JP4008731B2

JP4008731B2 - 高揚力舵

Info

Publication number: JP4008731B2
Application number: JP2002088215A
Authority: JP
Inventors: 繁之荻野; 健太古池
Original assignee: 株式会社サノヤス・ヒシノ明昌
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003276689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１軸船舶または複数軸船舶の船尾に装着される高揚力舵に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船舶に要求される旋回性能、保針性能といった操縦性能を満足させるために、船舶の船尾には舵が装備される。この舵は、プロペラの後方部において船体に取り付けられた舵軸に取着される。
【０００３】
この種の舵の一般的形状としては、図８にその後端部の水平断面形状が示されているように、舵本体５０の水平断面形状を流線型にし、この舵本体５０の後端部をラウンドバー５１にスムーズに接続（溶接接合）するようにした構造のものが知られている。しかし、このような一般的形状の舵では、船型によっては舵の必要面積が大きくなって配置が困難になる場合があり、また推進性能の向上のために小面積の舵が要求される場合があるため、それらの要求に十分に応えられないという問題点がある。
【０００４】
このようなことから、従来より、操縦性能を損なわずに舵面積を小さくするための種々の工夫がなされている。例えば図９（ａ）（ｂ）に示されるように、舵本体（主舵板）６０の後縁にヒンジ機構６１にて可動部(いわゆるフラップ)６２を枢着し、このフラップ６２を舵本体６０の舵角の約２倍の角度で矢印Ｂにて示されるように揺動させるようにしたものが提案されている。また、図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、舵本体７０の断面形状を前部は流線型７１にして中央部に凹み７２をもたせ、後部は楔状７３にして、全体として魚の尾ひれの形にするとともに、この舵本体７０上下に水平板７４を設けたものも提案されている。これらいずれの従来例のものも、一般形状の舵に比べて揚力を大きくすることができ、これによって旋回性能および保針性能を向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示される形状の舵では、可動部としてのフラップ６２があるために、構造が複雑になる上、この可動部を支持するヒンジ機構６１を水中に設ける必要があって、メンテナンス面および装備コスト面で高価なものになってしまうという問題点がある。また、舵上部のヒンジ機構６１が抵抗となり船舶の推進性能を劣化させるという問題点もある。
【０００６】
また、図１０にて示される形状の舵においては、工作に手間がかかるため舵の製作費用が高くなるという問題点があるほか、上下の水平板７４に係わる面積の増加とその形状によって船舶の推進性能の劣化を招く場合があるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、簡易な構成で直進時の推進性能を劣化させることなく、むしろ舵面積を減少させることにより推進性能の向上を図るとともに、操縦性能の向上を図ることのできる舵形状および構造を有する高揚力舵を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明による高揚力舵は、
船舶の船尾に装着される高揚力舵であって、
舵本体の後端部にフラットバーをその舵本体の後端部に対して幅方向の両側に向けて僅かに突出するように接合し、かつ前記舵本体の水平断面形状を、舵外方へ向かう凸曲線の流線型に形成することを特徴とするものである。
【０００９】
一般に、舵が舵角を取ると、この舵には船尾流とプロペラ後流によって揚力が発生し、この揚力の船体重心に対するモーメントによって「旋回装置」あるいは「保針装置」として働く。
【００１０】
本発明によれば、船舶の直進時において舵の前方からの流れは、舵の後部では一部剥離を伴った乱流域となるので、舵本体の後端部に幅方向の両側に向けて僅かに突出するように接合されているフラットバーのために抵抗が増加することはなく、船舶の推進性能に悪影響を及ぼすことはない。一方、舵を取って船舶を旋回させたとき、舵には迎角をもった流れが流入する。このとき、舵の後端部にフラットバーが僅かに突出していることにより、このフラットバーが流れをとらまえることになり、図１に示されているように、一般の舵形状（破線にて示す。）の迎角αに比べて大きな迎角α'になり、これによって揚力が大きく（Ｌ→Ｌ'）なるので、一般の舵形状に比べて、舵を流れの方向に向けさせるより強い回転力が舵に生じることになる。こうして、船舶の直進時には舵が抵抗として働かず、旋回のために舵を取った時には、同面積の一般の舵に比べ強い旋回力を発揮する。
【００１１】
一方、保針性能に関しては、図２に示されるように、直進時に外乱の影響で船尾が、例えば右舷側に振られた時には、舵に右舷側の迎角をもった流れＶが流入するので、舵には左舷方向に力が生じ、もとに復元する力が生じることにより保針されることになるが、本発明による舵は、前述したのと同様の原理で、この復元力Ｌ'も一般の舵の復元力Ｌに比べて大きくなる。
【００１２】
しかも、この舵の後端部に設けられるフラットバーは特別な工作の必要が無い簡単な形状となっているため、製作に際しても簡単に加工でき工費も嵩むことがなく、実用化が容易なもので費用対効果に優れている。
【００１３】
次に、第２発明による高揚力舵は、
船舶の船尾に装着される高揚力舵であって、
舵本体の後端部にフラットバーをその舵本体の後端部に対して幅方向の両側に向けて僅かに突出するように接合し、かつ前記舵本体の水平断面形状を、前半部が舵外方へ向かう凸曲線の流線型で、後半部がその凸曲線から凹曲線に反転したフォロー形状に形成することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、舵本体の後端部にフラットバーが接合された構成に加えて、舵本体の後半部がフォロー形状に形成されているので、フラットバーによる効果との相乗効果によって、フラットバーのみを設けた第１発明のものよりも更に揚力を大きくすることができ、操舵性能および保針性能をより向上させることができる。また、本発明においても、第１発明と同様、製作が簡単で実用化が容易であるという効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による高揚力舵の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図３には、本発明の一実施形態に係る高揚力舵の要部概略構成図（斜視図（ａ）および（ａ）におけるＡ−Ａ断面図（ｂ））が示されている。
【００１７】
本実施形態に係る高揚力舵１は、プロペラ２の後流側において船尾船殻から下方に突出するように装着され、舵本体３とその舵本体３の後端部に接合されるフラットバー４とにより構成されている。
【００１８】
前記舵本体３は、その水平断面形状が、前半部を舵外方へ向かう凸曲線の流線型とし、後半部をその凸曲線から凹曲線に反転したフォロー形状に形成してなる形状とされている。そして、この舵本体３の後端部には、図４に示されるように、フラットバー４が前記舵本体３の後端部に対して僅かに幅方向に突出する形で接合されている。ここで、前記フラットバー４は、推進抵抗の悪化を避けるために、その幅Ｗ１を最大翼厚ｔの１５．０%以下程度、突出量Ｗ２を最大翼厚tの５．０%以下に抑えるのが好ましい。
【００１９】
一般に、舵の水平断面（以下、「翼断面」と称す。）を、一般の流線型から本実施形態のように、後部をフォロー形状にすることで翼断面に迎角をもった流れが流入したときに、迎角に直角方向により強い直圧力が働くことは良く知られている。また、翼（舵本体）の後端部に端板を付加すると、翼面の正圧側から背面の負圧側に回り込む流れが抑制されて、直圧力を増す効果がある。本実施形態においては、これら翼断面のフォロー形状と翼後端の端板効果を組み合わせることにより、より強い直圧力を生み出すように構成したものである。
【００２０】
次に、本実施形態の高揚力舵１に働く力を図５によって説明する。舵本体３に翼断面の舵軸心線Ｃに対して迎角αをもった流れＦが当たると、この流れＦに直角方向に揚力（直圧力）Ｌが生じる。この揚力Ｌを舵の全側面積にわたって積分した合計揚力が船を旋回させる力となり、この力が直進時には外乱に対して船の針路を保針する力となる。
【００２１】
ところで、本実施形態の高揚力舵１においては、舵後部がフォロー形状に形成されるとともに、後端部に幅方向に僅かに突出するようにフラットバー４が接合されているので、これらフォロー断面とフラットバー４とが流れをとらまえるように機能する。この結果、一般舵の流線型翼断面に比べ、迎角αが大きくなり、これによって揚力Ｌが大きくなるので、舵を流れの方向にむけさせるより強い回転力を舵に生じさせることになる。言い換えれば、同じ旋回力を生じさせるのに従来の舵に比べて小面積の舵で効果を発揮することになる。
【００２２】
本実施形態の高揚力舵１の効果を確認するために、本発明者らは、本実施形態の主旨に沿い模型船による操縦試験を行った。これらの試験は、模型船に一般舵を装備した場合と、一般舵より舵面積を小さくし本実施形態で述べた形状および構造を有する舵を装備した場合とを比較して行った。図６に、本実施形態の舵（実線で示す。）と一般舵（破線で示す。）のそれぞれの舵側面形状（ａ）および水平断面形状（ｂ）が比較して示されている。
【００２３】
この試験の結果、本実施形態の舵は、舵面積を約１０%小さくしても一般舵と同様の操縦性能（旋回性能および保針性能）を得ることが可能であることが確認された。
【００２４】
図７には、本発明の他の実施形態に係る高揚力舵の後端部における水平断面図が示されている。
【００２５】
前記実施形態では、舵本体の水平断面形状を、前半部が舵外方へ向かう凸曲線の流線型で、後半部がその凸曲線から凹曲線に反転したフォロー形状に形成したものとしたが、本実施形態では、舵本体３'の水平断面形状を一般の流線型にしてその流線型の舵本体３'の後端部に前記実施形態と同様のフラットバー４を接合したものである。なお、この場合にも、前記フラットバー４の幅Ｗ１は最大翼厚ｔの１５．０%以下程度、突出量Ｗ２は最大翼厚tの５．０%以下に抑えるのが好ましい。
【００２６】
本実施形態の高揚力舵によれば、前記実施形態の高揚力舵１に比べてその効果は劣るものの、後端部において僅かに突出したフラットバー４が前記実施形態の舵と同様の効果を発揮し、一般の同面積の舵に比べて揚力が大きくなる。また、このフラットバー４に特別の加工が必要なく、既存船への取付けも容易に行うことができるという効果もある。
【００２７】
前記各実施形態において、舵本体を構成する舵板の上下に水平板（図１０に示される水平板７４と同様形状のもの）を設けるようにすれば、これら水平板によって舵の一側面から他側面へ回り込む流れが抑制されるので、揚力をより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わる高揚力舵の旋回性能を説明する図である。
【図２】図２は、本発明に係わる高揚力舵の保針性能を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る高揚力舵の要部概略構成図（斜視図（ａ）および（ａ）におけるＡ−Ａ断面図（ｂ））である。
【図４】図４は、本実施形態の高揚力舵の後端部における水平断面を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態の高揚力舵に働く力を説明する図である。
【図６】図６（ａ）（ｂ）は、本実施形態と従来例との形状比較を示す図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る高揚力舵の後端部における水平断面を示す図である。
【図８】図８は、従来の舵の後端部における水平断面を示す図である。
【図９】図９（ａ）（ｂ）は、従来の高揚力舵の一例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）は、従来の高揚力舵の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１高揚力舵
２プロペラ
３，３' 舵本体
４フラットバー
Ｃ舵軸心線
Ｆ舵に流入する流れ

Claims

船舶の船尾に装着される高揚力舵であって、
舵本体の後端部にフラットバーをその舵本体の後端部に対して幅方向の両側に向けて僅かに突出するように接合し、かつ前記舵本体の水平断面形状を、舵外方へ向かう凸曲線の流線型に形成することを特徴とする高揚力舵。
船舶の船尾に装着される高揚力舵であって、
舵本体の後端部にフラットバーをその舵本体の後端部に対して幅方向の両側に向けて僅かに突出するように接合し、かつ前記舵本体の水平断面形状を、前半部が舵外方へ向かう凸曲線の流線型で、後半部がその凸曲線から凹曲線に反転したフォロー形状に形成することを特徴とする高揚力舵。