JPS5838359B2 - 船体中心線上以外に装備する舵 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複軸推進複葉舵の船舶に取付けられる舵の中
で船体中心線上以外の場所に取付けられる舵において、
従来の大部分の舵形状が舵中心線に対して左右対称なこ
とにより発生している無用な抵抗を軽減するために、舵
の形状を舵中心線に対して左右非対称の流線型とするこ
とにより、経済性、及び推進力の向上を図ることを目的
とするものである。

一般に、一軸推進一枚舵における舵の抵抗を全船体抵抗
のα％であるとすれば、複軸推進複葉舵（γ数）の場合
はγ・α％ではなく、それ以上となって現われることは
周知の通りである。

本発明を説明するために複軸推進複葉舵の一例として、
二軸推進二枚舵の場合を例にとり、まずはじめに推進器
の回転方向が船規より見て、右舷機を時計方向、左舷機
を反時計方向の所謂外廻りの回転方向としたときの右舷
機について詳述する。

船体中心線上に取付けられる舵と、船体中心線以外の場
所に取付けられる舵とを比較すると、水流が最も大きく
異る要因としては、船体中心船上の舵であれば、推進器
に進入する水流は、推進器の縦方向に左右二分すると、
左右の水流は全く相対称な同一条件の水流であって、舵
についての影響は推進器の作用のみを考慮すれば良い。

しかし、船体中心線上以外の場所に取付けられる場合の
舵では、推進器に進入する水流は推進器で左右に二分し
ても両者は相異っており、しかもこの水流は相当複雑な
ものである。

第１図及び第２図により船体中心線１上以外の場所に取
付けられる舵２の例としてマリナー型舵を示す。

次に第２図及び第３図において推進器３及び舵２周囲の
水流を示す。

船速により水流は、船体平面形状に添った水流ＬＳ１、
船体側面形状に添った水Ｋ Ｌ Ｓ ２ 、及び船底か
ら水面方向に向う水流ＬＳ３の三要素が形成する螺線状
の水流となる。

この様な水流が推進器３を経て舵２に作用する一方、船
規部には伴流ＬＳ４があり、この伴流は船体中心に近い
程、又水面に近い程大きくなる。

本発明の舵形状を決めるに際しては、上記尽流条件を考
慮しつつ次の点を配慮した。

二軸推進二枚舵の実船を調査した結果、通常の航海中で
あるミツドシツプ状態において、操舵機のポンプには常
時一定方向の負荷が作用しており、負荷の方向は第２図
で示す舵前部を内側より外側に押す力Ｒ１、及び舵後部
を外側より内側に押す力Ｒ２である。

すなわち、舵周囲における水流は舵中心線４（船体中心
線１と平行）と平行ではなく破線で示す舵中心線４に対
しθなる角度の位置に移動させようとする水流となる。

以上の条件を考慮して、舵２の抵抗を軽減するために必
要な舵形状を本発明では下記のとおりとした。

説明の都合上第４図に示すごとく舵を舵柱中心より前部
分をａ，後部分をｂとして前部分ａより説明する。

゛第２図に示すごとく舵周囲の水流が総体的に舵中心線
４に対して右前方から左後方に流れているが、推進器３
を通過した水流は推進軸の回転が右回転であるため軸よ
り左部分の水流は舵前部において上部に押し上げられ、
反対に右半分においては下部に押下げられた水流となっ
て現われる。

つまり舵前部ａの前端をＺとすると、前端Ｚを従来の舵
中心線４上とすることは水流に合わせて舵低抗を少くす
ることを考慮すると不合理となる。

したがって、本発明では、舵前端Ｚを推進器軸中心線５
で上下に二分し、舵上半部６、舵下半部７としたのであ
る。

舵上半部６の水流は、船進による水Ｋ Ｌ Ｓ １の右
前方から左後方の水流に対して、第３図にも示すごとく
水流ＬＳ２は左前方から右後方であり、上半部６の一部
ラダーホーン８の取付部は船体と接近しており伴流の影
響が大きいから水Ｒ Ｌ Ｓ １は弱められ、更に前述
の推進器３の作用が重なるために舵上半部６の前端Ｚに
対する水流方向は左前方より右後方となる。

また、舵下半部７については船速による水流ＬＳ１，Ｌ
Ｓ２共に右前方より左後方であり位置的にも船体と離れ
ているので伴流の影響は殆どなく更に推進器３の作用で
水流は右前方より左後方となるものである。

すなわち、舵前端Ｚを水流方向に向けるために移動すべ
き点はＺ点の上下方向の位置により異る。

つまり、船速による水流自身、伴流の影響程度、船形、
及び推進器３の半径方向により推進器自身の効力率が総
て違ってくるので、舵２に対する水流も異る。

しかし、あまりに水流方向に配慮すると、初期の目的を
達成しにくくなり舵形状が複雑となれば反対に製作上の
不便、及び荒天時のピッチング時の不利等を生じるため
、舵２の形状は水流要素に重点を置いた上で、なるべく
簡素化する必要がある。

従って舵前部ａの移動位置形状は、第５図の舵２を船首
方向から見た図で示すとおり、舵上半部６部の前端Ｚ′
は船体中心寄りに、また舵．下半部７部の前端Ｚは船体
中心より外向きに各々を一律に移動し、舵柱中心９の舵
最大肉厚寸法をｔとしその両側点をＥとすれば、舵上半
部６はＥ−Ｚ−Ｅ，舵下半部７はＥ − ２’〜Ｅを通
る流線型とするのである。

また更に、Ｚ点の移動量は、船形及び舵の取付位置によ
り変化する量であるが、Ｚ点が舵の最大肉厚ｔより外側
となれば当然舵抵抗が増加するため、ｔ／２以下の範囲
内とする。

従って前端Ｚを移動したために舵の縦方向の投影面積は
増加しない０ 次に、舵柱中心９より後部分ｂについて述べる。

第２図に示す如く、舵周囲の水流が舵中心線４（船体中
心線と平行）と平行でなく或る角度（ψ）をもって右前
方から左後方に流れている結果、Ｒ２方向の無駄な外力
が作用して抵抗を増加している。

従って総体的に舵形状は舵柱中心部の最大肉厚ｔは変え
ずに後端Ｘをｂ−ｔａｎψだけ船体中心寄りに設け、移
動後の後端Ｙを通るＥ−Ｙ−Ｅを結ぶ流線型にひねる必
要がある。

更に他の水流を考慮すると単にひねるのみではなく舵後
端の形状を変える必要がある。

この具体的な舵後端形状を第６図で船蜆方向から見た図
により詳述する。

舵の上端辺をｌ，Ｊとし、下端辺をｋ，ｌとすると、上
端と下端では伴流ＬＳ，の影響は当然異り、上端辺１，
Ｊでは伴流が犬である。

このことは舵後端Ｙをｉに近ずけることは不利で、むし
ろｊに近ずけねばならない。

しかし、Ｙは総体的にｂ−ｔａｎψ相当だけｉ −ｋに
近ずける必要がある。

従ってＹを曲線としその軌跡は上端辺では舵中心よりｊ
寄りの点ｆ１下端辺では中心よりｋ寄りの点ｈとし途中
の推進器軸中心線上に位置する中点ｇも中心よりｉ，ｋ
寄りの点とする曲線ｆ−ｇ〜ｈとすることによって上記
の条件を満すことが可能となるのづある。

なお、舵後端Ｘが移動すべき点Ｙの軌跡をｆ〜ｇ−ｈの
曲線とする理由は、船体側面形状が曲線状であることか
ら伴流の断面層も曲線上に変化しており、また、ｂ−ｔ
ａｎψ相当の差を限られた範囲内（ｂ−ｔａｎψ≦ｔ／
２）でも十分とり得る範囲のものである。

Ｙ点の移動量は船形及び取付位置により変化する値であ
るが、移動範囲をｔ ／ ２以下とする理由は舵前部と
同様である。

続いて第７図において、本発明で実施の舵形状を第１図
の各々の断面図により示す。

第７図のイはＡ−Ａ，口はＢ−Ｂ，ハはＣ−Ｃのそれぞ
れ断面図である。

以上の如く、舵２の形状を前部ａのラダーホーン８前端
Ｚを内側に、下半部７前端Ｚ″′を外側に各々向け、且
つ後端Ｙは上端辺から下端辺に外側から内側に途中を曲
線状に変化させ、総体的にはｂ−ｔａｎψ相当だけ内側
にひねった形状とすることにより舵の抵抗は軽減され、
″同時にキャビテーション発生防止も有利となる。

なお、左舷舵については右舷舵と同様の理由により固定
舵の前端は内側に、可動舵の前端は外側に各々向くもの
であり舵後端を上端辺は外側から、下端辺は内側に途中
を曲線にひねった形状とする。

【図面の簡単な説明】

第１図はマリナー型舵の右舷舵側面図、第２図は二軸推
進二枚舵の平面図を示し船速による水碓方向伴流及び従
来の舵に常時一定方向の外圧が作用する．状態を示す。 第３図は船首方向より見た右舷舵の状態で船速による水
流中船体側面形状に伴う水流方向、及び船底から水面方
向に向う水流を示す。 第４図は舵の横断面図を示す。第５〜７図は推進器回転
方向が外廻りの右舷舵を、第５図は本発明実施の舵形状
を船首方向より見た図で示す。 第６図は本発明実施の舵形状を船蝋方向より見た図で示
す。 第７図は本発明実施の舵形状を第１図におけるイＡ−Ａ
，口Ｂ−Ｂ，ハＣ−Ｃ各々の断面を示す。 １・・・・・・船体中心線、２・・・・・・舵、３・・
・・・・推進器、４・・・・・・舵中心線、５・・・・
・・推進器軸中心線、６・・・・・・舵上半部、７・・
・・・・舵下半部、８・・・・・・ラダーホーン、９・
・・・・・舵柱中心、ＬＳ１・・・・・・船速による水
流中船体平面形状に添う方向の水流、ＬＳ２・・・・・
・船速による水流中船体側面形状に添う方向の水流、Ｌ
Ｓ３・・・・・・船速による水流中船底から水面方向に
向う水流、ＬＳ，・・・・・・伴流、Ｒ１・・・・・・
従来の舵形状で発生する舵柱中心より前部分に作用する
舵を回転させようとする外力、Ｒ２・・・・・・従来の
舵形状で発生する〜柱中心より後部分に作用する舵を回
転させようとする部分、ａ・・・・・・舵柱中心より前
部分、ｂ・・・・・・舵柱中心より後部分、θ・・・・
・・従来の舵形状で舵を移動しようとする外力に対抗し
て操舵機ポンプが舵を原点に維持するに必要とする時に
なす各々の舵中心線のなす角度、ψ・・・・・・舵中心
線に対する水流方向の角度、Ｅ・・・・・・舵最大肉厚
寸法部（舵柱中心部）の両外側の点、ｔ・・・・・・舵
最大肉厚寸法、Ｘ・・・・・・舵後端の原形舵中心線上
の点、Ｙ・・・・・・本発明による舵形状の舵後端、Ｚ
・・・・・・舵前端の点、Ｚ・・・・・・舵上半部の前
端の点、Ｚ・・・・・・舵下半部の前端の点、ｆ・・・
・・・舵後端辺の上端の点、ｇ・・・・・・舵後端辺の
中間の点、ｈ・・・・・・舵後端辺の下端の点、ｉ・・
・・・・舵上端の船体中心線側の点、ｊ・・・・・・舵
上端の船体側面側の点、ｋ・・・・・・舵下端の船体中
心線側の点、１・・・・・・舵下端の船体側面側の点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 船尾に複数の舵と推進器を有する船舶の舵において
   、舵２の前端を推進器軸中心線５で上下の２部分に分け
   て互に反対方向のひねりを与えた舵上半部６と舵下半部
   ７とし、該ひねりは推進器回転方向が外廻りの場合は舵
   上手部６の前端が舵中心線４より内側（船体中心寄り）
   に、舵下半部７の前端が外側に一律に移動させると共に
   舵２の後端の上端辺を舵中心の外側位置より下端辺の内
   側位置に至るごとく途中を曲線状に形成して総体的には
   内側に大きくひねった形状とし、且つ舵の形成後の前端
   及び後端が舵の最大肉厚の範囲内に収まる流線型にして
   なる船体中心線上以外に装備する舵１０