JPH0333595Y2 - - Google Patents

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JPH0333595Y2
JPH0333595Y2 JP1984028634U JP2863484U JPH0333595Y2 JP H0333595 Y2 JPH0333595 Y2 JP H0333595Y2 JP 1984028634 U JP1984028634 U JP 1984028634U JP 2863484 U JP2863484 U JP 2863484U JP H0333595 Y2 JPH0333595 Y2 JP H0333595Y2
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attack
angle
fin
propeller
ship
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、船舶の推進性能の向上のために装備
されるリアクシヨンフインを用いた船舶の回頭運
動制御装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a turning motion control device for a ship using a reaction fin that is installed to improve the propulsion performance of a ship.

従来より、船舶の推進性能を向上させるため、
船尾にリアクシヨンフインを設けることが行なわ
れている。
Traditionally, in order to improve the propulsion performance of ships,
A reaction fin is installed at the stern.

リアクシヨンフインは、第3図に示すように、
スクリユープロペラ2の前方でプロペラ軸を囲む
ボスから放射状に突出する多数のフインブレード
5と、フインブレード5の先端を支持するリング
ストラツト6とから成つており、フインブレード
5を通過する水流がプロペラ2の回転に伴つて生
じる回転流4(第2図参照)に対して逆向きの回
転流を発生するように、フインブレード5の迎角
が設定されている。
The reaction fin is as shown in Figure 3.
It consists of a large number of fin blades 5 that protrude radially from a boss surrounding the propeller shaft in front of the screw propeller 2, and a ring strut 6 that supports the tips of the fin blades 5. The angle of attack of the fin blades 5 is set so as to generate a rotational flow in the opposite direction to the rotational flow 4 (see FIG. 2) generated as the propeller 2 rotates.

したがつて、プロペラ2による回転流4はリア
クシヨンフインにより予め与えられた回転流に打
ち消されるので、プロペラ2は回転流4を残さず
に水流を後方のみに加速することとなり(第3図
参照)、その推進性能が向上するのである。
Therefore, the rotational flow 4 generated by the propeller 2 is canceled by the rotational flow given in advance by the reaction fin, so the propeller 2 accelerates the water flow only backwards without leaving any rotational flow 4 (see Figure 3). ), its propulsion performance improves.

ところで、一般に前進速度のある船体1を停止
させたり、更に後進させる場合には、プロペラ2
を逆転あるいはプロペラ2の翼角を反転させるこ
とによつて、プロペラ2に後進スラストを発生さ
せるようにするが、このようなプロペラ逆転状態
においては、通常、船体1は回頭することがよく
知られている。
By the way, in general, when the hull 1 with a forward speed is stopped or moved further backward, the propeller 2
By reversing the propeller 2 or reversing the blade angle of the propeller 2, a backward thrust is generated in the propeller 2. However, it is well known that in such a propeller reversal state, the hull 1 usually turns. ing.

この回頭の原因は、第1図に示すようなプロペ
ラ逆転によつて船尾付近に発生する横方向力Fで
あり、この横方向力Fは、プロペラ回転数および
船速、回頭角速度、船体の運動状態によつて大き
く変化する。
The cause of this turning is the lateral force F generated near the stern due to propeller reversal as shown in Figure 1. It varies greatly depending on the condition.

一方、プロペラ逆転状態においては、たとえ舵
角を大きく操つたとしても舵3によつて発生する
力は前記の横方向力Fに比べ非常に小さい。
On the other hand, when the propeller is in reverse rotation, the force generated by the rudder 3 is much smaller than the lateral force F, even if the steering angle is large.

結局、プロペラ逆転後の回頭運動は、通常の船
舶にとつて唯一の操船装置である舵3を用いても
ほとんど制御不能の状態に陥る。
As a result, the turning movement after the propeller is reversed becomes almost uncontrollable even with the rudder 3, which is the only navigation device for a normal ship.

第4図a〜cは、自走模型船における上述の操
船不能状態を示すもので、図中、実線はリアクシ
ヨンフインを装備しない船舶の場合、破線はリア
クシヨンフインを装備した船舶の場合をそれぞれ
示している。
Figures 4 a to c show the above-mentioned unmaneuverable state in a self-propelled model ship. In the figures, the solid line indicates the case of a vessel not equipped with a reaction fin, and the broken line indicates the case of a vessel equipped with a reaction fin. are shown respectively.

第4図aは回頭角速度r、第4図bは回頭角Ψ
の時間tによる変化、第4図cは重心軌跡を示し
たグラフであり、第4図cの縦軸および横軸の値
は、船体移動量の船長に対する比である。
Figure 4a shows the turning angular velocity r, and Figure 4b shows the turning angle Ψ.
FIG. 4c is a graph showing the trajectory of the center of gravity, and the values on the vertical and horizontal axes of FIG. 4c are the ratio of the amount of movement of the ship to the ship's length.

重心軌跡を示す第4図cより、リアクシヨンフ
インを装備しない船舶では、プロペラ逆転による
停止運動中大きく右回頭し、後進運動中も右回頭
を続けることがわかる。一方、リアクシヨンフイ
ンを装備した船舶の場合は、停止運動中左回頭
し、後進運動中ではほぼ直進することがわかる。
From FIG. 4c showing the center of gravity locus, it can be seen that in a ship not equipped with a reaction fin, the ship turns significantly to the right during the stopping movement due to propeller reversal, and continues to turn to the right during the backward movement. On the other hand, in the case of a vessel equipped with a reaction fin, it turns to the left during stopping motion and travels almost straight during backward motion.

このように、リアクシヨンフインを装備するこ
とによつて、船舶の方向安定性はかなり向上する
ものの、プロペラ逆転後における操船制御の不能
状態は解消されていない。
As described above, although the directional stability of the vessel is considerably improved by equipping the vessel with a reaction fin, the inability to control the vessel after the propeller is reversed remains unresolved.

多様な操船状況の一局面とはいえ、このような
制御不能状態が存在することは、航行の安全およ
び管制上好ましくない。
Although it is one aspect of various vessel maneuvering situations, the existence of such an uncontrollable state is unfavorable from the viewpoint of navigation safety and air traffic control.

本考案は、このような実状に鑑み、プロペラ逆
転時において、船尾付近に生じる横方向力をコン
トロールし得るようにして船舶の回頭制御を行な
えるようにした、船舶の回頭運動制御装置を提供
することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides a turning motion control device for a ship that can control the turning of the ship by controlling the lateral force generated near the stern when the propeller is reversed. The purpose is to

このため本考案の船舶の回頭運動制御装置は、
船尾のスクリユープロペラの前方でプロペラ軸を
囲むボスから放射状に突出して先端をリングスト
ラツトに支持された複数のフインをそなえ、同フ
インの迎角を回頭運動制御のため調整すべく、回
頭方向指示部と、フイン迎角変更機構と、船尾部
水面下の左右舷にそれぞれ付設された圧力検出セ
ンサと、同圧力検出センサからの検出信号と上記
回頭方向指示部からの信号とを受けて上記フイン
迎角変更機構に迎角指令信号を出力するフイン迎
角制御部とが設けられたことを特徴としている。
For this reason, the ship turning motion control device of the present invention is
In front of the screw propeller at the stern, a plurality of fins protrudes radially from a boss that surrounds the propeller shaft and is supported at the tip by a ring strut.In order to adjust the angle of attack of the fins to control the turning movement, The indicator, the fin angle of attack changing mechanism, the pressure detection sensors attached to the port and starboard sides of the stern below the water surface, the detection signal from the pressure detection sensor, and the signal from the turning direction indicator, The present invention is characterized in that the fin angle of attack changing mechanism is provided with a fin angle of attack control section that outputs an angle of attack command signal.

以下、図面により本考案の一実施例としての船
舶の回頭運動制御装置について説明すると、第5
図はその全体構成を模式的に示す斜視図、第6図
はフイン迎角変更機構を示す斜視図、第7図は第
6図の−矢視図、第8図はフイン迎角調整の
様子を示すブロツク図である。
Hereinafter, a turning motion control device for a ship as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings.
The figure is a perspective view schematically showing the overall configuration, FIG. 6 is a perspective view showing the fin angle of attack changing mechanism, FIG. 7 is a view taken from the - arrow in FIG. 6, and FIG. 8 is a state of adjusting the fin angle of attack. FIG.

第5図に示すように、船尾のスクリユープロペ
ラ2の前方で、プロペラ軸を囲むボス7から放射
状に複数のフインブレード15が突設されてお
り、フインブレード15の先端は、リングストラ
ツト16に、それぞれ軸受17を介して装着され
ている。
As shown in FIG. 5, in front of the screw propeller 2 at the stern, a plurality of fin blades 15 radially protrude from a boss 7 surrounding the propeller shaft, and the tips of the fin blades 15 are connected to a ring strut 16. , respectively, via bearings 17.

そして、フインブレード15の基部には、フイ
ンブレード迎角変更機構18がそれぞれ設けられ
て、上記基部と上記の軸受17とを結ぶ軸線まわ
りにフインブレード15を回動し得るようになつ
ている。
A fin blade attack angle changing mechanism 18 is provided at the base of the fin blade 15, so that the fin blade 15 can be rotated around an axis connecting the base and the bearing 17.

本実施例では、迎角変更機構18として、第
6,7図に示すように、フインブレード15の基
部に取付けられたウオームホイール21、ウオー
ムホイール21に係合するウオーム20およびウ
オーム20を駆動する主船体内の駆動モータ22
が設けられている。
In this embodiment, the angle of attack changing mechanism 18, as shown in FIGS. 6 and 7, drives a worm wheel 21 attached to the base of the fin blade 15, a worm 20 that engages with the worm wheel 21, and a worm 20. Drive motor 22 inside the main hull
is provided.

さらに、船尾の水線面下の左右舷には、圧力検
出センサ19,19が設けられている。
Further, pressure detection sensors 19, 19 are provided on the port and starboard sides of the stern below the waterline.

そして、第8図に示すように、圧力検出センサ
19,19からの検出信号と操船者の操船意図を
出力する回頭方向指示部24からの信号とを受け
て、モータコントローラ26にフイン迎角指令信
号を出力するフイン迎角制御部25が設けられて
いる。
As shown in FIG. 8, upon receiving the detection signals from the pressure detection sensors 19, 19 and the signal from the turning direction instruction section 24 which outputs the operator's intention to maneuver the vessel, the motor controller 26 is instructed to command the fin angle of attack. A fin angle of attack control section 25 is provided that outputs a signal.

なお、モータコントローラ26は、それぞれの
フインブレード15について設けられており、駆
動モータ22の制御を行なうようになつている。
Note that a motor controller 26 is provided for each fin blade 15 and is adapted to control the drive motor 22.

上述の構成により、フインブレード15の迎角
が自由に変更し得るようになるため、フインブレ
ード15を通過する水流の回転流成分の強さとそ
の回転方向とを自由に調整し得るようになる。
With the above-described configuration, the angle of attack of the fin blade 15 can be changed freely, so that the strength of the rotational flow component of the water flow passing through the fin blade 15 and its rotation direction can be adjusted freely.

したがつて、船舶の前進時のようなプロペラ2
の正転時においては、プロペラ2の回転流を打ち
消すような回転流を発生するように各フインブレ
ード15の迎角を調整すれば、回転流が相殺され
て推進性能が向上するようになる。
Therefore, propeller 2 such as when a ship moves forward
During forward rotation, if the angle of attack of each fin blade 15 is adjusted to generate a rotational flow that cancels out the rotational flow of the propeller 2, the rotational flow will cancel out and the propulsion performance will improve.

一方、船舶の停止および後進時のようなプロペ
ラ2の逆転時には、上記のプロペラ2の逆転によ
る回転流を打ち消す方向に回転流を発生させるべ
くフインブレード15の迎角を調整すれば、船尾
付近での左右非対称流ひいては横方向力F(第1
図参照)の発生が阻止されるので、プロペラ2の
逆転による回頭運動は解消されるようになり、船
舶の方向安定性が向上する。
On the other hand, when the propeller 2 is reversed, such as when the ship is stopped or moving astern, the angle of attack of the fin blade 15 can be adjusted to generate a rotational flow in the direction that cancels the rotational flow caused by the reversal of the propeller 2. As a result, the lateral force F (first
(see figure) is prevented from occurring, the turning movement caused by the reverse rotation of the propeller 2 is eliminated, and the directional stability of the ship is improved.

上述のフインブレード15の迎角の調整に際し
ては、圧力検出センサ19,19により船尾付近
での横方向力Fに対応した圧力が検出されて、フ
イン迎角制御部25は、この信号と回頭方向指示
部24からの信号とに基づいてそれぞれのフイン
ブレード15に対する迎角指令信号を出力するの
で、回頭運動制御のためフインブレード15の翼
角調整は自動的に行なえるのである。
When adjusting the angle of attack of the fin blade 15 described above, pressure corresponding to the lateral force F near the stern is detected by the pressure detection sensors 19, 19, and the fin angle of attack control section 25 adjusts this signal and the turning direction. Since the angle-of-attack command signal for each fin blade 15 is output based on the signal from the instruction section 24, the blade angle of the fin blade 15 can be automatically adjusted for turning motion control.

また、プロペラ2の逆転時に、より強く回頭し
ながら停止、後進する場合は、前記のプロペラ2
の逆回転流を更に助長すべく、フインブレード1
5の迎角を調整し、船尾付近での横方向力Fの発
生を促進するようにすれば、プロペラ2の逆転に
よる所要の回頭運動が得られる。
In addition, when the propeller 2 is reversed, if you want to stop and move backward while turning more strongly, the propeller 2
In order to further promote the reverse rotation flow, the fin blade 1
By adjusting the angle of attack 5 to promote the generation of lateral force F near the stern, the required turning motion can be obtained by reversing the propeller 2.

以上詳述したように、本考案の船舶の回頭運動
制御装置によれば、船尾のスクリユープロペラの
前方でプロペラ軸を囲むボスから放射状に突出し
て先端をリングストラツトに支持された複数のフ
インをそなえ、同フインの迎角を回頭運動制御の
ため調整すべく、回頭方向指示部と、フイン迎角
変更機構と、船尾部水面下の左右舷にそれぞれ付
設された圧力検出センサと、同圧力検出センサか
らの検出信号と上記回頭方向指示部からの信号と
を受けて上記フイン迎角変更機構に迎角指令信号
を出力するフイン迎角制御部とが設けられるとい
う極めて簡素な構成で、リアクシヨンフインの迎
角を操船者の回頭制御意図に応じて自動的に調整
しうるようになるのである。すなわち、船舶の前
進時にプロペラ回転流を打ち消して推進効率を向
上させる効果が得られるほか、停止時および後進
時のようなプロペラ逆転時には船体に生じる横方
向力を調整して回頭運動の制御が行なわれるので
あり、プロペラ逆転時においても操船制御が可能
となることにより操船制御不能状態が解消される
効果が得られ、船舶の航行の安全性が向上する利
点がある。
As described in detail above, according to the turning motion control device for a ship of the present invention, a plurality of fins protrude radially from the boss surrounding the propeller shaft in front of the screw propeller at the stern and whose tips are supported by the ring strut. In order to adjust the angle of attack of the fin for turning motion control, it is equipped with a turning direction indicator, a fin angle of attack changing mechanism, and a pressure detection sensor attached to each of the starboard and starboard sides under the water surface in the stern section. It has an extremely simple configuration that includes a fin angle of attack control section that receives a detection signal from the detection sensor and a signal from the turning direction instruction section and outputs an angle of attack command signal to the fin angle of attack changing mechanism. The Yonghuin's angle of attack can now be automatically adjusted according to the operator's intention to control turning. In other words, in addition to improving propulsion efficiency by canceling out the propeller rotational flow when the ship is moving forward, it also controls the turning motion by adjusting the lateral force generated on the ship when the propeller reverses, such as when stopping or going astern. This makes it possible to control the ship even when the propeller is reversed, thereby eliminating the uncontrollable state of the ship, which has the advantage of improving the navigation safety of the ship.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1,2図はリアクシヨンフインを装備しない
船舶の船尾部を示すもので、第1図はプロペラ逆
転時を示す斜視図、第2図はプロペラ正転時を示
す斜視図であり、第3図は従来のリアクシヨンフ
インを装備した船舶の船尾部を示す斜視図、第4
図a〜cは自走模型船にける操船不能状態を示す
グラフであり、第5〜8図は本考案の一実施例と
しての船舶の回頭運動制御装置を示すもので、第
5図はその全体構成を模式的に示す斜視図、第6
図はフイン迎角変更機構を示す斜視図、第7図は
第6図の−矢視図、第8図はフイン迎角調整
の様子を示すブロツク図である。 1……主船体、2……プロペラ、3……舵、4
……プロペラ回転流、7……ボス、15……フイ
ンブレード、16……リングストラツト、17…
…軸受、18……フインブレード迎角変更機構、
19……圧力検出センサ、20……ウオーム、2
1……ウオームホイール、22……駆動モータ、
23……圧力変換部、24……回頭方向指示部、
25……フイン迎角制御部、26……モータコン
トローラ。
Figures 1 and 2 show the stern of a ship not equipped with a reaction fin. Figure 1 is a perspective view showing when the propeller is rotating in reverse, Figure 2 is a perspective view showing when the propeller is rotating forward, and Figure 3 is a perspective view showing when the propeller is rotating forward. The figure is a perspective view showing the stern of a vessel equipped with a conventional reaction fin.
Figures a to c are graphs showing a state in which a self-propelled model ship is unable to maneuver, and Figures 5 to 8 show a turning motion control device for a ship as an embodiment of the present invention. Perspective view schematically showing the overall configuration, No. 6
7 is a perspective view showing the fin angle of attack changing mechanism, FIG. 7 is a view taken along the - arrow in FIG. 6, and FIG. 8 is a block diagram showing how the fin angle of attack is adjusted. 1... Main hull, 2... Propeller, 3... Rudder, 4
...Propeller rotation flow, 7...Boss, 15...Fin blade, 16...Ring strut, 17...
... bearing, 18 ... fin blade angle of attack changing mechanism,
19...Pressure detection sensor, 20...Warm, 2
1... Worm wheel, 22... Drive motor,
23...Pressure conversion section, 24...Turning direction instruction section,
25...fin angle of attack control section, 26...motor controller.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 船尾のスクリユープロペラの前方でプロペラ軸
を囲むボスから放射状に突出して先端をリングス
トラツトに支持された複数のフインをそなえ、同
フインの迎角を回頭運動制御のため調整すべく、
回頭方向指示部と、フイン迎角変更機構と、船尾
部水面下の左右舷にそれぞれ付設された圧力検出
センサと、同圧力検出センサからの検出信号と上
記回頭方向指示部からの信号とを受けて上記フイ
ン迎角変更機構に迎角指令信号を出力するフイン
迎角制御部とが設けられたことを特徴とする、船
舶の回頭運動制御装置。
In front of the screw propeller at the stern, a plurality of fins protrude radially from a boss surrounding the propeller shaft and have their tips supported by a ring strut.In order to adjust the angle of attack of the fins to control the turning movement,
A turning direction indicating section, a fin angle of attack changing mechanism, a pressure detection sensor attached to each of the port and starboard sides under the water surface of the stern, and a detection signal from the pressure detection sensor and a signal from the above turning direction indicating section are received. A turning motion control device for a ship, characterized in that a fin angle of attack control section is provided for outputting an angle of attack command signal to the fin angle of attack changing mechanism.
JP2863484U 1984-02-28 1984-02-28 Ship turning motion control device Granted JPS60139598U (en)

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JPS5722496B2 (en) * 1977-07-25 1982-05-13

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