JP2016060307A

JP2016060307A - 二枚舵システム

Info

Publication number: JP2016060307A
Application number: JP2014188354A
Authority: JP
Inventors: 俊彦有井; Toshihiko Arii; 和敬細萱; Kazuyoshi Hosogaya; 冨田　和志; Kazuyuki Tomita; 和志冨田
Original assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd
Current assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】フィンの形状に着目した研究によって、舵抵抗を減じて推進効率の向上を図った二枚舵システムを提供する。【解決手段】一基の推進プロペラ１００の後方に配設する一対の舵ブレード１１１、１２１と、各舵ブレード１１１、１２１の内舷側舵面から水平方向に向けて張り出した一対のフィン１１２、１２２を備え、各フィン１１２、１２２は前縁１１２ａ、１２２ａが推進プロペラ１００の軸心と直交する方向に延びた形状をなす。【選択図】図１

Description

本発明は二枚舵システムに関し、舵の推進効率の向上に資する技術に係るものである。

従来、この種の舵としては、例えば特許文献１に記載するものがある。図７から図９に示すように、一対の高揚力舵１、２を一基の推進プロペラ３の後方に推進プロペラ軸心に対して左右対称に配設してある。左右両舷側に配置した高揚力舵１、２の左舷舵ブレード４および右舷舵ブレード５は、各々の頂端部および底端部に頂端板（図示省略）と底端板６、７を有し、左右舷舵ブレード４、５のそれぞれ内舷側の面上に推進プロペラ３の軸心とほぼ同じ水準位置に左右舷フィン８、９を有している。左右舷フィン８、９は、それぞれ内舷側端面に平板状の左右舷フィン端板１０、１１を有している。

この構成において、舵ブレード４、５はそれぞれ外舷方向に例えば６０°、内舷方向に例えば３０°回転可能であり、例えば図８に示すように、左舷舵ブレード４が左舷６０°、右舷舵ブレード５が左舷３０°の舵角の組み合せでは、二枚の舵ブレード４、５の間における水流の干渉作用を避けて舵力を発生させ、船を最大の能力を持って左旋回させる。

また、各舵ブレード４、５をそれぞれ外舷側に転舵すれば、推進プロペラ３の後流によって各舵ブレード４、５には揚力と抗力が発生し、揚力は左右で釣り合って相殺され、残った抗力が推進プロペラ３による前進推力を減殺する。

従って、推進プロペラ３の回転を制御することなく船に制動力を与えて減速させることができる。その究極として、図９に示すように、各舵ブレード４、５をそれぞれ外舷側に最大６０°転舵して両舷側に張り出した状態では、各舵ブレード４、５は、船の進行に対する制動板として制動作用を行う。

特開２００３−２６０９６

上記した構成の二枚舵システムでは、船を操縦するために各舵に舵角を与えたときは、推進プロペラの後流は舵ブレードの頂端板と底端板の間に封じ込められるようにして舵ブレードの面に流入する。このため、翼としての揚力あるいは水流の直圧力として発生する揚力が大きくなるとともに、さらに魚尾後縁部における水流の屈折の反力が揚力として加わるために、大きな揚力を発生させる。

また、フィン端板によってフィン翼端部における端面影響および自由渦の発生を少なくすることができるとともに、フィン翼面上の揚力分布を端部まで延長し、かつ自由渦の一部を前進力に変換することができる。従って、フィンの揚力変換効率が高まり、推進効率が高まる。

しかし、二枚舵システムは、その高揚力性能により操縦性能が優れているが、二枚の舵を装備することで推進性能上のハンディキャップがあり、推進馬力の増加を必要とした。
本発明は、フィンの形状に着目した研究によって、舵抵抗を減じて推進効率の向上を図った二枚舵システムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の二枚舵システムは、一基の推進プロペラの後方に配設する一対の舵ブレードと、各舵ブレードの内舷側舵面から水平方向に向けて張り出した一対のフィンを備え、各フィンは前縁が推進プロペラの軸心と直交する方向に延びた形状をなすことを特徴とする。

本発明の二枚舵システムにおいて、舵ブレードは、水平断面の輪郭において前縁部と中間部と後縁部からなり、前縁部は前方へ半円形状に突出した形状をなし、前縁部に連続する中間部は最大幅部に向けて流線型状に幅が増大した後に最小幅部に向けて徐々に幅が減少した形状をなし、中間部の最小幅部に連続する後縁部は所定幅の後縁最大幅部に向けて徐々に幅が増大した魚尾形の形状をなすことを特徴とする。

上記した構成により、フィンが前縁を推進プロペラの軸心と直交する方向に延ばした形状、すなわち後退角が０°の形状をなすことで舵抵抗が減少し、推進効率の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態における二枚舵システムを示す平面図比較対象の従来の二枚舵を示す平面図比較対象の従来の二枚舵を示す平面図フィンの後退角を示す模式図本発明の二枚舵と従来の二枚舵とにおける舵抵抗を示すグラフ図本発明の実施の形態における二枚舵システムを示す背面図従来の二枚舵システムを示す平面図従来の二枚舵システムにおける左旋回状態を示す平面図従来の二枚舵システムにおける制動状態を示す平面図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１、図６において、二枚舵システムは、一基の推進プロペラ１００の後方に配設した一対の高揚力舵１１０、１２０からなるが、本発明は普通舵にも適用可能である。

高揚力舵１１０、１２０は、推進プロペラ軸心に対して左右対称に配設してあり、左舷側舵ブレード１１１と右舷側舵ブレード１２１は、弦長が推進プロペラ直径の５５〜７０％であり、水平断面の輪郭において前縁部と中間部と後縁部からなる。前縁部は前方へ半円形状に突出した形状をなし、前縁部に連続する中間部は最大幅部に向けて流線型状に幅が増大した後に最小幅部に向けて徐々に幅が減少した形状をなし、中間部の最小幅部に連続する後縁部は所定幅の後縁最大幅部に向けて徐々に幅が増大した魚尾形の形状をなす。

高揚力舵１１０、１２０は、双方の舵ブレード１１０、１２０の内舷側舵面から水平方向に向けて張り出した一対のフィン１１２、１２２を備えており、左舷側フィン１１２、右舷側フィン１２２は、推進プロペラ１００の軸心と同水準位置に配設している。

図６に示すように、左舷側フィン１１２はプロペラ軸心方向に沿った断面において上方に凸状をなす翼形状をなし、右舷側フィン１２２は、プロペラ軸心方向に沿った断面において下方に凸状をなす翼形状をなす。

双方のフィン１１２、１２２は前縁１１２ａ、１２２ａが推進プロペラ１００の軸心と直交する方向に延びた形状をなし、後退角α＝０°である。後退角は、図４に示すように、翼の前縁Ａと推進プロペラ１００の軸心と直交する方向Ｂとの間の角度である。

以下に、本発明に基づく実験結果を説明する。図２に示すものは、比較対象の従来の二枚舵を示しており、図１に示す二枚舵と同様の構成部材には同符号を付してその説明を省略する。双方のフィン２１２、２２２は、舵ブレード１１０、１２０の内舷側舵面からフィン端部までの翼幅、および舵ブレード１１０、１２０の内舷側舵面側における弦長が図１に示す本発明のフィン１１２、１２２と同じである。

そして、双方のフィン２１２、２２２は前縁２１２ａ、２２２ａと推進プロペラ１００の軸心と直交する方向Ｂとの間の後退角αが約３０°となる翼形状を有している。
図３に示すものは、比較対象の他の二枚舵を示しており、図１に示す二枚舵と同様の構成部材には同符号を付してその説明を省略する。双方のフィン３１２、３２２は、舵ブレード１１０、１２０の内舷側舵面からフィン端部までの翼幅、および舵ブレード１１０、１２０の内舷側舵面側における弦長が図１に示す本発明のフィン１１２、１２２と同じである。

そして、双方のフィン３１２、３２２の前縁３１２ａ、３２２ａと推進プロペラ１００の軸心と直交する方向Ｂとの間の後退角αが約４６°となる翼形状を有している。
図５は上記した各二枚舵の後退角αと舵抵抗の関係を示す実験結果である。図５において、舵０は図１の構成においてフィン１１２、１２２が存在しない場合を示しており、舵１が図１の構成の実験結果であり、舵２が図２の構成の実験結果であり、舵３が図３の構成の実験結果である。

図５の実験結果から明らかなように、本発明に係る後退角αが０°の場合には舵抵抗が約１．３３であるのに対して、後退角αが約３０°の場合には舵抵抗が約１．５８となり、後退角αが約４６°の場合には舵抵抗が約１．６５となり、フィンを備えていない場合には舵抵抗が１．７となる。

このように、本発明に係る二枚舵では、フィン１１２、１２２が前縁１１２ａ、１２２ａを推進プロペラ１００の軸心と直交する方向に延ばした形状、すなわち後退角αが０°の形状をなすことで舵抵抗が減少し、推進効率の向上を図ることができる。

１００推進プロペラ
１１０、１２０高揚力舵
１１１左舷側舵ブレード
１２１右舷側舵ブレード
１１２左舷側フィン
１２２右舷側フィン
１１２ａ、１２２ａ前縁

Claims

一基の推進プロペラの後方に配設する一対の舵ブレードと、各舵ブレードの内舷側舵面から水平方向に向けて張り出した一対のフィンを備え、各フィンは前縁が推進プロペラの軸心と直交する方向に延びた形状をなすことを特徴とする二枚舵システム。
舵ブレードは、水平断面の輪郭において前縁部と中間部と後縁部からなり、前縁部は前方へ半円形状に突出した形状をなし、前縁部に連続する中間部は最大幅部に向けて流線型状に幅が増大した後に最小幅部に向けて徐々に幅が減少した形状をなし、中間部の最小幅部に連続する後縁部は所定幅の後縁最大幅部に向けて徐々に幅が増大した魚尾形の形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の二枚舵システム。