JP4363789B2

JP4363789B2 - High lift rudder for ships

Info

Publication number: JP4363789B2
Application number: JP2001073210A
Authority: JP
Inventors: 喬之若林; 俊彦有井; 昌一藤井
Original assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd
Current assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP2002274490A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶用高揚力舵に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の操縦性を向上させる一手段として、図１０〜図１１に示すように、推進プロペラ１の後方に高揚力舵２を配設している。この高揚力舵２は舵ブレード３の頂端部と底端部にそれぞれ左右両舷側に張り出した平板状の頂端板４と底端板５を設けており、底端板５は両側縁部が下方に若干屈曲する形状をなし、舵ブレード３に舵軸２ａを接続している。
【０００３】
頂端板４と底端板５は推進プロペラ後流を効果的に舵ブレード３の側面に取り込み、舵ブレード３の頂端部と底端部における翼端面影響を減少させて高い揚力を発生させるとともに、高揚力舵２に流入する推進プロペラ１の後流を整流して舵効きを良くし、また、推進効率を高めるものである。
【０００４】
舵ブレード３はその水平断面の輪郭が前方へ半円形状に突出させた前縁部６と前縁部６に連続して流線型に幅を最大幅部まで増大させた後に最小幅部７ａに向けて徐々に幅を減少させた中間部７と中間部７に連続して所定幅の後方端８ａに向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部８とからなる形状を有している。
【０００５】
この構成により、舵ブレード３を例えば左舷側に転舵すると推進プロペラ１の後流は舵ブレード３の左舷側の面に当たり、流線型部において翼としての揚力を発生させ、あるいは水流の直圧力が舵ブレード３の左舷側の面に作用するとともに、魚尾後縁部８の左舷側の面に沿って後方に流れるときの水流の屈折の反力が作用して、舵ブレード３には流線型をなすだけの普通舵に比べて高い揚力が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の高揚力舵において、舵角をとった場合には高い揚力を発生して船を操縦する力が大きくなる反面、舵を中立位置とする船の直進時には舵ブレードの主として魚尾後縁部の水流屈折部に作用する粘性抵抗によって抗力損失が大きくなり易く、従って推進効率が低下し易いという問題があった。
【０００７】
近年は特に、推進プロペラを含む舵の系において推進効率を向上させて船舶の省エネルギー化を図ることが要請されている。更に、荒天航行時において船の船首揺（ヨーイング）、上下揺（ヒービング）および縦揺（ピッチング）を減少させること、またそれによって波浪中の推進効率を向上させ、並びに安全性を高めることが求められている。
【０００８】
ところで、推進プロペラが後方から見て時計方向に回転（右回転）する場合には、推進プロペラ後流の流束は右に回転しながら後方に流れることが知られている。この推進プロペラ後流の流束の回転エネルギーを舵によって前進方向成分を推力として利用できるような揚力に変換すれば推進効率が向上する。
【０００９】
また、高揚力特性を有する舵の固有の特性として船の船首揺（ヨーイング）が抑制されることに加えて、舵に船尾部の上下動に対する抵抗を与える機能を付与することにより、船の上下揺（ヒービング）および縦揺（ピッチング）が抑制され、波浪中の航行における推進効率が向上するとともに船の安全性が高まる。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、推進プロペラ後流の流束の回転エネルギーを舵によって揚力に効率良く変換し、その前進方向成分を推力として利用できるようにすることによって、固有の高い操縦性能は維持しながら、推進効率も高いという舵であって、かつ船の船首揺（ヨーイング）、および上下揺（ヒービング）と縦揺（ピッチング）を舵によって抑制することによって、波浪中にあっても推進効率を向上させるとともに安全性を高め得る船舶用高揚力舵を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１に係る本発明の船舶用高揚力舵は、推進プロペラの後方に同軸心上に配設し、舵ブレードの頂端部と底端部にそれぞれ頂端板と底端板を有し、舵ブレードが水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と前縁部に連続して流線型に幅を最大幅部まで増大させた後に最小幅部に向けて徐々に幅を減少させた中間部と中間部に連続して所定幅の後方端に向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部からなる形状を有する船舶用高揚力舵において、舵ブレードの左右舷側の面上で推進プロペラの軸心とほぼ同じ水準位置に前縁部から後方に向けて所定の翼弦長を有するフィンを設け、推進プロペラ翼が上昇方向に回転する舷側に対向する舵ブレードのフィンは流れの上向き方向の成分を有する推進プロペラ後流によって発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる迎え角をなす姿勢を有し、かつフィンの端面に所定長さだけ上方または下方に、または上下両方に屈曲する端板を設け、推進プロペラ翼が下降方向に回転する舷側に対向する舵ブレードのフィンは流れの下向き方向の成分を有する推進プロペラ後流によって発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる迎え角をなす姿勢を有し、かつフィンの端面に所定長さだけ上方または下方に、または上下両方に屈曲する端板を設け、左右舷フィンはその翼断面形状がほぼ半円形をなす前縁部、前縁部に接続して後方へ流線型にいったん幅を増大させて後で徐々に幅を直線的に最小幅まで小さくする中間部、および最小幅部分の後端から後方へ徐々に幅を直線的に若干大きくした魚尾後縁部からなるものである。
【００１２】
上記した構成により、例えば推進プロペラが後方から見て時計方向に回転（右回転）する場合に、推進プロペラの後流は推進プロペラ翼が上昇する側、すなわち舵ブレードの左舷側につけたフィン、および推進プロペラ翼が下降する側、すなわち舵ブレードの右舷側につけたフィンのそれぞれにおいて前進方向成分を有する揚力を発生し、これらの前進方向成分とこれらに対抗する抗力の成分との差分だけ推進力に寄与することになり、推進効率を向上させることができる。
【００１３】
また、左右舷フィンの翼端面に端板を設けたことにより、フィンの翼端部における端面影響が少なくなり、フィンに発生する揚力が大きくなる。さらに、フィン翼面上の揚力分布が端部まで延長されることにより、また、フィンの翼端部に発生する自由渦が弱められることにより、フィンに発生する揚力がより大きくなる。すなわち、推力として利用できる前進方向成分もより大きくなる。また、これらの端板は自由渦の一部を前進力に変換する効果がある。これらの作用効果により推進効率をより向上させることができる。
【００１４】
さらに、これらのフィンは乱流状態にある推進プロペラ後流を整流するように作用し、この点からも推進効率を向上させることができる。また、船の上下揺（ヒービング）と縦揺（ピッチング）を抑制する効果があり、高揚力舵固有の船首揺（ヨーイング）抑制効果と併せて、荒天時における波浪中の推進効率を向上させることができ、燃料経済性を高めるとともに安全航行に寄与することができる。
左右舷フィンには、迎え角による揚力発生に加えて魚尾後縁部における水流の屈折によって発生する反力の前進方向成分が作用するので、推進効率を更に高めることが可能となる。また、翼断面形状が直線的であるために製造が容易になる。
【００１５】
請求項２に係る本発明の船舶用高揚力舵では、双方の端板は推進プロペラの後流の端板の部位における流線ベクトルと平行になるように配設したものである。上記した構成により、双方の端板の粘性抵抗が小さくなり、推進効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
請求項３に係る本発明の船舶用高揚力舵では、双方の端板はそれぞれ翼断面形状をなし、端板の部位における推進プロペラの後流の流線ベクトルによって発生する前進方向推力と抗力の比が最大となるような迎え角をなす姿勢に配設したものである。
【００１７】
上記した構成により、左右舷フィンの各端板もそれぞれ揚力を発生し、これら揚力は前進方向の成分を有することから、これら前進方向成分とこれらに対抗する抗力の成分との差分だけ推進に寄与する推力になり、推進効率をさらに向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に図１０〜図１１において説明したものと基本的に同様の作用を行う部材については同一番号を付して説明を省略する。
【００２１】
図１〜図４において、推進プロペラ１は後方から見て時計方向に回転（右回転）する状態を示している。推進プロペラ翼が上昇方向に回転する舷側に対向する舵ブレード３の左舷側の面３ａ上には、推進プロペラ１の軸心とほぼ同じ水準位置に左舷フィン１１を突設している。
【００２２】
この左舷フィン１１は前縁部１２から後方に向けて所定の翼弦長を有する翼断面をなしており、迎え角αをなす姿勢に配設している。この迎え角αは流れの上向き方向の成分を有する推進プロペラ１の後流によって発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる角度である。左舷フィン１１の端面１３には平板状の端板１４を設けており、端板１４は所定の長さだけ上方及び下方に屈曲している。
【００２３】
推進プロペラ翼が下降方向に回転する舷側に対向する舵ブレード３の右舷側の面３ｂ上には推進プロペラ１の軸心とほぼ同じ水準位置に右舷フィン１５を突設している。
【００２４】
この右舷フィン１５は前縁部１６から後方に向けて所定の翼弦長を有する翼断面をなしており、迎え角αをなす姿勢に配設している。この迎え角αは流れの下向き方向の成分を有する推進プロペラ１の後流によって発生する前進方向推力と抗力の比が最大となる角度である。右舷フィン１５の端面１７には平板状の端板１８を設けており、端板１８は所定の長さだけ下方及び上方に屈曲している。
【００２５】
推進プロペラ１の後流の流束は船の船尾形状等によりその程度が影響されるが、一般的に後方に向かって上昇する。従って左右舷フィン１１，１５の配設はこの推進プロペラ後流の上昇流を考慮に入れたものである。
【００２６】
以下、上記した構成における作用を説明する。推進プロペラ１の後流の流束は、上述したように推進プロペラ１が後方から見て時計方向に回転（右回転）する場合は右に回転しながら後方に流れる。
【００２７】
従って、推進プロペラ１の後流は、左舷フィン１１に対しては後方および上向きの速度ベクトルをもって迎え角αで流入し、右舷フィン１５に対しては後方および下向きの速度ベクトルをもって迎え角αで流入し、左舷フィン１１および右舷フィン１５にそれぞれ揚力を発生させる。これらの揚力は前進方向の成分を有することから、これらの前進方向成分とこれらに対抗する抗力の成分との差分だけ推進に寄与する推力になって推進効率が向上する。
【００２８】
左右舷フィン１１，１５の端面１３，１７にそれぞれ端板１４，１８を設けたことにより、フィン１１，１５の翼端部における端面影響が少なくなり、フィン１１，１５に発生する揚力が大きくなる。さらに、フィン翼面上の揚力分布が端部まで延長されることにより、また、フィン１１，１５の翼端部に発生する自由渦が弱められることにより、フィン１１，１５に発生する揚力がより大きくなる。すなわち、推力として利用できる前進方向成分もより大きくなる。また、これらの端板は自由渦の一部を前進力に変換する効果がある。これらの作用効果により推進効率がより向上する。
【００２９】
また、これら左右舷フィン１１，１５は、その端板１４，１８とともに、乱流状態にある推進プロペラ１の後流を整流するように作用し、この点からも推進効率を向上させることができる。
【００３０】
また、左右舷フィン１１、１５は船の上下揺（ヒービング）と縦揺（ピッチング）を抑制する効果があり、高揚力舵固有の船首揺（ヨーイング）抑制効果と併せて荒天時における波浪中の推進効率を向上させることができ、燃料経済性を高めるとともに、安全航行に寄与することができる。
【００３１】
尚、上記した実施の形態においては、左右舷フィン１１、１５のそれぞれの端板１４、１８は推進プロペラ１の軸心と平行に配設しているが、図５に示すように、端板１４、１８を推進プロペラ１の後流の端板１４、１８の部位における流線ベクトルと平行になるように配設しても良い。このようにすることによって、端板１４、１８の粘性抵抗が小さくなり、推進効率をさらに向上させることができる。
【００３２】
図６は本発明の他の実施の形態を示すものである。左舷フィン１１の端面１３には水平断面が翼形状をした端板１９を設けており、端板１９は所定の長さだけ上方及び下方に屈曲している。右舷フィン１５の端面１７には水平断面が翼形状をした端板２０を設けており、端板２０は所定の長さだけ下方及び上方に屈曲している。
【００３３】
端板１９，２０はそれぞれ端板１９、２０の部位における推進プロペラ１の後流の流線ベクトルによって発生する前進方向推力と抗力の比が最大となるような迎え角βをなす姿勢に配設している。
【００３４】
このため、左右舷フィン１１，１５の端板１９，２０もそれぞれ揚力を発生し、これら揚力は前進方向の成分を有することから、これら前進方向成分とこれらに対抗する抗力の成分との差分だけ推進に寄与する推力になる。
【００３５】
従って、端板１９、２０は先の実施の形態で述べた作用と効果を与えることのほかに、端板１９，２０による推進寄与推力が左右舷フィン１１，１５による推進寄与推力に加わることになり、推進効率がさらに向上する。
【００３６】
図７は本発明のさらに他の実施の形態を示すものである。左右舷フィン４１、４２は、その翼断面形状がほぼ半円形をなす前縁部４３、前縁部４３に接続して後方へ流線型にいったん幅を増大させて後で徐々に幅を直線的に最小幅まで小さくする中間部４４、および最小幅部分の後端から後方へ徐々に幅を直線的に若干大きくした魚尾後縁部４５からなる。
【００３７】
これにより、フィン４１、４２には、迎え角αによる揚力発生に加えて魚尾後縁部４５における水流の屈折によって発生する反力の前進方向成分が作用するので、推進効率を更に高めることが可能となる。また、翼断面形状が直線的であるために製造が容易になる。
【００３８】
尚、左右舷フィン１１、１５の端板１４、１８あるいは端板１９、２０は端面１３、１７から上下両方に屈曲させる代わりに、上方または下方の一方のみ屈曲するようにしても、本発明の目的を達成することができる。
【００３９】
上記した本発明の実施の各形態は、高揚力舵２の形式がいわゆる釣舵型、すなわち舵ブレード３が舵軸２ａにより吊り下げられる形式の場合についてのものであるが、本発明は舵の形式にかかわらず適用可能である。
【００４０】
例えば、図８〜図９は本発明をいわゆるマリナー型の高揚力舵に適用した場合の実施の形態を示す。すなわち、マリナー型の高揚力舵５１は船尾５２の底面中央から下方に突出して設けたピントル５３により回動自在に舵ブレード５４の上部が支承されており、舵ブレード５４の頂面には頂端板５５が、また底面には両舷張り出し部をそれぞれ下方に若干屈曲せしめた底端板５６がそれぞれ設けてあり、舵ブレード５４の水平断面の輪郭は上記した本発明の実施の各形態におけるものと同様である。
【００４１】
図８〜図９において推進プロペラ１は後方から見て時計方法に回転（右回転）する状態を示している。推進プロペラ翼が上昇方向に回転する舷側に対向する舵ブレード５４の左舷側の面５４ａ上には、推進プロペラ１の軸心とほぼ同じ水準位置に上向きの迎え角αをもって左舷フィン１１を突設し、左舷フィン１１の端面１３には端板１４を設けている。舵ブレード５４の右舷側の面５４ｂ上には、推進プロペラ１の軸心とほぼ同じ水準位置に下向きの迎え角αをもって右舷フィン１５を突設し、右舷フィン１５の端面１７には端板１８を設けている。
【００４２】
それぞれの端板１４、１８を有する左右舷フィン１１、１５の構成、作用、効果については、先に図１〜図４に基づいて説明したものと同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
なお、本発明をマリナー型の高揚力舵に適用した場合においても、左右舷フィン１１、１５の端板１４、１８の構成を図５〜図７に基づいて説明したような構成にすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、船舶用高揚力舵において、推進プロペラの軸心とほぼ同じ水準位置で舵ブレードの両舵側にそれぞれ推進プロペラ後流に対して迎え角を有する左右舷フィンを設け、かつ、フィン端面に端板を設けたことにより、推進プロペラ後流の回転エネルギーを効率よく前進推力に変換することができ、高揚力舵固有の高い操縦性を維持しながら推進効率も高い舵を提供できるという卓越した効果を発揮する。
【００４５】
また、高揚力舵固有の船首揺抑制と併せて、左右舷フィンにより船の上下揺と縦揺を抑制して荒天時における波浪中の推進効率を向上させるとともに、安全航行に寄与するという効果がある。
【００４６】
また、左右舷フィンの翼断面形状とした各端板もそれぞれ揚力を発生し、これら揚力は前進方向の成分を有することから、これら前進方向成分とこれらに対抗する抗力の成分との差分だけ推進に寄与する推力になり、推進効率を更に高めることが可能になる。
【００４７】
また、迎え角による揚力発生に加えて魚尾後縁部における水流の屈折によって発生する反力の前進方向成分が作用するようにした左右舷フィンは、推進効率を更に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における船舶用高揚力舵を示す背面図である。
【図２】同船舶用高揚力舵の図１におけるａ−ａ矢視断面平面図である。
【図３】同船舶用高揚力舵の図１におけるｂ−ｂ矢視側面図である。
【図４】同船舶用高揚力舵の図１におけるｃ−ｃ矢視側面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における船舶用高揚力舵を示し、左右舷フィン端板を推進プロペラ後流の流線ベクトルと平行になるようにしたことを示す部分断面平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態における船舶用高揚力舵の部分断面平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態における船舶用高揚力舵の左右舷フィンを示す垂直断面図である。
【図８】本発明をマリナー型の高揚力舵において実施した形態を示す右側面図である。
【図９】同左側面図である。
【図１０】従来の船舶用高揚力舵を示す鳥瞰図である。
【図１１】同船舶用高揚力舵の舵ブレードの水平断面輪郭を示す図である。
【符号の説明】
α 迎え角（左右舷フィン）
β 迎え角（左右舷フィン端板）
１推進プロペラ
２高揚力舵
２ａ舵軸
３舵ブレード
３ａ左舷側の面
３ｂ右舷側の面
４頂端板
５底端板
６前縁部（舵ブレード）
７中間部（舵ブレード）
７ａ最小幅部
８魚尾後縁部（舵ブレード）
８ａ後方端
１１左舷フィン
１２前縁部（左舷フィン）
１３端面（左舷フィン）
１４端板（左舷フィン）
１５右舷フィン
１６前縁部（右舷フィン）
１７端面（右舷フィン）
１８端板（右舷フィン）
１９翼形状端板（左舷フィン）
２０翼形状端板（右舷フィン）
４１左舷フィン
４２右舷フィン
４３前縁部
４４中間部
４５魚尾後縁部
５１高揚力舵（マリナー型）
５２船尾
５３ピントル
５４舵ブレード（マリナー型）
５４ａ左舷側の面
５４ｂ右舷側の面
５５頂端板（マリナー型舵）
５６底端板（マリナー型舵）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high lift rudder for a ship.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one means for improving the maneuverability of a ship, a high lift rudder 2 is disposed behind a propeller 1 as shown in FIGS. This high lift rudder 2 is provided with a flat top end plate 4 and a bottom end plate 5 projecting to the left and right sides at the top end and bottom end of the rudder blade 3, respectively. The rudder blade 3 is connected to the rudder shaft 2a.
[0003]
The top end plate 4 and the bottom end plate 5 effectively incorporate the propeller propeller wake into the side surface of the rudder blade 3, reduce the influence of the blade end surface at the top end portion and the bottom end portion of the rudder blade 3, and generate high lift. The wake of the propulsion propeller 1 flowing into the high lift rudder 2 is rectified to improve the rudder effect, and the propulsion efficiency is increased.
[0004]
The rudder blade 3 has a horizontal cross-sectional contour extending forwardly in a semicircular shape, the front edge 6 being continuous with the front edge 6 and the streamlined width being increased to the maximum width, and then toward the minimum width 7a. The intermediate portion 7 is gradually reduced in width, and the fish tail rear edge portion 8 is formed continuously from the intermediate portion 7 and toward the rear end 8a having a predetermined width.
[0005]
With this configuration, when the rudder blade 3 is steered to the port side, for example, the wake of the propeller 1 hits the port side surface of the rudder blade 3 and generates lift as wings in the streamlined part, or the direct pressure of the water flow is The rudder blade 3 acts on the port side surface of the blade 3, and the reaction force of refraction of the water flow when flowing backward along the port side surface of the fish tail trailing edge 8 acts so that the rudder blade 3 has a streamlined shape. High lift is generated compared to ordinary rudder.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional high lift rudder described above, when the rudder angle is taken, a high lift force is generated and the maneuvering force of the ship increases. There is a problem that the drag loss is likely to increase due to the viscous resistance acting on the water flow refracting portion of the portion, and therefore the propulsion efficiency is likely to be lowered.
[0007]
In recent years, in particular, it has been demanded to improve the propulsion efficiency in the rudder system including the propeller and to save the energy of the ship. Furthermore, when sailing in stormy weather, it is required to reduce the bowing (yawing), vertical shaking (heaving) and pitching (pitching) of the ship, thereby improving the propulsion efficiency in the waves and increasing the safety. It has been.
[0008]
By the way, it is known that when the propeller is rotated clockwise (right rotation) when viewed from the rear, the flux of the propeller propeller wake flows backward while rotating to the right. The propulsion efficiency is improved by converting the rotational energy of the flux behind the propeller propeller into a lift that allows the forward direction component to be used as a thrust by the rudder.
[0009]
In addition to restraining the yaw of the ship as a characteristic characteristic of a rudder with high lift characteristics, the rudder is given the function of giving resistance to the vertical movement of the stern. The rocking (heaving) and the pitching (pitching) are suppressed, and the propulsion efficiency in sailing in the waves is improved and the safety of the ship is increased.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned problems, and by converting the rotational energy of the flux behind the propeller propeller efficiently into lift by the rudder and making it possible to use the forward direction component as thrust, While maintaining high maneuverability, the rudder has high propulsion efficiency, and the ship's bow (yawing), vertical shaking (heaving) and pitching (pitching) are suppressed by the rudder. Even if it exists, it aims at providing the high lift rudder for ships which can improve propulsion efficiency and can improve safety | security.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a high lift rudder for a ship according to the present invention according to claim 1 is disposed coaxially behind a propeller and has a top end plate at each of a top end portion and a bottom end portion of a rudder blade. And the bottom end plate, and the rudder blade is made to project forward in a semicircular shape in the contour of the horizontal section, and the width is increased to the maximum width portion in a streamlined manner continuously to the front edge portion, and then the minimum width In a high lift rudder for a ship having a shape composed of an intermediate part gradually reducing the width toward the part and a rear end part of the fishtail gradually increasing the width toward the rear end of the predetermined width continuously to the intermediate part A fin having a predetermined chord length from the front edge toward the rear is provided at the same level position as the axis of the propeller on the left and right side of the rudder blade, and the propeller blade rotates in the upward direction. The fins of the rudder blade facing the thrust have a component in the upward direction of the flow. An end plate that has an angle of attack that maximizes the ratio of forward thrust and drag generated by the propeller wake and that bends upward, downward, or both upward and downward by a predetermined length on the end surface of the fin. The fin of the rudder blade facing the heel side where the propeller blades rotate in the downward direction has an angle of attack that maximizes the ratio of the thrust in the forward direction and the drag generated by the wake behind the propeller with the downward component of the flow And an end plate that is bent upward, downward, or both up and down by a predetermined length on the end face of the fin, and the left and right fins have a semi-circular front edge and front edge. To the rear and streamline backward to increase the width once and then gradually reduce the width linearly to the minimum width later, and gradually increase the width from the rear end of the minimum width portion to the rear slightly Fish It is made of the trailing edge.
[0012]
With the above-described configuration, for example, when the propeller is rotated clockwise (right rotation) when viewed from the rear, the wake behind the propeller is a fin attached to the side where the propeller blade rises, that is, the port side of the rudder blade, and A lift force having a forward direction component is generated on each of the fins attached to the propeller blade lowering side, that is, the starboard side of the rudder blade, and the propulsive force is increased by the difference between the forward direction component and the drag component against them. This will contribute and improve the propulsion efficiency.
[0013]
Further, by providing the end plates on the blade end surfaces of the left and right fins, the influence of the end surfaces at the blade end portions of the fins is reduced, and the lift generated in the fins is increased. Further, the lift generated on the fin blade surface is further increased by the extension of the lift distribution on the fin blade surface to the end, and the free vortex generated at the blade end portion of the fin is weakened. That is, the forward direction component that can be used as thrust is also increased. Further, these end plates have an effect of converting a part of the free vortex into a forward force. Propulsion efficiency can be further improved by these effects.
[0014]
Further, these fins act to rectify the wake behind the propeller in the turbulent state, and the propulsion efficiency can be improved also in this respect. It also has the effect of suppressing the ups and downs (heaving) and pitching (pitching) of the ship, and improves the propulsion efficiency in waves during stormy weather, together with the bowing suppression effect inherent to high lift rudder. This can improve fuel economy and contribute to safe navigation.
The forward and backward components of the reaction force generated by the refraction of the water flow at the rear edge of the fishtail act on the left and right fins in addition to the lift generated by the angle of attack, so that the propulsion efficiency can be further increased. Further, since the blade cross-sectional shape is linear, manufacturing is facilitated.
[0015]
In the high lift rudder for a ship according to the second aspect of the present invention, both the end plates are arranged so as to be parallel to the streamline vector at the end plate portion of the wake of the propeller. With the above-described configuration, the viscous resistance of both end plates is reduced, and the propulsion efficiency can be further improved.
[0016]
In the marine high lift rudder according to the third aspect of the present invention, both end plates have a blade cross-sectional shape, and the forward thrust and drag generated by the streamline vector of the wake behind the propeller at the end plate portion. It is arranged in an attitude that makes an angle of attack that maximizes the ratio.
[0017]
With the configuration described above, each end plate of the left and right fins also generates lift, and since these lifts have components in the forward direction, they contribute to propulsion by the difference between these forward direction components and the drag component against them. The propulsion efficiency can be further improved.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Members that perform basically the same operations as those described above with reference to FIGS. 10 to 11 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0021]
1 to 4, the propeller 1 is shown rotating in the clockwise direction (right rotation) when viewed from the rear. On the port side surface 3a of the rudder blade 3 opposite to the side of the rudder blade 3 on which the propeller blades rotate in the upward direction, port fins 11 are projected at substantially the same level as the axis of the propeller 1.
[0022]
The port fin 11 has a blade cross section having a predetermined chord length from the front edge portion 12 toward the rear, and is disposed in a posture that forms an angle of attack α. This angle of attack α is an angle at which the ratio of the thrust in the forward direction and the drag generated by the wake of the propeller 1 having the upward component of the flow is maximized. The end face 13 of the port fin 11 is provided with a flat end plate 14, and the end plate 14 is bent upward and downward by a predetermined length.
[0023]
A starboard fin 15 projects from the starboard surface 3b of the rudder blade 3 facing the heel side where the propeller blades rotate in the descending direction at substantially the same level as the axis of the propeller 1.
[0024]
The starboard fin 15 has a blade cross section having a predetermined chord length from the front edge portion 16 toward the rear, and is disposed in a posture that forms an angle of attack α. The angle of attack α is an angle at which the ratio of the thrust in the forward direction and the drag generated by the wake of the propeller 1 having a downward flow component is maximized. A flat end plate 18 is provided on the end face 17 of the starboard fin 15, and the end plate 18 is bent downward and upward by a predetermined length.
[0025]
The degree of the wake of the propeller 1 is influenced by the shape of the stern of the ship, but generally rises backward. Therefore, the arrangement of the left and right side fins 11 and 15 takes into account the upward flow of the propeller propeller.
[0026]
Hereinafter, the operation of the above-described configuration will be described. As described above, the wake flux of the propeller 1 flows backward while rotating clockwise when the propeller 1 rotates clockwise as viewed from the rear.
[0027]
Accordingly, the wake of the propeller 1 flows into the port fin 11 at the angle of attack α with a backward and upward velocity vector, and flows into the starboard fin 15 with the angle of attack α with a backward and downward velocity vector. Then, lift is generated in the port fin 11 and starboard fin 15, respectively. Since these lifts have a component in the forward direction, the propulsion efficiency is improved by the thrust that contributes to the propulsion by the difference between the forward direction component and the drag component that counters these components.
[0028]
By providing the end plates 14 and 18 on the end surfaces 13 and 17 of the left and right fins 11 and 15, respectively, the influence of the end surfaces at the blade end portions of the fins 11 and 15 is reduced, and the lift generated in the fins 11 and 15 is increased. . Furthermore, the lift generated on the fins 11 and 15 is further increased by extending the lift distribution on the fin blade surface to the end and weakening the free vortex generated at the blade ends of the fins 11 and 15. growing. That is, the forward direction component that can be used as thrust is also increased. Further, these end plates have an effect of converting a part of the free vortex into a forward force. Propulsion efficiency is further improved by these effects.
[0029]
The left and right side fins 11 and 15 together with the end plates 14 and 18 act to rectify the wake of the propulsion propeller 1 in a turbulent state, and the propulsion efficiency can be improved also in this respect. .
[0030]
In addition, the left and right side fins 11 and 15 have an effect of suppressing the vertical shaking (heaving) and vertical pitching (pitching) of the ship. In addition to the bowing suppression effect inherent to the high lift rudder, Propulsion efficiency can be improved, fuel economy can be improved, and it can contribute to safe navigation.
[0031]
In the embodiment described above, the end plates 14 and 18 of the left and right saddle fins 11 and 15 are arranged in parallel with the axis of the propeller propeller 1, but as shown in FIG. 14 and 18 may be arranged so as to be parallel to the streamline vector at the end plate 14 or 18 of the wake of the propeller 1. By doing so, the viscous resistance of the end plates 14 and 18 is reduced, and the propulsion efficiency can be further improved.
[0032]
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The end face 13 of the port fin 11 is provided with an end plate 19 having a wing-shaped horizontal cross section, and the end plate 19 is bent upward and downward by a predetermined length. The end face 17 of the starboard fin 15 is provided with an end plate 20 having a wing-shaped horizontal cross section, and the end plate 20 is bent downward and upward by a predetermined length.
[0033]
The end plates 19 and 20 are arranged in a posture that forms an angle of attack β that maximizes the ratio of the thrust in the forward direction and the drag generated by the streamline vector of the wake behind the propeller 1 at the portions of the end plates 19 and 20, respectively. is doing.
[0034]
For this reason, the end plates 19 and 20 of the left and right saddle fins 11 and 15 also generate lift, and since these lifts have components in the forward direction, only the difference between these forward direction components and the drag component against them. It will be the thrust that contributes to the promotion.
[0035]
Therefore, in addition to the effects and effects described in the previous embodiments, the end plates 19 and 20 add the propulsion contribution thrust by the end plates 19 and 20 to the propulsion contribution thrust by the left and right fins 11 and 15. The propulsion efficiency is further improved.
[0036]
FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. The left and right fins 41 and 42 are connected to the front edge portion 43 and the front edge portion 43 whose wing cross-sectional shape is substantially semicircular, and once the width is increased in a streamlined manner, the width gradually becomes linear later. It comprises an intermediate portion 44 that is reduced to the minimum width, and a fishtail rear edge portion 45 that is gradually increased in width from the rear end of the minimum width portion to the rear.
[0037]
As a result, in addition to the generation of lift due to the angle of attack α, the fins 41 and 42 are affected by the forward direction component of the reaction force generated by the refraction of the water flow at the fish tail trailing edge 45, so that the propulsion efficiency can be further increased It becomes. Further, since the blade cross-sectional shape is linear, manufacturing is facilitated.
[0038]
It should be noted that the end plates 14 and 18 or the end plates 19 and 20 of the left and right fins 11 and 15 may be bent only upward or downward from the end surfaces 13 and 17 instead of bending upward or downward. Aim can be achieved.
[0039]
Each of the embodiments of the present invention described above is for the case where the type of the high lift rudder 2 is a so-called fishing rudder type, that is, the type in which the rudder blade 3 is suspended by the rudder shaft 2a. Applicable regardless of format.
[0040]
For example, FIGS. 8 to 9 show an embodiment in which the present invention is applied to a so-called mariner type high lift rudder. That is, the mariner type high lift rudder 51 is supported at the top of the rudder blade 54 by a pintle 53 provided so as to project downward from the center of the bottom surface of the stern 52. 55, and bottom end plates 56 each having a bent portion extending slightly downward are provided on the bottom surface, and the contour of the horizontal cross section of the rudder blade 54 is the same as that in each embodiment of the present invention described above. It is the same.
[0041]
8 to 9 show a state in which the propeller 1 rotates in the clockwise direction (right rotation) when viewed from the rear. On the port side surface 54a of the rudder blade 54 opposite to the side of the rudder blade 54 in which the propeller propeller blades rotate in the upward direction, the port fin 11 is protruded with an upward angle of attack α at substantially the same level position as the axis of the propeller 1 An end plate 14 is provided on the end face 13 of the port fin 11. On the starboard side surface 54b of the rudder blade 54, a starboard fin 15 is projected with a downward angle of attack α at substantially the same level as the axis of the propeller 1 and an end plate 18 is provided on the end surface 17 of the starboard fin 15. Is provided.
[0042]
The configuration, action, and effect of the left and right saddle fins 11 and 15 having the respective end plates 14 and 18 are the same as those described with reference to FIGS. Is omitted.
[0043]
Even when the present invention is applied to a mariner type high lift rudder, the configurations of the end plates 14 and 18 of the left and right fins 11 and 15 can be configured as described with reference to FIGS. it can.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a high lift rudder for a ship, the right and left eaves each having an angle of attack with respect to the wake of the propeller on both rudder sides of the rudder blade at substantially the same level position as the axis of the propeller. By providing fins and end plates on the fin end faces, the rotational energy of the propeller propeller downstream can be efficiently converted into forward thrust, and propulsion efficiency is maintained while maintaining the high maneuverability inherent to high lift rudder. The outstanding effect of providing a high rudder is also demonstrated.
[0045]
In addition to the bow control that is inherent to high lift rudder, the horizontal fins suppress the vertical and vertical swings of the ship, improving the propulsion efficiency in waves during stormy weather and contributing to safe navigation. is there.
[0046]
In addition, each end plate that has the blade cross-sectional shape of the left and right fins also generates lift, and since these lifts have components in the forward direction, they are propelled by the difference between these forward direction components and the drag component against them. It is possible to further improve the propulsion efficiency.
[0047]
In addition, the right and left heel fins, in which the forward direction component of the reaction force generated by the refraction of the water flow at the rear edge of the fishtail in addition to the generation of lift due to the angle of attack, can further increase the propulsion efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a rear view showing a high lift rudder for a ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view taken along the line aa in FIG. 1 of the high lift rudder for a ship.
FIG. 3 is a side view of the high lift rudder for a ship as viewed from the direction of arrows bb in FIG. 1;
4 is a side view taken along the line cc in FIG. 1 of the high lift rudder for the ship.
FIG. 5 is a partial cross-sectional plan view showing a high lift rudder for a ship according to another embodiment of the present invention and showing that the left and right side fin end plates are parallel to the streamline vector of the propeller propeller wake. is there.
FIG. 6 is a partial sectional plan view of a high lift rudder for a ship according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a vertical sectional view showing left and right fins of a high lift rudder for a ship according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a right side view showing an embodiment in which the present invention is implemented in a mariner type high lift rudder.
FIG. 9 is a left side view of the same.
FIG. 10 is a bird's eye view showing a conventional high lift rudder for a ship.
FIG. 11 is a view showing a horizontal sectional contour of a rudder blade of the high lift rudder for a ship.
[Explanation of symbols]
α Angle of attack (left and right fins)
β angle of attack (left and right side fin end plate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Propulsion propeller 2 High lift rudder 2a Rudder shaft 3 Rudder blade 3a Port side surface 3b Starboard side surface 4 Top end plate 5 Bottom end plate 6 Front edge (rudder blade)
7 Middle part (rudder blade)
7a Minimum width part 8 Fish tail rear edge (rudder blade)
8a Rear end 11 Port fin 12 Front edge (port fin)
13 End face (left side fin)
14 End plate (left side fin)
15 Starboard fin 16 Front edge (Starboard fin)
17 End face (Starboard fin)
18 End plate (Starboard fin)
19 Wing-shaped end plate (left fin)
20 Wing-shaped end plate (Starboard fin)
41 Port fin 42 Starboard fin 43 Front edge 44 Middle part 45 Fish tail rear edge 51 High lift rudder (mariner type)
52 Stern 53 Pintle 54 Rudder blade (Mariner type)
54a Port-side surface 54b Starboard-side surface 55 Top end plate (mariner type rudder)
56 Bottom end plate (mariner type rudder)

Claims

It is arranged coaxially behind the propeller and has a top plate and a bottom plate at the top and bottom ends of the rudder blade, respectively. After increasing the width to the maximum width portion in a streamlined manner continuously from the leading edge and the leading edge, the width is gradually decreased toward the minimum width portion, and the intermediate portion and the intermediate portion are continuously rearward by a predetermined width. In a high lift rudder for ships having a shape consisting of a rear tail edge of a fishtail that gradually increases in width toward the end, the front edge part is located at the same level as the axis of the propeller on the left and right side of the rudder blade. A fin having a predetermined chord length from the rear to the rear is provided, and the fin of the rudder blade facing the heel side where the propeller blade rotates in the upward direction is a forward generated by the wake of the propeller having an upward flow component Angle of attack that maximizes the ratio of directional thrust to drag The end plate of the rudder blade facing the heel side where the propeller blades rotate in the downward direction is provided with an end plate that is bent upward or downward by a predetermined length, or both vertically The propulsion propeller having a downward component has a posture that forms an angle of attack that maximizes the ratio of forward thrust and drag generated by the wake of the propeller, and is up or down a predetermined length on the end face of the fin, or up and down End plates that are bent on both sides are provided, and the right and left wing fins are connected to the front edge and the front edge where the blade cross-sectional shape is almost semicircular, and the width is once increased in a streamlined manner, and then the width is gradually increased later. A high lift rudder for a ship , comprising: an intermediate portion that linearly decreases to a minimum width; and a rear tail portion of a fishtail that gradually increases in width linearly from the rear end to the rear .

The high lift rudder for a ship according to claim 1, wherein both end plates are arranged so as to be parallel to a streamline vector at a portion of the end plate of the wake behind the propeller.

Both end plates have blade cross-sectional shapes, and are arranged in a posture that forms an angle of attack that maximizes the ratio of forward thrust and drag generated by the streamline vector of the wake behind the propeller at the end plate portion. The high lift rudder for a ship according to claim 1.