TWI613122B - 前置雙舵螺旋槳船 - Google Patents

Description

前置雙舵螺旋槳船

本發明係關於於螺旋槳之船首方向具有1個螺旋軸、2個舵之前置雙舵螺旋槳船者。

船係作為可大量且有效率地輸送物資、人之機構而被廣泛利用。

因此，由於船安全地停泊於目標航路，或安全地航行十分重要，故而，船之推進機構及舵機構隨著變遷而發展。

對於船所要求之基本要素係轉彎性(表示持續轉舵時，可如何迅速地轉彎路線之性能)，與保航性(航向穩定性：可如何筆直行進之性能)，儘管該等經常係相反功能，但為使該等同時存在而想盡各種辦法。

基於與船之轉彎性能、船本體之配合，對於舵之水流效果等，一般係於船尾相對於螺旋槳之後方之位置串聯安裝。

舵之作用係應用與飛機等之機翼相同之機翼理論，且良好地設置於船尾之一定空間內。

舵之旋轉性能係根據作用於舵之表面之橫方向之推力。其係作用於舵表面之舉力。舉力係於理論上均勻之層流中，以下式表示舵單獨之性能。

舉力(F)=1/2ρV²‧sinα‧A‧Fp

此處，V：相對於舵之水之流入速度

α：流入水之相對於舵之流入角度

A：舵相對於舉力之有效面積

Fp：舵單獨之直接壓力係數之梯度

ρ：海水之密度

另一方面，為了使舵之舉力更大，於專利文獻1中，已知有於特殊之船之船尾，相對於一個螺旋槳於其後方之位置平行地設置2個舵。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-26096號公報

專利文獻1之構成，儘管具有可增大舉力之優點，但並未考慮謀求耗油量之改善、建造船價格之降低或增大船全長平均之裝載貨運量等。

因此，本發明之主要課題係提供一種可謀求耗油量之改善，且可增大船全長平均之裝載貨運量，降低建造船價格之螺旋槳船之構造。

解決上述問題之本發明係如下記載。

<技術方案1記載之發明>

一種前置雙舵螺旋槳船，其特徵在於於螺旋槳之前方且船體縱剖線之後方、且於船之中心線之左右對稱位置，分別設置有舵。

(作用效果)

於船之中心線之左右對稱位置，分別設置舵。用於確保某種大小之船之必要之轉彎性及保航性(航向穩定性)所必需之舵面積，係於 2個舵之情形之各舵之面積較一個舵之情形時每1個舵面積可減少25%~50%左右。2個舵之總面積係與先前之一個舵面積相同或稍稍增大。較理想為設為舵與船底線之間隙儘可能小。

一般於航海時，舵必須沉沒於海水面。根據本發明，可使舵之高度減小意味著可於航海時使吃水深度變淺，其結果，可相對於相同船速而降低主發動機之輸出，從而改善耗油量。

另一方面，藉由於螺旋槳之前方設置艉推進器(stern thruster)，而可期待艉推進器之效果。

再者，所謂「船體縱剖線」(buttock line)係指，於船體中央縱剖面以平行之鉛垂面切斷之船尾之形狀之線。尤其將與船體之平行部之交叉線稱作完成線。

<技術方案2記載之發明>

如技術方案1記載之前置雙舵螺旋槳船，其中於螺旋槳之前方且船體縱剖線之後方設置艉推進器，該艉推進器之螺旋槳軸線處於通過上述各舵板面之關係。

(作用效果)

藉由於船尾側設置艉推進器，而可提高狹窄之港口內之航道修正或離靠岸之船之操作性。

另一方面，於港口內等之船以低速航行之情形時，舵之效果極差。因此，藉由啟動艉推進器，使該水流流入舵板面，而提高船之操作性。

<技術方案3記載之發明>

如技術方案2記載之前置雙舵螺旋槳船，其中上述艉推進器係位於較上述螺旋槳為前方3~25m之位置。

(作用效果)

艉推進器係較好位於較上述螺旋槳為前方3~25m之位置。判斷 位於較上述螺旋槳為前方3~25m之位置之情形時，於狹窄之港口內之航道修正或離靠岸之利用艉推進器之船之操作性良好之位置。

<技術方案4記載之發明>

如技術方案1記載之前置雙舵螺旋槳船，其中舵具有左右對稱之舵面。

(作用效果)

本發明不僅為於舵之表面形狀具有特徵者，亦關注使用一般之舵。若舵具有左右對稱之舵面，則藉由同步使用、單獨使用、組合使用2個舵而可提高船之操作性。

<技術方案5記載之發明>

如技術方案1之前置雙舵螺旋槳船，其中掌舵機設置於螺旋槳之前方且船體操縱線之後方之船體內。

(作用效果)

若將舵及掌舵機設置於螺旋槳之前方，則無需例如向船之艉艙、掌舵室(轉向室)等之後方伸出，與先前之相對於一個之螺旋槳於其後方具有一個舵之螺旋槳船相比，可縮短例如約5m~20m。

其結果，於貨物船之情形，由於相同全長平均可使貨物槽之容積增加約5%~15%，故而，提高船之利用價值。又，可縮短船之全長，從而降低建造船價格。

<技術方案6記載之發明>

如技術方案1之前置雙舵螺旋槳船，其中除了上述螺旋槳之外，並設置追加螺旋槳及其驅動機構，上述追加螺旋槳係於與上述螺旋槳之配置位置不同之位置、且於船底或船底上升部配置一台或複數台，而可選擇驅動螺旋槳而獲得推進力之常用運轉狀態，及驅動追加螺旋槳而獲得推進力之運轉狀態。

(作用效果)

除上述螺旋槳、亦即常用螺旋槳以外，設置小型追加螺旋槳及其驅動機構。追加螺旋槳之驅動機構之輸出可設為上述主發動機之驅動機構之輸出之35%以下，更好為25%以下。

於載荷(裝載貨運)時，以接近計劃滿載吃水之吃水狀態，驅動常用螺旋槳而運行。若有需要則併用追加螺旋槳而航行。

卸載後之歸港航行以小型追加螺旋槳為主而航行。於天候特別穩定之日，關於船舶航海時之穩定性不必設為過度嚴格。因此，以吃水線下降之狀態，以小型追加螺旋槳進行行駛。

其結果，藉由降低吃水線，而使表觀之排水量降低，外板與水之接觸面積減少，而可謀求水線面積係數之改善，從而獲致燃料消耗大幅減低之效果者。

又，由於驅動小型追加螺旋槳，故驅動裝置之輸出(主發動機之驅動機構之輸出之35%以下，更期望為25%以下)以較小者即足夠，自此觀點而言，亦可使燃料消耗之減低效果增大者。

船舶滿載裝載貨運後出港，於轉換至一般之航海之情形時，驅動常用螺旋槳，以較深吃水航行。又，以卸貨後壓載航行之情形時，於轉換至一般航海狀態後設為追加螺旋槳航行。然而，於天候惡劣之情形時，即便為空船，亦可以盛滿壓艙水而穩定之狀態，以小型追加螺旋槳或常用螺旋槳運行。又於必要之情形時，可併用追加螺旋槳及常用螺旋槳。

於壓載航行時主要藉由使用追加小型螺旋槳，而使常用螺旋槳之螺旋槳沒水率之限制減少，使設計(designed)之螺旋槳之螺旋槳直徑大於先前之設計基準之螺旋槳之直徑。藉此，可提高螺旋槳之效率，大約提高5~7%之效率。如此，藉由使用更大直徑之設計(designed)之螺旋槳，而提高螺旋槳效率，且相對於同一船速減少主發動機之必要輸出。藉此而大為改善耗油量。

<技術方案7記載之發明>

如技術方案6之前置雙舵螺旋槳船，其中上述追加螺旋槳可選擇向船外伸出狀態與向船內縮入狀態。

(作用效果)

追加螺旋槳處於向船外伸出狀態，由於航行中，於不使用之狀態之情形時，於較深吃水中會形成阻礙，故追加螺旋槳期望為向船內縮入之狀態。

如以上，根據本發明，可謀求耗油量之改善，同時可增大每於船全長之載貨量。

10‧‧‧商船

10A‧‧‧船底

10B‧‧‧遮蔽構件

11‧‧‧常用螺旋槳(主螺旋槳)

12‧‧‧舵

12a‧‧‧舵軸

13‧‧‧船橋

14A‧‧‧水線

14B‧‧‧水線

20‧‧‧追加螺旋槳

20A‧‧‧船尾位置

20B‧‧‧中間位置

21‧‧‧導筒螺旋槳

21A‧‧‧導筒

22‧‧‧驅動機構

23‧‧‧輸出軸

24‧‧‧錐齒輪

25‧‧‧縱軸

26‧‧‧錐齒輪

27‧‧‧驅動軸

28‧‧‧傳遞軸

29‧‧‧驅動小齒輪

30‧‧‧大齒輪

40‧‧‧艉推進器

40a‧‧‧螺旋槳軸線

50‧‧‧發動機室

51‧‧‧螺旋槳

52‧‧‧舵

53‧‧‧掌舵室(轉向室)

54‧‧‧掌舵機

55‧‧‧舵軸

56‧‧‧艉艙

57‧‧‧貨物

BW‧‧‧壓艙水

R‧‧‧貨物

圖1係表示前置雙舵螺旋槳船之端面之船尾部分之側面圖。

圖2係前置雙舵螺旋槳船之俯視圖。

圖3係自前置雙舵螺旋槳船之後側觀察之剖視圖。

圖4係設置追加螺旋槳之情形之裝載貨運狀態之螺旋槳船之概要側面圖。

圖5係以設置追加螺旋槳之情形之空載之運轉狀態之螺旋槳船之概要側面圖。

圖6係追加螺旋槳(導筒螺旋槳)例之裝配圖。

圖7係表示先前例之一螺旋槳之一舵船之端面之船尾部分之側面圖。

圖8係表示先前例之一螺旋槳之一舵船之端面之船尾部分之俯視圖。

首先，若對先前例進行說明，則作為油輪或大型貨物船之例，如圖7及圖8所示般，藉由一螺旋槳之一舵船，且於船尾部分之船體內 配置發動機室50，旋轉驅動螺旋槳51而推進。

於螺旋槳51之後方設有舵52，且配置有較螺旋槳51更上方之掌舵室(轉向室)53，於其內部設有掌舵機54，該舵軸55與舵(舵板)52一體化，而成為船可藉由掌舵機54而轉彎。符號56係艉艙。

於發動機室50之前方不與船首側相連地配置貨物57。

接著，對本發明之實施形態一面參照附圖一面進行說明。

圖1~圖6係表示本發明之前置雙舵螺旋槳船之一例。

於本發明中，其特徵在於於螺旋槳11之前方且船體縱剖線之後方，且於船之中心線之左右對稱位置，分別設置舵12、12。

作為舵12，以與該舵軸12a之關係為平衡型及不平衡型均可。又，較理想為如圖2所示般具有左右對稱之舵面。2個舵12、12可適當選擇同步使用、單獨使用、組合使用等。

藉由於螺旋槳11之前方設置舵12、12，使掌舵室(轉向室)53亦成為配置於螺旋槳11之前方，於其內部設置掌舵機54。

可於較螺旋槳11更前方且船體縱剖線之後方設置艉推進器40。又，該艉推進器40之螺旋槳軸線40a以處於通過上述各舵12、12之舵板面之關係之方式而配置。

藉由於船尾側設置艉推進器40，而可提高於狹窄之港內之航道修正或離靠岸之操船性。

另一方面，於港內等之船以低速航行之情形時，舵之作用極差。因此，藉由啟動艉推進器40，使該水流流入舵板面，而提高舵之效果從而提高操船性。

上述艉推進器40較理想為設置於較上述螺旋槳為前方3~25m之位置。

根據本發明，由於將舵及其掌舵機設置於螺旋槳之前方，故而，無須如圖7及圖8所示之先前例般，例如向船之艉艙56、掌舵室 (轉向室)53(參照圖7)等之後方伸出，與相對於先前例之一個螺旋槳於其後方具有一個舵之螺旋槳船相比較，可縮短例如約5m~20m。

其結果，於貨物船之情形時，由於相同全長平均可增加約5%~15%之貨物槽容積，故而提高船之利用價值。又，可降低建造船價格。

上述螺旋槳11係常用之螺旋槳。亦提供一種前置雙舵螺旋槳船，其係如圖4~圖6所示般，除該常用螺旋槳11之外，並設置追加螺旋槳及其驅動機構，上述追加螺旋槳位於與上述螺旋槳之配置位置不同之位置，且於船底或船底上升部配置一台或複數台，可選擇驅動螺旋槳而獲得推進力之常用運轉狀態，與驅動追加螺旋槳而獲得推進力之運轉狀態。

圖4係螺旋槳船為例如載貨狀態之商船10、例如貨物船之概要側面圖。對於該商船10，藉由柴油發動機等之主發動機(主要發動機)50驅動常用螺旋槳(主螺旋槳)11而獲得推進力。14A係空載狀態之水線，船首方向較高，船尾方向與船底線交叉之艏俯(艏吃水深)狀態。艉俯(艉吃水深)狀態係相反，於圖5以水線14B表示。

亦如參照圖6般，於螺旋槳船，設置追加螺旋槳20及導筒螺旋槳21，且包含追加螺旋槳用之驅動機構22。

該追加螺旋槳20係配置於與常用螺旋槳11不同之位置，亦即除了圖示之船首區域之外，亦可配置於船尾或中間位置、且於船底或船底上升部。船尾位置之情形時以符號20A表示，中間位置之情形以符號20B表示。

追加螺旋槳20之驅動機構22之輸出係主發動機50之驅動機構之輸出之25%以下，為較小者。

而且，成為可選擇驅動常用螺旋槳11而獲得推進力之常用運轉狀態，與驅動追加螺旋槳20而獲得推進力之運轉狀態。

說明追加螺旋槳20之例，作為驅動機構22，除電動馬達、油壓馬達等之外，亦可視需要設為與主發動機(主要發動機)50連結而獲得驅動力。

可構成為，將利用驅動機構22之輸出軸23之旋轉驅動力藉由一對之錐齒輪(bevel gear)24而傳遞至縱軸25，並經由設置於縱軸25之一對之錐齒輪26，作為螺旋槳驅動軸27之旋轉力而傳遞，而使於螺旋槳之周圍具有導筒21A之導筒螺旋槳21旋轉。

另一方面，可構成為利用驅動機構22之傳遞軸28之旋轉驅動力傳遞至驅動小齒輪29、及與其嚙合之大齒輪30，使導筒螺旋槳21可繞縱軸25旋轉。

進而，較船底10A更下方之包含導筒螺旋槳21之機器係如圖6所示般，雖處於向船底10A之外部伸出之狀態，但於一般之航海中會成為阻礙，故而，較好為向船內縮入之構造。10B係使該機器向船內縮入後予以封閉之遮蔽構件。

若為上述螺旋槳船構造，則於貨物R之裝載(載貨)時，於接近設計滿載吃水之吃水狀態，藉由主發動機50驅動常用螺旋槳11而運行。

卸貨後，尤其於天候穩定之日，或風平浪靜之海上，由於無需對於船舶之航海時之穩定性過度嚴格要求，故而如圖5所示，以降低吃水線之狀態，以小型追加螺旋槳20航行。於該情形時，可適當選擇如以圖5之空白箭頭所示之船之行進方向，藉由船之行進方向以船橋13監視船首、船尾。

其結果，藉由降低吃水線，使表觀上之排水量降低，使外板與水之接觸面積變小，而可謀求水線面積係數之改善，而可增大燃料消耗之減低效果。

又，由於是驅動小型追加螺旋槳20，故驅動裝置22以較小之輸出即已足夠，自可以主發動機50之驅動機構之輸出之35%以下、尤其 為25%以下、最好為10%~5%左右之輸出而航行之觀點而言，亦可增大降低燃料消耗之效果。天候穩定之日(蒲福氏風級(Beaufort scale)0~3之日)之運行速度為5~10海里左右即已足夠。

該船舶滿載貨物R後出港，於轉換至一般航海之情形時，主要驅動常用螺旋槳11，或併用追加螺旋槳以較深的吃水航海。

又，於天候惡劣之情形時，即便是空船，亦可在加滿壓艙水BW(壓艙水之儲存空間未圖示)而使船穩定之狀態下，以小型追加螺旋槳20或常用螺旋槳11航行。

若導筒螺旋槳21可繞上下軸線旋轉，則於必要之運轉狀態中，如圖6所示般，可驅動導筒螺旋槳21朝船尾方向推進。

若導筒螺旋槳21可繞縱軸25(上下軸線)旋轉，則於追加螺旋槳及常用螺旋槳併用運轉中，藉由使追加螺旋槳適當繞上下軸線旋轉，可附加轉向功能，從而提高掌舵(方向)性。又，於該船靠岸時，可將其作為側向滑動推進器而使用。

相對於常用螺旋槳11，可預先設置防止其旋轉之螺旋槳怠速運轉防止裝置。

若需要，導筒螺旋槳21亦可以船之中心線作為邊界而設置於左右。藉由左右之導筒螺旋槳21、21之繞上下軸旋轉，而可提高掌舵性。又，於作為滑動推進器利用時，靠岸變得更為簡單。

[產業上之可利用性]

本發明除可應用於一般貨物船以外，亦可應用於貨櫃船、油船、LNG船、汽車搬運船、散貨船、貨客船等。

11‧‧‧常用螺旋槳(主螺旋槳)

12‧‧‧舵

12a‧‧‧舵軸

40‧‧‧艉推進器

53‧‧‧掌舵室(轉向室)

54‧‧‧掌舵機

Claims (6)

1. 一種前置雙舵螺旋槳船，其特徵在於：於螺旋槳之前方且較船體之右舷及左舷之平行部更後方、且於船之中心線之左右對稱位置，分別設置有舵，且設置艉推進器，該艉推進器之螺旋槳軸線處於通過上述各舵面之關係。
2. 如請求項1之前置雙舵螺旋槳船，其中上述艉推進器係位於較上述螺旋槳為前方3~25m之位置。
3. 如請求項1之前置雙舵螺旋槳船，其中舵具有左右對稱之舵面。
4. 如請求項1之前置雙舵螺旋槳船，其中掌舵機設置於螺旋槳之前方且較船體之右舷及左舷之平行部更後方之船體內。
5. 如請求項1之前置雙舵螺旋槳船，其中除了上述螺旋槳之外，並設置追加螺旋槳及其驅動機構，上述追加螺旋槳係於與上述螺旋槳之配置位置不同之位置、且於船底或船底上升部配置一台或複數台，而可選擇驅動螺旋槳而獲得推進力之常用運轉狀態，及驅動追加螺旋槳而獲得推進力之運轉狀態。
6. 如請求項5之前置雙舵螺旋槳船，其中上述追加螺旋槳可選擇向船外伸出狀態與向船內縮入狀態。