JPH048698A - Fluid straightening fin - Google Patents

Fluid straightening fin

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JPH048698A
JPH048698A JP11075290A JP11075290A JPH048698A JP H048698 A JPH048698 A JP H048698A JP 11075290 A JP11075290 A JP 11075290A JP 11075290 A JP11075290 A JP 11075290A JP H048698 A JPH048698 A JP H048698A
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JP
Japan
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fin
rudder
fluid
directional rudder
rear end
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JP11075290A
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Japanese (ja)
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Yoichi Masuda
洋一 増田
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Abstract

PURPOSE:To reduce fluid resistance and increase the speed of an object moving in a fluid and reduce fuel consumption by sticking a fin made of a flexible material to the rear end portion of the object, which end portion is oriented in the direction in which the object moves. CONSTITUTION:A directional rudder fin 3 of tongue-shaped cross section is formed as part of a directional rudder 2 into an integral streamline and stucked along the rear end edge of the directional rudder 2 provided at the rear portion of a vertical tail 1. The directional rudder fin 3 is made of a carbon fiber excellent in weather resistance and of proper hardness and is stuck to the directional rudder 2 by means of adhesion, integral molding, bolts, calking or a combination of these methods. When the directional rudder 2 is inclined to change the direction of an aircraft, large fluid resistance is applied to the aircraft esp. on the directional rudder fin 3 at the rear end but the directional rudder fin 3 is bent along a main flow C as shown in Figure because of its elasticity and smoothes the air flow C whereby the fluid resistance is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、航空機の方向舵や、船舶の舵等の、流体中
を移動する物体の流体抵抗を軽減する、流体整流フィン
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a fluid rectifying fin that reduces fluid resistance of objects moving in fluid, such as the rudder of an aircraft or the rudder of a ship.

(従来の技術) 航空機の主翼・補助翼・方向舵・昇降舵・プロペラ、あ
るいは船舶の舵やスクリュー等の流体中を移動する物体
は、この物体の形状と移動速度及び流体の動粘性係数に
より変化するレイノルズ数の大きさに応じた流体抵抗を
受けるものである。
(Prior art) Objects that move in fluid, such as the main wings, ailerons, rudders, elevators, and propellers of aircraft, or the rudders and propellers of ships, change depending on the shape and speed of the object and the kinematic viscosity coefficient of the fluid. It is subject to fluid resistance depending on the Reynolds number.

すなわち、第12図に示すごとく、流体中を移動する物
体(A)の周囲に流体の粘性の影響が集約的に現れる境
界層(B)が生じるとともに、この境界層(B)の外側
に流体の粘性を無視できる主流(C)が生じる。
In other words, as shown in Fig. 12, a boundary layer (B) is formed around an object (A) moving in the fluid, where the influence of the viscosity of the fluid appears intensively, and a layer of fluid is formed outside this boundary layer (B). A main stream (C) is generated whose viscosity is negligible.

この主流(C)は、状況により滑らかな層流または複雑
な流れの乱流となり、乱流は層流よりも圧力が高い。
This main flow (C) becomes a smooth laminar flow or a complicated turbulent flow depending on the situation, and the turbulent flow has a higher pressure than the laminar flow.

また、境界層(B)は通常層流となるが、その厚みは下
流側に向かって次第に増加し、主流(C)の速度と境界
層(B)の厚みにより変化するレイノルズ数が、ある限
界値に達すると、境界層(B)が不安定となって乱流に
変わる。
In addition, although the boundary layer (B) normally becomes a laminar flow, its thickness gradually increases toward the downstream side, and the Reynolds number, which changes depending on the velocity of the mainstream (C) and the thickness of the boundary layer (B), reaches a certain limit. When this value is reached, the boundary layer (B) becomes unstable and turns into turbulence.

この乱流境界層は、下流側の層の厚い部分で生じるもの
で、剪断応力が大きくなり、遂にほこの乱流境界層が物
体表面から剥離することとなって、物体の後端部付近に
剥離域(D)が形成され、この剥離域(D)では流体が
渦となり、船舶のスクリューではキャビテーションが発
生する等して流体抵抗が増大するものである。
This turbulent boundary layer occurs in the thick part of the layer on the downstream side, and as the shear stress increases, the turbulent boundary layer at this point finally separates from the object's surface, causing it to form near the rear end of the object. A separation region (D) is formed, and in this separation region (D), the fluid becomes a vortex, and cavitation occurs in the ship's propeller, increasing fluid resistance.

特に流体中の物体が急激に方向転換するときには、物体
の後端部付近の方向転換曲線の外側に剥離域が生じて渦
流が発生し、流体抵抗が増大するものである。
Particularly when an object in a fluid changes direction rapidly, a separation region is generated outside the direction change curve near the rear end of the object, generating a vortex flow and increasing fluid resistance.

従来の流体中を移動する物体は、流体抵抗を減じるため
に流線型に形成され、金属や木材等による剛体として構
成して、変形を許さないものであった。
Conventional objects moving in fluid have been formed into streamlined shapes to reduce fluid resistance, and have been constructed as rigid bodies made of metal, wood, etc., so as not to allow deformation.

(発明が解決しようとする課題) 流体中を移動する翼や舵等は、物体表面と流体とのあい
だに摩擦が生じて、物体は流体抵抗を受けることとなり
、流れ方向の後端部付近では、上記したごとく特に流体
抵抗が大きくなって、航空機や船舶のスピードの低下及
び燃料消費の増大を招(原因となるといった問題があっ
た。
(Problem to be solved by the invention) When blades, rudders, etc. move in a fluid, friction occurs between the surface of the object and the fluid, and the object is subject to fluid resistance. As mentioned above, there is a problem in that the fluid resistance becomes particularly large, leading to a decrease in the speed of aircraft and ships and an increase in fuel consumption.

この発明は、上記した問題点を緩和して、流体中を移動
する物体の抵抗を軽減し、航空機や船舶のスピードアッ
プと、燃料の節約を果たし得る、流体整流フィンを提供
することを目的とするものである。
It is an object of the present invention to provide a fluid rectifying fin that can alleviate the above-mentioned problems, reduce the resistance of objects moving in the fluid, speed up aircraft and ships, and save fuel. It is something to do.

(課題を解決するための手段) 上記の目的を達するためのこの発明は、航空機の翼や、
船舶の舵の如き、流体中を移動する物体の進行方向の後
端部に固着するものであって、適度の硬度を持つ弾性物
質からなり、上記物体の一部として一体的流線形状に形
成する、流体整流フィンである。
(Means for Solving the Problems) To achieve the above object, this invention provides an aircraft wing,
It is fixed to the rear end of an object moving in fluid, such as a ship's rudder, in the direction of travel, and is made of an elastic material with appropriate hardness, and is formed into an integral streamline shape as part of the object. This is a fluid rectifying fin.

(作 用) この適度の硬度を持つ弾性物質からなる整流フィンは、
流体中を移動する物体の特に大きく流体抵抗を受ける後
端部で、流れ方向に流体抵抗の大きさに応じてベンドす
るもので、この整流フィンのベンドにより流体の流れを
円滑にして流体抵抗を軽減することができ、その結果航
空機や船舶のスピードアップと燃料の節約を図ることが
できるものである。
(Function) This rectifying fin made of an elastic material with moderate hardness is
The rear end of an object moving in a fluid, which is subject to particularly large fluid resistance, bends in the flow direction according to the magnitude of fluid resistance.The bending of the rectifier fins smooths the fluid flow and reduces fluid resistance. This can speed up aircraft and ships and save fuel.

(実 施 例) 以下この発明を、図面に示す実施例に基づいて詳細説明
する。
(Embodiments) The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the drawings.

第1図〜第3図は、この発明を飛行機の垂直尾翼の方向
舵に応用した例を示すもので、垂直尾翼(1)の後部に
付設される方向舵(2)の後端縁に沿って、断面舌状の
方向舵フィン(3)か方向舵(2)の一部として一体的
な流線形状に形成して固着したものである。
Figures 1 to 3 show an example in which the present invention is applied to the rudder of the vertical stabilizer of an airplane. The rudder fin (3) has a tongue-shaped cross section or is formed into an integral streamlined shape and fixed as part of the rudder (2).

この方向舵フィン(3)は、耐候性に優れ、かつ適度の
硬度を有するカーボンファイバー製とし、方向舵(2)
への固着は、接着、一体成形、ボルト止め、カシメ付け
、またはこれらの併用による。
This rudder fin (3) is made of carbon fiber that has excellent weather resistance and moderate hardness.
Fixation to the base is by adhesion, integral molding, bolting, caulking, or a combination of these.

飛行機が進行方向を変えようとするとき、第1図■−■
線断面を拡大して示した第2図の如く方向舵(2)を傾
けると、この方向舵(2)が大きく流体抵抗を受け、特
に後端の方向舵フィン(3)が強い抵抗を受けるが、こ
の方向舵フィン(3)は弾性を有するため図示の如く主
流CC)の流れに沿ってベンドし、主流(C)を円滑化
して流体抵抗を軽減することが出来る。
When an airplane tries to change its direction, Figure 1 ■-■
When the rudder (2) is tilted as shown in Fig. 2, which shows an enlarged line cross-section, the rudder (2) is subjected to large fluid resistance, especially the rudder fin (3) at the rear end is subjected to strong resistance. Since the rudder fins (3) have elasticity, they can be bent along the flow of the main flow (CC) as shown in the figure, thereby smoothing the flow of the main flow (C) and reducing fluid resistance.

第3図は、従来の剛体からなる方向舵の場合を示し、こ
の場合流体抵抗を最も大きく受ける方向舵(2)の後端
部付近に渦流(4)が発生して大きく抵抗を受けること
となるものである。
Figure 3 shows the case of a conventional rudder made of a rigid body. In this case, a vortex (4) is generated near the rear end of the rudder (2), which is subject to the greatest fluid resistance, resulting in large resistance. It is.

なお、図示は省略するが、この方向舵(2)における方
向舵フィン(3)と同様に、昇降舵にも昇降舵フィンを
設ければ、同じように空気抵抗を軽減することが出来る
Although not shown in the drawings, air resistance can be similarly reduced by providing elevator fins on the elevator in the same way as the rudder fins (3) on the rudder (2).

第4図〜第8図は、この発明をデインギーヨツトの船底
から突出しているセンターホード(5)に応用した例を
示すもので、センターボート(5)の後縁部と底辺部に
沿うL字形に、上記方向舵フィン(3)と同様の材質か
らなる、断面舌状のボートフィン(6)を上記方向舵(
2)の場合と同様に固着したものである。
Figures 4 to 8 show an example in which this invention is applied to a center boat (5) protruding from the bottom of a dinghy yacht. , a boat fin (6) having a tongue-shaped cross section and made of the same material as the rudder fin (3) is attached to the rudder (3).
It is stuck in the same way as in case 2).

このデインギーヨツトのヒール時に、センターボード(
5)が第4図I−I線断面を示した第5図の如く傾いて
側面が主流(C)を受けるとき、下端部のボートフィン
(6)が流れ方向にベントして、下端部における流体抵
抗を軽減することができるものである。
At the heel of this dingy yacht, the centerboard (
When the boat fin (6) at the lower end is bent in the direction of flow, when the boat fin (6) at the lower end is bent in the flow direction as shown in FIG. This can reduce fluid resistance.

第6図は、従来の剛体からなるセンターホード(5)を
、第5図と同様の状態で示したもので、この場合下端部
付近に渦流(4)が生じて流体抵抗が増大し、デインギ
ーヨツトの航走の妨げとなるものである。
Figure 6 shows a conventional center hoard (5) made of a rigid body in the same state as in Figure 5. In this case, a vortex (4) is generated near the lower end, increasing fluid resistance, and the dinghy yacht This obstructs the navigation of the aircraft.

また、第4図IV−IV線断面を示した第7図の如く、
デインギーヨツトのタッキング時にセンターボード(5
)の側面が主流(C)を受けるとき、最も抵抗の大きい
ボートフィン(6)の後端部が上記と同様に流れ方向に
ベンドして、後端部の流体抵抗を軽減することができる
In addition, as shown in FIG. 7, which shows the cross section along the line IV-IV in FIG. 4,
Center board (5) when tacking a dinghy sailboat
) receives the main flow (C), the rear end of the boat fin (6), which has the highest resistance, bends in the flow direction in the same manner as described above, thereby reducing the fluid resistance at the rear end.

第8図は、従来の剛体からなるセンターボード(5)を
、第7図と同様の状態で示したもので、この場合も後端
部付近に渦流(4)が生じて流体抵抗が大きくなり、第
6図に示すデインギーヨツトのヒール時と同様にデイン
ギーヨツトの航走の妨げとなるものである。
Figure 8 shows a conventional centerboard (5) made of a rigid body in the same state as Figure 7. In this case as well, a vortex (4) is generated near the rear end, increasing fluid resistance. , which interferes with the sailing of the dinghy yacht, similar to when the dinghy yacht heels as shown in FIG.

第9図〜第11図は、その他の実施例を示すもので、第
9図は飛行機の主翼(7)の端部に主翼フィン(8)を
上記センターホード(5)におけるボードフィン(6)
と同様に設け、さらに補助翼(9)の後端縁に沿って補
助翼フィン(10)を、上記方向舵(2)における方向
舵フィン(3)と同様に設けたもので、主翼フィン(8
)は上記ボードフィン(6)と、補助翼フィン(10)
は上記方向舵フィン(3)と、それぞれ同様の作用効果
を有するものである。
9 to 11 show other embodiments, and FIG. 9 shows a main wing fin (8) at the end of the main wing (7) of an airplane, and a board fin (6) in the center hoard (5).
In addition, an aileron fin (10) is provided along the trailing edge of the aileron (9) in the same manner as the rudder fin (3) in the rudder (2), and the main wing fin (8
) is the board fin (6) and the aileron fin (10).
These have the same functions and effects as the rudder fins (3) described above.

第10図は、船の舵に応用した例を横断面で示したもの
で、上記方向舵(2)と同様に舵(11)の後端部に舵
フィン(12)を固着してあって、進路を変えるために
舵(11)を仮想線にて示す如く左右に傾けたとき舵フ
ィン(12)が主流(C)に沿ってベンドして、流体抵
抗を軽減することは上記各側と同様である。
FIG. 10 shows a cross section of an example applied to a ship's rudder, in which a rudder fin (12) is fixed to the rear end of the rudder (11), similar to the rudder (2) above. When the rudder (11) is tilted to the left or right as shown by the imaginary line to change the course, the rudder fin (12) bends along the mainstream (C) to reduce fluid resistance, which is the same as on each side above. It is.

第11図は、船のスクリュー(13)のスクリュー翼の
回転方向の後部周縁にスクリューフィン(I4)を固着
したものを示し、このスクリューフィン(14)の作用
効果も才だ上記各側と同様である。
Fig. 11 shows a ship's screw (13) with screw fins (I4) fixed to the rear peripheral edge of the screw blade in the rotating direction, and the function and effect of this screw fin (14) are similar to those on each side above. It is.

以上示した実施例の外にも空気中や水中を移動する種々
の物体に、本発明流体整流フィンが応−用できるもので
ある。
In addition to the embodiments shown above, the fluid rectifying fins of the present invention can be applied to various objects moving in the air or water.

4゜ (発明の効果) 以上説明した本発明に係わる流体整流フィンによれば、
流体中を移動する物体の進行方向の後端部に可撓性物質
からなるフィンを固着したことによって流体抵抗を軽減
することができ、スピードアップ及び燃料消費の低減を
果たすことができるものである。
4° (Effect of the invention) According to the fluid rectifying fin according to the present invention described above,
By fixing a fin made of a flexible material to the rear end of an object moving in the fluid in the direction of movement, fluid resistance can be reduced, increasing speed and reducing fuel consumption. .

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

第1図は本発明を飛行機の方向舵に応用した実施例を示
す側面図、 第2図は方向舵を傾けて進行方向を変える状態を示す第
1図■−■線における拡大断面図、第3図は従来の方向
舵による第2図と同様の断面図、 第4図は本発明をデインギーヨツトのセンターボードに
応用した実施例を示す側面図、第5図はデインギーヨツ
トのヒール時におけるセンターボードの状態を示す第4
図I−m線における断面図、 第6図は従来のセンターホードによる第5図と同様の断
面図、 第7図はデインギーヨツトのタッキング時におけるセン
ターボートの状態を示す第4図IV−IV線における断
面図、 第8図は従来のセンターホードによる第7図と同様の断
面図。 第9図は本発明を飛行機の主翼及び補助翼に応用した実
施例を示す平面図、 第10図は本発明を船の舵に応用した実施例を示す横断
面図、 第11図は本発明を船のスクリューに応用した実施例を
示す正面図、 第12図は流体中を移動する翼の周りの流体の状態を示
す説明図である。 ■・・垂直尾翼 2・・方向舵 3・・方向舵フィン 4・・渦流 5・・センターボード 6・・ポートフィン 7・・主翼 8・・主翼フィン 9・・補助翼 IO・・補助翼フィン 11・・舵 12・・舵フィン 13・・スクリュー 14・・スクリューフィン 集 図 第 図 第
Fig. 1 is a side view showing an embodiment in which the present invention is applied to the rudder of an airplane, Fig. 2 is an enlarged sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1 showing a state in which the direction of travel is changed by tilting the rudder, and Fig. 3 2 is a cross-sectional view of a conventional rudder, FIG. 4 is a side view showing an embodiment of the present invention applied to the centerboard of a dinghy yacht, and FIG. 5 is a diagram showing the state of the centerboard when the dinghy yacht heels Fourth
Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line I-m in Figure 6. Figure 6 is a cross-sectional view similar to Figure 5 with a conventional center hoard. Cross-sectional view FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 7 using a conventional center hoard. Fig. 9 is a plan view showing an embodiment in which the present invention is applied to the main wing and ailerons of an airplane, Fig. 10 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a ship's rudder, and Fig. 11 is a plan view showing an embodiment in which the present invention is applied to the rudder of a ship. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the state of the fluid around the wing moving in the fluid. ■ Vertical stabilizer 2 Rudder 3 Rudder fin 4 Vortex 5 Center board 6 Port fin 7 Main wing 8 Main wing fin 9 Aileron IO Aileron fin 11・Rudder 12・・Rudder fin 13・・Screw 14・・Screw fin collection diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  流体中を移動する物体の進行方向の後端部に固着する
ものであって、弾性物質からなり、上記物体の一部とし
て一体的流線形状に形成することを特徴とする、流体整
流フィン。
1. A fluid rectifying fin, which is fixed to a rear end of an object moving in a fluid in the direction of movement, is made of an elastic material, and is integrally formed into a streamlined shape as a part of the object.
JP11075290A 1990-04-25 1990-04-25 Fluid straightening fin Pending JPH048698A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008201400A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Tadakatsu Eto Wave passing type, helical wing propulsion, energy saving ultra high-speed, submerged float catamaran
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