JP7237718B2 - 舵及びこれを備えた船舶 - Google Patents

Description

本開示は、舵及びこれを備えた船舶に関する。

従来、船舶において、プロペラ後方の流れのエネルギーを推力として回収するための構造を設けることが提案されている。

例えば、特許文献１には、プロペラの後方に位置する舵の両側の側面に、整流フィン及び補助整流フィンを設けた船舶が開示されている。整流フィンは、プロペラの軸心とほぼ同じ高さ位置に設けられ、プロペラの回転によって生じる下降流又は上昇流に沿った向きに凸のキャンバを有している。また、補助整流フィンは、該整流フィンの背側に対して高さ方向に離間させた位置に設けられ、該整流フィンとは逆向きのキャンバを有している。プロペラの回転により生じる下降流又は上昇流が主整流フィンに流れ込むと、主整流フィンに揚力が生じ、その水平方向の成分が船舶の推力となるようになっている。また、プロペラの回転によって生じる回転流が、舵の側面に当たって転向した流れが補助整流フィンに流れ込むと、補助整流フィンに揚力が生じ、その水平方向の成分が船舶の推力となるようになっている。

特開２００９－２９２４１４号公報

ところで、プロペラの形状や、プロペラが取り付けられる船体の形状等によっては、プロペラ後方の舵の側面の近傍において渦が生じることがある。このような渦が生じると、船舶の進行方向から視たときのプロペラ回転領域において、プロペラ回転方向の旋回流とは向きが異なる流れが部分的に生じるため、通常のフィン（例えば、一定の断面形状を有するフィン等）を設けたのでは、プロペラ後方の流れから効率的に推力を回収できない場合がある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、プロペラ後方の流れのエネルギーを推力として効率的に回収可能な舵及びこれを備えた船舶を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る舵は、
船舶のプロペラの後方に配置される舵本体と、
前記舵本体の左舷側の側面又は右舷側の側面の少なくとも一方の側面に取り付けられるキャンバ反転フィンと、を備え、
前記キャンバ反転フィンは、前縁と後縁との間においてスパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面及び下流側面を有し、
前記キャンバ反転フィンは、前記スパン方向の第１領域において、該キャンバ反転フィンの翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有するとともに、前記スパン方向の第２領域において、前記翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の他方に向かって突出する形状のキャンバを有する。

プロペラの後方において、左舷側又は右舷側のプロペラ回転領域に渦が生じる場合、その渦は、プロペラ回転方向に沿った方向の上昇流又は下降流、及び、これとは上下方向において反対向きの下降流又は上昇流を含む。
この点、上記（１）の構成では、スパン方向における第１領域と第２領域とでキャンバ反転フィンのキャンバを反転させたので、第１領域又は第２領域の一方に対して、プロペラ回転方向に沿った方向の上昇流又は下降流を流入させることができるとともに、第１領域又は第２領域の他方に対して、これとは上下方向において反対向きの下降流又は上昇流を流入させることができる。よって、上記（１）の構成によれば、キャンバ反転フィンにより、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として取り出すことができる。このため、簡素な構成で、プロペラ後方の流れのエネルギーを効率的に回収することができる。

以下、本明細書において、プロペラ回転方向に沿った方向の上昇流又は下降流のことを便宜的に「順方向流」ともいい、プロペラ回転方向に沿った方向とは上下方向において反対向きの下降流又は上昇流のことを便宜的に「逆方向流」ともいう。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記キャンバ反転フィンは、前記一方の側面に取り付けられる基端、及び、前記スパン方向において前記基端とは反対側に位置する先端を有し、
前記第２領域は、前記スパン方向において前記第１領域よりも前記先端寄りに位置し、
前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記第１領域において、前記翼弦に対して前記上流側面に向かって突出する形状を有し、
前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記第２領域において、前記翼弦に対して前記下流側面に向かって突出する形状を有する。

プロペラ後方において渦が生じる場合、舵本体の側面近傍では、プロペラ回転領域のうち、径方向外側の領域ではプロペラ回転方向の旋回流れ（即ち、上述の順方向流）が比較的強い。一方、この旋回流れは、舵本体の側面に衝突して上下方向に反転した流れとなるため、プロペラ回転領域のうち径方向内側の領域では、上述の旋回流れとは上下方向において反対向きの流れ（即ち、上述の逆方向流）が比較的強い。
この点、上記（２）の構成によれば、基端側（即ち、径方向内側）に第１領域が位置し、先端側（即ち、径方向外側）に第２領域が位置するようにキャンバ反転フィンを設けたので、径方向外側に形成される順方向流を、上流側面が腹側の面である第２領域に流入させることができるとともに、径方向内側に形成される逆方向流を、下流側面が腹側の面である第１領域に流入させることができる。よって、上記（２）の構成によれば、キャンバ反転フィンにより、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として適切に取り出すことができる。このため、簡素な構成で、プロペラ後方の流れのエネルギーを効率的に回収することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記キャンバ反転フィンの前記前縁と前記後縁の上下方向における位置関係が、前記第１領域と前記第２領域とで逆転している。

上記（３）の構成によれば、第１領域と、第２領域とで、キャンバ反転フィンに流入する流れの方向に応じて、前縁と後縁の上下方向における位置関係を逆転させるので、第１領域及び第２領域の両方において、キャンバ反転フィンに揚力を適切に生じさせることができる。これにより、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力としてより効果的に取り出すことができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記キャンバ反転フィンの前記スパン方向の長さをＬ_１としたとき、前記第１領域は、前記スパン方向において前記キャンバ反転フィンの基端からの距離が０以上０．５Ｌ_１以下の範囲内の領域である。

上述したように、プロペラ後方において渦が生じる場合、プロペラ回転領域のうち径方向内側の領域では、上述の旋回流れとは上下方向において反対向きの流れ（即ち、上述の逆方向流）が比較的強い。この点、上記（４）の構成によれば、スパン方向において上述の逆方向流が生じやすい位置にキャンバ反転フィンの第１領域を設けたので、この逆方向流を、第１領域により確実に流入させることができる。よって、上記（４）の構成によれば、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として効果的に取り出すことができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記スパン方向において、前記キャンバ反転フィンの基端から先端に至るまで連続的に変化する形状を有する。

上記（５）の構成によれば、キャンバ反転フィンのキャンバは、スパン方向において、基端から先端に至るまで連続的に変化する形状を有するので、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力としてより効果的に取り出すことができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記第１領域又は前記第２領域の少なくとも一方において、前記スパン方向の位置によらず一定の形状を有する。

上記（６）の構成によれば、キャンバ反転フィンの第１領域又は第２領域の少なくとも一方のキャンバは、スパン方向の位置によらず一定の形状を有するので、該一方の領域の部分の加工が比較的容易である。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記舵は、
前記第１領域において前記キャンバ反転フィンを形成する第１部材と、前記第１部材に接続され、前記第２領域において前記キャンバ反転フィンを形成する第２部材と、を含み、
前記第１部材と、前記第２部材とは同一の断面形状を有する。

上記（７）の構成によれば、同一の断面形状を有する第１部材と第２部材によりキャンバ反転フィンが形成される。すなわち、同一形状の第１部材と第２部材を用いてキャンバ反転フィンを形成することができ、部品を共通化することができ、キャンバ反転フィンの作製コストを低減することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記舵は、
前記舵本体の前記左舷側の側面及び前記右舷側の側面の各々に取り付けられる一対の前記キャンバ反転フィンを備える。

上記（８）の構成によれば、舵本体の左舷側及び右舷側の両側面にキャンバ反転フィンをそれぞれ設けたので、左舷側と右舷側の両方において、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として取り出すことができる。すなわち、プロペラ後方において左舷側と右舷側の両方で渦が生じ得る船舶において、上記（８）の構成を採用することで、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを効果的に推力として取り出すことができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記舵は、
前記舵本体の前記左舷側の側面又は前記右舷側の側面の一方に取り付けられる前記キャンバ反転フィンと、
前記左舷側の側面又は前記右舷側の側面の他方に取り付けられる通常キャンバフィンと、を備え、
前記通常キャンバフィンは、該通常キャンバフィンのスパン方向の全域にわたって、該通常キャンバフィンの翼弦に対して、該通常キャンバフィンの上流側面又は下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有する。

上記（９）の構成によれば、舵本体の左舷側及び右舷側の一方の側面にキャンバ反転フィンを設け、他方にはスパン方向においてキャンバが反転しない通常キャンバフィンを設けたので、左舷側と右舷側のうち、キャンバ反転フィンを設けた一方の側において、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として取り出すことができる。すなわち、プロペラ後方において左舷側又は右舷側の一方で渦が生じやすい船舶において、上記（９）の構成を採用することで、上記一方の側ではプロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを効果的に推力として取り出すことができるとともに、プロペラ後方で渦が生じにくい他方の側においても、プロペラの回転による旋回流のエネルギーを推力として適切に回収することができる。

（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る船舶は、
船体と、
前記船体に取り付けられるプロペラと、
前記プロペラの後方に配置される上記（１）乃至（９）の何れか一項に記載の舵と、
を備える。

上記（１０）の構成にでは、スパン方向における第１領域と第２領域とでキャンバ反転フィンのキャンバを反転させたので、第１領域又は第２領域の一方に対して、プロペラ回転方向に沿った方向の上昇流又は下降流を流入させることができるとともに、第１領域又は第２領域の他方に対して、これとは上下方向において反対向きの下降流又は上昇流を流入させることができる。よって、上記（１０）の構成によれば、キャンバ反転フィンにより、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として取り出すことができる。このため、簡素な構成で、プロペラ後方の流れのエネルギーを効率的に回収することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記プロペラの半径をＲ_Ｐとしたとき、前記キャンバ反転フィンの前記第１領域は、前記スパン方向において前記基端からの距離が０以上０．４Ｒ_Ｐ以下の範囲内の領域である。

上述したように、プロペラ後方において渦が生じる場合、プロペラ回転領域のうち径方向内側の領域では、上述の旋回流れとは上下方向において反対向きの流れ（即ち、上述の逆方向流）が比較的強い。この点、上記（１１）の構成によれば、スパン方向において上述の逆方向流が生じやすい位置にキャンバ反転フィンの第１領域を設けたので、この逆方向流を、第１領域により確実に流入させることができる。よって、上記（１１）の構成によれば、プロペラ後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として効果的に取り出すことができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、プロペラ後方の流れのエネルギーを推力として効率的に回収可能な舵及びこれを備えた船舶が提供される。

一実施形態にかかる舵を備えた船舶の一例の概略図である。 一実施形態に係る舵を船体の後方から前方に向かって視た模式図である。 一実施形態に係る舵を船体の後方から前方に向かって視た模式図である。 一実施形態に係る舵を船体の後方から前方に向かって視た模式図である。 一実施形態に係る舵の左舷側側面を示す概略図である。 一実施形態に係る舵の右舷側側面を示す概略図である。 図５又は図６に示すキャンバ反転フィンの斜視図である。 図５又は図６に示すキャンバ反転フィンを後方から前方に向かって視た図である。 図８に示すキャンバ反転フィンのＡ－Ａ断面を示す図である。 図８に示すキャンバ反転フィンのＢ－Ｂ断面を示す図である。 図８に示すキャンバ反転フィンのＣ－Ｃ断面を示す図である。 一実施形態に係るキャンバ反転フィンの斜視図である。 一実施形態に係るキャンバ反転フィンの第１領域における推力の発生を説明するための図である。 一実施形態に係るキャンバ反転フィンの第２領域における推力の発生を説明するための図である。 一実施形態に係る舵に取り付けられる通常キャンバフィンの断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、一実施形態にかかる舵を備えた船舶の一例の概略図である。同図に示すように、船舶１は、船体２と、船体２に取り付けられるプロペラ４と、船体２の進行方向を調節するための舵５と、を備えている。

船体２は、前方に位置する部分である船首２ａと、後方に位置する部分である船尾２ｂと、底部３と、を有する。船首２ａは、船体２が海水などの流体から受ける抵抗を低減する形状を有している。

プロペラ４は、回転することにより船体２の推力を生成する推進機である。プロペラ４は、例えば、エンジン又はタービン等により回転駆動されるようになっている。

舵５は、プロペラ４の後方に配置される舵本体６と、舵本体６の左舷側及び右舷側の側面６ａ，６ｂ（図２～図４参照）にそれぞれ取り付けられる左舷側のフィン１２及び右舷側のフィン１４と、を備えている。なお、図１は船舶の右舷側を示す図であり、左舷側のフィン１２については図示を省略している。

舵本体６は、船体２の船尾２ｂに固定されたラダーホーン７と、ラダーホーン７に支持される舵板８とを含む。舵板８は、上下方向に沿って延在する舵軸（不図示）を介してラダーホーン７と接続されており、舵軸が駆動装置（不図示）によって駆動されることにより、該舵軸とともに、舵軸の中心軸（回動軸）の周りを回動可能になっている。

以下、幾つかの実施形態に係る舵５について、より詳細に説明する。

図２～図４は、それぞれ、一実施形態に係る舵５を船体２の後方から前方に向かって視た模式図である。前述したように、舵本体６の左舷側の側面６ａにはフィン１２が取り付けられているとともに、舵本体６の右舷側の側面６ｂにはフィン１４が取り付けられている。フィン１２，１４は、それぞれ、舵本体６のうちラダーホーン７に取り付けられてもよいし、あるいは、舵板８に取り付けられていてもよい。

幾つかの実施形態では、舵５は、舵本体６の左舷側の側面６ａ又は右舷側の側面６ｂの少なくとも一方の側面に取り付けられるキャンバ反転フィン１０を備えている。即ち、左舷側のフィン１２又は右舷側のフィン１４のうち少なくとも一方は、キャンバ反転フィン１０である。キャンバ反転フィン１０は、左舷側又は右舷側のうち、プロペラ４の後方において渦Ｓ（図２～図４参照）が生じ得る（又は渦が生じやすい）一方又は両方に設けられる。

図２に示す例示的な実施形態では、左舷側のフィン１２がキャンバ反転フィン１０であり、右舷側のフィン１４は通常キャンバフィン３２（キャンバ反転フィン１０とは異なる特徴を有するフィン）である。図３に示す例示的な実施形態では、右舷側のフィン１４がキャンバ反転フィン１０であり、左舷側のフィン１２は通常キャンバフィン３２である。図４に示す例示的な実施形態では、左舷側のフィン１２及び右舷側のフィン１４の両方がキャンバ反転フィン１０である。

キャンバ反転フィン１０及び通常キャンバフィン３２は、高さ方向において、プロペラ４の回転中心Ｃ_Ｐ（図２参照）とほぼ同じ位置に設けられる。高さ方向におけるキャンバ反転フィン１０又は通常キャンバフィン３２の中央位置と、プロペラ４の回転中心Ｃ_Ｐとの高さ方向の距離は、プロペラ４の回転半径をＲ_Ｐ（図２参照）としたとき、０以上０．２×Ｒ_Ｐ以下であってもよい。
なお、図２～図４において、プロペラ４の先端の軌跡４ａを破線で示す。

また、キャンバ反転フィン１０及び通常キャンバフィン３２は、船体２の前後方向から視たとき、プロペラ回転領域内、すなわち、図２～図４に示すプロペラ４の先端の軌跡４ａによって囲まれる領域内に設けられる。

図５は、一実施形態に係る舵５の左舷側側面を示す概略図であり、図６は、一実施形態に係る舵５の右舷側側面を示す概略図である。
図５に示す舵５には、左舷側にキャンバ反転フィン１０が設けられている。図２又は図４に示す舵５の左舷側側面図は、図５と同様であってもよい。図６に示す舵５には、右舷側にキャンバ反転フィン１０が設けられている。図３又は図４に示す舵５の右舷側側面図は、図６と同様であってもよい。
図７は、図５又は図６に示すキャンバ反転フィン１０の斜視図であり、図８は、図５又は図６に示すキャンバ反転フィン１０を後方から前方に向かって視た図である。図９Ａ～図９Ｃは、図８に示すキャンバ反転フィン１０のスパン方向に直交する断面図であり、それぞれ、図８のＡ－Ａ断面、Ｂ－Ｂ断面、及び、Ｃ－Ｃ断面を示す図である。
図１０は、一実施形態に係るキャンバ反転フィン１０の斜視図である。

図５～図８及び図１０に示すように、幾つかの実施形態に係るキャンバ反転フィン１０は、舵本体６の側面６ａ，６ｂに取り付けられる基端２０、及び、スパン方向において基端２０とは反対側に位置する先端２２を有する。また、キャンバ反転フィン１０は、前縁１６と後縁１８との間において、基端２０から先端２２までスパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面２４（図１０では上流側面２４Ａ及び２４Ｂ）及び下流側面２６（図１０に示す実施形態では下流側面２６Ａ及び２６Ｂ）を有する。

本明細書においてスパン方向とは、キャンバ反転フィン１０の基端２０における翼弦の中心位置と、先端２２における翼弦の中心位置とを結ぶ方向である。

また、本明細書において上流側及び下流側とは、プロペラ４の回転方向における上流側及び下流側を意味する。例えば、図２～図４に示すように、後方から前方に向けて視たときにプロペラ４が時計回りに回転する場合、左舷側では、上下方向において下方が上流側であり、上方が下流側であるとともに、右舷側では、上下方向において上方が上流側であり下方が下流側である。

したがって、キャンバ反転フィン１０が左舷側に取り付けられる場合には、例えば図２、図４及び図５に示すように、下側の面が上流側面２４であり、上側の面が下流側面２６である。また、キャンバ反転フィン１０が右舷側に取り付けられる場合には、例えば図３、図４及び図５に示すように、上側の面が上流側面２４であり、下側の面が下流側面２６である。

そして、キャンバ反転フィン１０は、スパン方向の第１領域において、キャンバ反転フィンの翼弦に対して上流側面２４又は下流側面２６の一方に向かって突出する形状のキャンバを有するとともに、スパン方向の第２領域において、翼弦に対して上流側面２４又は下流側面２６の他方に向かって突出する形状のキャンバを有する。ここで、キャンバ反転フィン１０の第２領域は、スパン方向において第１領域よりも先端２２寄りに位置する。

あるいは、キャンバ反転フィン１０のキャンバは、スパン方向の第１領域では、最大キャンバの位置においてキャンバ反転フィン１０の翼弦に対して上流側面２４又は下流側面２６の一方に向かって突出する形状を有するとともに、スパン方向の第２領域では、最大キャンバの位置においてキャンバ反転フィン１０の翼弦に対して上流側面２４又は下流側面２６の他方に向かって突出する形状を有する。なお、最大キャンバの位置とは、翼弦に対するキャンバの突出量が最も大きい翼弦方向の位置のことである。

典型的には、例えば図８及び図９Ａ～図９Ｂに示すように、キャンバ反転フィン１０のキャンバＬｃａｍは、基端２０側の第１領域において、翼弦Ｌｃｈに対して上流側面２４に向かって突出する形状を有するとともに（図９Ａ参照）、第１領域よりも先端２２側に位置する第２領域において、翼弦Ｌｃｈに対して下流側面２６に向かって突出する形状を有する（図９Ｂ参照）。
なお、図９Ａは、図８のキャンバ反転フィン１０の第１領域における断面図であり、図９Ｂは、図８のキャンバ反転フィン１０の第２領域における断面図である。

あるいは、幾つかの典型的な実施形態では、キャンバ反転フィン１０のキャンバＬｃａｍは、基端２０側の第１領域において、最大キャンバＬｃａｍ＿ｍａｘの位置にて翼弦Ｌｃｈに対して上流側面２４に向かって突出する形状を有するとともに（図９Ａ参照）、第１領域よりも先端２２側に位置する第２領域において、最大キャンバＬｃａｍ＿ｍａｘの位置にて翼弦Ｌｃｈに対して下流側面２６に向かって突出する形状を有する（図９Ｂ参照）。

なお、図９Ｃは、スパン方向において第１領域と第２領域との間の境界の位置におけるキャンバ反転フィン１０の断面図である。図９Ｃに示す断面においては、上流側面２４と下流側面２６とは、翼弦Ｌｃｈに関して対称形状を有している。したがって、この断面上では、翼弦ＬｃｈとキャンバＬｃａｍとは一致する。

プロペラ４の後方において渦Ｓが生じる場合、舵本体６の側面６ａ，６ｂ近傍では、プロペラ回転領域（図２～図４の軌跡４ａで囲まれる領域）のうち、径方向外側の領域ではプロペラ回転方向の旋回流れ（即ち、順方向流）が比較的強い。一方、この旋回流れは、舵本体の側面に衝突して上下方向に反転した流れとなるため、プロペラ回転領域のうち径方向内側の領域では、上述の旋回流れとは上下方向において反対向きの流れ（即ち、逆方向流）が比較的強い。

すなわち、後方から見てプロペラ４が時計回りに回転する場合において、図２又は図４に示すように、プロペラ４の後方において左舷側のプロペラ回転領域に渦Ｓが生じる場合、その渦Ｓは、径方向外側の位置に形成され、プロペラ回転方向に沿った方向の上昇流Ｆ_Ｕ（順方向流）、及び、径方向内側の位置に形成され、該上昇流Ｆ_Ｕとは上下方向において反対向きの下降流Ｆ_Ｄ（逆方向流）を含む。
また、後方から見てプロペラ４が時計回りに回転する場合において、図３又は図４に示すように、プロペラ４の後方において右舷側のプロペラ回転領域に渦Ｓが生じる場合、その渦Ｓは、径方向外側の位置に形成され、プロペラ回転方向に沿った方向の下降流Ｆ_Ｄ（順方向流）、及び、径方向内側の一に形成され、該下降流Ｆ_Ｄとは上下方向において反対向きの上昇流Ｆ_Ｕ（逆方向流）を含む。

この点、上述の実施形態では、スパン方向における第１領域と第２領域とでキャンバ反転フィン１０のキャンバを反転させたので、第１領域又は第２領域の一方に対して、プロペラ回転方向に沿った方向の順方向流（上昇流Ｆ_Ｕ又は下降流Ｆ_Ｄ）を流入させることができるとともに、第１領域又は第２領域の他方に対して、これとは上下方向において反対向きの逆方向流（下降流Ｆ_Ｄ又は上昇流Ｆ_Ｕ）を流入させることができる。

より具体的には、図示する実施形態では、基端２０側（即ち、径方向内側）に第１領域が位置し、先端２２側（即ち、径方向外側）に第２領域が位置するようにキャンバ反転フィン１０を設けている。

したがって、キャンバ反転フィン１０は、基端２０側（すなわち径方向内側）に位置する第１領域では、キャンバＬｃａｍが上流側面２４に向かって突出する形状を有しているので（図９Ａ参照）、径方向内側に形成される逆方向流（下流側から上流側に向かう流れ）を、腹側の面である下流側面２６に流入させることができる。
このとき、図１１に示すように、キャンバ反転フィン１０の第１領域には、上下方向において逆方向（下流側から上流側に向かう方向）の成分を有する流れＦ_１が流れこむので、キャンバ反転フィン１０に揚力ｆ_Ｌ１が生じ、その水平方向の成分が船舶１の推力ｆ_Ｔ１として作用する。なお、図１１は、一実施形態に係るキャンバ反転フィン１０の第１領域における断面を示す模式図であり、第１領域における推力ｆ_Ｔ１の発生を説明するための図である。

また、キャンバ反転フィン１０は、先端２２側（すなわち径方向外側）に位置する第２領域では、キャンバＬｃａｍが下流側面２６に向かって突出する形状を有しているので（図９Ｂ参照）、径方向外側に形成される順方向流（上流側から下流側に向かう流れ）を、腹側の面である上流側面２４に流入させることができる。
このとき、図１２に示すように、キャンバ反転フィン１０の第２領域には、上下方向において順方向（上流側から下流側に向かう方向）の成分を有する流れＦ_２が流れこむので、キャンバ反転フィン１０に揚力ｆ_Ｌ２が生じ、その水平方向の成分が船舶１の推力ｆ_Ｔ２として作用する。なお、図１２は、一実施形態に係るキャンバ反転フィン１０の第２領域における断面を示す模式図であり、第２領域における推力ｆ_Ｔ２の発生を説明するための図である。

したがって、上述の実施形態によれば、キャンバ反転フィン１０の第１領域及び第２領域において、プロペラ４の後方で生じる上昇流Ｆ_Ｕ及び下降流Ｆ_Ｄの両方のエネルギーを推力ｆ_Ｔ１，ｆ_Ｔ２として適切に取り出すことができる。このため、簡素な構成で、プロペラ４の後方の流れのエネルギーを効率的に回収することができる。

図１３は、一実施形態に係る舵５に取り付けられる通常キャンバフィン３２の、スパン方向に直交する断面図である。

幾つかの実施形態では、例えば図２又は図３に示すように、舵５は、舵本体６の左舷側の側面６ａ又は右舷側の側面６ｂの一方に取り付けられるキャンバ反転フィン１０と、左舷側の側面６ａ又は右舷側の側面６ｂの他方に取り付けられる通常キャンバフィン３２と、を備えている。

通常キャンバフィン３２は、舵本体６の側面６ａ，６ｂに取り付けられる基端、及び、スパン方向において基端とは反対側に位置する先端を有する。また、図１３に示すように、通常キャンバフィン３２は、前縁３６と後縁３８との間において、基端から先端までスパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面４０及び下流側面４２を有する。

そして、通常キャンバフィン３２は、該通常キャンバフィン３２のスパン方向の全域にわたって、該通常キャンバフィン３２の翼弦Ｌｃｈに対して、該通常キャンバフィン３２の上流側面４０又は下流側面４２の一方に向かって突出する形状のキャンバＬｃａｍを有する。あるいは、通常キャンバフィン３２のキャンバは、該通常キャンバフィン３２のスパン方向の全域にわたって、最大キャンバ位置において、該通常キャンバフィン３２の翼弦Ｌｃｈに対して、該通常キャンバフィン３２の上流側面４０又は下流側面４２の一方に向かって突出する。
典型的には、図１３に示すように、通常キャンバフィン３２は、該通常キャンバフィン３２のスパン方向の全域にわたって、該通常キャンバフィン３２の翼弦Ｌｃｈに対して、該通常キャンバフィン３２の下流側面４２に向かって突出する形状のキャンバＬｃａｍを有する。

図２又は図３に示すように、左舷側又は右舷側のうち、渦が生じにくい一方の側（図２の右舷側、及び、図３の左舷側）においてフィンに流入する流れは、基端側（径方向内側）の領域及び先端側（径方向外側）の領域の両方において、プロペラ回転方向の上流側から下流側に向かう順方向流（図２では下降流Ｆ_Ｄ、図３では上昇流Ｆ_Ｕ）である。したがって、渦が生じにくい左舷側又は右舷側のフィンとして通常キャンバフィン３２を採用することで、基端側及び先端側の領域の両方において、順方向流（上流側から下流側に向かう流れ）を、腹側の面である上流側面４０に流入させることができる。
このとき、通常キャンバフィン３２には、上下方向において順方向（上流側から下流側に向かう方向）の成分を有する流れが流れこむので、通常キャンバフィン３２に揚力が生じ、その水平方向の成分が船舶１の推力として作用する。

このように、プロペラ４の後方において左舷側又は右舷側の一方で渦が生じやすい船舶１において、左舷側又は右舷側のうち、渦が生じにくい一方の側には、上述の通常キャンバフィン３２を設けることで、プロペラ４の後方のける流れのエネルギーを効率的に回収することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、舵５は、舵本体６の左舷側の側面６ａ及び右舷側の側面６ｂの各々に取り付けられる一対のキャンバ反転フィン１０を備える。

この場合、舵本体６の左舷側及び右舷側の両側面６ａ，６ｂにキャンバ反転フィン１０をそれぞれ設けたので、左舷側と右舷側の両方において、上述したように、プロペラ４の後方で生じる上昇流Ｆ_Ｕ及び下降流Ｆ_Ｄの両方のエネルギーを推力として取り出すことができる。すなわち、プロペラ４の後方において左舷側と右舷側の両方で渦が生じ得る船舶１において、上述の構成を採用することで、プロペラ４の後方で生じる上昇流Ｆ_Ｕ及び下降流Ｆ_Ｄの両方のエネルギーを効果的に推力として取り出すことができる。

幾つかの実施形態では、キャンバ反転フィン１０の前縁１６と後縁１８の上下方向における位置関係が、第１領域と前記第２領域とで逆転している。
例えば図８に示すように、第１領域においては、上下方向において前縁１６のほうが後縁１８よりも下流側（図８においては上側）に位置するのに対し、第２領域においては、上下方向において前縁１６のほうが後縁１８よりも上流側（図８においては下側）に位置する。

このように、第１領域と、第２領域とで、キャンバ反転フィン１０に流入する流れの方向に応じて、前縁１６と後縁１８の上下方向における位置関係を逆転させることにより、第１領域及び第２領域の両方において、キャンバ反転フィン１０に揚力を適切に生じさせることができる。これにより、プロペラ４の後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力としてより効果的に取り出すことができる。

幾つかの実施形態では、キャンバ反転フィン１０のスパン方向の長さをＬ_１としたとき（図８参照）、第１領域は、スパン方向において基端２０からの距離が０以上０．５Ｌ_１以下の範囲内に存在する。
第１領域は、スパン方向において、基端２０からの距離が０以上０．５Ｌ_１以下の範囲の全域に亘って延在していてもよいし、あるいは、該範囲内の一部に延在していてもよい。
第１領域は、スパン方向において、基端２０の位置を含んでいてもよい。

また、第２領域は、スパン方向において基端２０からの距離が０．５Ｌ_１以上Ｌ_１以下の範囲内に存在していてもよい。
第２領域は、スパン方向において、基端２０からの距離が０．５Ｌ_１以上Ｌ_１以下の範囲の全域に亘って延在していてもよいし、あるいは、該範囲内の一部に延在していてもよい。
第２領域は、スパン方向において、先端２２の位置を含んでいてもよい。

あるいは、幾つかの実施形態では、プロペラ４の半径をＲ_Ｐとしたとき（図２参照）、キャンバ反転フィン１０の第１領域は、スパン方向において基端２０からの距離が０以上０．４Ｒ_Ｐ以下の範囲内に存在する。
第１領域は、スパン方向において、基端２０からの距離が０以上０．４Ｒ_Ｐ以下の範囲の全域に亘って延在していてもよいし、あるいは、該範囲内の一部に延在していてもよい。

また、幾つかの実施形態では、キャンバ反転フィン１０の第２領域は、スパン方向において基端２０からの距離が０．４Ｒ_Ｐ以上Ｒ_Ｐ以下の範囲内に存在する。
第２領域は、スパン方向において、基端２０からの距離が０．４Ｒ_Ｐ以上Ｒ_Ｐ以下の範囲の全域に亘って延在していてもよいし、あるいは、該範囲内の一部に延在していてもよい。

上述したように、プロペラ４の後方において渦が生じる場合、プロペラ回転領域のうち径方向内側の領域では、上述の旋回流れとは上下方向において反対向きの流れ（即ち、上述の逆方向流）が比較的強い。この点、上述の実施形態によれば、スパン方向において上述の逆方向流が生じやすい位置にキャンバ反転フィン１０の第１領域を設けたので、この逆方向流を、第１領域により確実に流入させることができる。よって、上述の実施形態によれば、プロペラ４の後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力として効果的に取り出すことができる。

なお、キャンバ反転フィン１０は、スパン方向において、第１領域と第２領域以外の領域を含んでいてもよい。例えば、キャンバ反転フィン１０は、スパン方向において、第１領域と第２領域の間に、第３領域（例えば、キャンバ反転フィン１０の断面形状が図９Ｃに示すような対象形状の部分）を含んでいてもよい。

幾つかの実施形態では、キャンバ反転フィン１０のキャンバＬｃａｍは、スパン方向において、基端２０から先端２２に至るまで連続的に変化する形状を有する（例えば図７及び図参照）。この場合、プロペラ４の後方で生じる上昇流及び下降流の両方のエネルギーを推力としてより効果的に取り出すことができる。

幾つかの実施形態では、キャンバ反転フィン１０のキャンバＬｃａｍは、第１領域又は第２領域の少なくとも一方において、スパン方向の位置によらず一定の形状を有する（例えば図１０参照）。幾つかの実施形態では、キャンバ反転フィン１０の上流側面２４及び下流側面２６の形状も、スパン方向の位置によらず一定の形状を有していてもよい。
この場合、第１領域又は第２領域のうちの前記一方の領域の部分の形状がスパン方向において基本的には一定の形状を有するので、当該部分の加工が比較的容易である。よって、キャンバ反転フィン１０の製作性が向上する。

幾つかの実施形態では、例えば図１０に示すように、キャンバ反転フィン１０は、第１領域において該キャンバ反転フィン１０を形成する第１部材２８と、第１部材に接続され、第２領域においてキャンバ反転フィン１０を形成する第２部材３０と、を含む。そして、第１部材２８と、第２部材３０とは同一の断面形状（スパン方向に直交する断面の形状）を有する。

この場合、同一の断面形状を有する第１部材２８と第２部材３０によりキャンバ反転フィン１０が形成される。すなわち、同一形状の第１部材２８と第２部材３０を用いてキャンバ反転フィン１０を形成することができ、部品を共通化することができる。このため、キャンバ反転フィン１０の作製コストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１ 船舶
２ 船体
２ａ 船首
２ｂ 船尾
３ 底部
４ プロペラ
４ａ 軌跡
５ 舵
６ 舵本体
６ａ 側面
６ｂ 側面
７ ラダーホーン
８ 舵板
１０ キャンバ反転フィン
１２ 左舷側フィン
１４ 右舷側フィン
１６ 前縁
１８ 後縁
２０ 基端
２２ 先端
２４ 上流側面
２４Ａ 上流側面
２６ 下流側面
２６Ａ 下流側面
２８ 第１部材
３０ 第２部材
３２ 通常キャンバフィン
３６ 前縁
３８ 後縁
４０ 上流側面
４２ 下流側面
Ｃ_Ｐ 回転中心
Ｃｃａｍ キャンバ
Ｃｃｈ 翼弦
Ｆ_Ｄ 下降流
Ｆ_Ｕ 上昇流
Ｌｃａｍ キャンバ
Ｌｃｈ 翼弦
Ｓ 渦
ｆ_Ｌ１ 揚力
ｆ_Ｌ２ 揚力
ｆ_Ｔ１ 推力
ｆ_Ｔ２ 推力

Claims (10)

1. 船舶のプロペラの後方に配置される舵本体と、
   前記舵本体の左舷側の側面又は右舷側の側面の少なくとも一方の側面に取り付けられるキャンバ反転フィンと、を備え、
   前記キャンバ反転フィンは、前縁と後縁との間において翼スパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面及び下流側面を有し、
   前記キャンバ反転フィンは、前記翼スパン方向の第１領域において、該キャンバ反転フィンの翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有するとともに、前記翼スパン方向の第２領域において、前記翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の他方に向かって突出する形状のキャンバを有し、
   前記キャンバ反転フィンは、前記舵本体の前記一方の側面に取り付けられる基端、及び、前記翼スパン方向において前記基端とは反対側に位置する先端を有し、
   前記第２領域は、前記翼スパン方向において前記第１領域よりも前記先端寄りに位置し、
   前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記第１領域において、前記翼弦に対して前記上流側面に向かって突出する形状を有し、
   前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記第２領域において、前記翼弦に対して前記下流側面に向かって突出する形状を有する
   舵。
2. 前記キャンバ反転フィンの前記前縁と前記後縁の上下方向における位置関係が、前記第１領域と前記第２領域とで逆転している
   請求項１に記載の舵。
3. 前記キャンバ反転フィンの前記翼スパン方向の長さをＬ_１としたとき、前記第１領域は、前記翼スパン方向において前記キャンバ反転フィンの基端からの距離が０以上０．５Ｌ_１以下の範囲内に存在する
   請求項１又は２の何れか一項に記載の舵。
4. 前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記翼スパン方向において、前記キャンバ反転フィンの基端から先端に至るまで連続的に変化する形状を有する
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の舵。
5. 船舶のプロペラの後方に配置される舵本体と、
   前記舵本体の左舷側の側面又は右舷側の側面の少なくとも一方の側面に取り付けられるキャンバ反転フィンと、を備え、
   前記キャンバ反転フィンは、前縁と後縁との間において翼スパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面及び下流側面を有し、
   前記キャンバ反転フィンは、前記翼スパン方向の第１領域において、該キャンバ反転フィンの翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有するとともに、前記翼スパン方向の第２領域において、前記翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の他方に向かって突出する形状のキャンバを有し、
   前記キャンバ反転フィンの前記キャンバは、前記第１領域又は前記第２領域の少なくとも一方において、前記翼スパン方向の位置によらず一定の形状を有する
   舵。
6. 船舶のプロペラの後方に配置される舵本体と、
   前記舵本体の左舷側の側面又は右舷側の側面の少なくとも一方の側面に取り付けられるキャンバ反転フィンと、を備え、
   前記キャンバ反転フィンは、前縁と後縁との間において翼スパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面及び下流側面を有し、
   前記キャンバ反転フィンは、前記翼スパン方向の第１領域において、該キャンバ反転フィンの翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有するとともに、前記翼スパン方向の第２領域において、前記翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の他方に向かって突出する形状のキャンバを有し、
   前記第１領域において前記キャンバ反転フィンを形成する第１部材と、前記第１部材に接続され、前記第２領域において前記キャンバ反転フィンを形成する第２部材と、を含み、
   前記翼スパン方向の一方側から視た前記第１部材の断面形状と、前記翼スパン方向の他方側から視た前記第２部材の断面形状とが同一である
   舵。
7. 前記舵本体の前記左舷側の側面及び前記右舷側の側面の各々に取り付けられる一対の前記キャンバ反転フィンを備える
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の舵。
8. 前記舵本体の前記左舷側の側面又は前記右舷側の側面の一方に取り付けられる前記キャンバ反転フィンと、
   前記左舷側の側面又は前記右舷側の側面の他方に取り付けられる通常キャンバフィンと、を備え、
   前記通常キャンバフィンは、該通常キャンバフィンの翼スパン方向の全域にわたって、該通常キャンバフィンの翼弦に対して、該通常キャンバフィンの上流側面又は下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有する
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の舵。
9. 船体と、
   前記船体に取り付けられるプロペラと、
   前記プロペラの後方に配置される請求項１乃至８の何れか一項に記載の舵と、
   を備える船舶。
10. 船体と、
    前記船体に取り付けられるプロペラと、
    前記プロペラの後方に配置される舵と、
    を備え、
    前記舵は、
    船舶のプロペラの後方に配置される舵本体と、
    前記舵本体の左舷側の側面又は右舷側の側面の少なくとも一方の側面に取り付けられるキャンバ反転フィンと、を備え、
    前記キャンバ反転フィンは、前縁と後縁との間において翼スパン方向に沿ってそれぞれ延在する上流側面及び下流側面を有し、
    前記キャンバ反転フィンは、前記翼スパン方向の第１領域において、該キャンバ反転フィンの翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の一方に向かって突出する形状のキャンバを有するとともに、前記翼スパン方向の第２領域において、前記翼弦に対して前記上流側面又は前記下流側面の他方に向かって突出する形状のキャンバを有し、
    前記プロペラの半径をＲ_Ｐとしたとき、前記キャンバ反転フィンの前記第１領域は、前記翼スパン方向において前記舵本体の前記一方の側面に取り付けられる基端からの距離が０以上０．４Ｒ_Ｐ以下の範囲内に存在する
    船舶。
    

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