CN109070986A - 船舶用舵及船舶 - Google Patents

Abstract

在该船舶用舵（10）的侧视时，在比螺旋桨中心轴（Pc）的附近靠上侧设置舵形状变化线（La），关于舵截面形状，在前缘（13）和第1宽度窄小部开始线（Ls1）之间及前缘（13）和第2宽度窄小部开始线（Ls2）之间以叶片截面形成，将后缘（11）和第1宽度窄小部开始线（Ls1）之间，形成以舵形状变化线（La）处的舵的最大宽度（Bra）的50%以下的宽度为最大宽度的第1宽度窄小部（Rn1），且在后缘（11）和第2宽度窄小部开始线（Ls2）之间，形成以其高度处的舵的最大宽度（Br）的50%以下的宽度为最大宽度的第2宽度窄小部（Rn2）。由此，抑制船舶用舵（10）的阻力的增加，使产生舵角时产生的舵的横向力增大。

Description

船舶用舵及船舶

技术领域

本发明涉及能够抑制舵的阻力增加且使转舵来产生舵角时产生的舵的横向力增大的船舶用舵及船舶。

背景技术

在近年来的船舶中，导入能量效率设计指标(EEDI)，也设定必须降低暴风雨的海象的船舶维持操纵性所必需的推进输出的最低推进输出决定相关的准则，需要遵守它们。因此，需要使主发动机马力变小且满足暴风雨下的操纵性。在该暴风雨下的操纵性的评价中，为了驾船而安装于船尾的螺旋桨下游中的舵的效力变得更重要。

即，在船舶中，在船尾设置螺旋桨等推进器和舵，在航行中借助通过操舵来产生舵角而产生的舵的横向力，使船体相对于前进方向使船体倾斜来旋转。因此，在螺旋桨的紧后方的流速较快的下游中舵相对于流动方向有较大的角度时，希望在舵产生较大的升力，但另一方面，若船体直行时舵的阻力较大则作为船舶整体的阻力也变大，所以需要使阻力变小。因此，希望开发产生比通常的舵大的升力而舵效力变好的高升力舵。

作为该高升力舵，例如，日本申请的日本特开2003-276689号公报所记载的那样，提出了如下高升力舵：在舵主体的后端部将扁杆以相对于该舵主体的后端部在宽度方向上稍突出的方式连接，且将舵主体的水平截面形状形成为，前半部是朝向舵外侧的凸曲线的流线型，后半部是从该凸曲线翻转成凹曲线的跟随形状。

此外，作为高升力舵，例如，日本申请的日本特开2013-220697号公报所记载的那样，提出了如下高升力舵：呈由前缘部、中间部和鱼尾后缘部构成鱼形水平截面形状，前述前缘部的舵片在水平截面的轮廓向前方突出成半圆形状，前述中间部与前缘部连续地使宽度增大为流线型后向最小宽度部使宽度逐渐减少，前述鱼尾后缘部与中间部连续地向既定宽度后方端使宽度逐渐增大。

然而，后端部具有比前方部大的宽度的这些舵一般阻力较大，有船体直行时作为船舶整体的阻力增大的倾向。

专利文献1：日本申请的特开2003-276689号公报。

专利文献2：日本申请的特开2013-220697号公报。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种能够抑制舵的阻力的增加且使在转舵来产生舵角时产生的舵的横向力增大的船舶用舵及船舶。

用于实现如上所述的目的的本发明的船舶用舵的特征在于，在该船舶用舵的侧视时，在比螺旋桨中心轴低螺旋桨直径的10%的第1高度和比前述螺旋桨中心轴高前述螺旋桨直径的60%的第2高度之间设置舵形状变化线，并且在比该舵形状变化线靠下处，在从后缘靠前舵的弦长的10%的第1位置和从后缘靠前舵的弦长的50%的第2位置之间设置第1宽度窄小部开始线，并且在比前述舵形状变化线靠上处设置将前述第1宽度窄小部开始线和前述舵形状变化线的交点与该舵的上端部的后缘连结的第2宽度窄小部开始线，关于舵截面形状，将前缘和前述第1宽度窄小部开始线之间及前缘和第2宽度窄小部开始线之间以叶片截面形成，并且将前述第1宽度窄小部开始线和后缘之间，形成将前述舵形状变化线处的舵的最大宽度的50%以下的宽度设为最大宽度的第1宽度窄小部，且将前述第2宽度窄小部开始线和后缘之间，形成将该高度处的舵的最大宽度的50%以下的宽度设为最大宽度的第2宽度窄小部。

根据该方案，转舵时，在螺旋桨下游碰撞的舵面处，螺旋桨下游发生碰撞，由此在以第1宽度窄小部开始线为大致中心的部分产生较大的力，所以能够产生较大的横向力。此外，将与船舶用舵碰撞的水流沿第2宽度窄小部开始线向船舶用舵的下游侧在不产生剥离的情况下顺畅地流动，所以能够抑制阻力的增加。此外，舵截面形状为在叶片截面的后方具有第1宽度窄小部或第2宽度窄小部的形状，由此也能够发挥作为高升力舵的效果。

进而，比舵形状变化线靠上的舵截面形状与比舵形状变化线靠下的舵截面形状相比，宽度整体变大，所以在舵的上侧支承舵整体的构造处，呈容易维持构造上的强度的形状。

在上述船舶用舵中，若在该船舶用舵的侧视时，将前述第1宽度窄小部开始线设为直线，并且将前述第2宽度窄小部开始线设为直线，则构造简单，工作变得容易，能够减少制造成本。即，第1宽度窄小部开始线和第2宽度窄小部开始线并非必须是直线状，也可以是曲线，若为直线则呈简单的形状，制造变得容易。

在上述船舶用舵中，若在该船舶用舵的侧视时，将上方朝向前方的角度设为正，将前述第1宽度窄小部开始线距铅垂方向的倾斜角度设为负60度至正55度的范围内，并且将前述第2宽度窄小部开始线距铅垂方向的倾斜角度设为负60度至负5度的范围内，则呈更适合抑制阻力的增加且产生较大的横向力的形状。

在上述船舶用舵中，若关于舵截面形状，将前述第1宽度窄小部或前述第2宽度窄小部的某一方或两方设置成从前方至后方宽度变窄，则能够使碰撞于船舶用舵的水流向船舶用舵的后侧更顺畅地流动，所以能够抑制阻力的增加。

在上述船舶用舵中，若在该船舶用舵的侧视时，设置两条前述舵形状变化线，设为下侧的舵形状变化线和上侧的舵形状变化线，并且分别在比前述下侧的舵形状变化线靠下处设置前述第1宽度窄小部开始线，在比前述上侧的舵形状变化线靠上处设置前述第2宽度窄小部开始线，并且在前述下侧的舵形状变化线和前述上侧的舵形状变化线之间使第3宽度窄小部开始线与前述第1宽度窄小部开始线和前述第2宽度窄小部开始线分别连续地设置，在前述第3宽度窄小部开始线和后缘之间，形成以其高度处的舵的最大宽度的50%以下的宽度为最大宽度的第3宽度窄小部，则能够与更多种螺旋桨下游高效率地对应。

用于实现如上所述的目的的本发明的船舶的特征在于，具备上述船舶用舵，能够发挥与上述船舶用舵的作用效果相同的作用效果。

发明效果

根据本发明的船舶用舵及船舶，能够抑制舵的阻力的增加，且使转舵来产生舵角时产生的舵的横向力增大。由此，舵的效力变得更好，所以能够使暴风雨的海象下维持船舶的操纵性所必要的推进输出变小，能够使主发动机马力变小，并且能够满足暴风雨下的操纵性。

附图说明

图1是示意地表示发明的第1实施方式的船舶用舵的结构的包括舵剖视图的侧视图。

图2是图1的船舶用舵的侧视图。

图3是从图1的船舶用舵的后方观察的后视图。

图4是图1的船舶用舵的上端部处的舵的水平剖视图。

图5是图1的船舶用舵的舵形状变化线处的舵的水平剖视图。

图6是图1的船舶用舵的螺旋桨中心轴的高度处的舵的水平剖视图。

图7是图1的船舶用舵的下端部处的舵的水平剖视图。

图8是示意地表示本发明的第2实施方式的船舶用舵的结构的侧视图。

图9是示意地表示本发明的第3实施方式的船舶用舵的结构的侧视图。

图10是示意地表示本发明的第4实施方式的船舶用舵的结构的侧视图。

图11是另外的结构的船舶用舵的后视图。

图12是又一另外的结构的船舶用舵的后视图。

图13是示意地表示现有技术的船舶用舵的结构的包括舵剖视图的侧视图。

图14是图13的船舶用舵的后视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的船舶用舵及船舶进行说明。另外，将船舶的前方设为X方向，将左舷方向设为Y方向，将上方设为Z方向。此外，附图是示意地表示，附图的尺寸的比例并非一定与实机相同。

如图1~图7所示，本发明的第1实施方式的船舶1和船舶用舵(以下称作舵)10配置于螺旋桨2的后侧，借助与配置于船舶1的船尾内的操舵机(图中未示出)连接的舵柱14绕该舵柱14转动。如图13及图14所示，现有技术的舵10X构成为，在上下方向上呈叶片截面形状，随着朝向下方其宽度逐渐变窄。

与此相对，该实施方式的舵10中，构成为，在该舵的侧视时，在比螺旋桨中心轴Pc低螺旋桨直径Dp的10%的第1高度H1、比螺旋桨中心轴Pc高螺旋桨直径Dp的60%的第2高度H2之间的高度Ha设置舵形状变化线La。另外，更优选地，该第1高度H1和第2高度H2分别为比螺旋桨中心轴Pc高螺旋桨直径Dp的10%和比螺旋桨中心轴Pc高螺旋桨直径Dp的40%。

如图1、图2及图4~图7所示，在比该舵形状变化线La靠下处，在从后缘11靠前舵的弦长Lc的10%的第1位置P1和从后缘11靠前舵的弦长Lc的50%的第2位置P2之间设置第1宽度窄小部开始线Ls1。另外，更优选地，该第1位置P1和第2位置P2设为从后缘11靠前舵的弦长Lc的20%和从后缘11靠前舵的弦长Lc的40%。

另外，在该第1实施方式的舵10中，在比舵形状变化线La靠下处，在上下方向(Z方向)上舵的弦长Lc相同。此外，第1宽度窄小部开始线Ls1为铅垂方向。换言之，在舵的侧视时，将上方朝向前方的角度设为正，第1宽度窄小部开始线Ls1距铅垂方向Lv的倾斜角度α1为零。

此外，如图1、图2及图3、图4所示，在比舵形状变化线La靠上处，设置将第1宽度窄小部开始线Ls1和舵形状变化线La的交点P3和该舵的上端部12的后缘11a连结的第2宽度窄小部开始线Ls2。该第2宽度窄小部开始线Ls2距铅垂方向Lv的倾斜角度α2为负60度至负5度，优选在负30度至负10度的范围内。

这里，第1宽度窄小部开始线Ls1及第2宽度窄小部开始线Ls2由折角线（knuckleline）或圆角连接的假想折角线形成。

并且，如图3及图4所示，关于比舵形状变化线La靠上的舵截面形状，将前缘13和第2宽度窄小部开始线Ls2之间由叶片截面形成，并且将第2宽度窄小部开始线Ls2和后缘11之间形成为将其高度Hz处的舵10的最大宽度Br(Hz)的50%以下、更优选为将25%以下的宽度Ba(Hz)设为最大宽度的第2宽度窄小部Rn2。另外，该实施方式的舵10中，如图1~图4所示，舵10的前缘13随着朝向上方而向前方延伸。此外，关于舵截面的宽度，如图3所示，包括该截面的最大宽度Br(Hz)，各前后位置处的宽度随着朝向上方而逐渐变宽。

此外，如图4~图7所示，关于比舵形状变化线La靠下的舵截面形状，将前缘13和第1宽度窄小部开始线Ls1之间由叶片截面形成，并且将第1宽度窄小部开始线Ls和后缘11之间形成为将舵形状变化线La的高度Ha处的舵10的最大宽度Bra(＝Br(Ha))的50%以下、更优选为25%以下的宽度Ba(Hz)设为最大宽度的第1宽度窄小部Rn1。

该第1宽度窄小部开始线Ls1和第2宽度窄小部开始线Ls2并非必须是直线状的，也可以是曲线，但若为直线则呈简单形状而容易制造。因此，如图1、图2及图4~图7所示，若在舵的侧视观察时，将第1宽度窄小部开始线Ls1设为直线，将第2宽度窄小部开始线Ls2设为直线，则构造上简单，能够使工作容易，能够减少制造成本。

此外，根据该舵截面形状，呈在叶片截面的后方具有第1宽度窄小部Rn1或第2宽度窄小部Rn2的形状，也能够发挥作为高升力舵的效果。另外，在鱼尾形状中，后端部分的宽度(厚度)与比其靠前方的部分相比较宽(厚)，与此相对，在该第1宽度窄小部Rn1和第2宽度窄小部Rn2处，后端部分的宽度不会比与其相比靠前方的部分宽。即后端部分的宽度和与其相比靠前方的部分宽度相同，或后端部分的宽度较窄。

此外，关于舵截面形状，第1宽度窄小部Rn1和第2宽度窄小部Rn2的宽度也可以恒定，但通过将第1宽度窄小部Rn1或第2宽度窄小部Rn2的某一方或两方形成为从前方至后方宽度变窄，即使将舵10转舵时，使舵角为零时，都能够使碰撞于舵10的水流在不发生剥离的情况下借助舵10的后侧顺畅地流动，所以能够抑制舵10的阻力的增加。该舵截面形状的该宽度较窄的部分可以是直线状也可以是曲线状。另外，与设为曲线状相比，设为直线状的话工作性变好。

此外，关于舵截面的宽度，如图3所示，包括该截面的最大宽度Br(Hz)，各前后位置处的宽度随着朝向下方而逐渐变窄。在该图3中，从舵的上端部12至舵形状变化线La比较缓地变窄，从舵形状变化线La至舵的下端部15比较急地变窄。关于该宽度，也可以构成为，如图11所示，从舵的上端部12至舵形状变化线La为相同的宽度，使从舵形状变化线La至舵的下端部15变窄。进而，在较小的舵等，也可以是，如图12所示，从舵的上端部12至舵的下端部15为相同的宽度。

此外，如图8及图9所示，在第2实施方式的舵10A和第3实施方式的舵10B中，在舵的侧视时，将上方朝向前方的角度设为正，将第1宽度窄小部开始线Ls1距铅垂方向Lv的倾斜角度α1设为负60度至正55度，优选地设为负40度至正35度的范围内。在图8中，倾斜角度α1为正，在图9中，倾斜角度α1为负。

此外，第2宽度窄小部开始线Ls2距铅垂方向Lv的倾斜角度α2设为负60度至负5度，优选地设为负30度至负10度的范围内。由此，能够将舵10的形状设置成，更适合抑制阻力的增加且产生较大横向力的形状。

此外，如图10所示，在第4实施方式的舵10C处，在舵的侧视时，设置两条舵形状变化线La，设为下侧的舵形状变化线La1和上侧的舵形状变化线La2。并且，分别在比下侧的舵形状变化线La1靠下处设置第1宽度窄小部开始线Ls1，在比上侧的舵形状变化线La2靠上处设置第2宽度窄小部开始线Ls2。

进而，在下侧的舵形状变化线La1和上侧的舵形状变化线La2之间将第3宽度窄小部开始线Ls3设置成分别与第1宽度窄小部开始线Ls1和第2宽度窄小部开始线Ls2连续。另外，在图10中，该第3宽度窄小部开始线Ls3是垂直的直线，但并不一定限定为垂直的直线，可以是从铅垂方向倾斜的直线，此外，也可以是曲线。

此外，将该第3宽度窄小部开始线Ls3和后缘11之间，形成将其高度Hz的舵的最大宽度Br(Hz)的50%以下、更优选为25%以下的宽度Ba(Hz)设为最大宽度的第3宽度窄小部Rn3。该第3宽度窄小部Rn3与第1宽度窄小部Rn1和第2宽度窄小部Rn2相同地形成。即，该第3宽度窄小部Rn3的宽度可以为恒定，但也可以将第3宽度窄小部Rn3形成为从前方至后方宽度变窄。

换言之，该图10的第4实施方式的舵10C与图1~图7的第1实施方式的舵10、图8所示的第2实施方式的舵10A、图9所示的第3实施方式的舵10B相对，成将舵形状变化线La的舵截面形状的部分上下扩张地形状。但是，该下侧的舵形状变化线La1和上侧的舵形状变化线La2之间的舵截面形状可以在上下方向上为相同的形状，但也可以与第3宽度窄小部开始线Ls3的形状对应地连续变化。

通过设置成该第4实施方式的舵10C的结构，能够与更多种螺旋桨下游高效地对应。

另外，这里，舵10的前缘13从舵的上端部12至舵形状变化线La，随着朝向下方而逐渐后退，从舵形状变化线La至舵的下端部15，呈相同的前后位置，不会特别地随着朝向下方而后退，但在本发明中，在从舵形状变化线La至舵的下端部15处，前缘13也可以随着朝向下方而后退，舵的侧视时的前缘13的形状未被特别限定。

此外，舵10的后缘11从舵的上端部12至舵的下端部15呈相同的前后位置，不会特别地随着朝向下方而后退，但在本发明中，在从舵形状变化线La至舵的下端部15处，后缘11也可以随着朝向下方而后退或前进，舵的侧视时的后缘11的形状未被特别限定。

此外，也可以在舵的下端部15设置具有水平方向的面的端板(图中未示出)，也可以在舵10设置用于相对于螺旋桨中心轴Pc的位置将螺旋桨下游整流的阀。

进而，虽未特别图示，但也可以应用于反应舵、带翅(舵翅)的舵、下部分为两条的舵。作为该下部分为两条的舵，例如，在与舵轴连接的垂直舵的下端连接由从船尾方向观察的情况下与垂直舵交叉的副舵的组合体构成的舵，在与舵轴连接的垂直舵的下端连接从船尾方向观察以呈两条形状设置两个副舵，在该副舵在一个或多个部位设置弯折部来形成的舵等。

并且，本发明的实施方式的船舶1构成为具备上述舵10、10A、10B、10C。

根据上述舵(船舶用舵)10、10A、10B、10C及具备该舵10、10A、10B、10C的船舶1，将舵10、10A、10B、10C转舵时，在螺旋桨下游碰撞的舵面处，螺旋桨下游发生碰撞，由此在以第1宽度窄小部开始线Ls1为大致中心的部分产生较大的力，所以能够产生较大的横向力。

此外，能够使与该舵10、10A、10B、10C碰撞的水流沿第2宽度窄小部开始线Ls2向舵10、10A、10B、10C的后侧在不发生剥离的情况下顺畅地流动，所以能够抑制阻力的增加。此外，舵截面形状在叶片截面的后方为第1宽度窄小部Rn1和第2宽度窄小部Rn2，或者，进而，具有第3宽度窄小部Rn3的形状，由此也能够发挥作为高升力舵的效果。

进而，比舵形状变化线La靠上的舵截面形状与比舵形状变化线La靠下的舵截面形状相比，宽度整体变大，所以在舵10、10A、10B、10C的上侧支承舵整体的构造处，呈容易维持构造上的强度的形状。

附图标记说明

1、1X　船舶

10、10A、10B、10C、10X　舵(船舶用舵)

11　后缘

11a　舵的上端部的后缘

12　舵的上端部

13　前缘

14　舵柱

15　舵的下端部

Ba　舵的各高度处的第1、第2、第3宽度窄小部的最大宽度

Br　舵的各高度处的最大宽度

Bra　舵形状变化线处的舵的最大宽度

Brc　螺旋桨中心轴处的舵的最大宽度

Dp　螺旋桨直径

H1　第1高度

H2　第2高度

Ha　舵形状变化线的高度

La　舵形状变化线

La1　下侧的舵形状变化线

La2　上侧的舵形状变化线

Lc　舵的弦长

Ls1　第1宽度窄小部开始线

Ls2　第2宽度窄小部开始线

Ls3　第3宽度窄小部开始线

P1　第1位置

P2　第2位置

P3　第1宽度窄小部开始线和舵形状变化线的交点

Pc　螺旋桨中心轴

Rn1　第1宽度窄小部

Rn2　第2宽度窄小部

Rn3　第3宽度窄小部

α1　第1宽度窄小部开始线距铅垂方向的倾斜角度

α2　第2宽度窄小部开始线距铅垂方向的倾斜角度。

Claims (6)

1.一种船舶用舵，其特征在于，

在该船舶用舵的侧视时，在比螺旋桨中心轴低螺旋桨直径的10%的第1高度和比前述螺旋桨中心轴高前述螺旋桨直径的60%的第2高度之间设置舵形状变化线，并且在比该舵形状变化线靠下处，在从后缘靠前舵的弦长的10%的第1位置和从后缘靠前舵的弦长的50%的第2位置之间设置第1宽度窄小部开始线，并且在比前述舵形状变化线靠上处设置将前述第1宽度窄小部开始线和前述舵形状变化线的交点与该舵的上端部的后缘连结的第2宽度窄小部开始线，

关于舵截面形状，将前缘和前述第1宽度窄小部开始线之间及前缘和第2宽度窄小部开始线之间以叶片截面形成，

并且将前述第1宽度窄小部开始线和后缘之间，形成将前述舵形状变化线处的舵的最大宽度的50%以下的宽度设为最大宽度的第1宽度窄小部，且将前述第2宽度窄小部开始线和后缘之间，形成将该高度处的舵的最大宽度的50%以下的宽度设为最大宽度的第2宽度窄小部。

2.如权利要求1所述的船舶用舵，其特征在于，

在该船舶用舵的侧视时，将前述第1宽度窄小部开始线设为直线，并且将前述第2宽度窄小部开始线设为直线。

3.如权利要求2所述的船舶用舵，其特征在于，

在该船舶用舵的侧视时，将上方朝向前方的角度设为正，将前述第1宽度窄小部开始线距铅垂方向的倾斜角度设为负60度至正55度的范围内，并且将前述第2宽度窄小部开始线距铅垂方向的倾斜角度设为负60度至负5度的范围内。

4.如权利要求1至3中任一项所述的船舶用舵，其特征在于，

关于舵截面形状，将前述第1宽度窄小部或前述第2宽度窄小部的某一方或两方设置成从前方至后方宽度变窄。

5.如权利要求1至4中任一项所述的船舶用舵，其特征在于，

在该船舶用舵的侧视时，设置两条前述舵形状变化线，设为下侧的舵形状变化线和上侧的舵形状变化线，并且分别在比前述下侧的舵形状变化线靠下处设置前述第1宽度窄小部开始线，在比前述上侧的舵形状变化线靠上处设置前述第2宽度窄小部开始线，

并且在前述下侧的舵形状变化线和前述上侧的舵形状变化线之间使第3宽度窄小部开始线与前述第1宽度窄小部开始线和前述第2宽度窄小部开始线分别连续地设置，在前述第3宽度窄小部开始线和后缘之间，形成以其高度处的舵的最大宽度的50%以下的宽度为最大宽度的第3宽度窄小部。

6.一种船舶，其特征在于，

具备权利要求1~5中任一项所述的船舶用舵。