JP2008247076A - 船舶用舵、船舶用舵のラダーホーン及び船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる船舶用舵、船舶用舵のラダーホーン及び船舶等を提供する。
【解決手段】ラダーホーンを有さない船舶用舵３Ａ、３Ｂにおいては、船舶１の船尾垂線Ａ．Ｐ．の位置の軽荷喫水線Ｗ．Ｌ．を基準にして、軽荷船尾喫水ｄａの１０％下側の位置Ｈｄ１以上で、且つ、該船舶用舵３Ａ、３Ｂの上端の位置Ｈｕ１以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵３Ａ、３Ｂの水平断面に関して、舵前端Ａｆと船尾垂線Ａ．Ｐ．との間の長さＬａｆの５％分だけ舵前端Ａｆより後方の位置Ｐ１における幅Ｂ１を、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置での幅Ｂａｐの５％以上３０％以下として形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽荷状態における推進性能を向上できる船舶用舵及び船舶等に関し、より詳細には、軽荷状態での船舶用舵や船舶用舵のラダーホーンに起因する造波抵抗を減少し、船舶の抵抗を減少できる船舶用舵、船舶用舵のラダーホーン及び船舶等に関する。

一般に船舶用舵本体や船舶用舵のラダーホーンは、翼形形状を基本の形状とし、高揚力を得るために、水平断面形状において、前縁部を円弧形状に形成したり、流線形状に比較して頭部をより丸く形成したりしており、その先端側は丸みを帯びて形成されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

そのため、軽荷状態（バラスト状態）では、船舶用舵及び船舶用舵のラダーホーンの上部が水面より上になり、水面を切る船舶用舵及び船舶用舵のラダーホーンが波を発生するようになり、造波抵抗が生じる。この造波抵抗は、水面近傍の船舶用舵及び船舶用舵のラダーホーンの先端側の丸みが大きい程大きくなる。
特開２００３−１７５８９２号公報 特開２０００−２８０９８４号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、船舶の軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる船舶用舵、船舶用舵のラダーホーン及び船舶等を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の船舶用舵は、ラダーホーンを有さない船舶用舵においては、船舶の船尾垂線（Ａ．Ｐ．）の位置の軽荷喫水線を基準にして、軽荷船尾喫水の１０％下側の位置以上で、且つ、該船舶用舵の上端の位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、ラダーホーンを有する船舶用舵においては、前記ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、前記ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、舵前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ舵前端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成する。

なお、ここでいう船舶用舵は、可動部とラダーホーンを有する場合は、このラダーホーンも含めて船舶用舵という。言い換えれば、ラダーホーンは、船舶用舵の一部として取り扱っている。また、この上下範囲の少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりの位置を含むことが好ましい。これにより、船舶用舵の先端部分を尖らして形成するので、軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる。

あるいは、上記の目的を達成するための本発明の船舶用舵は、先端に付加物を装着した船舶用舵であって、ラダーホーンを有さない船舶用舵においては、船舶の船尾垂線（Ａ．Ｐ．）の位置の軽荷喫水線を基準にして、軽荷船尾喫水の１０％下側の位置以上で、且つ、該船舶用舵の上端の位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、ラダーホーンを有する船舶用舵においては、前記ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、前記ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、付加物の前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ付加物の先端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成する。

なお、この上下範囲の少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりの位置を含むことが好ましい。該当する水平断面において、付加物やラダーホーンが船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置まで無い場合には、付加物やラダーホーンの形状の代りに、可動部の形状を用いる。これにより、軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の船舶用舵のラダーホーンは、船舶用舵のラダーホーンにおいて、該ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、該ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、舵前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ舵前端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成する。

なお、ここでいう船舶用舵は、ラダーホーンも含めて船舶用舵という。言い換えれば、ラダーホーンは、船舶用舵の一部として取り扱う。また、この上下範囲の少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりの位置を含むことが好ましい。これにより、船舶用舵の先端部分を尖らして形成するので、軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる。

あるいは、上記の目的を達成するための本発明の船舶用舵のラダーホーンは、先端に付加物を装着した船舶用舵のラダーホーンにおいて、該ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、該ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、付加物の前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ付加物の先端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成する。

なお、この上下範囲の少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりの位置を含むことが好ましい。該当する水平断面において、付加物やラダーホーンが船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置まで無い場合には、付加物やラダーホーンの形状の代りに、可動部の形状を用いる。これにより、軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の船舶は、上記の船舶用舵又は上記の船舶用舵のラダーホーンを備えて構成される。これにより、軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少して、軽荷状態における船舶の抵抗を低減することができる。

また、船舶用舵の先端側に上記の付加物を装着する工作方法を、先端側に付加物を装着した上記の船舶用舵、又は、先端側に付加物を装着した上記の船舶用舵のラダーホーンにおいて、前記付加物を取り付ける工作方法であって、前記船舶用舵の先端側に前記付加物を装着する工事を、船舶のトリムを調整して船尾側を浮かして行う工作方法とすると、ドック入りするような大がかりな工事をすることなく、比較的小規模の工事で容易に付加物を装着することができる。

本発明の船舶用舵、船舶用舵のラダーホーン及び船舶によれば、軽荷状態での航行時に水面近傍となる船舶用舵の先端側を尖らして形成したので、軽荷状態での航行時における船舶用舵の造波抵抗を減少することができ、船舶の抵抗を減少することができるので、船舶の推進性能を向上させることができる。

以下図面を参照して本発明に係る船舶用舵、船舶用舵のラダーホーン及び船舶の実施の形態について説明する。

図１〜図３に、本発明の第１の実施の形態の船舶用舵３Ａ，３Ｂを示す。図１は、船体１とプロペラ２と船舶用舵３Ａ，３Ｂの位置関係を示す図である。船舶用舵３Ａ，３Ｂは、図１に示すように、ラダーホーンを使用しない吊り下げタイプの船舶用舵である。

本発明では、図１に示すように、船舶１の船尾垂線Ａ．Ｐ．の位置の軽荷喫水線Ｗ．Ｌ．を基準にして、軽荷船尾喫水ｄａの１０％下側の位置Ｈｄ１以上で、且つ、船舶用舵３Ａ，３Ｂの上端の位置Ｈｕ１以下の範囲内の少なくとも一部において、船舶用舵３Ａ，３Ｂの水平断面を次のように先端側を尖らして形成する。なお、この少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりを考慮した位置を含むことが好ましい。また、図中のＢ．Ｌ．はベースラインを示す。

図２に示すように、この船舶用舵３Ａは、上記の位置Ｈｄ１以上位置Ｈｕ１以下の少なくとも一部の範囲で、その水平断面を、舵前端Ｒｆから船尾垂線Ａ．Ｐ．までの長さをＬｒｆとしたときに、舵前端Ｒｆから５％Ｌｒｆ後方の位置Ｐ１での幅Ｂ１を、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置での幅Ｂａｐの５％以上３０％以下として形成する。つまり、舵前端Ｒｆと船尾垂線Ａ．Ｐ．との間の長さＬｒｆの５％分だけ舵前端Ｒｆより後方の位置Ｐ１における幅Ｂ１を、０．０５Ｂａｐ≦Ｂ１≦０．３０Ｂａｐとする。この船尾垂線Ａ．Ｐ．位置の船舶用舵３Ａ，３Ｂでは、舵軸の分の厚さや船体１との接合部分の強度を確保するために、構造面から、又は、人が入って工作するなどの工作面から、必要な厚さが決まる。なお、船舶用舵３Ａ，３Ｂの船尾垂線Ａ．Ｐ．位置よりも前側の外形線は、舵前端Ｒｆと、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置の船舶用舵３Ａ，３Ｂの左右端部とを結んだ三角形（点線で表示）よりも外側に形成される。

この図２の船舶用舵３Ａでは、先端部を直線的に尖らせて形成しており、また、図３の船舶用舵３Ｂでは、先端の内接円の半径を小さくして尖らせて形成している。なお、図２及び図３の細い線は、従来技術の船舶用舵３の形状を示す。

図４〜図６に、本発明の第２の実施の形態の船舶用舵３Ｃ，３Ｄ及び船舶用舵のラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａを示す。図４は、船体１とプロペラ２と船舶用舵３Ｃ，３Ｄの位置関係を示す図である。この図４では、船舶用舵３Ｃ，３Ｄは、ラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａと可動部３Ｃｂ，３Ｄｂとからなり、この可動部３Ｃｂ，３Ｄｂはラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａによって支持される。

本発明では、図４に示すように、ラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａの下端の位置Ｈｄ２以上で、且つ、ラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａと船体１との接合位置Ｈｕ２以下の範囲内の少なくとも一部において、ラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａの水平断面を次のように先端側を尖らして形成する。なお、この少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりを考慮した位置を含むことが好ましい。

図５に示すように、このラダーホーン３Ｃａは、上記の位置Ｈｄ２以上位置Ｈｕ２以下の少なくとも一部の範囲で、その水平断面を、ラダーホーン前端Ｈｆから船尾垂線Ａ．Ｐ．までの長さをＬｈｆとしたときに、船舶用舵３Ｃの前端、即ち、ラダーホーン前端Ｈｆから５％Ｌｈｆ後方の位置Ｐ２のラダーホーン３Ｃａの幅Ｂ２を、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置の船舶用舵３Ｃ（ラダーホーン３Ｃａ又は可動部３Ｃｂ）の幅Ｂｈａｐの５％以上３０％以下として形成する。つまり、舵前端（ラダーホーン前端）Ｈｆと船尾垂線Ａ．Ｐ．との間の長さＬｈｆの５％分だけ舵前端Ｈｆより後方の位置Ｐ２における幅Ｂ２を、０．０５Ｂｈａｐ≦Ｂ２≦０．３０Ｂｈａｐとする。また、該当する水平断面において、ラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａが船尾垂線Ａ．Ｐ．位置まで無い場合には、ラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａの形状の代りに、可動部３Ｃｂ，３Ｄｂの形状を用いる。なお、船舶用舵３Ｃ，３Ｄの船尾垂線Ａ．Ｐ．位置よりも前側の外形線は、ラダーホーン前端Ｈｆと、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置の船舶用舵３Ｃ（ラダーホーン３Ｃａ又は可動部３Ｃｂ）の左右端部とを結んだ三角形（点線で表示）よりも外側に形成される。

この図５のラダーホーン３Ｃａでは、先端部を直線的に尖らせて形成しており、また、図６のラダーホーン３Ｄａでは、先端の内接円の半径を小さくして尖らせて形成している。

図７及び図８に、本発明の第３の実施の形態の船舶用舵３Ｅ及び船舶用舵のラダーホーン３Ｅａを示す。この船舶用舵３Ｅは、従来技術の船舶用舵の先端に、先端部を直線的に尖らせた付加物３Ｅｃを装着して形成される。この付加物３Ｅｃの先端形状は、第１及び第２の実施の形態の船舶用舵３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの先端形状と同様に形成される。

即ち、本発明では、図７に示すように、船舶用舵３Ｅのラダーホーン３Ｅａの下端の位置Ｈｄ２以上で、且つ、ラダーホーン３Ｅａと船体１との接合位置Ｈｕ２以下の範囲内の少なくとも一部において、付加物３Ｅｃの水平断面を次のように先端側を尖らして形成する。なお、この少なくとも一部が、平水中抵抗試験によって観察される、航走時の船尾での水面の盛り上がりを考慮した位置を含むことが好ましい。

図７に示すように、この付加物３Ｅｃは、上記の位置Ｈｄ２以上位置Ｈｕ２以下の間の少なくとも一部の範囲で、その水平断面を、付加物前端Ａｆとこの付加物前端Ａｆから船尾垂線Ａ．Ｐ．までの長さＬａｆの５％後方の位置Ｐ３の幅Ｂ３を、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置の幅Ｂａａｐの５％以上３０％以下として形成する。つまり、舵前端（付加物前端）Ａｆと船尾垂線Ａ．Ｐ．との間の長さＬａｆの５％分だけ舵前端Ａｆより後方の位置Ｐ３における幅Ｂ３を、０．０５Ｂａａｐ≦Ｂ３≦０．３０Ｂａａｐとする。この図７の付加物３Ｅｃは、図８に示すように先端部を直線的に尖らせて形成したり、あるいは、特に図示しないが、先端の内接円の半径を小さくして尖らせて形成する。また、該当する水平断面において、ラダーホーン３Ｅａが船尾垂線Ａ．Ｐ．位置まで無い場合には、ラダーホーン３Ｅａの形状の代りに、可動部３Ｅｂの形状を用いる。なお、付加物３Ｅｃの船尾垂線Ａ．Ｐ．位置よりも前側の外形線は、付加物前端Ａｆと、船尾垂線Ａ．Ｐ．位置の船舶用舵３Ｅの左右端部とを結んだ三角形（点線で表示）よりも外側に形成される。

上記の構成の船舶用舵３Ａ〜３Ｅによれば、軽荷状態での航行時に水面近傍となる部分の先端側を尖らして形成したので、軽荷状態での航行時における船舶用舵３Ａ〜３Ｅの造波抵抗を減少することができ、船舶１の抵抗を減少することができる。そのため、船舶１の推進性能を向上させることができる。

また、本発明の実施の形態の船舶１は、上記の船舶用舵３Ａ〜３Ｅのいずれか一つ、又は、上記の船舶用舵のラダーホーン３Ｃａ，３Ｄａ，３Ｅａのいずれか一つを備えて形成される。この構成の船舶１によれば、軽荷状態での航行時における船舶用舵３Ａ〜３Ｅの造波抵抗を減少することができ、船舶１の推進性能を向上させることができる。

そして、本発明の上記の船舶用舵３Ｅの先端側に上記の付加物３Ｅｃを装着する工作方法は、船舶１のトリムを調整して船尾側を浮かして行う工作方法とすると、ドック入りするような大がかりな工事をすることなく、比較的小規模の工事で容易に付加物を装着することができる。

また、上記の船舶は、方形係数Ｃｂが０．８０〜０．９０で、航海速力Ｖｓがフルード数Ｆｎ換算で０．１２〜０．１９の船舶である場合や垂線間長（Ｌｐｐ）が１５０ｍ〜３５０ｍ等の大きな船舶の場合に特に大きな効果を奏することができる。

この方形係数Ｃｂは、船舶の排水容積をＶとし、船の垂線間長をＬｐｐ、型幅をＢ、型喫水をｄとした時に、Ｃｂ＝Ｖ／（Ｌｐｐ×Ｂ×ｄ）となる無次元の値である。

このフルード数Ｆｎは、船速Ｖｓ（ｍ／ｓ）に関する無次元表示であり、船の垂線間長をＬｐｐ（ｍ），重力加速度をｇ（ｍ／ｓ² ）とした時に、Ｆｎ＝Ｖｓ／（ｇ×Ｌｐｐ）^1/2 となる無次元の値である。なお、航海速力Ｖｓは、計画速力等と呼ばれることもあるので、ここでも、航海速力の中に計画速力を含むものとする。

本発明に係る第１の実施の形態の船舶用舵の周辺部を示す部分船舶の側面図である。 本発明に係る第１の実施の形態の船舶用舵の形状を示す、軽荷喫水線における水平断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態の船舶用舵の他の形状を示す、軽荷喫水線における水平断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の船舶用舵の周辺部を示す部分船舶の側面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の船舶用舵の形状を示す、軽荷喫水における水平断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の船舶用舵の他の形状を示す、軽荷喫水における水平断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の船舶用舵の周辺部を示す部分船舶の側面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の船舶用舵の形状を示す、軽荷喫水線における水平断面図である。

符号の説明

１ 船体（船舶）
２ プロペラ
３、３Ａ〜３Ｅ 船舶用舵
３Ｃａ、３Ｄａ、３Ｅａ 船舶用舵のラダーホーン
３Ｅｃ 付加物
Ａｆ 付加物前端
Ａ．Ｐ． 船尾垂線
Ｂ１ 位置Ｐ１の幅
Ｂ２ 位置Ｐ２の幅
Ｂ３ 位置Ｐ３の幅
Ｂａａｐ、Ｂａｐ、Ｂｈａｐ 船尾垂線位置の舵の幅
Ｂ．Ｌ． ベースライン
ｄａ 軽荷船尾喫水
Ｈｄ１、Ｈｄ２ 下限位置
Ｈｕ１、Ｈｕ２ 上限位置
Ｈｆ ラダーホーン前端（舵前端）
Ｌａｆ 付加物前端（舵前端）から船尾垂線までの長さ
Ｌｈｆ ラダーホーン前端（舵前端）から船尾垂線までの長さ
Ｌｒｆ 舵前端から船尾垂線までの長さ
Ｐ１ 舵前端から０．０５Ｌｒｆの位置
Ｐ２ ラダーホーン前端（舵前端）から０．０５Ｌｈｆの位置
Ｐ３ 付加物前端（舵前端）から０．０５Ｌａｆの位置
Ｒｆ 舵前端
Ｗ．Ｌ． 軽荷喫水線

Claims (6)

1. ラダーホーンを有さない船舶用舵においては、船舶の船尾垂線（Ａ．Ｐ．）の位置の軽荷喫水線を基準にして、軽荷船尾喫水の１０％下側の位置以上で、且つ、該船舶用舵の上端の位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、ラダーホーンを有する船舶用舵においては、前記ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、前記ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、舵前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ舵前端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成した船舶用舵。
2. 先端に付加物を装着した船舶用舵であって、ラダーホーンを有さない船舶用舵においては、船舶の船尾垂線（Ａ．Ｐ．）の位置の軽荷喫水線を基準にして、軽荷船尾喫水の１０％下側の位置以上で、且つ、該船舶用舵の上端の位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、ラダーホーンを有する船舶用舵においては、前記ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、前記ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、付加物の前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ付加物の先端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成した船舶用舵。
3. 船舶用舵のラダーホーンにおいて、該ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、該ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、舵前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ舵前端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成した船舶用舵のラダーホーン。
4. 先端に付加物を装着した船舶用舵のラダーホーンにおいて、該ラダーホーンの下端の位置以上で、且つ、該ラダーホーンと船体との接合位置以下の範囲内の少なくとも一部における該船舶用舵の水平断面に関して、付加物の前端と船尾垂線（Ａ．Ｐ．）との間の長さの５％分だけ付加物の先端より後方の位置における幅を、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）位置での幅の５％以上３０％以下として形成した船舶用舵のラダーホーン。
5. 請求項１若しくは２記載の前記船舶用舵、又は、請求項３若しくは４記載の前記船舶用舵のラダーホーンを備えた船舶。
6. 先端側に付加物を装着した請求項２の前記船舶用舵、又は、先端側に付加物を装着した請求項４の前記船舶用舵のラダーホーンにおいて、前記付加物を取り付ける工作方法であって、前記船舶用舵の先端側に前記付加物を装着する工事を、船舶のトリムを調整して船尾側を浮かして行う工作方法。

Images