JPS6211720B2 - - Google Patents
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- JPS6211720B2 JPS6211720B2 JP5304882A JP5304882A JPS6211720B2 JP S6211720 B2 JPS6211720 B2 JP S6211720B2 JP 5304882 A JP5304882 A JP 5304882A JP 5304882 A JP5304882 A JP 5304882A JP S6211720 B2 JPS6211720 B2 JP S6211720B2
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- JP
- Japan
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- ship
- rotors
- propeller
- rudder
- rotor
- Prior art date
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- Expired
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- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/06—Steering by rudders
- B63H25/38—Rudders
- B63H25/40—Rudders using Magnus effect
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は船舶の舵に関する。[Detailed description of the invention] This invention relates to a rudder for a ship.
通常の舵を備えた従来の船舶の場合、舵は直進
時には単なる抵抗にすぎず、プロペラ後流の回転
流のエネルギがそのまま失われており、これが推
進効率低下の一因となつている。また、従来の通
常の舵の場合、旋回性能を良くするためには、舵
の長さと高さの比(アスペクト比)を大きくする
か、または舵面積を大きくする必要があるが、例
えば最近需要の多いLPG船などにおいては、浮力
中心が後方にあり、かつ吃水が浅いため、このよ
うな条件を満足する大形の舵を取付けにくいとい
う問題がある。 In the case of a conventional ship equipped with a normal rudder, the rudder acts as nothing more than resistance when the ship is moving straight, and the energy of the rotational flow behind the propeller is lost, which is one of the reasons for the reduction in propulsion efficiency. In addition, in the case of conventional regular rudders, in order to improve turning performance, it is necessary to increase the ratio of the rudder's length to height (aspect ratio) or to increase the rudder area. On LPG ships with a lot of water, the center of buoyancy is at the rear and the water is shallow, so there is a problem that it is difficult to install a large rudder that satisfies these conditions.
この発明の目的は、プロペラ後流の回転流のエ
ネルギを船舶の推進力として再利用でき、小形に
構成できて、しかも旋回性能の良い効率的な舵を
提供することにある。 An object of the present invention is to provide an efficient rudder that can reuse the energy of the rotational flow downstream of a propeller as propulsion force for a ship, can be constructed in a small size, and has good turning performance.
この発明による船舶の舵は、プロペラの後方の
プロペラ中心線の上下にほぼ鉛直に配置された1
対の円柱状または円錐台状のロータよりなり、こ
れらのロータがそれぞれの中心軸のまわりに別個
に回転しうるようになされているものである。 The rudder of a ship according to the present invention has a rudder arranged approximately vertically above and below the propeller center line behind the propeller.
It consists of a pair of cylindrical or truncated conical rotors, and these rotors can rotate independently around their respective central axes.
第1図および第2図に示されているように、一
定の流体の流れV1,V2の中に円柱体1,2を
配置して中心軸のまわりに回転させると、流れの
中に翼を置いた場合と同様に、揚力L1,L2が
発生する。この作用はマグナス効果と呼ばれ、実
験によると、回転円柱体の揚力係数を通常の翼の
10倍程度に大きくしうることが知られている。そ
して、回転円柱体の回転方向および回転速度を変
えることにより、円柱体に作用する力F1,F2
(揚力L1,L2と抗力R1,R2の合力)の方
向および大きさを変えることができる。円柱体の
代わりに円錐台体を用いる場合も同様である。 As shown in Figures 1 and 2, when the cylindrical bodies 1 and 2 are placed in constant fluid flows V1 and V2 and rotated around the central axis, the blades are inserted into the flow. Lifting forces L1 and L2 are generated in the same way as when it is placed. This effect is called the Magnus effect, and experiments have shown that the lift coefficient of a rotating cylindrical body is lower than that of a normal wing.
It is known that it can be made about 10 times larger. By changing the rotation direction and rotation speed of the rotating cylindrical body, the forces F1 and F2 acting on the cylindrical body are
The direction and magnitude of (the resultant force of lift forces L1, L2 and drag forces R1, R2) can be changed. The same applies when a truncated cone is used instead of a cylinder.
船舶のプロペラが後からみて時計方向に回転す
る場合、プロペラ後流は回転流となり、プロペラ
中心線より上方では左玄から斜めに上側のロータ
に流入し、これより下方では右玄から斜めに下側
のロータに流入する。したがつて、上側のロータ
を上からみて時計方向に回転させるとともに、下
側のロータを上からみて反時計方向にほぼ同じ速
度で回転させることにより、次に説明するよう
に、船舶を直進させるとともに、これらのロータ
に推進力を発生させることができる。すなわち、
第1図の円柱体1と同様に、上からみて時計方向
に回転する上側のロータには、左玄からの斜めの
流れV1によつて斜め石前向きの力F1が作用
し、第2図の円柱体2と同様に、上からみて反時
計方向に回転する下側のロータには、右玄からの
斜めの流れV2によつて斜め左前向きの力F2が
作用する。そして、上下のロータの回転速度がほ
ぼ等しいときには、上下のロータに作用する力F
1,F2の左右方向の分力C11,C12が釣合
うために船舶は直進し、これらの力F1,F2の
船舶進行方向(図面の右方向)の分力C21,C
22がともに推進力として作用する。また、上下
のロータを互いに逆方向に異なる速度で回転させ
たり、同一方向に回転させたりすることにより、
次に説明するように、船舶を旋回させることがで
きる。すなわち、第1図および第2図から明らか
なように、上下のロータが互いに逆方向に回転す
る場合、これらに作用する力F1,F2の左右方
向の分力C11,C12の方向は逆であるが、上
下のロータの回転速度が異なるときにはこれらの
分力C11,C12の大きさに差が生じるため
に、船舶にはこの差に応じた旋回モーメントが発
生する。また、上下のロータが同一方向に回転す
る場合には、これらに作用する力F1,F2の左
右方向の分力C11,C12の向きが同じになる
ため、船舶にはこれらの和に応じた大きな旋回モ
ーメントが発生する。 When a ship's propeller rotates clockwise when viewed from the rear, the propeller wake becomes a rotational flow, and above the propeller center line, it flows diagonally from the left corner to the upper rotor, and below this, it flows diagonally downward from the right corner. flows into the side rotor. Therefore, by rotating the upper rotor clockwise when viewed from above and rotating the lower rotor counterclockwise when viewed from above at approximately the same speed, the vessel is made to proceed straight, as explained below. At the same time, it is possible to generate propulsive force in these rotors. That is,
Similar to the cylindrical body 1 in Fig. 1, the upper rotor, which rotates clockwise when viewed from above, is subjected to a diagonally forward force F1 due to the oblique flow V1 from the left side, and as shown in Fig. 2. Similar to the cylindrical body 2, a diagonally left forward force F2 acts on the lower rotor, which rotates counterclockwise when viewed from above, due to an oblique flow V2 from the right corner. When the rotational speeds of the upper and lower rotors are approximately equal, the force F acting on the upper and lower rotors is
1, F2 in the left-right direction component forces C11, C12 are balanced, so the ship moves straight, and the components C21, C of these forces F1, F2 in the ship's traveling direction (rightward in the drawing)
22 both act as a propulsive force. In addition, by rotating the upper and lower rotors in opposite directions at different speeds or in the same direction,
The ship can be turned as described next. That is, as is clear from FIGS. 1 and 2, when the upper and lower rotors rotate in opposite directions, the directions of the horizontal components C11 and C12 of the forces F1 and F2 that act on them are opposite. However, when the rotational speeds of the upper and lower rotors are different, a difference occurs in the magnitude of these component forces C11 and C12, and a turning moment corresponding to this difference is generated in the ship. In addition, when the upper and lower rotors rotate in the same direction, the directions of the horizontal component forces C11 and C12 of the forces F1 and F2 that act on them are the same, so the ship has a large force corresponding to the sum of these forces. A turning moment is generated.
上記のように、この発明の船舶の舵によれば、
上下のロータの回転方向および回転速度を適宜調
節することにより、通常の舵と同様に船舶を直進
させたり旋回させたりすることができる。また、
船舶直進時には、上下のロータを互いに逆方向に
ほぼ同じ速度で回転させることにより、プロペラ
後流の回転流を利用して推進力を得ることがで
き、船舶の推進効率が向上する。また、この発明
による舵は、上下1対のロータよりなり、これら
の回転方向および回転速度を調節することにより
旋回モーメントの大きさを変化させることができ
るので、小形に構成できて、しかも旋回性能が良
く、とくに従来の舵で問題となる低速航行時にお
いても、上下のロータを同一方向に大きな速度で
回転させることにより十分な旋回性能を得ること
ができる。さらに、円柱状または円錐台状のロー
タは製作が容易であり、またモータなどにより駆
動できるので、通常の操舵装置に比べて構造が簡
単で安価である。 As mentioned above, according to the ship rudder of this invention,
By appropriately adjusting the rotational direction and rotational speed of the upper and lower rotors, it is possible to make the ship go straight or turn in the same way as with a normal rudder. Also,
When the ship is moving straight, the upper and lower rotors are rotated in opposite directions at approximately the same speed, so that propulsive force can be obtained using the rotational flow behind the propeller, improving the propulsion efficiency of the ship. Further, the rudder according to the present invention is composed of a pair of upper and lower rotors, and the magnitude of the turning moment can be changed by adjusting the rotation direction and rotation speed of these rotors, so it can be constructed compactly and has excellent turning performance. Even when sailing at low speeds, which is a problem with conventional rudders, sufficient turning performance can be obtained by rotating the upper and lower rotors in the same direction at high speeds. Further, a cylindrical or truncated conical rotor is easy to manufacture and can be driven by a motor or the like, so the structure is simpler and cheaper than a typical steering device.
以下第3図を参照してこの発明の実施例を説明
する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
第3図は船尾部分を示しており、後からみて時
計方向に回転するプロペラ10の後方のプロペラ
中心線Sの上下に、1対の円柱状のロータ11,
12がほぼ鉛直に配置されている。鉛直駆動軸1
3の上下両端部が船尾突出部14とシユーピース
15とに回転自在に支持されており、この軸13
の下部に下側のロータ12の中心が固定されてい
る。また、この駆動軸13の下部および上端部を
除く部分と船尾突出部14とに、この軸13と同
心の鉛直中空駆動軸16が回転自在に支持されて
おり、中空駆動軸16の下部に上側のロータ11
の中心が固定されている。船尾突出部14内に位
置するこれらの駆動軸13,16の上端には2台
のモータ(図示略)にそれぞれ連結された歯車1
7,18が固定されており、上下のロータ11,
12がそれぞれの中心軸のまわりに別個に回転し
うるようになされている。また、各ロータ11,
12の回転方向および回転速度は、任意に変更し
うるようになされている。 FIG. 3 shows the stern part of the ship, where a pair of cylindrical rotors 11,
12 are arranged almost vertically. Vertical drive shaft 1
The upper and lower ends of the shaft 13 are rotatably supported by the stern protrusion 14 and the shoe piece 15.
The center of the lower rotor 12 is fixed to the lower part of the rotor. Further, a vertical hollow drive shaft 16 coaxial with this shaft 13 is rotatably supported on the portion of the drive shaft 13 excluding the lower and upper ends and on the stern protrusion 14. rotor 11
The center of is fixed. At the upper ends of these drive shafts 13 and 16 located in the stern protrusion 14, there are gears 1 connected to two motors (not shown), respectively.
7, 18 are fixed, and the upper and lower rotors 11,
12 can rotate independently about their respective central axes. In addition, each rotor 11,
The rotation direction and rotation speed of 12 can be changed arbitrarily.
船舶を直進させる場合には、上側のロータ11
を上からみて時計方向に回転させるとともに、下
側のロータ12を上からみて反時計方向にほぼ同
じ速度で回転させる。このようにすれば、前述の
ように、船舶には旋回モーメントが発生せず、プ
ロペラ後流の回転流によつて上下のロータ11,
12に推進力が発生する。なお、プロペラ後流は
船尾部分の船型などの影響を受け、上下のロータ
11,12に対する流入角度の大きさが必ずしも
等しくならないため、上下のロータ11,12に
作用する力の左右方向の分力を釣合わせて船舶を
直進させるときの上下のロータの回転速度は必ず
しも同じではない。 When the ship is to go straight, the upper rotor 11
is rotated clockwise when viewed from above, and the lower rotor 12 is rotated counterclockwise when viewed from above at approximately the same speed. In this way, as described above, no turning moment is generated in the ship, and the rotational flow of the propeller wakes the upper and lower rotors 11,
Propulsive force is generated at 12. Note that the propeller wake is affected by the shape of the ship at the stern, and the inflow angles to the upper and lower rotors 11 and 12 are not necessarily equal, so the left-right component of the force acting on the upper and lower rotors 11 and 12 is The rotational speeds of the upper and lower rotors are not necessarily the same when the ship is moved straight by balancing them.
船舶を旋回させる場合には、上下のロータ1
1,12を互いに逆方向に異なる速度で回転させ
るか、または同一方向に回転させればよい。この
ようにすれば、前述のように、船舶に旋回モーメ
ントが発生する。この場合、上下のロータ11,
12を必ずしも同一方向に回転させる必要はない
が、前述のように、これらを同一方向に回転させ
れば非常に大きな旋回モーメントを発生させるこ
とができる。 When turning the ship, the upper and lower rotors 1
1 and 12 may be rotated in opposite directions at different speeds or in the same direction. In this way, as described above, a turning moment is generated in the vessel. In this case, the upper and lower rotors 11,
12 do not necessarily need to be rotated in the same direction, but as mentioned above, if they are rotated in the same direction, a very large turning moment can be generated.
ロータ11,12は円錐台状のものであつても
よく、これらの支持および回転のための構成は、
上記実施例のものに限らず、適宜変更可能であ
る。 The rotors 11, 12 may have a truncated cone shape, and the configuration for supporting and rotating them is as follows:
The present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified as appropriate.
第4図は上記と異なる実施例を示し、上記同様
の上下のロータ11,12のすぐ後に、船体に固
定された鉛直板状の部材19が配置され、全体が
翼型をなしている。第5図はさらにこれを異なる
実施例を示しており、上下のロータ11,12の
すぐ後に上記同様の部材20が配置されるととも
に、ロータ11,12のすぐ前に、船体に固定さ
れた鉛直柱状の部材21が配置され、全体が翼型
をなしている。第4図および第5図の場合には、
プロペラ後流に対する抵抗が小さくなるばかりで
なく、揚力による推進力の増加も期待できる。 FIG. 4 shows an embodiment different from the above, in which a vertical plate-like member 19 fixed to the hull is arranged immediately after the upper and lower rotors 11, 12 similar to the above, and the whole has an airfoil shape. FIG. 5 shows a further different embodiment, in which a member 20 similar to the above is placed immediately after the upper and lower rotors 11, 12, and a vertical member 20 fixed to the hull is placed immediately in front of the rotors 11, 12. Column-shaped members 21 are arranged, and the whole has an airfoil shape. In the case of Figures 4 and 5,
Not only will the resistance to the wake of the propeller be reduced, but it can also be expected to increase the propulsive force due to lift.
第1図および第2図はこの発明の原理を説明す
る図、第3図はこの発明の実施例を示す船尾部分
の部分切欠き側面図、第4図および第5図はそれ
ぞれこれと異なる2つの実施例を示す舵の平面図
である。
10……プロペラ、11,12……ロータ。
1 and 2 are diagrams explaining the principle of this invention, FIG. 3 is a partially cutaway side view of the stern portion showing an embodiment of the invention, and FIGS. FIG. 3 is a plan view of a rudder showing two embodiments. 10...Propeller, 11,12...Rotor.
Claims (1)
にほぼ鉛直に配置された1対の円柱状または円錐
台状のロータ11,12よりなり、これらのロー
タ11,12がそれぞれの中心軸のまわりに別個
に回転しうるようになされている船舶の舵。1 Consists of a pair of cylindrical or truncated conical rotors 11 and 12 arranged substantially vertically above and below the propeller center line at the rear of the propeller 10, and these rotors 11 and 12 are arranged separately around their respective central axes. A ship's rudder that is capable of rotating.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5304882A JPS58170696A (en) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | Rudder for ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5304882A JPS58170696A (en) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | Rudder for ship |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58170696A JPS58170696A (en) | 1983-10-07 |
JPS6211720B2 true JPS6211720B2 (en) | 1987-03-13 |
Family
ID=12931974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5304882A Granted JPS58170696A (en) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | Rudder for ship |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58170696A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0375132U (en) * | 1989-11-24 | 1991-07-29 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107264764A (en) * | 2017-05-26 | 2017-10-20 | 哈尔滨工程大学 | A kind of New concave-convex rotary column manipulation device |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5304882A patent/JPS58170696A/en active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0375132U (en) * | 1989-11-24 | 1991-07-29 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58170696A (en) | 1983-10-07 |
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