JP3623947B2 - 斜流スロット形成舵 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶で使用する舵に関する。さらに説明すると、本発明は、翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されており、舵の最大の厚み付近でプロペラ回転軸上下で斜方向が異なるスロット状流路を設けてなる斜流スロット形成舵に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のこの種の船舶用の舵は、翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されたものとして提案されている。
図３は上述した従来の船舶用の舵を説明するための図であり、図３（ａ）は従来の船舶用の舵を示す側面図、図３（ｂ）は従来の船舶用の舵を示す断面図である。図４は、従来の船舶用の舵の断面形状とプロペラ回転軸の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【０００３】
従来の舵１０１は、図３（ｂ）および図４に示すように、前縁断面１０３が略放物線形状に形成されていて前記前縁１０３から全長の略３分の１の付近１０５に向けて次第に断面が厚くなる形状に形成され、当該最大厚み位置１０５から後端１０７に向かって次第に断面が狭まる形状をしており、かつ、図３（ｂ）および図４に示すように、翼の前縁から後端を通る中心線Ｃｓに対して左右対称な翼断面に形成されていた。
また、当該舵１０１は舵軸１０９に固定されており、かつ、プロペラ１１１の後ろ側において前記舵軸１０９によって船舶１１３の船体１１５に回動可能に固定されている。
【０００４】
このような形状の従来の舵１０１において、プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの上側では、プロペラ流Ｌｖが図４に示すように、舵の中心線Ｃｓに対して上側斜めに舵１０１に供給されている。
このようなプロペラ流Ｌｖが舵１０１に供給されると、図４に示すように流体が流れることになり、揚力Ｌｙが発生するとともに、抗力Ｒｗが発生する。
この揚力Ｌｙは、図４に示すように、前記舵１０１の中心線Ｃｓ方向上で前記舵１０１に前向きに働く推進成分Ｖｓと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｓとに分解される。
【０００５】
一方、抗力Ｒｗは、図４に示すように、舵１０１の中心線Ｃｓ方向上で舵１０１に後ろ向きに働く抵抗成分Ｒｒと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｒとに分解される。
前記揚力Ｌｙによる横力Ｙｓと前記抗力Ｒｗによる横力Ｙｒは加算されることになる。
同様に、プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの下側では、図４を用いて説明すれば、図示斜め下側からプロペラ流が供給されることになり、上述同様に、推進成分Ｖｓと抵抗成分Ｒｒとが発生し、これらは上記推進成分Ｖｓと抵抗成分Ｒｒとに加算される。
また、プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの下側で発生する横力Ｙｓと横力Ｙｒとは図４では上側に発生し、上記プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの上側の横力Ｙｓと横力Ｙｒとで相殺されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の舵１０１では、図４の符号Ａに示すように、プロペラ流Ｌｖが当たる面とは反対側の面であって上記最大厚み位置１０５から後端部１０７付近にわたって流れの剥離渦が発生してしまうことにより、大きな抵抗が舵１０１に作用することになってしまうという欠点があった。
また、上述した舵１０１の形状が、前縁１０３から後端１０７を通る中心線Ｃｓに対して対称であったため、プロペラ１１１の回転流によるエネルギーを十分に回収することができないという欠点があった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、揚力を増加させて推進力を増大させてなる斜流スロット形成舵を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に係る斜流スロット形成舵の発明は、翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されている船舶用舵において、プロペラの回転軸の上側であって前記最大厚み前後の所定位置に、前記プロペラの回転軸の上側プロペラ流が当たる翼面にスロット状に流入開口部を設け、当該流入開口部から斜め後ろ方向に流路を設け、前プロペラの回転軸の上側プロペラ流が当たる翼面とは反対側翼面に放出開口部を形成してなり、前記プロペラの回転軸の下側であって前記最大厚み前後の所定位置に、前記プロペラの回転軸の下側プロペラ流が当たる翼面にスロット状に流入開口部を設け、当該流入開口部から斜め後ろ方向に流路を設け、前プロペラの回転軸の下側プロペラ流が当たる翼面とは反対側翼面に放出開口部を形成してなり、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部で区切った前側部分は、前記流路側の面が比較的に直線に、前記流路側とは反対側の面が流線形に、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部で区切った後側部分は前記流路側とは反対側の翼面が比較的に直線に近い形状で前記流路側の面が流線形に、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部を形成してなることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態を説明するためのものである。ここに、図１は本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す図であって、図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す側面図、図１（ｂ）はプロペラの回転軸中心線より上側の斜流スロット形成舵をＵ−Ｕ線に沿って示す断面図、図１（ｃ）はプロペラの回転軸中心線より下側の斜流スロット形成舵をＤ−Ｄ線に沿って示す断面図である。
図２は、本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵の断面形状とプロペラの回転軸中心線の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵１は、図１（ｂ）、図１（ｃ）および図２に示すように、翼の前縁３の断面が略放物線形状に形成されていて前記前縁３から全長の略３分の１の付近位置５に向けて次第に断面が厚くなる形状に形成され、当該最大厚み位置５から後端７に向かって次第に断面が狭まる流線形状断面をしており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線Ｃｓに対して左右対称断面形状に形成されていて、かつ、後に詳説するが、舵の最大厚み位置５付近でプロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上下で斜方向が異なるスロット状流路を設けてなるものである。
本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１は、図１（ａ）に示すように、舵軸９に固定されており、かつ、プロペラ１１の後ろ側において前記舵軸９によって船舶１３の船体１５に回動可能に固定されている。
【００１０】
次に、本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１において、当該舵１の最大の厚み位置５の付近でプロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上下で斜方向が異なるけるスロット状流路に関して説明する。本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１は、図１（ｂ）および図２に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流Ｌｖａが当たる翼面１ａにスロット状に流入開口部２１ａを設け、当該流入開口部２１ａから斜め後ろ方向に流路２３ａを設け、前プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流が当たる翼面１ａとは反対側翼面１ｂに放出開口部２５ａを形成してなり、かつ、図１（ｃ）に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流Ｌｖｂが当たる翼面１ｂにスロット状に流入開口部２１ｂを設け、当該流入開口部２１ｂから斜め後ろ方向に流路２３ｂを設け、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流が当たる翼面１ｂとは反対側翼面１ａに放出開口部２５ｂを形成してなるものである。
【００１１】
また、図１（ａ）および図２に示すように、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａで区切った前側部分１Ｆａは、前記流路２３ａ側の面３１ａが比較的に直線に近い形状に、かつ、前記流路２３ａ側とは反対側の面１ｂが流線形にして前側部分１Ｆａ全体で一つの翼形になるように、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａを形成している。
同様に、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａで区切った後側部分１Ｒａは、前記流路２３ａ側とは反対側の面１ａが比較的に直線に近い形状に、かつ、前記流路２３ａ側の面３３ａが流線形にして後側部分１Ｒａ全体で一つの翼形になるように、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａを形成している。
そして、前記一つの舵１の上に、前側部分１Ｆａと、後側部分１Ｒａとによって、二つの翼形を形成させたものである。
【００１２】
また、図１（ｃ）に示すように、前記流入開口部２１ｂ、前記流路２３ｂおよび前記放出開口部２５ｂで区切った前側部分１Ｆｂは、前記流路２３ｂ側の面３１ｂが比較的に直線に近い形状で前記流路２３ｂ側とは反対側の面１ａが流線形に、前記流入開口部２１ｂ、前記流路２３ｂ及び前記放出開口部２５ｂで区切った後側部分１Ｒｂは、前記流路２３ｂ側とは反対側の面１ｂが比較的に直線に近い形状で前記流路２３ｂ側の面３３ｂが流線形になるように、前記流入開口部２１ｂ、前記流路２３ｂ及び前記放出開口部２５ｂが形成されている。
【００１３】
本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１では、上述したように構成したため、当該舵１の断面の見かけ上のキャンバーが増加したことになる。ここで、前記キャンバーは、図２に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側において、前側部分１Ｆａについては、その中心線Ｃｓａｆに対して点線Ｔａｆのように傾けた状態にし、後側部分１Ｒａについては、その中心線Ｃｓａｒに対して点線Ｔａｒのように傾けた状態にすることをいう。なお、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側においては、キャンバーは、図示しないが図２とは逆方向になっている。
【００１４】
上述したように構成した斜流スロット形成舵１において、プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側では、図２に示すように、当該舵１の中心線Ｃｓに対して図示右上側から左下側に向かう斜めのプロペラ流Ｌｖａが当該舵１に供給されている。このようなプロペラ流Ｌｖａが当該舵１に供給されると、前記流入開口部２１ａ、流路２３ａおよび放出開口部２５ａが構成されているため、図２に示すように流体が流れることになる。すると、上記前側部分１Ｆａには揚力Ｌｙａｆおよび抗力Ｒｗａｆが発生し、また、上記後側部分１Ｒａにも揚力Ｌｙａｒおよび抗力Ｒｗａｒが発生する。
【００１５】
上述した前側部分１Ｆａに発生した揚力Ｌｙａｆは、図２に示すように、前記舵１の中心線Ｃｓ上で前記舵１に前向きに働く推進成分Ｖｓａｆと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｓａｆとに分解される。
同様に、上述した後側部分１Ｒａに発生した揚力Ｌｙａｒは、図２に示すように、前記舵１の中心線Ｃｓ上で前記舵１に前向きに働く推進成分Ｖｓａｒと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｓａｒとに分解される。
一方、上述した前側部分１Ｆａに発生した抗力Ｒｗａｆは、図２に示すように、当該舵１の中心線Ｃｓ上で当該舵１に後ろ向きに働く抵抗成分Ｒｒａｆと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｒａｆとに分解される。
【００１６】
同様に、上述した後側部分１Ｒａに発生した抗力Ｒｗａｒは、図２に示すように、当該舵１の中心線Ｃｓ上で当該舵１に後ろ向きに働く抵抗成分Ｒｒａｒと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｒａｒとに分解される。
そして、前側部分１Ｆａによる推進成分Ｖｓａｆと、後側部分１Ｒａによる推進成分Ｖｓａｒは、図２に示すように、加算されて大きな推進成分Ｖｓａとなる。
また、前側部分１Ｆａによる抵抗成分Ｒｒａｆと、後側部分１Ｒａによる抵抗成分Ｒｒａｒは、図２に示すように、加算されて比較的小さな抵抗成分Ｒｒａとなる。
【００１７】
また、前側部分１Ｆａによる横力Ｙｓａｆと、後側部分１Ｒａによる横力Ｙｓａｒは、図２に示すように加算されて大きな横力Ｙｓａとなる。
同様に、プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側では、図２を用いて説明すれば、図示右下から左上に向かう斜めのプロペラ流が供給されることになり、上述同様に、前側部分１Ｆｂによって推進成分Ｖｓｂｆと抵抗成分Ｒｒｂｆとが発生し、また、後側部分１Ｒｂによって推進成分Ｖｓｂｒと抵抗成分Ｒｒｂｒとが発生し、それぞれは加算されて推進成分Ｖｓｂと、抵抗成分Ｒｒｂとなる。
また、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側において、前側部分１Ｆｂによって発生する横力Ｙｓｂｆと、前記後側部分１Ｒａによって発生する横力横力Ｙｓｂｒとは加算されて、大きな横力Ｙｓｂとなる。
【００１８】
したがって、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側の推進成分Ｖｓａと、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側の推進成分Ｖｓｂが加算されて大きな推進成分Ｖｓとなる。
また、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側の抵抗成分Ｒｒａと、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側の抵抗成分Ｒｒｂが加算されて比較的小さな抵抗成分Ｒｒとなる。
前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側で発生した横力Ｙｓａと、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側で発生した横力Ｙｓｂとは大きさが同じで向きが反対であるので、相殺されることになる。
【００１９】
また、プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側において、図２に示すように、翼面１ｂに設けられた放出開口部２５ａから流出する流れがあるため、図示下側であって前記最大厚み位置５から後端７にわたって発生する剥離渦を抑制することができる。
前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側では、図示しないが、翼面１ａに設けられた放出開口部２５ｂから流出する流れがあるため、図示下側の前記最大厚み位置５から後端７にわたって発生する剥離渦を抑制することができる。
【００２０】
このように本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵１によれば、図１（ｂ）および図２に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流Ｌｖａが当たる翼面１ａにスロット状に流入開口部２１ａを設け、当該流入開口部２１ａから斜め後ろ方向に流路２３ａを設け、前プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流が当たる翼面１ａとは反対側翼面１ｂに放出開口部２５ａを形成してなり、かつ、図１（ｃ）に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流Ｌｖｂが当たる翼面１ｂにスロット状に流入開口部２１ｂを設け、当該流入開口部２１ｂから斜め後ろ方向に流路２３ｂを設け、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流が当たる翼面１ｂとは反対側翼面１ａに放出開口部２５ｂを形成してなるものであるので、舵断面の見かけ上のキャンバーが増加し、前記斜流スロット形成舵１に作用する揚力が大きくなる。
また、前記放出開口部２５ａ，２５ｂから流出する流れにより、当該舵１の背面における剥離を抑制することができ、渦抵抗の低減を図ることができ、推進力が増加するという利点がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プロペラ流の当たる翼面にスロット状の流入開口部を設け、この流入開口部につながる斜め後ろ方向の流路および前記プロペラ流の当たる翼面とは反対側の翼面に放出開口部を設けて、翼断面の見かけ上のキャンバーを増加させて揚力を増加させ、かつ、放出開口部から流出する流れにより背面における剥離を抑制して渦抵抗を減少させることができたので、推進力を大きく増大させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す図であって、図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す側面図、図１（ｂ）はプロペラの回転軸中心線より上側の斜流スロット形成舵をＵ−Ｕ線に沿って示す断面図、図１（ｃ）はプロペラの回転軸中心線より下側の斜流スロット形成舵をＤ−Ｄ線に沿って示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵の断面形状とプロペラの回転軸中心線の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【図３】従来の船舶用の舵を説明するための図であり、図３（ａ）は従来の船舶用の舵を示す側面図、図３（ｂ）は従来の船舶用の舵を示す断面図である。
【図４】従来の船舶用の舵の断面形状とプロペラ回転軸の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 斜流スロット形成舵
１Ｆａ （回転軸線Ｃｐの上側の）前側部分
１Ｒａ （回転軸線Ｃｐの上側の）後側部分
１Ｆｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）前側部分
１Ｒｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）後側部分
１ａ （回転軸線Ｃｐの上側のプロペラ流が当たる）翼面
１ｂ （回転軸線Ｃｐの下側のプロペラ流が当たる）翼面
３ 前縁
５ 最大の厚み
７ 後端
２１ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）流入開口部
２１ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）流入開口部
２３ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）流路
２３ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）流路
２５ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）放出開口部
２５ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）放出開口部
３１ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）前記流路側の面
３１ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）前記流路側の面
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶で使用する舵に関する。さらに説明すると、本発明は、翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されており、舵の最大の厚み付近でプロペラ回転軸上下で斜方向が異なるスロット状流路を設けてなる斜流スロット形成舵に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のこの種の船舶用の舵は、翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されたものとして提案されている。
図３は上述した従来の船舶用の舵を説明するための図であり、図３（ａ）は従来の船舶用の舵を示す側面図、図３（ｂ）は従来の船舶用の舵を示す断面図である。図４は、従来の船舶用の舵の断面形状とプロペラ回転軸の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【０００３】
従来の舵１０１は、図３（ｂ）および図４に示すように、前縁断面１０３が略放物線形状に形成されていて前記前縁１０３から全長の略３分の１の付近１０５に向けて次第に断面が厚くなる形状に形成され、当該最大厚み位置１０５から後端１０７に向かって次第に断面が狭まる形状をしており、かつ、図３（ｂ）および図４に示すように、翼の前縁から後端を通る中心線Ｃｓに対して左右対称な翼断面に形成されていた。
また、当該舵１０１は舵軸１０９に固定されており、かつ、プロペラ１１１の後ろ側において前記舵軸１０９によって船舶１１３の船体１１５に回動可能に固定されている。
【０００４】
このような形状の従来の舵１０１において、プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの上側では、プロペラ流Ｌｖが図４に示すように、舵の中心線Ｃｓに対して上側斜めに舵１０１に供給されている。
このようなプロペラ流Ｌｖが舵１０１に供給されると、図４に示すように流体が流れることになり、揚力Ｌｙが発生するとともに、抗力Ｒｗが発生する。
この揚力Ｌｙは、図４に示すように、前記舵１０１の中心線Ｃｓ方向上で前記舵１０１に前向きに働く推進成分Ｖｓと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｓとに分解される。
【０００５】
一方、抗力Ｒｗは、図４に示すように、舵１０１の中心線Ｃｓ方向上で舵１０１に後ろ向きに働く抵抗成分Ｒｒと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｒとに分解される。
前記揚力Ｌｙによる横力Ｙｓと前記抗力Ｒｗによる横力Ｙｒは加算されることになる。
同様に、プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの下側では、図４を用いて説明すれば、図示斜め下側からプロペラ流が供給されることになり、上述同様に、推進成分Ｖｓと抵抗成分Ｒｒとが発生し、これらは上記推進成分Ｖｓと抵抗成分Ｒｒとに加算される。
また、プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの下側で発生する横力Ｙｓと横力Ｙｒとは図４では上側に発生し、上記プロペラ１１１の回転軸線Ｃｐの上側の横力Ｙｓと横力Ｙｒとで相殺されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の舵１０１では、図４の符号Ａに示すように、プロペラ流Ｌｖが当たる面とは反対側の面であって上記最大厚み位置１０５から後端部１０７付近にわたって流れの剥離渦が発生してしまうことにより、大きな抵抗が舵１０１に作用することになってしまうという欠点があった。
また、上述した舵１０１の形状が、前縁１０３から後端１０７を通る中心線Ｃｓに対して対称であったため、プロペラ１１１の回転流によるエネルギーを十分に回収することができないという欠点があった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、揚力を増加させて推進力を増大させてなる斜流スロット形成舵を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に係る斜流スロット形成舵の発明は、翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されている船舶用舵において、プロペラの回転軸の上側であって前記最大厚み前後の所定位置に、前記プロペラの回転軸の上側プロペラ流が当たる翼面にスロット状に流入開口部を設け、当該流入開口部から斜め後ろ方向に流路を設け、前プロペラの回転軸の上側プロペラ流が当たる翼面とは反対側翼面に放出開口部を形成してなり、前記プロペラの回転軸の下側であって前記最大厚み前後の所定位置に、前記プロペラの回転軸の下側プロペラ流が当たる翼面にスロット状に流入開口部を設け、当該流入開口部から斜め後ろ方向に流路を設け、前プロペラの回転軸の下側プロペラ流が当たる翼面とは反対側翼面に放出開口部を形成してなり、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部で区切った前側部分は、前記流路側の面が比較的に直線に、前記流路側とは反対側の面が流線形に、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部で区切った後側部分は前記流路側とは反対側の翼面が比較的に直線に近い形状で前記流路側の面が流線形に、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部を形成してなることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態を説明するためのものである。ここに、図１は本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す図であって、図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す側面図、図１（ｂ）はプロペラの回転軸中心線より上側の斜流スロット形成舵をＵ−Ｕ線に沿って示す断面図、図１（ｃ）はプロペラの回転軸中心線より下側の斜流スロット形成舵をＤ−Ｄ線に沿って示す断面図である。
図２は、本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵の断面形状とプロペラの回転軸中心線の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵１は、図１（ｂ）、図１（ｃ）および図２に示すように、翼の前縁３の断面が略放物線形状に形成されていて前記前縁３から全長の略３分の１の付近位置５に向けて次第に断面が厚くなる形状に形成され、当該最大厚み位置５から後端７に向かって次第に断面が狭まる流線形状断面をしており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線Ｃｓに対して左右対称断面形状に形成されていて、かつ、後に詳説するが、舵の最大厚み位置５付近でプロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上下で斜方向が異なるスロット状流路を設けてなるものである。
本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１は、図１（ａ）に示すように、舵軸９に固定されており、かつ、プロペラ１１の後ろ側において前記舵軸９によって船舶１３の船体１５に回動可能に固定されている。
【００１０】
次に、本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１において、当該舵１の最大の厚み位置５の付近でプロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上下で斜方向が異なるけるスロット状流路に関して説明する。本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１は、図１（ｂ）および図２に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流Ｌｖａが当たる翼面１ａにスロット状に流入開口部２１ａを設け、当該流入開口部２１ａから斜め後ろ方向に流路２３ａを設け、前プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流が当たる翼面１ａとは反対側翼面１ｂに放出開口部２５ａを形成してなり、かつ、図１（ｃ）に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流Ｌｖｂが当たる翼面１ｂにスロット状に流入開口部２１ｂを設け、当該流入開口部２１ｂから斜め後ろ方向に流路２３ｂを設け、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流が当たる翼面１ｂとは反対側翼面１ａに放出開口部２５ｂを形成してなるものである。
【００１１】
また、図１（ａ）および図２に示すように、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａで区切った前側部分１Ｆａは、前記流路２３ａ側の面３１ａが比較的に直線に近い形状に、かつ、前記流路２３ａ側とは反対側の面１ｂが流線形にして前側部分１Ｆａ全体で一つの翼形になるように、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａを形成している。
同様に、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａで区切った後側部分１Ｒａは、前記流路２３ａ側とは反対側の面１ａが比較的に直線に近い形状に、かつ、前記流路２３ａ側の面３３ａが流線形にして後側部分１Ｒａ全体で一つの翼形になるように、前記流入開口部２１ａ、前記流路２３ａ及び前記放出開口部２５ａを形成している。
そして、前記一つの舵１の上に、前側部分１Ｆａと、後側部分１Ｒａとによって、二つの翼形を形成させたものである。
【００１２】
また、図１（ｃ）に示すように、前記流入開口部２１ｂ、前記流路２３ｂおよび前記放出開口部２５ｂで区切った前側部分１Ｆｂは、前記流路２３ｂ側の面３１ｂが比較的に直線に近い形状で前記流路２３ｂ側とは反対側の面１ａが流線形に、前記流入開口部２１ｂ、前記流路２３ｂ及び前記放出開口部２５ｂで区切った後側部分１Ｒｂは、前記流路２３ｂ側とは反対側の面１ｂが比較的に直線に近い形状で前記流路２３ｂ側の面３３ｂが流線形になるように、前記流入開口部２１ｂ、前記流路２３ｂ及び前記放出開口部２５ｂが形成されている。
【００１３】
本実施の形態に係る斜流スロット形成舵１では、上述したように構成したため、当該舵１の断面の見かけ上のキャンバーが増加したことになる。ここで、前記キャンバーは、図２に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側において、前側部分１Ｆａについては、その中心線Ｃｓａｆに対して点線Ｔａｆのように傾けた状態にし、後側部分１Ｒａについては、その中心線Ｃｓａｒに対して点線Ｔａｒのように傾けた状態にすることをいう。なお、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側においては、キャンバーは、図示しないが図２とは逆方向になっている。
【００１４】
上述したように構成した斜流スロット形成舵１において、プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側では、図２に示すように、当該舵１の中心線Ｃｓに対して図示右上側から左下側に向かう斜めのプロペラ流Ｌｖａが当該舵１に供給されている。このようなプロペラ流Ｌｖａが当該舵１に供給されると、前記流入開口部２１ａ、流路２３ａおよび放出開口部２５ａが構成されているため、図２に示すように流体が流れることになる。すると、上記前側部分１Ｆａには揚力Ｌｙａｆおよび抗力Ｒｗａｆが発生し、また、上記後側部分１Ｒａにも揚力Ｌｙａｒおよび抗力Ｒｗａｒが発生する。
【００１５】
上述した前側部分１Ｆａに発生した揚力Ｌｙａｆは、図２に示すように、前記舵１の中心線Ｃｓ上で前記舵１に前向きに働く推進成分Ｖｓａｆと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｓａｆとに分解される。
同様に、上述した後側部分１Ｒａに発生した揚力Ｌｙａｒは、図２に示すように、前記舵１の中心線Ｃｓ上で前記舵１に前向きに働く推進成分Ｖｓａｒと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｓａｒとに分解される。
一方、上述した前側部分１Ｆａに発生した抗力Ｒｗａｆは、図２に示すように、当該舵１の中心線Ｃｓ上で当該舵１に後ろ向きに働く抵抗成分Ｒｒａｆと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｒａｆとに分解される。
【００１６】
同様に、上述した後側部分１Ｒａに発生した抗力Ｒｗａｒは、図２に示すように、当該舵１の中心線Ｃｓ上で当該舵１に後ろ向きに働く抵抗成分Ｒｒａｒと、中心線Ｃｓの直角成分である横力Ｙｒａｒとに分解される。
そして、前側部分１Ｆａによる推進成分Ｖｓａｆと、後側部分１Ｒａによる推進成分Ｖｓａｒは、図２に示すように、加算されて大きな推進成分Ｖｓａとなる。
また、前側部分１Ｆａによる抵抗成分Ｒｒａｆと、後側部分１Ｒａによる抵抗成分Ｒｒａｒは、図２に示すように、加算されて比較的小さな抵抗成分Ｒｒａとなる。
【００１７】
また、前側部分１Ｆａによる横力Ｙｓａｆと、後側部分１Ｒａによる横力Ｙｓａｒは、図２に示すように加算されて大きな横力Ｙｓａとなる。
同様に、プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側では、図２を用いて説明すれば、図示右下から左上に向かう斜めのプロペラ流が供給されることになり、上述同様に、前側部分１Ｆｂによって推進成分Ｖｓｂｆと抵抗成分Ｒｒｂｆとが発生し、また、後側部分１Ｒｂによって推進成分Ｖｓｂｒと抵抗成分Ｒｒｂｒとが発生し、それぞれは加算されて推進成分Ｖｓｂと、抵抗成分Ｒｒｂとなる。
また、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側において、前側部分１Ｆｂによって発生する横力Ｙｓｂｆと、前記後側部分１Ｒａによって発生する横力横力Ｙｓｂｒとは加算されて、大きな横力Ｙｓｂとなる。
【００１８】
したがって、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側の推進成分Ｖｓａと、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側の推進成分Ｖｓｂが加算されて大きな推進成分Ｖｓとなる。
また、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側の抵抗成分Ｒｒａと、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側の抵抗成分Ｒｒｂが加算されて比較的小さな抵抗成分Ｒｒとなる。
前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側で発生した横力Ｙｓａと、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側で発生した横力Ｙｓｂとは大きさが同じで向きが反対であるので、相殺されることになる。
【００１９】
また、プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側において、図２に示すように、翼面１ｂに設けられた放出開口部２５ａから流出する流れがあるため、図示下側であって前記最大厚み位置５から後端７にわたって発生する剥離渦を抑制することができる。
前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側では、図示しないが、翼面１ａに設けられた放出開口部２５ｂから流出する流れがあるため、図示下側の前記最大厚み位置５から後端７にわたって発生する剥離渦を抑制することができる。
【００２０】
このように本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵１によれば、図１（ｂ）および図２に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流Ｌｖａが当たる翼面１ａにスロット状に流入開口部２１ａを設け、当該流入開口部２１ａから斜め後ろ方向に流路２３ａを設け、前プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの上側プロペラ流が当たる翼面１ａとは反対側翼面１ｂに放出開口部２５ａを形成してなり、かつ、図１（ｃ）に示すように、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側であって前記最大の厚み位置５の前後の所定位置に、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流Ｌｖｂが当たる翼面１ｂにスロット状に流入開口部２１ｂを設け、当該流入開口部２１ｂから斜め後ろ方向に流路２３ｂを設け、前記プロペラ１１の回転軸線Ｃｐの下側プロペラ流が当たる翼面１ｂとは反対側翼面１ａに放出開口部２５ｂを形成してなるものであるので、舵断面の見かけ上のキャンバーが増加し、前記斜流スロット形成舵１に作用する揚力が大きくなる。
また、前記放出開口部２５ａ，２５ｂから流出する流れにより、当該舵１の背面における剥離を抑制することができ、渦抵抗の低減を図ることができ、推進力が増加するという利点がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プロペラ流の当たる翼面にスロット状の流入開口部を設け、この流入開口部につながる斜め後ろ方向の流路および前記プロペラ流の当たる翼面とは反対側の翼面に放出開口部を設けて、翼断面の見かけ上のキャンバーを増加させて揚力を増加させ、かつ、放出開口部から流出する流れにより背面における剥離を抑制して渦抵抗を減少させることができたので、推進力を大きく増大させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す図であって、図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵を示す側面図、図１（ｂ）はプロペラの回転軸中心線より上側の斜流スロット形成舵をＵ−Ｕ線に沿って示す断面図、図１（ｃ）はプロペラの回転軸中心線より下側の斜流スロット形成舵をＤ−Ｄ線に沿って示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る斜流スロット形成舵の断面形状とプロペラの回転軸中心線の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【図３】従来の船舶用の舵を説明するための図であり、図３（ａ）は従来の船舶用の舵を示す側面図、図３（ｂ）は従来の船舶用の舵を示す断面図である。
【図４】従来の船舶用の舵の断面形状とプロペラ回転軸の上側プロペラ流による当該舵に作用する力関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 斜流スロット形成舵
１Ｆａ （回転軸線Ｃｐの上側の）前側部分
１Ｒａ （回転軸線Ｃｐの上側の）後側部分
１Ｆｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）前側部分
１Ｒｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）後側部分
１ａ （回転軸線Ｃｐの上側のプロペラ流が当たる）翼面
１ｂ （回転軸線Ｃｐの下側のプロペラ流が当たる）翼面
３ 前縁
５ 最大の厚み
７ 後端
２１ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）流入開口部
２１ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）流入開口部
２３ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）流路
２３ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）流路
２５ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）放出開口部
２５ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）放出開口部
３１ａ （回転軸線Ｃｐの上側の）前記流路側の面
３１ｂ （回転軸線Ｃｐの下側の）前記流路側の面
Claims (1)
- 翼の前縁から全長の略３分の１付近に向けて次第に断面が厚くなり、当該最大厚みの位置から後端に向かって次第に断面が狭まる流線形状に形成されており、かつ、翼の前縁から後端を通る中心線に対して左右対称断面形状に形成されている船舶用舵において、
プロペラの回転軸の上側であって前記最大厚み前後の所定位置に、前記プロペラの回転軸の上側プロペラ流が当たる翼面にスロット状に流入開口部を設け、当該流入開口部から斜め後ろ方向に流路を設け、前プロペラの回転軸の上側プロペラ流が当たる翼面とは反対側翼面に放出開口部を形成してなり、
前記プロペラの回転軸の下側であって前記最大厚み前後の所定位置に、前記プロペラの回転軸の下側プロペラ流が当たる翼面にスロット状に流入開口部を設け、当該流入開口部から斜め後ろ方向に流路を設け、前プロペラの回転軸の下側プロペラ流が当たる翼面とは反対側翼面に放出開口部を形成してなり、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部で区切った前側部分は、前記流路側の面が比較的に直線に、前記流路側とは反対側の面が流線形に、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部で区切った後側部分は前記流路側とは反対側の翼面が比較的に直線に近い形状で前記流路側の面が流線形に、前記流入開口部、前記流路及び前記放出開口部を形成してなることを特徴とする斜流スロット形成舵。
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