JPS6127838Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、省エネルギー化を促進する羽根を取
り付けた舵に関するものである。

船舶を直進、または旋回させ舵の効果を高める
には、流速の速いプロペラ後流中に舵を配置する
のが有利であり、このため舵は通常プロペラの後
方に配置される。しかし舵は、上記のほか船体を
推進させる機能を有している。すなわち、舵はプ
ロペラの後流を受けることによつて揚力を発生
し、この揚力の推進方向成分が船舶の推進に寄与
している。

斯かる観点から推進作用を利用するようにした
従来の舵としては、例えば特開昭47−15895号公
報に示すように、プロペラの後方に配置した舵板
の両側に、側方に張り出す羽根を取り付け、該羽
根の左舷側と舷側とを上下反対にひねつたものが
ある。

しかしながら、羽根は上下逆にひねると同時に
後述のようにその取り付け高さをプロペラ回転中
心の上方でしかもプロペラ後流の回転流内にする
必要があるにも拘らず、上記従来の舵では左右の
羽根をプロペラ回転中心を基準として上下反対に
ひねつた構造としているだけであるため、プロペ
ラ後流の回転エネルギーを十分に推力に変換する
ことができないという問題があつた。

本考案は前述の実情に鑑みプロペラの後流をさ
らに効果的に利用することにより推進効果の大き
い舵を提供することを目的としてなしたもので、
プロペラの後方に配置した舵板の両側部に、側方
に張り出す羽根を取り付け、該羽根の左舷側と右
舷側とを上下反対にひねると共に羽根の取り付け
高さをプロペラボス部上端よりも上方でかつプロ
ペラ後流の回転流内としたことを特徴とするもの
である。

以下、本考案の根拠を述べ、実施例につき図面
に基いて説明する。

第１図は通常用いられている船舶のプロペラ１
を後方より見た図である。プロペラ１は回転して
推力を出すものであるが、同時にその後方の流れ
に、第１図に矢印で示したような回転流を誘起す
る。この回転流は、プロペラ１の回転方向と同一
の回転になる。第１図の矢印は、プロペラ１のあ
る半径位置における代表的な回転流の成分を表わ
しているが、この回転流の及ぶ範囲は、プロペラ
後流、すなわち、おおむねプロペラ回転円を断面
とし、プロペラ軸心線を軸とする円筒の内側とな
る。

第２図はプロペラ１、舵２の付近の流れの状態
を模式的に示したものである。運動量理論によれ
ば、プロペラ後流３の回転流４の強さは、プロペ
ラ荷重度によつて決まる。このことは、回転数一
定の同一プロペラで回転流の強さを比較すると、
プロペラ１に入つて来る流れ、すなわち船体後流
５の流速によつて回転流４の強弱が決まることを
意味している。図中８はプロペラ面である。

舵２の両側部に取り付ける羽根６は、第３図に
示すように回転流Ｖ〓と軸流ＶΧとが作る斜流Ｖ
の中での揚力Ｌの前進方向成分Ｔによつて推力を
得るものである。第２図で説明したように、回転
流４の強弱は、場所によつて異なるものである。
第３図に示す回転流Ｖ〓が場所によつて異なり、
斜料Ｖの大きさ及び向きが変わり、最大の前進方
向成分Ｔを得るためには、羽根６の舵２に対する
取り付け場所に応じて、羽根６の形状を工夫する
必要がある。特に舵２の左舷に張り出している羽
根６と右舷に張り出している羽根６とに対して、
回転流Ｖ〓の向きは逆向きになる。すなわち、第
２図に示すような右回りプロペラ１では、右舷で
は第４図に実線で示すように下向きの回転流Ｖ〓
となり、左舷では第４図に破線で示すように上向
きの回転流となり、流入流の迎角が水平面に対し
て反対になるので、右舷と左舷とでは、上下反対
にひねつた羽根６が必要となる。

次に、羽根の取り付け位置について説明する
と、本願考案者等はプロペラ後流の分布について
研究した結果、舶体後流がプロペラ後流に及ぼす
影響を無視することはできないということが判明
した。すなわち、羽根はプロペラ後流の回転エネ
ルギーを回収して推力に変換するものであるか
ら、その取り付け位置は、プロペラ後流の回転流
が大きいところが良い。またプロペラ後流の回転
流の大きさは、プロペラの荷重度、すなわち翼の
単位面積当りの推力によつて定まり、プロペラの
荷重が大きいと回転流も大きくなる関係にある。
さらにプロペラ荷重度は、プロペラ面に流入する
船体後流によつて定まり、また一方、船体後流の
軸方向流速が遅いと、荷重度も大きくなる関係に
ある。従つて船体後流のプロペラ軸方向成分が小
さいところでは、プロペラ荷重が大きくなり、プ
ロペラの回転流も大きくなる。

第５図にのプロペラ面８に流入する船体後流プ
ロペラ軸方向の流速分布を示す。これは第２図の
船体後流５による流速分布である。図に示す伴流
係数Ｗは、船速Ｖ_s及び船体後流のプロ ペラ軸方向の流速Vxを用いて次式 Ｗ＝Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｘ／Ｖ_ＳまたはＶ_x＝（１−Ｗ）Ｖ_s により定義され、一般に図示のごとくプロペラ回
転中心Ｏよりも上方の領域で大きな数値を示す。
すなわち船体後流の軸方向流速Ｖ_xは小さくなつ
ている。

第５図に示す船体後流がプロペラ面を通過した
後のプロペラ後流の回転流の分布を第６図に矢印
ａ〜ｈを用いて示す。ここに矢印の長さは流速の
大小を表わし、ｒはプロペラ半径を示す。第６図
によれば第５図に示す伴流係数Ｗが大きい領域、
即ち船体後流の軸方向流速Ｖ_xの小さい領域にお
ける回転流ａ，ｂ，ｅ，ｈは大きく、Ｗが小さい
域における回転流c.d，ｆ，ｇは小さくなつてい
る。従つてプロペラ後流の回転エネルギーを充分
回収するためには、羽根の取り付け位置をプロペ
ラの回転中心Ｏより上方に選定するのが良い。た
だし、第２図に示す回転流４の範囲外に羽根６を
設けても前進方向成分は得られないことは前述の
記載から明らかであるから、羽根６の取り付け位
置はプロペラ後流３の回転流４の内側となる。

斯かる観点に基づきなされた本考案の一実施例
を第７図について説明する。

左右の舷で、反対称にひねつた羽根を張り出し
て、斜流中の羽根の推力を大きくする方法の第１
は、迎角を適当につけて揚力と抗力のバランスを
とり、推力を最大とすることである。

第７図に示すように斜流Ｖの中におかれた羽根
６には、次のような力が働く。すなわち、斜流Ｖ
によつて生ずる揚力Ｌ、抗力Ｄ、揚力Ｌと抗力Ｄ
の合力L′、そして合力L′の前進方向成分Ｔであ
る。

いま水平面に対する羽根６の傾斜角βを変える
と、羽根６の斜流Ｖに対する迎角αも変わり、合
力L′の前進方向成分Ｔもそれにつれて変動する。
抗力Ｄは迎角αが大きくなると大きくなる傾向に
あり、揚力Ｌとのバランスで前進方向成分Ｔが最
大となる迎角αが存在する。従つて、プロペラ荷
重度と船体後流５（第２図参照）とが定まつてい
るとき、斜流Ｖの大きさと方向とが推定できるの
で、羽根６の最適傾斜角βが決定できて、本考案
の推力最大の水平面に対して傾斜角βを有する対
称翼形を有する羽根６を作ることができる。すな
わち、斜流Ｖの方向に応じ、右舷左舷とで反対の
傾斜角βの有する対称翼形をもつ羽根６を取り付
ければよい。また、傾斜角βは左右舷で異なつて
もよい。第８図、第９図はこれを示すもので、第
８図はプロペラ１が右回りの場合の右舷側の羽根
６、第９図は同じ場合の左舷側の羽根である。羽
根６の取り付け高さは前述のように、プロペラ回
転中心よりも上方で且つ第２図に示すプロペラ後
流３の回転流４内でなけれぱならないが、プロペ
ラボス部９の後方は回転流は弱いため羽根６を取
り付けてもプロペラ後流の回転流の利用には貢献
しないため、実際には第８図及び第９図に示すよ
うに羽根６の取り付け高さはプロペラボス部９の
上端よりも上方で且つプロペラ後流３の回転流４
内でするのが良い。

次に本考案の他の実施例を第１０図について説
明する。

左右の舷で反対にひねつた羽根を張り出して、
斜流中の羽根の推力を大きくする方法の第２は、
キヤンバーを有する非対称翼形からなる羽根を、
舵の左右舷で上下反対の対称になるように取り付
けることである。第１０図に示すキヤンバー７を
有する非対称翼形の羽根６においても、第７図の
対称翼形と同様の力が働くが、異なる点は同一迎
角αにおいて揚力Ｌが大きく、抗力Ｄがより小さ
くなる点である。この点は前進方向成分Ｔにとつ
ては有利であり、迎角αが比較的小さいときは、
羽根６を水平にしたままでキヤンバー７を付けた
方が、より大きな前進方向成分Ｔが得られる。こ
の場合も斜流Ｖの方向に応じ、右舷と左舷とで反
対のキヤンバー７を付けた非対称翼形をもつ羽根
６を取り付ければよい。第１１図、第１２図はこ
れを示すもので、第１１図はプロペラ１が右回り
の場合の右舷側の羽根、第１２図は同じ場合の左
舷側の羽根である。

本考案は、左右の羽根を上下の反対にひねると
共に羽根の取り付け高さをプロペラボス上端より
も上方でプロペラ後流の回転流内としているた
め、従来のプロペラ回転中心高さに上下反対にひ
ねつて取り付けた羽根に比べ一層推力を増加させ
ることができ、省エネルギー化が可能となるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はプロペラの背面図、第２図は船体後流
の説明図、第３図第４図は羽根に作用する力の状
態を示す側面図、第５図は船体後流の分布を示す
説明図、第６図は船体後流内にあるプロペラ後流
に回転流の分布を示す説明図、第７図は本考案の
一実施例の側面図、第８図は第７図のものの右舷
における状態を示す側面図、第９図は第７図のも
のの左舷における状態を示す側面図、第１０図は
本考案の他の実施例を側面図、第１１図は第１０
図のものの右舷における状態を示す側面図、第１
２図は第１０図のものの左舷における状態を示す
側面図である。 図中１はプロペラ、２は舵、３はプロペラ後
流、４は回転流、６は羽根、９はプロペラボス部
を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プロペラの後方に配置した舵板の両側部に、側
   方に張り出す羽根を取り付け、該羽根の左舷側と
   右舷側とを上下反対にひねると共に羽根の取り付
   け高さをプロペラボス部上端よりも上方でかつプ
   ロペラ後流の回転流内としたことを特徴とする羽
   根を取り付け舵。