JP2018062329A - スターンフィン装備船用舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶用省エネ装置のスターンフィンの装備船において、上記船舶のプロペラ軸芯より下方域の舵部分で、ひねりを施した舵装置を提供し、推進性能を改善する。【解決手段】プロペラ４前方にスターンフィンを配置し、かつ後方に設けた舵１４において、プロペラ軸高さ位置から下方域の船尾垂線ＡＰから前方の部分で、前進時にプロペラ翼が下降する舷側向にひねりを施し、該ひねりの大きさをプロペラ軸芯ＳＬ高さ位置で最大とし、下方につれて小さくして下端でゼロとし、且つ、ひねりを施した反対舷側が凸曲線状に、同一舷側が略直線状に形成した断面形状を有する舵を配置する。該舵においてプロペラ軸芯ＳＬ高さより下方域の舵に、プロペラの旋回流を当てることで抵抗が減少し、揚力も発生して推進性能が改善しプロペラ効率も向上する。【選択図】図２

Description

本発明はスターンフィン装備船用の舵装置に関するものである。

図６はスターンフィン装備船用の従来の舵装置を装備した場合で右舷側から見た船尾部側面図を示し、図７は図６におけるＩＩ−ＩＩ断面矢図を示し、図８は図６におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図を示し、図９は図６におけるＩＶ−ＩＶ矢視図を夫々示している。船体１の後端部にスターンフレーム２ａが設けられ、該スターンフレーム２ａの下端に連結してボッシング３が設けられ、該ボッシング３と船底ＢＬ間にはスターンフレーム２ｂが設けられている。また、シューピース５は船底ＢＬに連結されている。また上記ボッシング３を貫通してプロペラ軸６が回転可能に設けられている。該プロペラ軸６の後端にはプロペラ４が設けられ、更に上記プロペラ軸６の前端は図示省略の船内設置の主機に連結されている。また上記シューピース５の後端部と上記スターンフレーム２ａとの間には舵７が設けられている。尚、該舵７の上端部には舵頭材８が摺動回転可能にして設けられ、該舵頭材８の上部は図示省略の船内設置の舵取機に連結されている。また舵７の下端は摺動回転可能にして上記シューピース５の後端部に連結されている。一方、船舶用省エネ装置のスターンフィンについては図６および図７に示す通り、上記ボッシング３の左右舷の横から上方域に亘って、上記ボッシング３の表面から放射状に突出してフィン９、フィン１０、フィン１１、フィン１２およびフィン１３が円周に沿って夫々等間隔または±５°以内の精度で以って、上記ボッシング３に固着して設けられている。その場合、上記フィン９、フィン１０、フィン１１、フィン１２およびフィン１３には上記プロペラ４が前向きに推力を発生する回転方向と逆向きに水流を変えるような、ひねりが施されている。また上記舵７の断面形状は図８に示している通り流線形状に形成され、且つ図９に示している通り舵の上端Ｕから下端Ｂまで全域に亘って舵中心線ＲＣに対して左右対称に形成されている。

以後、説明の簡略化の為に本書においては船体１が航海している時プロペラ４が回転して前向きに推力を出す回転方向を前進回転と称することとし、図６および図７は上記プロペラ４が後方から見て右回転する場合が前進回転としての図を表示している。図中のＣＬは船体中心線を表し、ＴＬはプロペラ４の翼先端の回転軌跡を表し、ＳＬはプロペラ軸芯を表し、ＲＦは舵７の前端を、ＡＰは船尾垂線を、ＢＬは船底を夫々表している。

しかしながら、船舶用省エネ装置のスターンフィン装備船において、従来の舵装置が装備された船体１が前進航走している場合、船尾部の上記ボッシング３の左右の横より上方域においては水の流れはスターンフィンの作用によって上記プロペラ４の回転方向と逆向きに水流が変えられて上記プロペラ４に送り込まれることで推進性能が向上される一方で、図１に示している通り上記プロペラ４の後方に発生する自体の回転方向と同一方向の旋回流の影響で、上記ボッシング３の左右横より下方域の後方においては右舷側から左舷側に向けての流れ即ち前進回転する上記プロペラ４の翼が下降する舷側から反対舷側に向けての流れがあって、その流れが上記プロペラ軸芯ＳＬより下方域の上記舵７に当たって抵抗が発生して、船体１の推進における抵抗要因のひとつとなっている。また図１には上記ボッシング３の左右横より上方域の後方においても左舷側から右舷側に向う流れが見られるが、この流れは上記スターンフィンの作用によって解消されていて、前者のように上記プロペラ軸芯ＳＬより上方域の上記舵７に当たって抵抗が発生される問題はない。尚、図１には上記スターンフィンが装備されていない場合で後方から見てプロペラ４が右回する時の後流分布を示しており、船幅と船深方向の流速成分を示し、矢印の点からの矢の向きは流れの向きを、点からの矢印の長さは流れの速さを表し、矢印の長さと流速の関係および流速と船速Ｖｓとの関係も図中に示している。

実用新案登録第３０９３０９７号

西部造船会会報第９号、昭和５５年３月、プロペラ後流に及ぼす舵の影響に関する実験的調査。

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、船舶用省エネ装置のスターンフィンの装備船において、従来の舵装置が装備された場合は、船体１が前進航走のときプロペラ４の翼が下降する舷側から反対舷側に向う流れがプロペラ軸芯ＳＬより下方域の舵７に当ることによる抵抗の発生を解消し、のみならず推力を発生させる為に、上記船体１が前進航走のとき上記プロペラ４の翼が下降する舷側から反対舷側に向う流れに向けて、上記プロペラ軸芯ＳＬより下方域の上記舵７の前半部分で、ひねりを施した舵装置を提供することを目的としている。

発明が解決するための手段

上記目的を達成するために、本発明は、プロペラ前方においてプロペラ軸を回転可能に貫通させるボッシングの左右舷の横から上方域で、上記ボッシング表面から放射状に突出する複数のフィンを円周に沿って等間隔または±５°以内の精度で上記ボッシングに設け、該複数のフィンには船体が前進航走のときプロペラ回転方向と逆向きに水流を変えるような、ひねりが施されたスターンフィン装置の装備船において、プロペラの後方に設けられる舵のプロペラ軸芯高さ位置以下域の船尾垂線ＡＰから前方部分で上記船体が前進航走のとき上記プロペラの翼が下降する舷側向けに、ひねりを施し、該ひねりの大きさを上記プロペラ軸芯高さ位置で最大とし、それより下方につれて直線的に小さくして下端でゼロとし、且つ、ひねりを施した反対舷側が凸曲線状に同一舷側が略直線状に形成した断面形状を有する舵に構成したことを特徴とするスターンフィン装備船用舵装置としている。

発明の効果

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）（請求項１の構成要件）とで構成されているので、船体が前進航走のとき、ひねりΔＬが施された舵１４のプロペラ軸芯ＳＬ位置以下の部分にプロペラ４の旋回流が流入されることで、その位置からの抵抗発生が解消されて船体抵抗が減少される。のみならず図５に示す通り、舵１４のその部分から揚力が発生され、その揚力の舵中心線ＲＣ方向即ち船体１の前進方向の成分が推力として働くことで船体抵抗が低減されて推進性能が向上される。更に上記二つの要因での船体抵抗低減につれてプロペラ４の負荷の度合いが下り、それに相当してプロペラ効率も向上される。
従って船舶の推進性能が向上して運航に要する燃料消費量の削減ができる。

プロペラ作動中のプロペラ後方流れの分布図である。 スターンフィン装備船に本発明の舵装置を装備した船尾部を右舷側から見た側面図である。 図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図である。 図２におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。 作用の説明図である。 スターンンフィン装備船に従来の舵装置を装備した船尾部の右舷側から見た側面図である。 図６におけるＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。 図６におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。 図６におけるＩＶ−ＩＶ矢視図である。

以下、本発明の実施の形態を以下、図面に基づいて説明する。

図２は本発明装置の実施例１のスターンフィン装備船に本願の舵装置を装備した船尾部の側面図であって、図３は図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図を、図４は図２におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図を夫々示している。図中で従来のものと同一番号および符号は同一構成部材を示すことから説明は省略する。船体１の後端部にスターンフレーム２ａが設けられ、該スターンフレーム２ａの下端に連結してボッシング３が設けられ、該ボッシング３と船底ＢＬ間にはスターンフレーム２ｂが設けられている。また、シューピース５は船底ＢＬに連結されている。また上記ボッシング３を貫通してプロペラ軸６が回転可能に設けられている。該プロペラ軸６の後端にはプロペラ４が設けられ、更に該プロペラ軸６の前端は図示省略の船内設置の主機に連結されている。また上記シューピース５の後端部とスターンフレーム２ａとの間には舵１４が設けられている。該舵１４の上端部には舵頭材１５が摺動回転可能にして設けられ、該舵頭材１５の上部は図示省略の船内設置の舵取機に連結されている。また上記舵１４の下端は摺動回転可能にしてシューピース５の後端部に連結されている。その際、舵１４はプロペラ軸芯ＳＬ以下におい、図３に示している通り、船尾垂線ＡＰより前方を上記プロペラ４が前進回転時に上記プロペラ４の翼が下降する舷側、即ち本例では右舷側に向けて、ひねりΔＬが施され、図３に示す通り該ひねりΔＬが施された反対舷側を凸曲線状に同一舷側を略直線状の断面形状に構成し、且つ、図４に示す通り該ひねりΔＬの量はプロペラ軸芯ＳＬ位置で最大で下方につれて直線的に小さくし下端Ｂでゼロとしている。尚、舵１４のプロペラ軸芯ＳＬ位置以上域では従来のものと同一の構成とされている。一方、船舶用省エネ装置のスターンフィンについては図２および図７に示す通り、上記ボッシング３の左右舷の横から上方域に亘って、上記ボッシング３の表面から放射状に突出してフィン９、フィン１０、フィン１１、フィン１２およびフィン１３が円周に沿って夫々等間隔または±５°以内の精度で以って、上記ボッシング３に固着して設けられているが、これについては船体１の船型の相違によって船尾部流れ分布が異なる為に等間隔から±５°の範囲内で変えてプロペラ４の前進回転が右回りの場合、左舷側でフィン９を８５°、フィン１０を４５°、船体中心線ＣＬ上でフィン１１を０°、右舷側でフィン１２を４０°、フィン１３を８０°位置に夫々取り付けた実施例がある。その場合、前記フィン９、フィン１０、フィン１１、フィン１２およびフィン１３には上記プロペラ４が前向きに推力を発生する回転方向と逆向きに水流を変えるような、ひねりが施されている。

上記の実施例１に示す船舶用省エネ装置のスターンフィン装備船において本願の舵１４が装備された船体１が前進航走しているとき、従来の場合と同様に船尾部のボッシング３の左右舷の横から上方域に亘る水流はフィン９，フィン１０，フィン１１，フィン１２およびフィン１３の作用によってプロペラ４の回転方向と逆向きに水流が変えられてプロペラ４に流入されることで、スターンフィン装置が装備されていない場合より船体の推進性能は従来同様に向上されており更に、ひねりΔＬが施された舵１４のプロペラ軸芯ＳＬ位置以下の部分にプロペラ４の旋回流が流入されることで、その位置からの抵抗発生が解消されて船体抵抗が減少される。のみならず図５に示す通り、舵１４のその部分から揚力が発生され、その揚力の舵中心線ＲＣ方向即ち船体１の前進方向の成分が推力として働くことで船体抵抗が低減されて推進性能が向上される。更に上記二つの要因での船体抵抗低減につれてプロペラ４の負荷の度合いが下り、それに相当してプロペラ効率も向上される。

本発明は船舶用の省エネ装置は比較的簡素な構成で、安価な費用であり新造船のみならず就航中の船舶にも簡単に装備可能であることから船体運航における推進性能向上での省エネ効果が得られて産業上有効である。

１ 船体
２ａ スターンフレーム
２ｂ スターンフレーム
３ ボッシング
４ プロペラ
５ シューピース
６ プロペラ軸
７ 舵
８ 舵頭材
９ フィン
１０ フィン
１１ フィン
１２ フィン
１３ フィン
ＡＰ 船尾垂線
ＢＬ 船底
ＣＬ 船体中心線
ＳＬ プロペラ軸芯
ＴＬ プロペラ４の翼先端の回転軌跡
ＲＣ 舵中心線
ＲＦ 舵の前端
Ｕ 舵の上端
Ｂ 舵の下端
１４ 舵
１５ 舵頭材
ΔＬ ひねり

Claims (1)

1. プロペラ前方においてプロペラ軸を回転可能に貫通させるボッシングの左右舷の横から上方域で、上記ボッシング表面から放射状に突出する複数のフィンを円周に沿って等間隔または±５°以内の精度で上記ボッシングに設け、該複数のフィンには船体が前進航走のときプロペラ回転方向と逆向きに水流を変えるような、ひねりが施されたスターンフィン装置の装備船において、プロペラの後方に設けられる舵のプロペラ軸芯高さ位置以下域の船尾垂線ＡＰから前方部分で上記船体が前進航走のとき上記プロペラの翼が下降する舷側向けに、ひねりを施し、該ひねりの大きさを上記プロペラ軸芯高さ位置で最大とし、それより下方につれて直線的に小さくして下端でゼロとし、且つ、ひねりを施した反対舷側が凸曲線状に同一舷側が略直線状に形成した断面形状を有する舵に構成したことを特徴とするスターンフィン装備船用舵装置