JP2012045968A - 船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直舵に副舵を接続して構成した舵において、船舶の直進時には、比較的簡単な形状で、プロペラ後流を効率良く利用できて、推進力を発揮でき、舵角を取った場合には、垂直舵および２つの副舵が十分な舵力を発揮することで、舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができる船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法を提供する。
【解決手段】船舶に装備する垂直舵１１に副舵１２ｐ、１２ｓを接続して構成した船舶用の舵１０において、該舵１０を、舵軸に接続する前記垂直舵１１の下端に、船尾方向から見て二股形状になるように２つの前記副舵１２ｐ、１２ｓを接続して形成すると共に、前記副舵１２ｐ、１２ｓに折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓを１箇所又は複数箇所設けて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶に装備する垂直舵に２つの副舵を接続して構成した船舶用の舵及び船舶に関し、より詳細には、船舶が直進する場合は副舵により推進力を得ることができ、舵角を取った場合は舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができる船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法に関する。

船舶においては、船尾にプロペラ等の推進器と舵を設けて、航行中に、舵の方向を変える操作、即ち、操舵により旋回している。この舵による旋回は、プロペラの直後の流速の早い後流中で舵が流れ方向に対して大きな角度を持つことにより、舵に揚力を発生させて船体の後部に船体の向きを変える力を発生させることで、船体が変針するものである。

この船舶の舵の基本的な断面形状は、直進時の水中での舵の抵抗を小さくするように、左右対称の流線型となっている。水上を航行する排水量型の船舶においては、この舵の前端は、プロペラの後流れを利用するために、プロペラの後側に配置されるため、プロペラボスよりも後方位置となる。舵の後端は、船体の全長の制限や障害物との接触による損傷を防ぐという理由から船尾端よりも前の位置となる。

また、舵の上端は、船尾より下に旋回可能に設けられる関係から、通常は舵軸と船尾との交差する部位よりも下側の位置となる。また、舵の下端は、建造時や保守点検のためのドック入り時とプロペラ後流の範囲を考慮して、ベースライン（Ｂ．Ｌ．）より上とされている。

この舵を船舶に装備する際には、所要の操縦性能及び保針性能を確保するために、船の要目（船の長さ、幅、喫水等）によって一定以上の舵面積を確保する必要がある。

しかしながら、従来技術の単一板状の舵の場合には、舵はプロペラや船体との干渉を回避して、船尾の限られたスペースに設置しなければならないため、配置上の面から十分な舵面積を確保することが難しい場合が生じる。そのため、十分な舵面積を確保しようとすると、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）から船尾端までの距離を大きくする必要が生じるなど、船型要目の設定に舵が制約を与える場合もある。

また、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）から船尾端までの距離に制約を受けながら、十分な舵面積を確保するためには、舵の縦横比を大きくした縦長の舵形状にすることも考えられるが、その場合には、舵の上部及び下部がプロペラの後流から外れてしまい、舵の効果が十分に得られない。また、当て舵が必要となるという問題が生じ易くなる。

これに関連して、操舵時には充分な旋回性能を有し、かつ、直進航行時においても舵に働く抵抗が小さくなるという推進性能を向上させるために、船舶の舵本体の内部に、油圧シリンダ等の押圧装置と、この押圧装置により前後方向に移動して、舵本体の前部又は後部に出入する補助舵を備えた可変面積舵が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。ただし、これらの補助舵を出し入れする可変面積舵の場合には、舵本体の機構が複雑となり、補助舵を出し入れできるようにするためには、押圧装置も大規模になるので、工作が難しく、また、高コストである。

また、特殊な舵として、船尾におけるプロペラの後方に配設されて船体にその上方から回転可能に枢支される吊下舵において、プロペラの軸心線の延長上またはその近傍の部分から左右の斜め下方へ向け放射状に開いた複数の舵板を配設された放射状舵板付き吊下舵が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

この放射状舵板付き吊下舵では、船体の前進時に回転するプロペラの回転後流に対し舵板に発生する揚力の船体前後方向成分が前進方向を向くように舵板の迎角を設定し、プロペラ後流の回転成分を船体推進力に変え得る複数の舵板を備えることにより推進性能の向上を図っている。ただし、プロペラ後の船尾の流れは、プロペラ半径方向位置により異なるので、単純な放射状舵では、この流れを十分に捉えて利用しきれない場合がある。

実開昭６３−１０４１９９号公報 実開平０１−６１０００号公報 特開昭６３−１８８５９６号公報

本発明は、上述の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、垂直舵に副舵を接続して構成した舵において、船舶の直進時には、比較的簡単な形状で、プロペラ後流を効率良く利用できて、推進力を発揮でき、舵角を取った場合には、垂直舵および２つの副舵が十分な舵力を発揮することで、舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができる船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法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の舵は、船舶に装備する垂直舵に副舵を接続して構成した船舶用の舵において、該舵を、舵軸に接続する前記垂直舵の下端に、船尾方向から見て二股形状になるように２つの前記副舵を接続して形成すると共に、前記副舵に折れ曲がり部を１箇所又は複数箇所設けて形成する。

この構成によれば、単純な垂直舵一枚の舵に比べて、船体横方向の力となる舵力を発生させるのに有効な総投影舵面積を大きく維持しながら、船体側面から見た舵全体の外形投影形状（プロファイル形状）はより小さく、コンパクトにすることができるので、船尾の設計において、舵による操縦性能を確保しながらも、舵の配置等による制限が少なくなり、船尾の設計における自由度と、船型要目（船の長さ、幅、喫水等）の設定の自由度を増すことができる。

また、船舶の直進時においては、折れ曲がり部を設けたことで、プロペラ後流の範囲内に、放射状の直線状の副舵よりも広い面積の副舵を配置することができるようになり、垂直舵及び副舵により効率良くプロペラ後流を利用して、推進力となる船舶の長手方向（前後方向）の揚力成分を得ることができ、より大きな推進力を得ることができる。

このとき、船舶の船尾の舵位置の流れは、船体の伴流とプロペラによる旋回流によって合成される複雑な流れになるので、船舶の長手方向に対して推進力を効率良く得るためには、この複雑な流れに対して垂直舵及び副舵にそれぞれのスパン方向位置における最適な迎角を設けることが必要となるが、折れ曲がり部を設けることで、垂直舵側の副舵用翼部材と先端側の副舵用翼部材の迎角を異ならせることが容易にできるようになる。

また、垂直舵側の副舵用翼部材と先端側の副舵用翼部材をそれぞれ単純な翼形状で構成することができ、工作も容易となる。

また、上記の船舶用の舵において、前記垂直舵と前記副舵の接合部にバルブを設けて構成すると、このバルブにより、垂直舵と副舵との取り付け部分に構造的に大きな強度を持たせることができる。また、プロペラへ流れ込む流れの流入速度を遅くして、推進効率を向上させるというバルブの伴流利得上昇効果により、直進時の船舶の推進性能を向上させ、省エネ効果を発揮することができる。

更に、プロペラ軸方向に対しての垂直舵の迎角と左右の副舵の迎角が異なる場合にはこれらを直接接合すると接合部に段差が生じて流れを乱すが、この接合部分にバルブを設けることにより、迎角の差による接合部の段差を吸収することができるので、垂直舵と副舵の接合部の後流の乱れを小さくすることができる。

また、上記の船舶用の舵で、前記副舵の折れ曲がり部において、船尾方向から見て前記副舵の垂直舵側の副舵用翼部材に対して前記副舵の先端側の副舵用翼部材が内側に折れ曲がるように形成すると、よりプロペラ後流の範囲内に配置される副舵の面積を広くすることができるので、より推進力を得ることができる。

この構成によれば、内側に折れ曲がり部を設けたことで、旋回力を得るという舵の役目を保ちつつ前記副舵の二股の開き角をより大きくすることができ、船舶の変針時において舵角を取った際には、船尾側から見たときに、上流側になる副舵と下流側になる副舵とが重なる部分を、折れ曲がり部を設けない直線状の副舵の場合よりも減少できるので、上流側になる副舵によって生じる流れの乱れが、下流側になる副舵に与える影響を緩和できる。そのため、垂直舵および２つの副舵が十分な舵力を発揮することができ、舵全体として大きな舵力を発揮できる。

また、上記の船舶用の舵において、船尾方向から見て、前記垂直舵に最も近い第１の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が４５°より大きく９０°より小さい範囲内に入り、前記第１の副舵用翼部材に折れ曲がって接続する第２の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が０°以上４５°より小さい範囲内に入るように形成する。

第１の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が、４５°以下になると、舵角を取った場合に上流側の副舵が下流側の副舵への流れを遮ることになり、９０°以上になると、舵角を取った場合に副舵が垂直舵の下流になり舵力を発揮できなくなる。また、第２の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が、４５°以上になると、舵角を取った場合に操船に必要な船の横方向への舵力が十分に発揮できなくなる。

そして、上記の目的を達成するための船舶は、上記の船舶用の舵を備えて構成される。この構成により、船舶は、舵角を取った場合でも上流側になる副舵によって生じる流れの乱れが下流側になる副舵に与える影響を小さくすることができるので、舵のプロファイル形状がコンパクトな舵でありながら、船舶の旋回性能と保針性能を向上させることができ、更に、垂直舵と広い面積の副舵をプロペ後流中に配置できるので船舶直進時の推進性能も向上することができる。

そして、上記の目的を達成するための船舶の設計方法は、船舶に装備する垂直舵に副舵を接続して構成した船舶用の舵を備えた船舶の設計方法において、前記舵を、舵軸に接続する前記垂直舵の下端にバルブを設け、該バルブに船尾方向から見て二股形状になるように２つの前記副舵を接続し、前記副舵に折れ曲がり部を１箇所又は複数箇所設けて形成し、前記副舵の折れ曲がり部において、船尾方向から見て前記副舵の垂直舵側の副舵用翼部材に対して前記副舵の先端側の副舵用翼部材が内側に折れ曲がるように形成し、船尾方向から見て、前記垂直舵に最も近い第１の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が４５°より大きく９０°より小さい範囲内に入り、前記第１の副舵用翼部材に折れ曲がって接続する第２の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が０°以上４５°より小さい範囲内に入るように形成することを特徴とする。

この船舶の設計方法によれば、垂直舵に副舵を接続して構成した舵において、舵角を取った場合には、垂直舵および２つの副舵が十分な舵力を発揮することができて、舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができ、船舶の直進時には、比較的簡単な形状で、プロペラ後流を効率良く利用できて、推進力を発揮できる船舶用の舵を備えた船舶を、容易に設計できる。

本発明の船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法によれば、船舶の直進時においては、折れ曲がり部を設けたことで、プロペラ後流の範囲内に、広い面積の副舵を配置することができると共に、比較的簡単な構成で、副舵の迎角を副舵に流入するプロペラ後流に対して最適な角度に設定することができるようになるので、プロペラ後流を効率良く利用して、大きな推進力を得ることができる。

また、内側に折れ曲がり部を設けたことにより、舵の役目を保ちつつ副舵の二股の開き角をより大きくすることができ、舵角を取った場合には、船尾側から見たときに、上流側になる副舵と下流側になる副舵とが重なる部分を減少することができるので、上流側になる副舵によって乱された流れが、下流側になる副舵に与える影響を緩和でき、舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができる。

本発明に係る実施の形態における船舶用の舵の構成を示した左舷側斜め前方から見た斜視図である。 図１の船舶用の舵を右舷側斜め前方から見た斜視図である。 図１の船舶用の舵における、船尾方向から見た第１副舵用翼部材と第２副舵用翼部材の取付け角度の関係を示した図である。 図１の船舶用の舵と、船尾方向から見た流れの様子との関係を模式的に示した図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法について説明する。図１〜図４は、実施の形態の船舶用の舵の斜視図を示す。なお、図３及び図４の図中のＣｐはプロペラの先端の回転円を示す。また、下記の説明では、副舵に設ける折れ曲がり部を１箇所として説明しているが、必要に応じて複数箇所設けてもよい。

本発明の実施の形態の船舶用の舵１０は、垂直方向に設けられた舵軸に固定され、操舵装置による舵軸の回転に伴って回転するように構成され、船舶の船尾のプロペラの後方に配置される。この船舶用の舵１０は、ホーン付きの舵でも、吊り舵であってもよい。

この船舶用の舵１０は、図１の左舷側斜め前方から見た斜視図と図２の右舷側斜め前方から見た斜視図に示すように、垂直舵１１に２枚の副舵１２ｐ、１２ｓを接続して形成される。この垂直舵１１は、舵軸（図示しない）に固定されて鉛直方向に延びる舵部材である。この垂直舵１１の下端に、即ち、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓの接合部にバルブ１３を設けて構成する。また、図３に示すように、副舵１２ｐ、１２ｓの下端１２ｐｅ、１２ｓｅが船体のベースラインＢ．Ｌ．より下にならないように形成する。

この垂直舵１１の形状や大きさは、副舵１２ｐ、１２ｓとバルブ１３とを取り付けた状態での舵角を取った時の舵性能や、直進時の推進性能や、舵１０全体の重量や舵軸の旋回に要する力等を考慮して設定される。

また、副舵１２ｐ、１２ｓにより、プロペラ後流を効率良く利用して、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓで発生する揚力の前後方向成分による推進力を得て、直進時の船舶の推進性能を向上させることができる。

この場合には、副舵１２ｐ、１２ｓの断面形状（キャンバーを含む）とその迎角は、流入する流れに対して、揚力成分のうちの船舶の前後方向の成分が大きくなるように形成及び設置される。このとき、プロペラ後流の流れは、図４に示すように、必ずしも、プロペラ回転軸を含む鉛直面に対して左右対称にならないので、断面形状と迎角の変化だけでは、十分にプロペラ後流を利用できない場合には、副舵１２ｐ、１２ｓの断面形状（キャンバーを含む）とその迎角を、このプロペラ後流に合わせて左右非対称に形成したりすることもできる。

また、副舵１２ｐ、１２ｓの船尾から見た形状に関しては、直線が折れ曲がった形状にすると、即ち、副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｐｂ、１２ｓａ、１２ｓｂを断面が翼形状の平面で形成すると、設計及び工作が容易となる。なお、翼断面をもつ平面と翼断面をもつ曲面とを折れ曲がり部で接続してもよい。

バルブ１３は、流線型の略回転体状の部材として形成されると共に、船尾から見てプロペラ軸心（プロペラ回転軸の回転中心）Ｐｃの近傍に配置される。このバルブ１３の中心はプロペラ軸心Ｐｃと一致させてもよいが、プロペラ後流を考慮して、副舵１２ｐ、１２ｓを含めた舵１０全体の舵性能がよくなるように配置することが好ましい。

そして、より好ましくは、船尾方向から見て、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓの接合部の中心をプロペラ軸心Ｐｃから半径がプロペラ径の１／４である円内に配置されるように、バルブ１３を配置する。

このバルブ１３により、垂直舵１１と左舷側の副舵１２ｐと右舷側の副舵１２ｓのそれぞれの間で各翼形状のプロペラ軸方向に対する迎角が異なる場合には、この迎角の違いにより接合部に段差が生じるのを避けることができる。つまり、プロペラ軸方向に対して、垂直舵１１の迎角と左右の副舵１２ｐ、１２ｓの迎角がそれぞれ異なる場合には直接接合すると段差が生じて流れを乱すが、この接合部分にバルブ１３を設けて各迎角の差による段差を吸収することができるので、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓの接合部の後流の乱れを小さくすることができる。

また、このバルブ１３により、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓとの取り付け部分に構造的に大きな強度を持たせることができる。更に、このバルブ１３は、プロペラ軸心Ｐｃの近傍でかつプロペラの直後に配置されるため、プロペラへ流れ込む流れを減速させるという伴流利得上昇の効果を有している。そのため、プロペラの推進効率を向上させることができる。

また、２つの副舵１２ｐ、１２ｓは、その断面形状が翼形状に形成され、バルブ１３に、船尾方向から見て二股形状になるように接続して形成される。また、それと共に、副舵１２ｐ、１２ｓに折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓを１箇所又は複数箇所設けて形成する。図１〜図４の構成では、副舵１２ｐ、１２ｓのそれぞれに１箇所の折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓが設けられる。

また、２つの副舵１２ｐ、１２ｓは、折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓにおいて、船尾方向から見て副舵１２ｐ（又は、１２ｓ）の垂直舵１１側の第１の副舵用翼部材１２ｐａ（又は，１２ｓａ）に対して先端側の第２の副舵用翼部材１２ｐｂ（又は，１２ｓｂ）が内側に、即ち、下側又はプロペラ軸心Ｐｃ側に折れ曲がるように形成すると、よりプロペラ後流の範囲内に配置される副舵１２ｐ、１２ｓの面積を広くすることができるので、より推進力を得ることができる。

更に、２つの副舵１２ｐ、１２ｓは、図３に示すように、船尾方向から見て、垂直舵１１に最も近い第１の副舵用翼部材１２ｐａ（又は、１２ｓａ）の鉛直線に対する角度αｐ（又は、αｓ）が４５°より大きく９０°より小さい範囲内に入り、第１の副舵用翼部材１２ｐａ（又は、１２ｓａ）に折れ曲がって接続する第２の副舵用翼部材１２ｐｂ（又は、１２ｓｂ）の鉛直線に対する角度βｐ（又は、βｓ）が０°以上４５°より小さい範囲内に入るように形成することが好ましい。

第１の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が、４５°以下になると、舵角を取った場合に上流側の副舵が下流側の副舵への流れを遮ることになり、９０°以上になると、舵角を取った場合に副舵が垂直舵の下流になり舵力を発揮できなくなる。また、第２の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が、４５°以上になると、舵角を取った場合に操船に必要な船の横方向への舵力が十分に発揮できなくなる。

また、副舵１２ｐ、１２ｓの折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓに、垂直舵１１側の第１の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａと先端側の第２の副舵用翼部材１２ｐｂ、１２ｓｂとの間の迎角の変化に対して、第１の副舵用翼部材１２ｐａ（又は、１２ｓａ）と第２の副舵用翼部材１２ｐｂ（又は、１２ｓｂ）の突き合わせによる段差を解消するために調整用取付け部材を配設すると、この調整用取付け部材を挟んで変化する迎角の段差を、調整用取付け部材内において吸収することにより、接続部でもある折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓにおける段差の発生を回避することができる。その結果、垂直舵１１側の第１の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａと先端側の第２の副舵用翼部材１２ｐｂ、１２ｓｂをそれぞれ単純な翼形状で形成することができ、工作が容易となる。

図４に、船舶用の舵１０の垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓの各位置におけるプロペラ後における流れ（矢印Ｒｔ：プロペラ軸に垂直な断面における流速成分を示す。以下同様）を示す。この流れＲｔは、船体の伴流（矢印Ｒ１）による流れと、プロペラの旋回流（矢印Ｒ２）の合成となるため、プロペラ半径方向位置によって流れ（矢印Ｒｔ）が異なり、その位置毎に副舵１２ｐ、１２ｓで推進力を得るのに最適な迎角が異なってくるが、折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓを設けることにより、船尾から見た副舵１２ｐ、１２ｓの第１の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａと第２の副舵用翼部材１２ｐｂ、１２ｓｂの迎角を、それぞれの位置で最適にするように、異なる角度で設定することができるようになる。

また、副舵１２ｐ、１２ｓのプロペラ側の前縁部分は、船舶用の舵１０を旋回したときに、プロペラに近づくため、プロペラに接触しないように前縁部をカットしてもよい。つまり、副舵１２ｐ、１２ｓを後退翼のように形成して、船舶用の舵１０を左右に回転したときにプロペラに衝突するのを回避する。

また、副舵１２ｐ、１２ｓの後縁部にフラップ（図示しない）を設けてもよい。このフラップにより、舵軸回りの舵１０の旋回力を増加させて船体の旋回性能を向上させることができる。なお、副舵１２ｐ、１２ｓでなく、垂直舵１１のみにフラップを設けてもよく、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓの両方にフラップを設けてもよい。

また、副舵１２ｐ、１２ｓにこの舵の表面で発生した渦の流出を抑制する端板（図示しない）を副舵１２ｐ、１２ｓのスパン方向の端部１２ｐｅ、１２ｓｅに設けてもよい。この端板により、副舵１２ｐ、１２ｓの舵面から翼端渦が流出するのを抑制して、船舶直進時に副舵１２ｐ、１２ｓで発生する推進力をより大きくすることができるので、舵力及び直進時の船舶の推進性能を更に向上させることができる。

更に、垂直舵１１、副舵１２ｐ、１２ｓ、バルブ１３の何れか１つまたは、幾つかに、フィン（図示しない）を設けてもよい。

上記の構成の船舶用の舵１０によれば、船体横方向の舵力を発生させるのに有効な総投影舵面積を大きく維持しながら、船体側面から見た舵全体の外形投影形状（プロファイル形状）はより小さく、コンパクトにすることができるので、船尾の設計において、舵による操縦性能を確保しながらも、舵の配置等による制限が少なくなり、船尾の設計における自由度と、船型要目（船の長さ、幅、喫水等）の設定の自由度を増すことができる。

例えば、舵のプロファイル形状を小さくできれば、それに伴って、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）から船尾端までの距離を短くできる。貨物船では港湾の条件や規則適用の範囲によって全長に制限があるので、船尾垂線（Ａ．Ｐ．）から船尾端までの距離を短くできれば、全長を変えずに、その分貨物倉や機関室を長くできるという利点がある。

また、舵のプロファイル形状をコンパクトにできると、舵高さも小さくできるので、舵の大部分がプロペラ後流中に入るように配置することが可能となり、プロペラ後流を十分に活用して、航海時及び低速航行時においても、同じ船体の側面方向から見た投影舵面積を持つ単一板状の従来技術の舵よりも大きな舵力を発生させることができるようになる。

また、折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓを設けたことで、船舶の直進時においては、プロペラ後流の範囲内に、広い面積の副舵１２ｐ、１２ｓを配置することができるようになり、垂直舵１１及び副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｐｂ、１２ｓａ、１２ｓｂにより効率良くプロペラ後流を利用して、推進力となる船舶の長手方向（前後方向）の揚力成分を得ることができ、より大きな推進力を得ることができる。

つまり、副舵１２ｐ、１２ｓを、船舶の直進時に、船舶の長手方向に対して推進力を発生する断面形状で、迎角やキャンバーを有する形状に形成することで、舵に付けるフィンと同様に、船舶の直進時に推進力を発生できる。副舵１２ｐ、１２ｓの場合はフィンに比べてその大きさが大きく、大きな推進力を発揮できるので、直進時の船舶の推進性能をより向上させることができる。即ち、副舵１２ｐ、１２ｓを、船の長手方向に対して適正な断面形状、迎角、キャンバーを持って配置することで、垂直舵１１と副舵１２ｐ、１２ｓで発生する揚力の前後方向成分による推進力を得て、船舶の直進時における推進性能の向上による省エネ効果を得ることができる。

また、図４に示すように、船舶の船尾の舵の位置では、船体の伴流Ｒ１とプロペラによる旋回流Ｒ２によって合成される複雑な流れＲｔになり、船舶の長手方向に対して推進力を効率良く得るためには、この複雑な流れＲｔに対して垂直舵１１及び副舵１２ｐ、１２ｓのそれぞれのスパン方向位置において最適な迎角を設けることが必要となるが、折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓを設けることで、垂直舵側の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａと先端側の副舵用翼部材１２ｐｂ、１２ｓｂの迎角を異ならせて設定することが容易にできるようになる。

つまり、副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａ、１２ｐｂ、１２ｓｂの形状をスパン方向に複雑に変化させることなく、垂直舵側の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａと先端側の副舵用舵部材１２ｐｂ、１２ｓｂを比較的簡単な形状にしたままで、その位置における流れにより適した迎角とすることができるようになるので、舵１０の工作が容易となる。

また、この折れ曲がり部１４ｐ、１４ｓを設けたことで、船舶の変針時において右舷側（左舷側）に舵角を取った際には、図１に示すように、船首側から見て、上流側になる副舵１２ｐ（１２ｓ）と下流側になる副舵１２ｓ(１２ｐ)とが重なる部分（点線部分）Ｓを小さくできるので、上流側になる副舵１２ｐ(１２ｓ)によって生じる流れの乱れが、下流側になる副舵１２ｓ(１２ｐ)に与える影響を緩和でき、２つの副舵１２ｐ、１２ｓにおいてそれぞれ舵力を十分に発揮させることができ、舵全体として大きな舵力を発揮できる。

そして、本発明に係る実施の形態の船舶は、上記の構成の船舶用の舵１０を備えて構成される。この構成により、船舶は、垂直舵１１と広い面積の副舵１２ｐ、１２ｓをプロペラ後流中に配置できるので船舶直進時の推進性能を向上することができ、更に、舵角を取った場合でも上流側になる副舵１２ｐ（又は、１２ｓ）が下流側になる副舵１２ｓ（又は、１２ｐ）への流入する流れへの悪影響を小さくすることができるので、舵のプロファイル形状がコンパクトな舵でありながら、船舶の旋回性能と保針性能を向上させることができる。

そして、本発明の船舶の設計方法は、船舶に装備する垂直舵１１に副舵１２ｐ、１２ｓを接続して構成した船舶用の舵１０を備えた船舶の設計方法であって、次のように設計される。

舵軸に接続する垂直舵１１の下端にバルブ１３を設け、このバルブ１３に船尾方向から見て二股形状になるように２つの副舵１２ｐ、１２ｓを接続する。この副舵１２ｐ、１２ｓに折れ曲がり部を１箇所又は複数箇所（図１〜図４では１箇所）設けて形成する。

この副舵１２ｐ、１２ｓの折れ曲がり部において、船尾方向から見て副舵１２ｐ、１２ｓの垂直舵１１側の第１の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａに対して、副舵１２ｐ、１２ｓの先端側の第２の副舵用翼部材１２ｐｂ、１２ｓｂが内側に折れ曲がるように形成する。

更に、船尾方向から見て、垂直舵１１に最も近い第１の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａの鉛直線に対する角度αｐ、αｓが４５°より大きく９０°より小さい範囲内に入り、第１の副舵用翼部材１２ｐａ、１２ｓａに折れ曲がって接続する第２の副舵用翼部材１２ｐｂ、１２ｓｂの鉛直線に対する角度βｐ、βｓが０°以上４５°より小さい範囲内に入るように形成する。

この船舶の設計方法によれば、垂直舵１１に副舵１２ｐ、１２ｓを接続して構成した舵１０において、舵角を取った場合には、舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができ、船舶の直進時には、比較的簡単な形状で、プロペラ後流を効率良く利用できて、推進力を発揮できる船舶用の舵を備えた船舶を、容易、かつ、効率良く設計できる。

本発明の船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法は、上記のように、船舶の直進時には、比較的簡単な形状で、プロペラ後流を効率良く利用できて、推進力を発揮でき、舵角を取った場合には、垂直舵および２つの副舵が十分な舵力を発揮することで、舵全体として大きな舵力を発生して高い旋回性能と針路安定性を確保することができるので、水上を航行する船舶の船舶用の舵、船舶、及び船舶の設計方法として利用できる。

１０ 船舶用の舵
１１ 垂直舵
１２ｐ、１２ｓ 副舵
１２ｐａ、１２ｓａ 第１の副舵用翼部材
１２ｐｂ、１２ｓｂ 第２の副舵用翼部材
１３ バルブ
１４ｐ、１４ｓ 折れ曲がり部
Ｃｐ プロペラの先端の回転円部
Ｐｃ プロペラ軸心

Claims (6)

1. 船舶に装備する垂直舵に副舵を接続して構成した船舶用の舵において、該舵を、舵軸に接続する前記垂直舵の下端に、船尾方向から見て二股形状になるように２つの前記副舵を接続して形成すると共に、前記副舵に折れ曲がり部を１箇所又は複数箇所設けて形成したことを特徴とする船舶用の舵。
2. 前記垂直舵と前記副舵の接合部にバルブを設けたことを特徴とする請求項１記載の船舶用の舵。
3. 前記副舵の折れ曲がり部において、船尾方向から見て前記副舵の垂直舵側の副舵用翼部材に対して前記副舵の先端側の副舵用翼部材が内側に折れ曲がるように形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用の舵。
4. 船尾方向から見て、前記垂直舵に最も近い第１の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が４５°より大きく９０°より小さい範囲内に入り、前記第１の副舵用翼部材に折れ曲がって接続する第２の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が０°以上４５°より小さい範囲内に入るように形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船舶用の舵。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶用の舵を備えたことを特徴とする船舶。
6. 船舶に装備する垂直舵に副舵を接続して構成した船舶用の舵を備えた船舶の設計方法において、
   前記舵を、舵軸に接続する前記垂直舵の下端にバルブを設け、該バルブに船尾方向から見て二股形状になるように２つの前記副舵を接続し、
   前記副舵に折れ曲がり部を１箇所又は複数箇所設けて形成し、
   前記副舵の折れ曲がり部において、船尾方向から見て前記副舵の垂直舵側の副舵用翼部材に対して前記副舵の先端側の副舵用翼部材が内側に折れ曲がるように形成し、
   船尾方向から見て、前記垂直舵に最も近い第１の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が４５°より大きく９０°より小さい範囲内に入り、前記第１の副舵用翼部材に折れ曲がって接続する第２の副舵用翼部材の鉛直線に対する角度が０°以上４５°より小さい範囲内に入るように形成することを特徴とする船舶の設計方法。

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