JP7237718B2 - 舵及びこれを備えた船舶 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
前記キャンバ反転フィンの前記スパン方向の長さをL1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0.5L1以下の範囲内の領域である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
前記プロペラの半径をRP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0.4RP以下の範囲内の領域である。
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。
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。
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。
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FD(順方向流)、及び、径方向内側の一に形成され、該下降流FDとは上下方向において反対向きの上昇流FU(逆方向流)を含む。
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F1が流れこむので、キャンバ反転フィン10に揚力fL1が生じ、その水平方向の成分が船舶1の推力fT1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fT1の発生を説明するための図である。
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F2が流れこむので、キャンバ反転フィン10に揚力fL2が生じ、その水平方向の成分が船舶1の推力fT2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fT2の発生を説明するための図である。
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。
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。
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。
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0.5L1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。
第2領域は、スパン方向において、基端20からの距離が0.5L1以上L1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。
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0.4RP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、基端20からの距離が0.4RP以上RP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。
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。
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。
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
CP 回転中心
Ccam キャンバ
Cch 翼弦
FD 下降流
FU 上昇流
Lcam キャンバ
Lch 翼弦
S 渦
fL1 揚力
fL2 揚力
fT1 推力
fT2 推力
Claims (10)
- 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。 - 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。 - 前記キャンバ反転フィンの前記翼スパン方向の長さをL1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0.5L1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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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RP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0.4RP以下の範囲内に存在する
船舶。
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