JP6160804B2 - Two-rudder system and ship equipped with two-rudder system - Google Patents
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Description
本発明は、船体の船尾管の後端に取り付けられるプロペラと、二枚の舵板と、二枚の舵板を駆動軸を介して駆動する駆動手段を備えた二枚舵システム及び二枚舵システムを装備した船舶に関する。 The present invention relates to a two-rudder system and a two-rudder equipped with a propeller attached to the rear end of a stern tube of a hull, two rudder plates, and driving means for driving the two rudder plates via a drive shaft. It relates to ships equipped with the system.
舵は、操舵力を高め、またプロペラの加速流を利用する目的で、プロペラの後方に配置されることが一般的である。
しかしながら、幅広な肥大船においては、船尾の流れが不安定になるため、進路安定性が極端に劣化する。さらに操縦力を向上させるために、舵を大型化しているが、船尾におけるプロペラと舵の収納スペースが不十分となり、プロペラが極端に船体に近づき推進性能を劣化させていた。
船舶の歴史からみて、船舶を推進する手段は過去の帆による帆船時代から、主機関によりプロペラを駆動するプロペラ時代に代わっているが、舵についてはその形や位置が帆船時代となんら変わっていない。現在の地球温暖化防止の対策が求められる時代において、舵を本来の舵だけでなく積極的に省エネ装置として利用することの追求が必要である。
The rudder is generally arranged behind the propeller for the purpose of increasing the steering force and using the acceleration flow of the propeller.
However, in a wide enlarged ship, the stern flow becomes unstable, and the course stability is extremely deteriorated. In order to further improve maneuverability, the rudder has been enlarged, but the propeller and rudder storage space at the stern has become insufficient, and the propeller has come extremely close to the hull, deteriorating propulsion performance.
From the ship's history, the means of propelling the ship has been replaced by the propeller era in which the main engine drives the propeller from the past sailing ship sailing era, but the shape and position of the rudder has not changed from the sailing ship era. . In today's era when global warming prevention measures are required, it is necessary to pursue the use of rudder as an energy-saving device in addition to the original rudder.
特許文献1及び特許文献2は、プロペラの後方に舵を配置した船舶である。
特許文献3では、二枚の舵板をプロペラの側方に配置する構成が提案されている(図8及び段落番号(0019))。
特許文献4は、プロペラより前方に舵が位置するものである。
Patent document 1 and patent document 2 are the ships which have arrange | positioned the rudder behind the propeller.
In patent document 3, the structure which arrange | positions two rudder plates to the side of a propeller is proposed (FIG. 8 and paragraph number (0019)).
In Patent Document 4, the rudder is located in front of the propeller.
特許文献1及び特許文献2では、プロペラの後方に舵を配置しているため、舵推力を発生させるものではない。
特許文献3は、二枚の舵板をプロペラの側方に配置しているが、二枚の舵板は、外側に湾曲面を形成し、内側を平坦面としてキャンバーを形成しておらず、二枚の舵板の間を流れるプロペラ後流の整流化を図っている。
すなわち、特許文献3では、舵板の外側の湾曲によって外側の流れが早くなり、舵板の前縁で内側から外側へ向かう流れが生じ、結果的に内側の流れが減速される。そのため、揚力は舵板の外側の方向に生じるがその向きは、舵板に入る流れが船体中心に向かう方向のため、船首方向では無く、抗力となる船尾方向に向いている。従って、特許文献3では、プロペラ推力は向上するが、舵推力は発生しない。
なお、特許文献4は、アジスマ推進器に関するものであり、単に舵がプロペラより前方にあるというものにすぎなく、舵システムとしての基本構成がそもそも異なるものである。
In Patent Document 1 and Patent Document 2, the rudder thrust is not generated because the rudder is disposed behind the propeller.
Patent Document 3 arranges two rudder plates on the side of the propeller, but the two rudder plates form a curved surface on the outside and do not form a camber with the inside as a flat surface, Rectification of the wake of the propeller that flows between the two rudder blades is planned.
That is, in Patent Document 3, the outer flow becomes faster due to the outer curve of the rudder plate, and a flow from the inner side to the outer side is generated at the front edge of the rudder plate. As a result, the inner flow is decelerated. Therefore, lift is generated in the direction outside the rudder plate, but the direction is directed to the stern direction, which is a drag force, not the bow direction because the flow entering the rudder plate is toward the center of the hull. Therefore, in Patent Document 3, the propeller thrust is improved, but the rudder thrust is not generated.
Note that Patent Document 4 relates to an azimuth propulsion device, which is merely that the rudder is in front of the propeller, and the basic configuration of the rudder system is different in the first place.
本発明は、舵板によって舵推力を発生させ、推進性能を高める二枚舵システム、及び二枚舵システムを装備した船舶を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a twin rudder system that generates rudder thrust by a rudder plate and enhances propulsion performance, and a ship equipped with the dual rudder system.
請求項1記載の本発明に対応した二枚舵システムにおいては、船体の船尾管の後端に取り付けられるプロペラの側方に配置する二枚の舵板と、二枚の舵板を駆動軸を介して駆動する駆動手段を備えた二枚舵システムであって、二枚の舵板の内側にキャンバーを形成し、二枚の舵板を駆動手段により独立して駆動可能に構成し、二枚の舵板は、非旋回時に舵板の前部が舵板の上端より下方に位置する船体の船尾部の終端よりも後方でプロペラよりも前方になるように配置され、かつ駆動軸は船体に対する前後方向の位置がプロペラと略同位置に配置され、旋回時に一方の舵板の前部が船尾部に近づくように駆動手段により同方向に同じ舵角で動作するとともに、制動時に駆動手段により互いに反対方向に動作することを特徴とする。請求項1に記載の本発明によれば、舵板によって船尾流れの整流効果を生じさせるとともに流れを縮流させ舵推力を発生させることができる。また、二枚の舵板が互いに反対方向に動作することで船舶の制動距離を短くすることができる。 In the two-rudder system corresponding to the present invention described in claim 1, two rudder plates arranged on the side of the propeller attached to the rear end of the stern tube of the hull, and the two rudder plates are used as drive shafts. A two-rudder system having driving means for driving through two cambers formed inside the two rudder plates, and the two rudder plates can be driven independently by the driving means. The rudder plate is arranged so that the front portion of the rudder plate is located behind the upper end of the rudder plate and the front end of the propeller and is ahead of the propeller when not turning, and the drive shaft is The position in the front-rear direction is arranged at approximately the same position as the propeller, and the front part of one rudder plate is operated in the same rudder angle in the same direction by the driving means so as to approach the stern part at the time of turning, and each other by the driving means at the time of braking It is characterized by operating in the opposite direction. According to the first aspect of the present invention, the rudder plate can generate a stern flow rectification effect and reduce the flow to generate rudder thrust. Moreover, the braking distance of a ship can be shortened because two rudder plates operate | move to a mutually opposing direction.
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載の二枚舵システムにおいて、二枚の舵板を、船体の船尾部の縮流によるキャンバーの効果、又は船尾部の流れに対する迎角の効果により船体を前方に推進する推力を発生する構成としたことを特徴とする。請求項2に記載の本発明によれば、二枚の舵板を船尾部において船体中心方向に向かう流れの中で、内側にキャンバーを形成した舵板として配置することで船体を前方に推進する推力を発生させることができる。例えば、二枚の舵板の前方幅を後方幅に対して大きくし、船体中心線に対して0度以上10度以内傾けることで、揚力の増加に対して抵抗が少ない最適な舵板となり、大きな舵推力を得ることができる。 The present invention according to claim 2 is the dual rudder system according to claim 1, wherein the two rudder plates are provided with a camber effect due to contraction of the stern portion of the hull or an angle of attack effect on the stern flow. It is characterized by generating a thrust for propelling the hull forward. According to the second aspect of the present invention, the hull is propelled forward by arranging the two rudder plates as a rudder plate with a camber formed inside in the flow toward the hull center direction at the stern part. Thrust can be generated. For example, by increasing the front width of the two rudder plates with respect to the rear width and tilting them between 0 degrees and 10 degrees with respect to the hull center line, it becomes an optimum rudder plate with little resistance to increase in lift, A large rudder thrust can be obtained.
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載の二枚舵システムにおいて、さらに旋回性を必要とする場合に、他方の舵板の角度が舵角と異なるように駆動手段により動作することを特徴とする。請求項3に記載の本発明によれば、例えば一方の舵板を船体に近接させた後に、他方の舵板を更に駆動させることで船体に大きな横力を生じさせることができ、旋回性が向上する。 According to a third aspect of the present invention, in the two-rudder system according to the first or second aspect, when further turning performance is required, the driving means so that the angle of the other rudder plate is different from the rudder angle. It operates by. According to the third aspect of the present invention, for example, after making one rudder plate close to the hull, the other rudder plate can be further driven to generate a large lateral force on the hull. To improve .
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の二枚舵システムにおいて、駆動軸の一端を船体から延出されプロペラの下方に配置するプロペラガードで支持したことを特徴とする。請求項4に記載の本発明によれば、駆動軸を両端支持することで、舵板からの負荷に対する強度を高めることができる。なお、舵板の下端を連結しその部分をプロペラが海底や漂流物に接触しないようプロペラガードとして利用することも可能である。 The present invention 請 Motomeko 4 wherein, in the two rudder system according to any one of claims 1 to 3, one end of the drive shaft is supported by propeller guard disposed below the propeller extending from the hull It is characterized by that. According to the fourth aspect of the present invention, the strength against the load from the steering plate can be increased by supporting the drive shaft at both ends. It is also possible to connect the lower ends of the rudder plates and use that portion as a propeller guard so that the propeller does not come into contact with the seabed or drifting objects.
請求項5記載の本発明に対応した二枚舵システムを装備した船舶においては、請求項1から請求項4のいずれかに記載の二枚舵システムを船舶に装備したことを特徴とする。請求項5に記載の本発明によれば、舵推力を利用した低燃費の船舶を実現できる。 In the ship equipped with the two-rudder system corresponding to this invention of Claim 5 , the ship was equipped with the two-rudder system in any one of Claims 1-4 . According to the fifth aspect of the present invention, a low fuel consumption ship using rudder thrust can be realized.
請求項6記載の本発明は、請求項5に記載の二枚舵システムを装備した船舶において、船舶が、方形係数が0.7以上又は長さ幅比(L/B)が5以下の肥大船であることを特徴とする。請求項6に記載の本発明によれば、船尾の流れが不安定な肥大船において、推進性能を高め、舵推力による低燃費化を図ることができる。 The present invention described in claim 6 is a ship equipped with the dual rudder system according to claim 5 , wherein the ship is enlarged with a square coefficient of 0.7 or more or a length-width ratio (L / B) of 5 or less. It is a ship. According to the sixth aspect of the present invention, in the enlarged ship where the stern flow is unstable, the propulsion performance can be improved and the fuel consumption can be reduced by the rudder thrust.
請求項7記載の本発明は、請求項5又は請求項6に記載の二枚舵システムを装備した船舶において、舵板の上端より下方に位置する船尾部を、船体中心線からの幅をほぼ同じにした二次元的な形状とした、又は舵板を船体に近接させた操舵時に一方の舵板の前部と船体との隙間が少なくなりフラップ的に作用する形状としたことを特徴とする。請求項7に記載の本発明によれば、一方の舵板を船体に近接させた操舵時に、その舵板と船体との隙間を極力小さくしフラップ効果を高めるとともに、他方の舵板を更に舵角を大きく取り、ガイドベーンのように作用させることで旋回力を向上させることができる。 The present invention of claim 7, wherein, in the ship equipped with the two rudder system of claim 5 or claim 6, the stern portion which is located below the upper end of the rudder blade, substantially the width of the hull center line It has the same two-dimensional shape, or a shape that acts like a flap because the gap between the front part of one rudder plate and the hull is reduced during steering with the rudder plate close to the hull. . According to the seventh aspect of the present invention, at the time of steering with one rudder plate close to the hull, the gap between the rudder plate and the hull is made as small as possible to enhance the flap effect, and the other rudder plate is further steered. The turning force can be improved by taking a large angle and acting like a guide vane.
請求項8記載の本発明は、請求項5から請求項7のいずれかに記載の二枚舵システムを装備した船舶において、船尾管の後端から船体の船尾後端部までの距離を、船体の長さに対して3%以下としたことを特徴とする。請求項8に記載の本発明によれば、プロペラを後方に位置させることができ、従来船と比較して水線形状を長くすることができ、抵抗の少ない船尾形状としたり船尾部の船倉容積を増すことが可能となる。 The present invention according to claim 8 is a ship equipped with the dual rudder system according to any one of claims 5 to 7 , wherein the distance from the rear end of the stern tube to the rear end of the stern It is characterized by being 3% or less with respect to the length. According to the present invention as set forth in claim 8 , the propeller can be positioned rearward, the water line shape can be made longer than that of the conventional ship, and the stern shape of the stern part can be made less stern. Can be increased.
本発明によれば、舵板によって船尾流れの整流効果を生じさせるとともに流れの縮流によりプロペラ効率を向上させ、また舵推力を発生させることができ、舵を本来の舵だけでなく積極的に省エネ装置として機能させることができる。また、二枚の舵板が互いに反対方向に動作することで船舶の制動距離を短くすることができる。 According to the present invention, the rudder plate can generate a stern flow rectification effect, improve the propeller efficiency by reducing the flow, and generate a rudder thrust. It can function as an energy saving device. Moreover, the braking distance of a ship can be shortened because two rudder plates operate | move to a mutually opposing direction.
また、二枚の舵板を、船体の船尾部の縮流によるキャンバーの効果、又は船尾部の流れに対する迎角の効果により船体を前方に推進する推力を発生する構成とした場合には、例えば二枚の舵板の前方幅を後方幅に対して大きくし、船体中心線に対して0度以上10度以内傾けることで、揚力の増加に対して抵抗が少ない最適な舵板となり、大きな舵推力を得ることができる。 In addition, when the two rudder plates are configured to generate thrust for propelling the hull forward by the effect of camber due to contraction of the stern part of the hull, or the angle of attack effect on the flow of the stern part, By increasing the front width of the two rudder blades relative to the rear width and tilting them from 0 degrees to 10 degrees with respect to the hull center line, it becomes an optimum rudder with little resistance to increased lift, and a large rudder Thrust can be obtained.
また、他方の舵板の角度が舵角と異なるように駆動手段により動作する場合には、例えば一方の舵板を船体に近接させた後に、他方の舵板を更に駆動させることで船体に大きな横力を生じさせることができ、旋回性がさらに向上する。 Further, when the driving means is operated so that the angle of the other rudder plate is different from the rudder angle, for example, after the one rudder plate is brought close to the hull, the other rudder plate is further driven to greatly increase the hull. Lateral force can be generated, and turning performance is further improved .
また、駆動軸の一端を船体から延出されプロペラの下方に配置するプロペラガードで支持した場合には駆動軸を両端支持することで、舵板からの負荷に対する強度を高めることができる。 Also, one end of the drive shaft by two ends supporting the drive shaft when supported by the propeller guard disposed below the propeller extending from the hull, it is possible to enhance the strength against a load from the steering plate.
また、本発明によれば、二枚舵システムを船舶に装備した場合には、舵推力を利用した低燃費の船舶を実現できる。 Further, according to the present invention, when the ship is equipped with a two-rudder system, a low fuel consumption ship using rudder thrust can be realized.
また、船舶が、方形係数が0.7以上又は長さ幅比(L/B)が5以下の肥大船である場合には、船尾の流れが不安定な肥大船において、推進性能を高め、舵推力による低燃費化を図ることができる。 In addition, when the ship is an enlarged ship having a square coefficient of 0.7 or more or a length-width ratio (L / B) of 5 or less, in the enlarged ship where the stern flow is unstable, the propulsion performance is improved. Fuel consumption can be reduced by rudder thrust.
また、舵板の上端より下方に位置する船尾部を、船体中心線からの幅をほぼ同じにした二次元的な形状とした、又は舵板を船体に近接させた操舵時に一方の舵板の前部と船体との隙間が少なくなりフラップ的に作用する形状とした場合には、一方の舵板を船体に近接させた操舵時に、その舵板と船体との隙間を極力小さくしフラップ効果を高めるとともに、他方の舵板を更に舵角を大きく取り、ガイドベーンのように作用させることで旋回力を向上させることができる。 In addition, the stern portion located below the upper end of the rudder plate has a two-dimensional shape with the same width from the hull center line, or one rudder plate at the time of steering with the rudder plate close to the hull. When the shape is such that the gap between the front and the hull is reduced and acts like a flap, when steering with one rudder plate close to the hull, the gap between the rudder plate and the hull is made as small as possible to achieve the flap effect. While increasing, the turning angle of the other rudder plate can be further increased, and the turning force can be improved by acting like a guide vane.
また、船尾管の後端から船体の船尾後端部までの距離を、船体の長さに対して3%以下とした場合には、プロペラを後方に位置させることができ、従来船と比較して水線形状を長くすることができ、抵抗の少ない船尾形状としたり船尾部の船倉容積を増すことが可能となる。 In addition, if the distance from the rear end of the stern tube to the stern rear end of the hull is 3% or less with respect to the length of the hull, the propeller can be positioned rearward, compared to the conventional ship. Thus, the waterline shape can be lengthened, and the stern shape with less resistance can be obtained, or the hold capacity of the stern portion can be increased.
以下に、本発明の実施形態による二枚舵システムを装備した船舶について説明する。
図1は同実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶を示す要部側面構成図、図2は同船舶の要部平面構成図、図3は図2において操舵時の状態を示す要部平面構成図である。
Below, the ship equipped with the two-rudder system by embodiment of this invention is demonstrated.
1 is a side view of a main part of a ship equipped with a twin rudder system according to the embodiment, FIG. 2 is a plan view of a main part of the ship, and FIG. 3 is a main part of FIG. FIG.
本発明の実施形態による船舶は、船体10の船尾管11の後端12に取り付けられるプロペラ20と、二枚の舵板30と、二枚の舵板30を駆動軸40を介して駆動する駆動手段50を備えている。
二枚の舵板30は、プロペラ20の側方に配置するとともに二枚の舵板30の内側にはキャンバー(翼弦と中心線の差)31を形成している。二枚の舵板30は、後述するように、プロペラ20の前方に配置してもよい。
The ship according to the embodiment of the present invention drives the propeller 20 attached to the rear end 12 of the stern tube 11 of the hull 10, the two rudder plates 30, and the two rudder plates 30 via the drive shaft 40. Means 50 are provided.
The two rudder plates 30 are arranged on the side of the propeller 20, and a camber (difference between the chord and the center line) 31 is formed inside the two rudder plates 30. The two rudder plates 30 may be disposed in front of the propeller 20 as will be described later.
駆動軸40は、舵板30の前後方向の中心よりも前方に配置する。図2に示すように、舵板30の前後方向の長さをEとしたとき、駆動軸40は、舵板30の前端から1/2Eまでの位置、より好ましくは舵板30の前端から1/3Eまでの位置に配置する。このように、駆動軸40を舵板30の前後方向の中心よりも前方に配置することで、小さな駆動負荷で舵板30を動作させることができる。 The drive shaft 40 is disposed ahead of the center of the rudder plate 30 in the front-rear direction. As shown in FIG. 2, when the length in the front-rear direction of the rudder plate 30 is E, the drive shaft 40 is located at a position from the front end of the rudder plate 30 to 1 / 2E, more preferably 1 from the front end of the rudder plate 30. / 3E up to 3E. Thus, the steering plate 30 can be operated with a small driving load by disposing the drive shaft 40 ahead of the center of the steering plate 30 in the front-rear direction.
本実施の形態によれば、二枚の舵板30を、プロペラ20の側方に配置するとともに二枚の舵板30の内側にはキャンバー31を形成することで、舵板30によって船尾流れの整流効果を生じさせるとともに流れを縮流させ舵推力を発生させることができる。
二枚の舵板30は、船体10の船尾部の流れを縮流させるキャンバー31の効果により、船体10を前方に推進する推力を発生する形状としている。船体10を前方に推進する推力を発生する形状は、例えば二枚の舵板30の前方幅Aを後方幅Bに対して大きくし、船体10の中心線に対して0度以上10度以内傾けることで、船体10の船尾部の流れに対して適度な迎角を有した配置を確保でき、プロペラ効率を増し、揚力の増加に対して抵抗が少ない最適な舵板30となり、大きな舵推力を得ることができる。
According to the present embodiment, the two rudder plates 30 are arranged on the side of the propeller 20 and the camber 31 is formed on the inner side of the two rudder plates 30, so that the rudder plate 30 causes the stern flow. A rectifying effect can be produced and the flow can be reduced to generate rudder thrust.
The two rudder plates 30 have a shape that generates thrust to propel the hull 10 forward by the effect of the camber 31 that reduces the flow of the stern portion of the hull 10. The shape for generating the thrust for propelling the hull 10 forward is, for example, that the front width A of the two rudder plates 30 is made larger than the rear width B, and is tilted from 0 degrees to 10 degrees with respect to the center line of the hull 10. Thus, an arrangement having an appropriate angle of attack with respect to the flow of the stern portion of the hull 10 can be secured, the propeller efficiency is increased, and the optimum rudder plate 30 with less resistance to the increase in lift is obtained, and a large rudder thrust is obtained. Can be obtained.
船尾管11の後端12から船体10の船尾後端部13までの距離Dは、通常は船体10の長さ(Lpp)に対して3.5%を超えるが、本実施の形態では、二枚の舵板30を、プロペラ20の前方又は側方に配置するとともに二枚の舵板30の内側にはキャンバー31を形成することで、操縦力を向上させるために舵板30を大型化する必要が無いため、
3%以下とすることができる。このため、船体10の船尾部を後方にずらすことができ、船尾部を抵抗の少ない細長い形状としたり、船尾部の船倉の容積を増すことが可能となる。
The distance D from the rear end 12 of the stern tube 11 to the stern rear end portion 13 of the hull 10 usually exceeds 3.5% with respect to the length (Lpp) of the hull 10, but in this embodiment, two The steering plate 30 is arranged in front of or on the side of the propeller 20 and the camber 31 is formed inside the two steering plates 30 to increase the size of the steering plate 30 in order to improve the steering force. Because there is no need
It can be 3% or less. For this reason, the stern portion of the hull 10 can be shifted rearward, and the stern portion can be formed into an elongated shape with little resistance, or the volume of the hold of the stern portion can be increased.
図3に示すように、二枚の舵板30は、連結手段32で連結され、駆動軸40を介して駆動手段50にて二枚の舵板30を同じ角度で動作させている。駆動手段50にて二枚の舵板30を同じ角度で動作させることで、舵板30の動作を安定的に行わせることができ、また、一つの駆動手段50で駆動することができる。
操舵時には、一方の舵板30を船体10に当接させ、舵板30の前端と船体10との隙間を無くすことが好ましい。
As shown in FIG. 3, the two rudder plates 30 are connected by the connecting means 32, and the two rudder plates 30 are operated at the same angle by the driving means 50 via the drive shaft 40. By operating the two rudder plates 30 at the same angle by the driving means 50, the rudder plate 30 can be operated stably, and can be driven by one driving means 50.
At the time of steering, it is preferable that one rudder plate 30 is brought into contact with the hull 10 to eliminate a gap between the front end of the rudder plate 30 and the hull 10.
図4は、大型肥大船として本実施の形態による二枚舵システムを装備したモデル船を用いて水槽実験を行った結果を示すグラフである。
図4では、横軸をプロペラ推力(kg)、縦軸を舵推力(kg)として、本実施の形態による二枚舵システムを装備したモデル船と通常舵を装備したモデル船とを比較している。
ここで用いたモデル船は、垂線間長さ(Lpp)を225m、船の幅(B)を48.8m、方形係数(Cb)を0.8、喫水深さ(d)を13.4mとした。
FIG. 4 is a graph showing the results of an aquarium experiment using a model ship equipped with a twin rudder system according to the present embodiment as a large enlarged ship.
In FIG. 4, a model ship equipped with the two-rudder system according to the present embodiment and a model ship equipped with a normal rudder are compared with the propeller thrust (kg) on the horizontal axis and the rudder thrust (kg) on the vertical axis. Yes.
The model ship used here has a vertical length (Lpp) of 225 m, a ship width (B) of 48.8 m, a square factor (Cb) of 0.8, and a draft depth (d) of 13.4 m. did.
本実施の形態による二枚舵システムを装備したモデル船では、プロペラ推力が1.300から1.500kgの範囲では、プロペラ推力の7から8%の推力が発生している。一方、通常舵を装備したモデル船では6%程度の船体抵抗が生じている。
従って、本実施の形態による二枚舵システムを装備したモデル船は、通常舵を装備したモデル船と比較して15%以上の馬力節減となっている。
In the model ship equipped with the twin rudder system according to the present embodiment, a thrust of 7 to 8% of the propeller thrust is generated when the propeller thrust is in the range of 1.300 to 1.500 kg. On the other hand, a model ship equipped with a normal rudder has a hull resistance of about 6%.
Therefore, the model ship equipped with the two-rudder system according to this embodiment has a horsepower saving of 15% or more compared to the model ship equipped with the normal rudder.
図5は、図4と同じ二枚舵システムを装備したモデル船と通常舵を装備したモデル船とを比較し、通常舵を装備したモデル船に対する二枚舵システムを装備したモデル船の馬力低減率を示すグラフであり、横軸を船速(ノット)、左縦軸を馬力(kw)、右縦軸を馬力低減率(%)としている。
船速が大きいほど通常舵を装備したモデル船に対する二枚舵システムを装備したモデル船の馬力低減率は向上する。実際の航行時の船速を14.5ノットとすると12%程度の馬力低減率、実際の航行時の船速を16.5ノットとすると15%程度の馬力低減率となる。
FIG. 5 compares the model ship equipped with the same two-rudder system as in FIG. 4 with the model ship equipped with the normal rudder, and the horsepower reduction of the model ship equipped with the two-rudder system with respect to the model ship equipped with the normal rudder. In this graph, the horizontal axis represents boat speed (knots), the left vertical axis represents horsepower (kw), and the right vertical axis represents horsepower reduction rate (%).
As the boat speed increases, the horsepower reduction rate of the model ship equipped with the two-rudder system for the model ship equipped with the normal rudder increases. If the ship speed during actual navigation is 14.5 knots, the horsepower reduction rate is about 12%. If the ship speed during actual navigation is 16.5 knots, the horsepower reduction rate is about 15%.
図4及び図5に示すように、二枚舵システムを船舶に装備した場合には、舵推力を利用した低燃費の船舶を実現できる。 As shown in FIGS. 4 and 5, when a two-rudder system is installed in a ship, a low fuel consumption ship using rudder thrust can be realized.
図6は、本発明の実施形態による二枚舵システムを装備した場合の船体の改良を示す説明図である。
図6では、本実施の形態の船体10のプロペラ軸心ライン及び本実施の形態の船体10の舵板上端ラインと、通常舵船の船体のプロペラ軸心ライン及び通常舵船の船体の舵板上端ラインとを示している。なお、通常舵船の船体の舵板上端ラインは、本実施の形態の船体10の舵板上端ラインと同じ高さとしている。
FIG. 6 is an explanatory view showing an improvement of the hull in the case where the two-slewing system according to the embodiment of the present invention is equipped.
In FIG. 6, the propeller axis line of the hull 10 of the present embodiment, the rudder plate upper end line of the hull 10 of the present embodiment, the propeller axis line of the hull of the normal rudder ship, and the rudder plate of the hull of the normal rudder ship The top line is shown. In addition, the rudder plate upper end line of the hull of a normal rudder ship is set to the same height as the rudder plate upper end line of the hull 10 of the present embodiment.
本実施形態による二枚舵を装備する場合には、プロペラ20を通常舵船の舵位置まで移動することができる。従って、通常舵船と比較して、船尾を細長く変形でき、船体抵抗を減らし大幅な性能改善が可能となる。 When equipped with the two-wheel rudder according to the present embodiment, the propeller 20 can be moved to the rudder position of the normal rudder ship. Therefore, compared with a normal rudder ship, the stern can be elongated and the hull resistance can be reduced and the performance can be greatly improved.
図7は、本発明の実施形態による二枚舵システムを装備した場合の船体の他の改良を示す要部構成図である。なお、図7では、舵板30と船尾部14の一部だけを示し、その他の構成は説明の都合上省略している。
本実施の形態では、舵板30の上端より下方に位置する船尾部14を、船体中心線からの幅をほぼ同じにした二次元的な形状としている。すなわち、舵板30の上端ラインにおける船尾部ライン14aと、舵板30の下端ラインにおける船尾部ライン14bとは、平面視でほぼ一致させた船体形状としている。
FIG. 7 is a main part configuration diagram showing another improvement of the hull in the case of being equipped with a twin rudder system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 7, only a part of the rudder plate 30 and the stern part 14 are shown, and other configurations are omitted for convenience of explanation.
In the present embodiment, the stern portion 14 positioned below the upper end of the rudder plate 30 has a two-dimensional shape having substantially the same width from the hull center line. That is, the stern part line 14a in the upper end line of the rudder plate 30 and the stern part line 14b in the lower end line of the rudder plate 30 have a hull shape that is substantially matched in plan view.
このように、舵板30の上端より下方に位置する船尾部14を、垂直方向には角度を持たせない、あるいは角度を小さく設定した二次元的な船体形状とすることで、一方の舵板30を船体10に近接させた操舵時に、一方の舵板30と船体10(船尾部14)との隙間を無くし、一方の舵板30がフラップのように作用することで、舵推力を更に高めることができる。 In this way, the stern portion 14 positioned below the upper end of the rudder plate 30 has a two-dimensional hull shape that does not have an angle in the vertical direction or has a small angle, so that one rudder plate At the time of steering with 30 close to the hull 10, the rudder between one rudder plate 30 and the hull 10 (stern part 14) is eliminated, and one rudder plate 30 acts like a flap, thereby further increasing rudder thrust. be able to.
図8は、本発明の実施形態による二枚舵システムを装備した場合の船体の更に他の改良を示す説明図である。
図8に示す船舶は、垂線間長さ(Lpp)を300m、船の幅(B)を65m、喫水深さ(d)を17.9mとした船体10を示している。
通常舵船では、船尾管11の後端12aから船体10の船尾後端部13までの距離Daは、14m以上であり、船体10の長さ(Lpp=300m)に対して4.7%である。
FIG. 8 is an explanatory view showing still another improvement of the hull in the case where the two-rudder system according to the embodiment of the present invention is installed.
The ship shown in FIG. 8 shows the hull 10 having a vertical length (Lpp) of 300 m, a ship width (B) of 65 m, and a draft depth (d) of 17.9 m.
In a normal rudder ship, the distance Da from the rear end 12a of the stern tube 11 to the stern rear end 13 of the hull 10 is 14 m or more, which is 4.7% with respect to the length of the hull 10 (Lpp = 300 m). is there.
本発明の実施形態による二枚舵システムを装備した場合には、船尾管11の後端12bから船体10の船尾後端部13までの距離Dbは、9m以下とすることができ、船体10の長さ(Lpp=300m)に対して3%以下とすることができる。
このように、船尾管11の後端12bから船体10の船尾後端部13までの距離Dbを、船体10の長さに対して3%以下とすることで、プロペラ20を後方に位置させることができ、従来船と比較して水線形状を長くすることができる。あるいは、船尾部の船倉の容積を増すことが可能となる。
When equipped with the twin rudder system according to the embodiment of the present invention, the distance Db from the rear end 12b of the stern tube 11 to the stern rear end portion 13 of the hull 10 can be 9 m or less. It can be 3% or less with respect to the length (Lpp = 300 m).
Thus, the propeller 20 is positioned rearward by setting the distance Db from the rear end 12b of the stern tube 11 to the stern rear end 13 of the hull 10 to 3% or less with respect to the length of the hull 10. The water line shape can be made longer than that of conventional ships. Or it becomes possible to increase the volume of the hold of a stern part.
図9は本発明の他の実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶を示す要部側面構成図である。図1と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶は、駆動軸40の一端41を船体10から延出されプロペラ20の下方に配置するプロペラガード60で支持している。なお、本実施の形態においても、プロペラガード60で支持している以外は、図2及び図3と同じ構成であり、同じ動作を行う。
FIG. 9 is a side view of a main part showing a ship equipped with a two-rudder system according to another embodiment of the present invention. The same components as those in FIG.
The ship equipped with the two-rudder system according to the present embodiment supports one end 41 of the drive shaft 40 with a propeller guard 60 that extends from the hull 10 and is disposed below the propeller 20. In this embodiment, the configuration is the same as in FIGS. 2 and 3 except that it is supported by the propeller guard 60, and performs the same operation.
本実施の形態によれば、駆動軸40を両端支持することで、舵板30からの負荷に対する強度を高めることができる。 According to the present embodiment, the strength against the load from the steering plate 30 can be increased by supporting the drive shaft 40 at both ends.
図10は本発明の更に他の実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶を示す要部平面構成図、図11は図10において操舵時の状態を示す要部平面構成図である。図1から図3と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶は、二枚の舵板30を、プロペラ20の前方に配置している以外は、図1と同じ構成であり、同じ動作を行う。
FIG. 10 is a plan view of a principal part showing a ship equipped with a two-rudder system according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a plan view of a relevant part showing the state during steering in FIG. The same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The ship equipped with the two-rudder system according to the present embodiment has the same configuration as FIG. 1 except that the two rudder plates 30 are arranged in front of the propeller 20, and performs the same operation.
本実施の形態によれば、二枚の舵板30を、プロペラ20の前方に配置するとともに二枚の舵板30の内側にはキャンバー31を形成することで、舵板30によって船尾流れの整流効果を生じさせるとともに流れを縮流させ舵推力を発生させることができる。 According to the present embodiment, the two rudder plates 30 are arranged in front of the propeller 20 and the camber 31 is formed inside the two rudder plates 30, so that the stern flow is rectified by the rudder plate 30. An effect can be produced and the flow can be reduced to generate rudder thrust.
なお、図1から図3に示すように、二枚の舵板30をプロペラ20の側方に配置する場合には舵推力が大きくなり、図10及び図11に示すように、二枚の舵板30をプロペラ20の前方に配置する場合には推進性能(針路安定性)がより高まる傾向となる。
このような舵推力と推進性能のどちらを重視するか、また水線形状を長くすることや船倉の容積を増すことの必要性に応じて、二枚の舵板30はプロペラ20の側方から前方の任意の位置に配置することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, when the two rudder plates 30 are arranged on the side of the propeller 20, the rudder thrust increases, and as shown in FIGS. 10 and 11, the two rudder thrusters are used. When the plate 30 is arranged in front of the propeller 20, the propulsion performance (course stability) tends to be further increased.
Depending on whether the rudder thrust or propulsion performance is emphasized, and the necessity of increasing the water line shape or increasing the volume of the hold, the two rudder plates 30 are arranged from the side of the propeller 20. It can be placed at any position in front.
図12は本発明の更に他の実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶を示す要部平面構成図、図13は図12において操舵時の状態を示す要部平面構成図である。図1から図3と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶は、二枚の舵板30を、独立した動作を行える駆動手段50a、50bを備えた以外は、図1から図3と同じ構成である。
本実施の形態では、駆動手段50a、50bにより二枚の舵板30を独立して駆動することができ、図13では、駆動手段50aよりも駆動手段50bが舵板30に対して大きな動作を与えた場合を示している。
FIG. 12 is a plan view of a principal portion showing a ship equipped with a two-rudder system according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a plan view of a principal portion showing a state during steering in FIG. The same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The ship equipped with the two-rudder system according to the present embodiment has the same configuration as that shown in FIGS. 1 to 3 except that the two rudder plates 30 are provided with driving means 50a and 50b that can operate independently.
In the present embodiment, the two steering plates 30 can be independently driven by the driving means 50a and 50b. In FIG. 13, the driving means 50b performs a larger operation on the steering plate 30 than the driving means 50a. Shows the case of giving.
本実施の形態によれば、例えば一方の舵板30を船体10に近接させた後に、他方の舵板30を更に駆動させることで船体10に大きな横力を生じさせることができ、旋回性が向上する。また、本実施の形態によれば、二枚の舵板30を互いに反対方向に開閉することで船舶の制動距離を短くすることができる。また、船尾部の流れの状態や、船体10の操船状況に応じ、駆動手段50a、50bにより二枚の舵板30を独立して任意に駆動することができる。
本実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶では、方形係数が0.7以上又は長さ幅比(L/B)が5以下の肥大船において、特に、推進性能を高め、舵推力による低燃費化を図ることができる。
According to the present embodiment, for example, after one rudder plate 30 is brought close to the hull 10, the other rudder plate 30 can be further driven to generate a large lateral force on the hull 10, and the turning performance is improved. improves. Moreover, according to this Embodiment, the braking distance of a ship can be shortened by opening and closing the two rudder plates 30 in the opposite direction. Also, the two rudder plates 30 can be arbitrarily driven independently by the driving means 50a, 50b according to the flow state of the stern part and the ship maneuvering situation of the hull 10.
In a ship equipped with a two-rudder system according to the present embodiment, particularly in an enlarged ship having a square coefficient of 0.7 or more or a length-width ratio (L / B) of 5 or less, the propulsion performance is improved and the rudder thrust is used. Low fuel consumption can be achieved.
図14は本発明の更に他の実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶を示す要部構成図である。図1から図3と同一構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶は、二枚の舵板30を、舵板上端部30aでは前方幅を後方幅に対して大きくして外開きとし、舵板下端部30bでは前方幅と後方幅を同じとして船体10の中心線に対してほぼ平行とした以外は、図1から図3と同じ構成である。
舵板上端部30aでは前方幅を後方幅に対して大きくして外開きとすることにより、舵板30の上方ほど傾向として強い、入ってくる流れの斜流度に対応させて舵板30の迎角を最適化する効果を有している。
また、舵板上端部30aでは前方幅を後方幅に対して大きくして外開きとすることは、プロペラ20の中心軸より上側で相対的に遅い船尾部の流れをより加速し、舵推力やプロペラ推力を高めることができる。また、舵板下端部30bでは前方幅と後方幅を同じとして船体10の中心線に対してほぼ平行とすることにより、プロペラ20の中心軸より下側で相対的に早い船尾部の流れを加速せずに、上側とバランスを取った上で舵推力を得て、プロペラに作用させることができる。
本実施の形態による二枚舵システムを装備した船舶では、更に舵推力やプロペラ効率を高めることができる。
FIG. 14 is a main part configuration diagram showing a ship equipped with a twin rudder system according to still another embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The ship equipped with the two-rudder system according to the present embodiment has two rudder plates 30 that are widened to open outwardly at the rudder plate upper end portion 30a with respect to the rear width, and at the rudder plate lower end portion 30b. The configuration is the same as that shown in FIGS. 1 to 3 except that the front width and the rear width are the same and substantially parallel to the center line of the hull 10.
In the rudder plate upper end portion 30a, the front width is increased with respect to the rear width so that the rudder plate 30 is opened outward. It has the effect of optimizing the angle of attack.
Further, in the rudder plate upper end portion 30a, increasing the front width with respect to the rear width to open outward accelerates the flow of the stern portion that is relatively slower above the central axis of the propeller 20, and further increases the rudder thrust and Propeller thrust can be increased. Further, the rudder plate lower end 30b has the same front width and rear width and is substantially parallel to the center line of the hull 10, thereby accelerating the relatively fast stern portion below the central axis of the propeller 20. Without rubbing, the rudder thrust can be obtained after balancing with the upper side, and can be applied to the propeller.
In a ship equipped with a two-rudder system according to the present embodiment, rudder thrust and propeller efficiency can be further increased.
なお、二枚の舵板30を二枚のフィン状に構成し、又はプロペラ20の両側にわたるダクト状に構成することで、推力と舵板30と同様の旋回力を得ることも可能である。この場合、二枚の舵板30の広義の定義にフィンやダクトも入る。また、本来の二枚の舵板30に、フィン状やダクト状の付加物を組み合わせ、更に推力や旋回力を増すことも可能である。 In addition, it is also possible to obtain thrust and the same turning force as the rudder plate 30 by constituting the two rudder plates 30 in the shape of two fins or in the form of a duct extending on both sides of the propeller 20. In this case, fins and ducts are included in the broad definition of the two rudder plates 30. Moreover, it is possible to combine the original two rudder plates 30 with fin-like or duct-like appendages to further increase the thrust and turning force.
以下に、既存船舶に対する本実施の形態による二枚舵システムの設計方法について説明する。
図15は、既存船舶に対する二枚舵システムを適用する上での設計方法を示すフローチャートである。
まず、二枚の舵板30をプロペラ20の前方もしくは側方に移動する(ステップ1)。なお、ステップ1では、その後に、プロペラ20の位置を二枚の舵板30とともに、船体10の船尾後端部13の方向に移動させてもよい。
次に、可能であれば、舵板30の上端より下方に位置する船尾部14を、垂直方向には角度を持たせない二次元的な船体形状に修正する(ステップ2)。
ステップ1の後、又はステップ2の後に、二枚の舵板30を、船体10による縮流に沿わせた形状に設計する(ステップ3)。
ステップ3の後に、プロペラ縮流により最大推力が発生するように二枚の舵板30のキャンバー31を修正設計する(ステップ4)。
ステップ4の後に、操舵時の舵板30と船体10との干渉を確認する(ステップ5)。
ステップ5において、問題があれば、ステップ1に戻って舵板30の位置を変更する。
Below, the design method of the two-rudder system by this Embodiment with respect to the existing ship is demonstrated.
FIG. 15 is a flowchart showing a design method for applying a two-rudder system to an existing ship.
First, the two rudder plates 30 are moved to the front or side of the propeller 20 (step 1). In step 1, the position of the propeller 20 may be moved in the direction of the stern rear end portion 13 of the hull 10 together with the two rudder plates 30 thereafter.
Next, if possible, the stern portion 14 positioned below the upper end of the rudder plate 30 is corrected to a two-dimensional hull shape that does not have an angle in the vertical direction (step 2).
After step 1 or after step 2, the two rudder plates 30 are designed in a shape along the contracted flow by the hull 10 (step 3).
After step 3, the camber 31 of the two rudder plates 30 is modified and designed so that the maximum thrust is generated by propeller contraction (step 4).
After step 4, interference between the rudder plate 30 and the hull 10 during steering is confirmed (step 5).
If there is a problem in step 5, the process returns to step 1 to change the position of the rudder plate 30.
以上の設計方法により、既存船舶に対して本実施の形態による二枚舵システムを適用することができる。
以上で述べたように、本実施の形態によれば、二枚の舵板30によって船尾部14の流れの整流効果を生じさせるとともに流れを縮流させ舵板30による推力を発生させることができ、舵板30を本来の舵機能としてだけでなく積極的に省エネ装置として機能させることができる。
With the above design method, the two-rudder system according to the present embodiment can be applied to an existing ship.
As described above, according to the present embodiment, the two rudder plates 30 can produce a flow rectifying effect of the flow of the stern portion 14 and reduce the flow to generate thrust by the rudder plate 30. The rudder plate 30 can be made to function not only as an original rudder function but also as an energy saving device.
本発明は、鉱石運搬船や石油タンカーなどの大型肥大船に適しているが、小型船に対しても適用できる。 The present invention is suitable for large-sized enlarged ships such as ore carriers and oil tankers, but can also be applied to small ships.
10 船体
11 船尾管
12 後端
13 船尾後端部
14 船尾部
14a 船尾部ライン
14b 船尾部ライン
20 プロペラ
30 舵板
31 キャンバー
32 連結手段
40 駆動軸
50 駆動手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hull 11 Stern tube 12 Rear end 13 Stern rear end 14 Stern 14a Stern line 14b Stern line 20 Propeller 30 Rudder plate 31 Camber 32 Connection means 40 Drive shaft 50 Drive means
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