶用方向舵1包括方向舵主体10、下侧端部20、方向舵艉鳍(skeg)30、螺旋桨以及舵球50。以下，参照附图详细说明上述结构。

方向舵主体10位于螺旋桨的后方，并且从形成于船体(未图示)的船尾部2的方向舵艉鳍30朝向下方延伸而成，而且通过螺旋桨的尾流来操纵船舶(未图示)的航海方向。

具体而言，方向舵主体10由方向舵左侧面11、方向舵右侧面12、上端面15以及下端面16包围而形成，方向舵主体10可以包括：方向舵主体前缘部13，其最初与螺旋桨的尾流接触；方向舵主体后缘部14，其最后使螺旋桨的尾流流走。

方向舵左侧面11和方向舵右侧面12是形成于方向舵主体10的左侧和右侧的面，可以分别从与方向舵艉鳍30相连接的上端面15到下端面16向左侧下方或右侧下方延伸而形成。

方向舵主体前缘部(Leading edge)13和方向舵主体后缘部(Trailing edge)14是形成于方向舵主体10的前侧和后侧的部分，方向舵主体前缘部13最初与螺旋桨的尾流接触，并且方向舵主体后缘部14最后可以使螺旋桨的尾流从方向舵主体10流走。

观察图2A，方向舵主体前缘部13和方向舵主体后缘部14只形成至螺旋桨轴的下侧端线L1为止(在该情况下，方向舵的下端面线L2与螺旋桨轴的下侧端线L1相同)，但是观察图3，方向舵主体前缘部13和方向舵主体后缘部14可以越过螺旋桨轴的下侧端线L1并进一步延伸一定长度左右而形成(在该情况下，方向舵主体前缘部13和方向舵主体后缘部14可以形成至方向舵的下端面线L2)。

图3所示的本发明的船舶用方向舵1，追加设置有方向舵主体下侧前延部131和方向舵主体下侧后延部141，对其的详细说明将会后述。

上端面15和下端面16是形成于方向舵主体10的上侧和下侧的面，上端面15与方向舵艉鳍30相连接，并且下端面16可以形成为与后述的下侧端部20相连接。

下端面16的至少一部分可具有前方曲率R1，其中，前方曲率R1是方向舵主体的下侧前延部A的曲率，可以包括方向舵主体下侧前延部131和下侧端部20的至少一部分。优选地，方向舵主体的下侧前延部A的曲率R1的半径可以是0.5m-1m(参照图5A和图5B)。

由此，本发明的船舶用方向舵1，能够使由下侧端部20和下端面16相连接而成的前方以流线型圆滑地连接，由此防止形成可能成为产生气穴现象的原因的段差，从而能够更加有效地降低在船舶用方向舵1的下部产生的气穴现象。

另外，下端面16的至少一部分可以具有后方曲率R2，其中，后方曲率R2是方向舵主体的下侧后延部的曲率，可以包括方向舵主体下侧后延部141和下侧端部20后方的至少一部分(参照图6)。

方向舵主体的下侧后延部141的曲率R2的半径可以是8m-12m，并且方向舵主体下侧后延部141可以从上端面15延伸至与下侧端部20的下方最大凸出点DLS离45mm-55mm左右的上侧位置而形成。

由此，本发明的船舶用方向舵1，能够使由下侧端部20和下端面16相连接而成的后方以流线型圆滑地连接，由此防止形成可能成为产生气穴现象的原因的段差，从而能够更加有效地降低在船舶用方向舵1的下部产生的气穴现象。

方向舵主体10的下端面16可以形成至螺旋桨轴的下侧端线L1。此时，在方向舵主体10并没有形成有方向舵主体下侧前延部131和方向舵主体下侧后延部141(参照图2A)。

由此，本发明的船舶用方向舵1，不会受到螺旋桨尾流的下方流动中的使推进力降低的尾流影响，从而具有能够实现增大推进力的效果。

另外，与此不同地，方向舵主体10的下端面16可以越过螺旋桨轴的下侧端线L1进一步延伸一定长度左右且形成至方向舵的下端面线L2(参照图3)。

具体而言，方向舵主体10的下端面16位于螺旋桨轴的下侧端线L1和螺旋桨的最下端线之间、即螺旋桨轴的下侧端线L1和螺旋桨尖端(tip)411之间，并且可以更靠近螺旋桨轴的下侧端线L1而设置。即，方向舵主体10的下端面16可以以螺旋桨的半径PR的中间位置为基准，设置于与螺旋桨尖端411相比更靠近螺旋桨轴44的区域。

上述结果是通过如下研究导出的，即螺旋桨尾流的流动中的从螺旋桨轴的下侧端线L1隔开螺旋桨半径PR的0.5倍的垂直长度的下方的流动，反而带来使船舶的推进性能降低的原因的研究。

即，并不是螺旋桨尾流的流动中的螺旋桨轴的下侧端线L1以下的所有流动会降低船舶的推进性能的，因此得出了还可以从螺旋桨轴的下侧端线L1以下再向下侧延伸的余地。

因此，在数值上优选地，本发明的船舶用方向舵1中，方向舵主体10的下端面16可以位于从螺旋桨轴的下侧端线L1隔开螺旋桨半径PR的0.5倍的垂直长度之内的范围。对于通常的方向舵而言，与方向舵主体10的下端面16位于从螺旋桨轴的下侧端线L1隔开螺旋桨半径PR的0.9倍的垂直长度以上的情况相比，本发明的方向舵主体10的下端面16更靠近于螺旋桨轴的下侧端线L1而设置。

另外，在数值上优选地，方向舵主体10的垂直长度，可以具有从方向舵主体10的上端面15到螺旋桨轴的下侧端线L1的垂直长度的1.3倍以内的长度。

此时，在方向舵主体10可以形成方向舵主体下侧前延部131和方向舵主体下侧后延部141，并且方向舵主体下侧前延部131和方向舵主体下侧后延部141的下方长度，分别是从螺旋桨轴的下侧端线L1到方向舵的下端面线L2的长度。

如上所述，图3所示的船舶用方向舵1通过追加地向下侧延伸，来可以使图3的船舶用方向舵1与图2A的船舶用方向舵1相比具有更宽的侧面宽度。这种不同之处，使图3的船舶用方向舵1与图2A的船舶用方向舵1相同地，能够带来提高船舶的推进性能的效果，相反会带来与图2A的船舶用方向舵1相比更能提升操舵性能的附加效果。

由此，本发明的船舶用方向舵1(图3所示的方向舵)与方向舵主体10的下端面16形成至螺旋桨轴的下侧端线L1的方向舵(图2A所示的方向舵)相同地，不会受到螺旋桨尾流的下方流动中的使推进力降低的尾流影响，从而具有提高推进力的效果，同时增加船舶用方向舵1的侧面积，由此具有能够充分确保船舶的操舵能力的效果。

观察图4A至图4C，可以一目了然地能够对上述说明的本发明的船舶用方向舵和现有的船舶用方向舵进行比较。

在图4A中表示现有的船舶用方向舵，其方向舵主体的下端面位于螺旋桨轴的下侧端线和螺旋桨尖端之间，并且更靠近于螺旋桨尖端而设置。

与其相反，图4B示出本发明一实施例的船舶用方向舵1，其下端面16形成至螺旋桨轴的下侧端线L1。

并且，图4C表示本发明另一实施例的船舶用方向舵1，其下端面16位于螺旋桨轴的下侧端线L1和螺旋桨尖端411之间，并且更靠近于螺旋桨轴的下侧端线L1而设置。

下侧端部20从下端面16向下方延伸而形成，并且，当从侧面观察时，具有向下方凸出的曲线形状，当从正面观察时，可以具有向下方凸起的曲线形状。作为一例，下侧端部20可以看作从方向舵主体10的下端面16向下方凸出的形状。

在本发明的实施例中，通过如上所述的下侧端部20的几何形状的特点，来能够非常有效地降低在船舶用方向舵1的下部产生的气穴现象，从而能够非常有效地减少在船舶用方向舵1产生的振动噪音。

这通过观察图7和图8在视觉上能容易确认到，因此参照图7和图8进行说明。

图7A至图7C是螺旋桨的尾流对下侧端部没有圆形的现有船舶用方向舵的气穴现象实验图。具体而言，图7A和图7C是，在下侧端部没有圆形的现有船舶用方向舵形成螺旋桨尾流，并从前面观察实验结果的图；图7B是，在下侧端部没有圆形的现有船舶用方向舵形成螺旋桨的尾流形成于，并从底面观察实验结果的图。

观察图7A至图7C，可以明显地确认到因下侧端部没有圆形而在两侧面产生气穴现象。由此，在现有的船舶用方向舵中，因气穴现象而产生大的振动噪音，并且存在方向舵的损伤和船舶的推进性能下降的问题。

图8是螺旋桨的尾流对下侧端部设置有圆形的本发明的船舶用方向舵的气穴现象实验图。具体而言，图8A是，在下侧端部设置有圆形的本发明的船舶用方向舵形成螺旋桨的尾流，并从右侧前面观察实验结果的图；图8B是，在下侧端部形成有圆形的本发明的船舶用方向舵形成螺旋桨的尾流，并从左侧前面观察实验结果的图。

观察图8A、图8B可以明显地确认到：因在下侧端部形成有圆形，在两侧面完全没有产生气穴现象。由此，在本发明的船舶用方向舵1中，极大地使产生气穴现象的情况最小化，从而未出现由气穴现象产生的振动噪音，并且具有能够使船舶的推进性能最大化的效果。

另外，本申请人对上述说明的船舶用方向舵1的下侧端部20的几何特点进行了更加具体的研究，从而得出了如下所述的数值特征。

即，在本发明的实施例中，下侧端部20的下方最大凸出长度DRS可以是螺旋桨轴的直径D的0.05倍-0.35倍，或者下侧端部20的下方最大凸出长度DRS可以是螺旋桨半径PR的0.02倍-0.07倍。

另外，在本发明的实施例中，下侧端部20的下方凸出长度为最大的点DLS位于从方向舵主体10的下端面16的前端向后方隔开下端面16的前后长度C的20％-40％的位置。

对于导出由这种数值上的限定产生的效果的实验结果，将参照图9A至图10C进行说明。

首先，在本发明的实施例中，为了详细说明下侧端部20的下方最大凸出长度DRS导出为螺旋桨轴直径D的0.05倍-0.35倍的数值的结果，将参照图9A至图9E。

图9A至图9E是，基于本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形从下端面隔开的长度的变化量而进行的气穴现象产生与否的实验图、表示实施例的图、节能结果的表、以及表示气穴现象产生与否的第一CFD图和第二CFD图。

观察图9A至图9E，在图9A中示出作为实验基准的船舶用方向舵1，并且，将下侧端部20的圆形从下端面16隔开的长度DRS分别分类为0.1D、0.2D、0.3D、0.4D、0.5D、0.7D、1.0D(参照图9B)。其中，D是螺旋桨轴的直径，DRS是从方向舵的下侧端线L2到下侧端部的最大凸出点的线L3的垂直距离。

在图9C中，示出分别对下侧端部20的圆形从下端面16隔开的长度DRS进行实验的结果，从在图9D和图9E中可以确认CFD图。

观察图9C，可以确认到在0.1D-0.3D的情况下算出了输出功率的降低效果为最高(约4.80％-约4.83％)，该结果在图9D和图9E中也能够以CFD明显地显现。

即，通过图9A至图9E导出：本发明的船舶用方向舵1的下侧端部20的下方最大凸出长度DRS为螺旋桨轴直径D的0.05倍-0.35倍的数值时，产生最优化的输出功率的降低效果，由此气穴现象的产生为最小化。

当将其转换为相对于螺旋桨半径PR的数值时，下方最大凸出长度DRS为螺旋桨半径PR的0.02倍-0.07倍。对此，上述实验结果可以与以螺旋桨半径PR为基准的数值上的限定进行共享。

其次，为了详细说明导出本发明的下侧端部20的下方凸出长度为最大的点DLS，位于从方向舵主体10的下端面16的前端向后方隔开下端面16的前后长度C的20％-40％的数值的结果，将参照图10A至图10C。

图10A至图10C是本发明的船舶用方向舵的下侧端部的圆形的最大凸出位置基于方向舵的下端面的长度方向位置中的任意一个的方向舵扭矩的实验图、表示实施例的图、以及方向舵扭矩的结果表。

观察10A至图10C，在图10A中示出作为实验基准的船舶用方向舵1，并且，将下侧端部20的下方凸出长度为最大的点DLS分别分类为0.125C、0.250C、A.P.、0.375C、0.500C、0.625C、0.750C、0.875C(参照图10B)。其中，C是方向舵主体10的下端面16的前后长度C。

在图10C中，示出分别对下侧端部20的下方凸出长度为最大的点DLS进行实验的结果，从结果可以确认到，在0.20C-0.40C算出了方向舵扭矩的比较程度为最低(约2％-约9％)。

即，通过图10A至图10C可以确认到，在本发明的船舶用方向舵1的下侧端部20的下方凸出长度为最大的点DLS位于从方向舵主体10的下端面16的前端向后方隔开下端面16的前后长度C的20％-40％的位置，所产生的方向舵扭矩为最小，由此导出了使气穴现象的产生最小化。

在本发明的实施例中，通过如上所述的实验结果，可以将下侧端部20设计成：其下方最大凸出长度DRS可以是螺旋桨轴直径D的0.05倍-0.35倍(下方最大凸出长度DRS是螺旋桨半径PR的0.02倍-0.07倍)，并且其下方凸出长度为最大的点DLS设置于从方向舵主体10的下端面16的前端向后方隔开下端面16的前后长度C的20％-40％的位置。

由此，本发明的船舶用方向舵1在其下部完全不会发生由下侧端部20而产生的气穴现象，并且完全不会产生该气穴现象引起的振动噪音，而且具有使船舶的推进性能最大化的效果。

本发明的这种船舶用方向舵1在造船业中完全没有实现生产，并且具有在文献上也找不到的形状，因此具有非常强的新颖性且能够非常有效地降低气穴现象。

方向舵艉鳍30从船尾2向下方凸出且可以与船尾2形成一体，并且设置于船尾2和方向舵主体10之间，由此起到将船舶用方向舵1直接或间接地固定于船尾2的作用，并且在船尾2设置一个以上(优选设置一个(单轴线)或两个(双轴线))，从而能够有助于确保船舶的直线航行。

如图1B所示，方向舵艉鳍30可插入有方向舵轴(未图示)，由此与方向舵主体10相连接，并且在其横向截面中，前端可以是曲面，后端可以是尖尖的形状。

其中，方向舵艉鳍30的截面与方向舵主体10的截面形成为相同或相似，由此使方向舵艉鳍30的形状与方向舵主体10的形状一致地连续形成，从而使方向舵艉鳍30和方向舵主体10之间的不连续的面圆滑地连接，进而能够体现出使由不连续的面产生的阻力最小化的效果。

螺旋桨设置于船体的后尾，用于使船舶产生推进力，并且可以设置有多个(例如，在双轴线的螺旋桨为两个)。

具体而言，螺旋桨包括：螺旋桨叶片41，其用旋转力将流体推向后方，并利用由此产生的反作用来产生推进力；毂帽(propeller cap)42，其设置于螺旋桨轴44的后尾；螺旋桨毂(propeller hub)43，其与螺旋桨轴44连结，用于将来自螺旋桨轴44的动力传递至螺旋桨叶片41；以及螺旋桨轴44，其从推进发动机(未图示)的驱动轴接收由推进发动机产生的动力。

此处，螺旋桨例如可以是通常广泛使用的螺旋桨，螺旋桨叶片41例如可设置三片或者四片。

舵球50的中心轴在方向舵主体前缘部13上形成于与螺旋桨轴44的中心线L4相同的轴线上，由此切实地对螺旋桨的尾流进行整流，从而能够提高船舶的推进力并使直行性最大化，因此能够增加能效。

其中，舵球50的最大横截面面积(以海平面为基准垂直的截面面积)可以形成为小于螺旋桨轴44的最大横截面面积(作为一例，毂帽42的以海平面为基准垂直的截面面积)。

由此，在本发明中，通过将舵球50安装于船舶用方向舵1来能够有效地减小所产生的阻力，同时能够切实地对螺旋桨的尾流进行整流，从而能够带来螺旋桨的效率上升1.0％-2.0％。

当然，本发明的舵球50的最大横截面面积也可以形成为大于螺旋桨轴44的最大横截面面积。

另外，舵球50可形成为其下侧端位于螺旋桨轴44的下侧端线L1上。由此，舵球50与现有的舵球相比，在确保操舵性能的同时能够非常切实地对螺旋桨的尾流进行整流，从而具有使船舶的推进性能最大化的效果。

推力鳍(Thrust fin)60可设置于舵球50的一侧或者另一侧，并且对螺旋桨的尾流进行整流而产生升力，由此能够提高船舶的推进力。此处，推力鳍60不仅可以设置于舵球50，也可以设置于方向舵左侧面11或者方向舵右侧面12。

具体而言，推力鳍60的附着于舵球50的一端可以以整个面进行固定，并且所述推力鳍60可形成为从该一端越朝向另一端越朝向上方或者下方弯曲的形状。因此，推力鳍60切实地利用由螺旋桨产生的尾流的压力来对螺旋桨的尾流进行整流，从可以使船舶的推进效率最大化。即，推力鳍60利用由螺旋桨尾流的流动产生的升力(lifting force)和拖曳力(drag force)的反作用的分力，来能够使船舶的直行性最大化，而且能够提高船舶的推进力。

另外，推力鳍60可具有越远离舵球50其前后宽度相同或可变的形状，并且，推力鳍60的前缘部(未图示)的迎角可以构成为适合于螺旋桨尾流的流动。

如此地，对上述结构的本发明的船舶用方向舵1的效果进行整理，本发明的船舶用方向舵1从螺旋桨轴44的下侧端线L1以固定间隔向下方延伸，由此能够最大限度地确保船舶的转向性能，同时对螺旋桨尾流的流动实现最优化，从而具有减小在方向舵1产生的阻力且提高升力的效果，进而具有提高船舶的推进性能的效果。

另外，本发明的船舶用方向舵1，从螺旋桨轴44的下侧端线L1延伸固定间隔，由此对螺旋桨尾流的流动实现最优化，因此能够积极地应对在方向舵1产生的气穴现象，从而具有提高方向舵1的耐久性的效果。

另外，本发明的船舶用方向舵1，其以方向舵下侧的端部20以圆形制造，因此具有使在方向舵1产生的气穴现象最小化的效果，从而具有使噪音污染最小化且使船舶的推进性能最大化的效果。

另外，本发明的这种船舶用方向舵1在造船业中完全没有实现生产，并且具有在文献上也找不到的形状，因此具有非常强的新颖性且能够非常有效地降低气穴现象。

以上，通过具体的实施例对本发明进行了详细说明，但是其用于详细说明本发明，本发明并不限于此，应当明确的是，在本发明的技术构思的范围内，本领域的具有普通指示的技术人员能够对本发明进行变形或改进。

本发明的单纯的变形或变更均属于本发明的范围，本发明的具体保护范围通过随付的权利要求书明确。

Claims (4)

1.一种船舶用方向舵，其特征在于，

所述船舶用方向舵包括通过螺旋桨的尾流对船舶进行操纵的方向舵主体，

当从侧面观察所述方向舵主体的下侧端部时，所述方向舵主体具有向下方凸出的曲线形状。

2.根据权利要求1所述的船舶用方向舵，其特征在于，

当从正面观察所述方向舵主体的下侧端部时，具有向下方凸出的曲线形状。

3.根据权利要求1所述的船舶用方向舵，其特征在于，

所述方向舵主体包括：

上端面；

下端面；以及

侧面，从所述上端面向所述下端面延伸而形成。

4.根据权利要求3所述的船舶用方向舵，其特征在于，

所述下侧端部从所述方向舵主体的所述下端面向下方延伸而形成。