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JP7107668B2 - rudder - Google Patents

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JP7107668B2
JP7107668B2 JP2017228906A JP2017228906A JP7107668B2 JP 7107668 B2 JP7107668 B2 JP 7107668B2 JP 2017228906 A JP2017228906 A JP 2017228906A JP 2017228906 A JP2017228906 A JP 2017228906A JP 7107668 B2 JP7107668 B2 JP 7107668B2
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Description

本開示は、船体に搭載可能な舵に関する。 The present disclosure relates to a rudder mountable on a ship.

2舵構造を採用する2基のプロペラを有するラインシャフト型やツインスケグ型の船舶が知られている。この種の船舶では、推進力を発生させるための一対のプロペラの後方に、船体のヨー方向の姿勢を制御するための一対の舵がそれぞれ配置されている。これらの舵は、舵頭材(ラダーホーン、整流板)を介して船体に対して揺動可能に支持されており、船舶の推進性能と密接な関係を有する。 Line-shaft type and twin-skeg type ships having two propellers that adopt a two-rudder structure are known. In this type of ship, a pair of rudders for controlling the attitude of the hull in the yaw direction are arranged behind a pair of propellers for generating propulsive force. These rudders are swingably supported with respect to the hull via rudder horns (rudder horns, straightening plates), and have a close relationship with the propulsion performance of the ship.

例えば特許文献1には、2舵構造を採用するツインスケグ型の船舶において、舵の断面形状を所定の捩れ角を有する翼型とすることで、プロペラで回収できなかった非対称な流れ及びプロペラ面上を通り抜ける流れのエネルギーロスを揚力として回収し、船舶の推進効率を向上することが記載されている。また特許文献2には、船体の船幅の中央から左右にずれて一対設けられる舵において、各舵の下端部が船幅方向外側に向けて傾斜した形状を有することで、船舶の直進時の抵抗を低減することが記載されている。 For example, in Patent Document 1, in a twin-skeg type ship that adopts a two-rudder structure, by making the cross-sectional shape of the rudder a wing shape with a predetermined twist angle, asymmetric flow that could not be recovered by the propeller and on the propeller surface It is described that the energy loss of the flow passing through is recovered as lift and the propulsion efficiency of the ship is improved. Further, in Patent Document 2, in a pair of rudders that are displaced left and right from the center of the ship width of the hull, the lower end of each rudder has a shape that is inclined outward in the ship width direction. Reducing resistance is described.

また特許文献3には、舵自体の構成を工夫する特許文献1及び2とは異なり、舵頭材(ラダーホーン)の形状を工夫することによって、船舶の推進性能を向上させる技術の一例が開示されている。この文献では特に、螺旋上のプロペラ後流に従った取付角を有し、鉛直軸に対してツイスト型をなすラダーホーンを備えることで、プロペラ後流を整流し、船舶の推進性能を改善している。 In addition, Patent Document 3 discloses an example of a technique for improving the propulsion performance of a ship by devising the shape of a rudder horn, unlike Patent Documents 1 and 2, in which the configuration of the rudder itself is devised. It is In particular, in this document, by providing a rudder horn that has a mounting angle according to the spiral propeller wake and is twisted with respect to the vertical axis, the propeller wake is rectified and the propulsion performance of the ship is improved. ing.

特開2015-116986号公報JP 2015-116986 A 特開2016-107715号公報JP 2016-107715 A 特開2014-156193号公報JP 2014-156193 A

ところで、2舵構造を採用する船舶では、図13に示されるように、船体10に対して船幅方向外側から船体中心線CLに向かう流れRが生じる。このような流れRは、船体10の推進時に、舵を揺動可能に支持する舵頭材21の前縁側に衝突することで剥離が生じたり、舵頭材21の近傍を水面が通過することで造波抵抗を増加する要因となる。特に航行速度が比較的遅い船舶(例えばLNG運搬船、コンテナ船、調査船など)では、舵頭材が水面上に露出しやすいため造波抵抗が生じやすく、流れRによる影響を低減することが重要となる。 By the way, in a ship adopting a two-rudder structure, as shown in FIG. 13, a flow R is generated in the hull 10 from the outside in the width direction toward the hull centerline CL. When the hull 10 is propelled, such a flow R collides with the leading edge side of the rudder stock 21 that supports the rudder so that it can oscillate. becomes a factor to increase the wave-making resistance. In particular, on ships that sail relatively slowly (e.g., LNG carriers, container ships, research ships, etc.), since the rudder material is easily exposed above the water surface, wave-making resistance is likely to occur, and it is important to reduce the effects of the current R. becomes.

上記特許文献1及び2は、舵の形状を工夫することにより推進性能を改善させる技術であり、舵頭材に関する工夫はなされていない。また特許文献3では、舵頭材の形状を工夫することで推進性能の改善を図っているもののが、プロペラ後流に対する改善であり、船体によって生じる流れRを考慮したものではない。 Patent Documents 1 and 2 described above are techniques for improving the propulsion performance by devising the shape of the rudder, and do not devise the rudder stock. Further, in Patent Document 3, propulsion performance is improved by devising the shape of the rudder stock, but the improvement is for the wake of the propeller, and the flow R caused by the hull is not taken into consideration.

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、船体形状により生じる流れに起因する剥離を抑制するとともに、造波抵抗を低減可能な舵を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a rudder capable of suppressing separation due to flow caused by the shape of the hull and reducing wave-making resistance.

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る舵は上記課題を解決するために、
船体の後方に配置された一対の舵であって、
前記船体に支持される舵頭材と、
前記舵頭材を介して回転軸により回動可能に支持される舵板と、
を備え、
前記舵頭材は、前記船体に接続する第1接続部と、前記舵に接続する第2接続部と、を有し、
喫水線に平行であり、且つ、前記第1接続部を通る平面上において、前記回転軸と前記舵頭材の後縁部とを通る第1ラインが前記船体の後方に向けて前記船体中心線に近づくように傾斜している。
(1) In order to solve the above problems, the rudder according to at least one embodiment of the present invention
A pair of rudders positioned aft of the hull,
a rudder stock supported by the hull;
a rudder plate rotatably supported by a rotating shaft via the rudder stock;
with
The rudder stock has a first connection portion connected to the hull and a second connection portion connected to the rudder,
On a plane parallel to the waterline and passing through the first joint, a first line passing through the axis of rotation and the trailing edge of the rudder stock extends rearwardly of the hull on the centerline of the hull. It is slanted to get closer.

上記(1)の構成によれば、回転軸と舵頭材の後縁部とを通る第1ラインが船体の後方に向けて船体中心線に近づくように傾斜することで、船体によって形成される流れは、舵頭材の形状に沿って剥離することなくスムーズに流れる。その結果、舵頭材における剥離発生を抑制するとともに、造波抵抗を効果的に低減できる。 According to the above configuration (1), the first line passing through the rotating shaft and the trailing edge of the rudder material is formed by the hull by inclining toward the rear of the hull so as to approach the hull centerline. The flow flows smoothly along the shape of the rudder stock without separation. As a result, it is possible to suppress the occurrence of flaking in the rudder stock and effectively reduce the wave-making resistance.

(2)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、前記舵頭材の前縁部及び後縁部を通る第2ラインを基準に対称な形状を有する。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the rudder stock has a symmetrical shape with respect to a second line passing through the leading edge and the trailing edge of the rudder stock.

上記(2)の構成によれば、舵頭材は、前縁部及び後縁部を通る第2ライン(すなわちノーズテールライン)を基準に対称な形状を有するため、製作コストを効果的に抑制できる。 According to the above configuration (2), since the rudder stock has a symmetrical shape with respect to the second line (that is, the nose tail line) passing through the leading edge and the trailing edge, the manufacturing cost is effectively suppressed. can.

(3)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、前記船体の前記中心線に対する前記第1ラインの角度αが5°≦α≦15°である。 (3) In some embodiments, in the configuration of (2) above, the angle α of the first line with respect to the centerline of the hull is 5°≦α≦15°.

上記(3)の構成によれば、第2ラインを基準に対称な形状を有する舵頭材は、船体の中心線に対する第1ラインの角度αが5°≦α≦15°の範囲にすることで、上記効果を効果的に享受できる。 According to the configuration (3) above, the rudder stock having a symmetrical shape with respect to the second line is such that the angle α of the first line with respect to the center line of the hull is in the range of 5°≦α≦15°. Therefore, the above effects can be effectively enjoyed.

(4)幾つかの実施形態では上記(3)の構成において、前記船体の前記中心線に対する前記第1ラインの角度αが7°≦α≦10°である。 (4) In some embodiments, in the configuration of (3) above, the angle α of the first line with respect to the centerline of the hull is 7°≦α≦10°.

上記(4)の構成によれば、第2ラインを基準に対称な形状を有する舵頭材は、船体の中心線に対する第1ラインの角度αが5°≦α≦15°の範囲にすることで、上記効果を更に効果的に享受できる。 According to the above configuration (4), the rudder stock having a symmetrical shape with respect to the second line is such that the angle α of the first line with respect to the center line of the hull is in the range of 5°≦α≦15°. Therefore, the above effects can be enjoyed more effectively.

(5)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、前記舵頭材の前縁部及び後縁部を通る第2ラインを基準に、船幅方向外側が船幅方向内側に比べて膨出した非対称な形状を有する。 (5) In some embodiments, in the configuration of (1) above, with reference to a second line passing through the leading edge and trailing edge of the rudder stock, the laterally outer side is larger than the laterally inner side. It has a bulging asymmetrical shape.

上記(5)の構成によれば、舵頭材は、前縁部及び後縁部を通る第2ライン(すなわちノーズテールライン)を基準に非対称な形状を有する。このような非対称形状は上記(2)のような対称形状に比べて製作コストが少なからず増えてしまうが、船体中心線に対する第1ラインの角度を抑えることができる。つまり船体の中心線に対する舵頭材の角度を抑えることができるので、船体強度を有利に確保できる。 According to the above configuration (5), the rudder stock has an asymmetrical shape with respect to the second line (that is, nose tail line) passing through the leading edge and the trailing edge. Such an asymmetrical shape increases the manufacturing cost considerably compared to the symmetrical shape as in (2) above, but can suppress the angle of the first line with respect to the hull centerline. In other words, the angle of the rudder stock with respect to the center line of the hull can be suppressed, so that the strength of the hull can be advantageously ensured.

(6)幾つかの実施形態では上記(1)から(5)のいずれか一構成において、前記第2接続部において、前記舵と表面が連続するように、前記第1接続部から前記第2接続部にかけて前記第1ラインの傾斜が連続的に変化する。 (6) In some embodiments, in any one configuration of (1) to (5) above, at the second connection portion, the rudder and the surface are continuous from the first connection portion to the second connection portion. The slope of the first line continuously changes toward the connecting portion.

上記(6)の構成によれば、第1接続部から第2接続部にかけて第1ラインの傾斜が連続的に変化するので、第2接続部において舵と表面が連続する。そのため、舵と舵頭材との間に段差が生じることで造波抵抗が増加したり、エロージョンが発生することを的確に抑制できる。 According to the configuration (6) above, since the inclination of the first line changes continuously from the first connecting portion to the second connecting portion, the rudder and the surface are continuous at the second connecting portion. Therefore, it is possible to precisely prevent an increase in wave-making resistance and an occurrence of erosion caused by a step between the rudder and the rudder material.

(7)幾つかの実施形態では上記(6)の構成において、前記舵板は前記船体の前記中心線に平行な後縁部を有する。 (7) In some embodiments, in the configuration of (6) above, the rudder blade has a trailing edge parallel to the centerline of the hull.

上記(7)の構成によれば、舵は船体中心線に平行な後縁部を有するため、船舶の直進時に船幅方向のモーメントが作用しにくく、良好な推進性能が得られる。 According to configuration (7) above, since the rudder has a trailing edge parallel to the hull centerline, a moment in the width direction of the hull is less likely to act when the hull moves straight ahead, and good propulsion performance can be obtained.

(8)本発明の少なくとも一実施形態に係る舵は上記課題を解決するために、
船体の後方に配置された一対の舵であって、
前記船体に支持される舵頭材と、
前記舵頭材を介して回転軸により回動可能に支持される舵板と、
を備え、
前記舵頭材は、前記船体に接続する第1接続部と、前記舵に接続する第2接続部と、を有し、
喫水線に平行であり、且つ、前記第1接続部を通る平面上において、前記回転軸と前記舵頭材の前縁部とを通る第3ラインが前記船体の前方に向けて前記船体中心線から離れるように傾斜している。
(8) In order to solve the above problems, the rudder according to at least one embodiment of the present invention
A pair of rudders positioned aft of the hull,
a rudder stock supported by the hull;
a rudder plate rotatably supported by a rotating shaft via the rudder stock;
with
The rudder stock has a first connection portion connected to the hull and a second connection portion connected to the rudder,
On a plane parallel to the waterline and passing through the first joint, a third line passing through the axis of rotation and the leading edge of the rudder stock extends forward of the hull from the centerline of the hull. sloping away.

上記(8)の構成によれば、回転軸と舵頭材の前縁部とを通る第3ラインが船体の前方に向けて船体中心線から離れるように傾斜することで、船体によって形成される流れは、舵頭材の形状に沿って剥離することなくスムーズに流れる。その結果、舵頭材における剥離発生を抑制するとともに、造波抵抗を効果的に低減できる。 According to the configuration (8) above, the third line passing through the rotating shaft and the leading edge of the rudder stock is formed by the hull by inclining forward and away from the hull centerline. The flow flows smoothly along the shape of the rudder stock without separation. As a result, it is possible to suppress the occurrence of flaking in the rudder stock and effectively reduce the wave-making resistance.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、船体形状により生じる流れに起因する剥離を抑制するとともに、造波抵抗を低減可能な舵を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a rudder capable of suppressing separation due to flow caused by the shape of the hull and reducing wave-making resistance.

本発明の少なくとも一実施形態に係る舵を備える船舶を側方から示す模式図である。1 is a schematic side view of a ship equipped with a rudder according to at least one embodiment of the invention; FIG. 図1の船舶を船底から示す模式図である。2 is a schematic diagram showing the ship of FIG. 1 from the bottom; FIG. 図1の舵頭材近傍の拡大図である。Fig. 2 is an enlarged view of the vicinity of the rudder stock in Fig. 1; 図3のA-A線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3; FIG. CFDを用いた船体の近傍における流れのシミュレーション結果である。It is a simulation result of the flow in the vicinity of the hull using CFD. 図4の変形例である。It is a modification of FIG. 図3の舵頭材のB-B線断面を、A-A線断面とともに示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a BB line cross section of the rudder stock of FIG. 3 together with an AA line cross section. 舵板及び舵頭材を船尾側から示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a rudder plate and a rudder stock from the stern side. 図3の変形例である。It is a modification of FIG. 図9のC-C線断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 9; 図10の変形例である。It is a modification of FIG. 図9の舵頭材のD-D線断面を、C-C線断面とともに示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a DD line cross section of the rudder stock of FIG. 9 together with a CC line cross section. 船体の周囲における流れを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the flow around the hull;

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
Further, for example, expressions representing shapes such as squares and cylinders not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also within the range where the same effect can be obtained, uneven parts and Shapes including chamfers and the like are also represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.

図1は本発明の少なくとも一実施形態に係る舵を備える船舶1を側方から示す模式図であり、図2は図1の船舶1を船底から示す模式図である。船舶1は船体中心線CLを基準に略対称な船体10を有する。船体10は、船首11と、船尾12と、船底13と、右舷14と、左舷15と、を含む。
尚、船舶1は、例えばフルード数が0.16~0.24であり、例えばLNG船やLPG船のようなガスキャリア、コンテナ船、調査船又は大型貨客船等である。
FIG. 1 is a side view of a ship 1 equipped with a rudder according to at least one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a bottom view of the ship 1 of FIG. The ship 1 has a substantially symmetrical hull 10 with respect to the hull centerline CL. Hull 10 includes bow 11 , stern 12 , bottom 13 , starboard 14 , and port 15 .
The ship 1 has, for example, a Froude number of 0.16 to 0.24, and is, for example, a gas carrier such as an LNG ship or an LPG ship, a container ship, a research ship, or a large cargo-passenger ship.

図1に示されるように、船体10には、船尾12側に隔壁16により機関室17が区画されている。機関室17には動力源たる主機関18が配置されており、主機関18は例えばディーゼルエンジンである。主機関18の出力軸には、駆動時に推進力を生じさせるためのプロペラ19が連結されている。プロペラ19の回転中心線SCL(シャフトセンターライン)もしくはPSL:プロペラシャフトライン)を内装して船底13に一体に設けられたものをスケグといい、船舶1は、一対のスケグが船体中心線CLの左右両側にずれてそれぞれ配置されたツインスケグ型である。 As shown in FIG. 1, the hull 10 has an engine room 17 partitioned by a bulkhead 16 on the stern 12 side. A main engine 18 as a power source is arranged in the engine room 17, and the main engine 18 is, for example, a diesel engine. A propeller 19 is connected to the output shaft of the main engine 18 to generate propulsive force during driving. A shaft centerline (SCL) or PSL (propeller shaft line) of the propeller 19 is internally provided and integrally provided on the bottom 13 of the ship is called a skeg. It is a twin-skeg type that is shifted to the left and right sides, respectively.

主機関18は、それぞれのプロペラ19に対応して個別に設けられていてもよいし、全てのプロペラ19を駆動できるように単一で設けられていてもよい。また、プロペラ19の回転中心線SCLは、船体中心線CLと平行な関係にあり、WLは船体10の喫水線(満載時)を示している。 The main engine 18 may be provided individually corresponding to each propeller 19 , or may be provided singly so as to drive all the propellers 19 . The rotation centerline SCL of the propeller 19 is parallel to the hull centerline CL, and WL indicates the waterline of the hull 10 (at full load).

船体10のうち船尾12近傍には、船舶1の進行方向を制御するための一対の舵2が設けられている。舵2は舵板20を有する。舵板20は、船体10に支持される舵頭材21を介して船体10に対して回動可能に支持される。舵頭材21は、その内部に舵板20の回転軸である舵軸25を所定のギャップを介して収容しており(図4を参照)、舵軸25には船体10に内蔵された駆動機(舵取機)22が連結されている。駆動機22は例えば油圧装置であり、油圧シリンダでラムを動かすことにより舵軸25を回転可能に構成される。駆動機22として、ロータリベーン方式を用いてもよい。船舶1は、このような舵板20を前述の一対のプロペラ19の後方に一対配置した2舵船である。 A pair of rudders 2 for controlling the direction of travel of the ship 1 is provided near the stern 12 of the hull 10 . The rudder 2 has a rudder blade 20 . The steering plate 20 is rotatably supported with respect to the hull 10 via a rudder stock 21 supported on the hull 10 . The rudder stock 21 accommodates a rudder shaft 25, which is the rotating shaft of the rudder plate 20, through a predetermined gap (see FIG. 4). A gear (steering gear) 22 is connected. The driving machine 22 is, for example, a hydraulic device, and is configured to rotate the rudder shaft 25 by moving a ram with a hydraulic cylinder. As the driving machine 22, a rotary vane system may be used. The ship 1 is a two-rudder ship in which a pair of such rudder blades 20 are arranged behind the pair of propellers 19 described above.

舵板20は板形状を有しており、船舶1の旋回時には、舵板20は、駆動機22によって舵軸25が回転されることで鉛直且つ船体中心線CLに対して所定の角度で傾斜した姿勢に制御される。 The rudder plate 20 has a plate shape, and when the ship 1 turns, the rudder plate 20 is vertical and inclined at a predetermined angle with respect to the hull center line CL by rotating the rudder shaft 25 by the driving machine 22 . The posture is controlled.

ここで船舶1の船体10は、図2に示されるように、船尾12に向かって後側が窄まった形状を有する。このため、船尾12付近には、推進時に、船幅方向外側から船体中心線CLに向かう流れRが生じる。このような流れRは、舵板20を支持する舵頭材21の前縁側に衝突することで剥離が生じたり、舵頭材21の近傍を水面が通過することで造波抵抗を増加する要因となり得る。 Here, the hull 10 of the ship 1 has a shape in which the rear side narrows toward the stern 12, as shown in FIG. Therefore, in the vicinity of the stern 12, a flow R is generated from the outside in the width direction toward the center line CL of the hull during propulsion. Such a flow R collides with the leading edge side of the rudder material 21 that supports the rudder plate 20, causing separation, and causes the water surface to pass in the vicinity of the rudder material 21, thereby increasing wave-making resistance. can be.

図3は図1の舵頭材21近傍の拡大図であり、図4は図3のA-A線断面図である。舵頭材21は、上述したように船体10に対して舵板20を揺動可能に支持しており、船体10に接続する第1接続部30と、舵板20に接続する第2接続部31と、を備える。
尚、図3のA-A線は、喫水線WLに平行であり、且つ、第1接続部30の少なくとも一部を通る平面上に位置する(本実施形態では特に、A-A線は第1接続部30の最下点を通過する)。
3 is an enlarged view of the vicinity of the rudder stock 21 in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. The rudder material 21 supports the rudder plate 20 so as to be able to swing with respect to the hull 10 as described above. 31 and.
Note that the AA line in FIG. 3 is parallel to the waterline WL and is located on a plane that passes through at least a part of the first connecting portion 30 (in this embodiment, in particular, the AA line is the first through the lowest point of connection 30).

ここで図4に示されるように、舵軸25と舵頭材21の後縁部21aとを通る第1ラインL1を定義すると、本実施形態では、第1ラインL1が船体10の後方に向けて船体中心線CLに近づくように傾斜する。これにより、船体10によって形成される流れRは、舵頭材21の形状に沿って剥離することなくスムーズに流れる。その結果、舵頭材21における剥離発生を抑制するとともに、造波抵抗を効果的に低減できる。 Here, as shown in FIG. 4, if a first line L1 passing through the rudder shaft 25 and the trailing edge 21a of the rudder stock 21 is defined, in this embodiment, the first line L1 is directed rearward of the hull 10. , so as to approach the hull centerline CL. As a result, the flow R formed by the hull 10 smoothly flows along the shape of the rudder stock 21 without separation. As a result, it is possible to suppress the occurrence of flaking in the rudder stock 21 and effectively reduce the wave-making resistance.

本実施形態では、舵頭材21は、その前縁部21b及び後縁部21aを通る第2ラインL2を基準に対称な形状を有する(図4では、第1ラインL1と第2ラインL2は重なっている)。この場合、船体中心線CLに対する第1ラインL1の傾斜角度αが5°≦α≦15°の範囲が好ましく、更には、7°≦α≦10°の範囲が好ましい。傾斜角度αがこのよう範囲にすることで、上記作用を効果的に享受できる。また、このような対称形状の舵頭材21は製作コストを効果的に抑制できる。 In this embodiment, the rudder stock 21 has a symmetrical shape with respect to the second line L2 passing through the leading edge portion 21b and the trailing edge portion 21a (in FIG. 4, the first line L1 and the second line L2 are overlapping). In this case, the inclination angle α of the first line L1 with respect to the hull centerline CL is preferably in the range of 5°≦α≦15°, more preferably in the range of 7°≦α≦10°. By setting the inclination angle α in such a range, the above effects can be effectively obtained. Moreover, the rudder stock 21 having such a symmetrical shape can effectively suppress the manufacturing cost.

図5はCFD(Computational Fluid Dynamics)を用いた船体10の近傍における流れのシミュレーション結果である。図5(a)は、傾斜角度αがゼロであり(第1ラインL1が船体中心線CLに平行であり)、且つ、第2ラインL2を基準に対称形状を有する舵頭材21を備える比較例における検証結果を示しており、舵頭材21の前縁部21bに流れRが衝突することにより、剥離が生じる様子が示されている。一方、図5(b)は、図4の構造を有する本実施形態における検証結果を示しており、図5(a)のような剥離が生じず、流れRが舵頭材21の形状に沿ってスムーズに流れる様子が示されている。
尚、傾斜角度αが5%未満であれば船体中心線CL側の舵面上で剥離が生じやすくなり、15%以上であれば船体10側の舵面上で剥離が生じやすくなる。
FIG. 5 shows the simulation result of the flow in the vicinity of the hull 10 using CFD (Computational Fluid Dynamics). Fig. 5(a) shows a comparison with a rudder stock 21 having a tilt angle α of zero (the first line L1 is parallel to the hull center line CL) and having a symmetrical shape with respect to the second line L2. It shows the verification result in the example, and shows how the flow R collides with the front edge portion 21b of the rudder stock 21, resulting in separation. On the other hand, FIG. 5(b) shows the verification result of this embodiment having the structure of FIG. It shows how the flow flows smoothly.
If the inclination angle α is less than 5%, separation is likely to occur on the control surface on the hull center line CL side, and if it is 15% or more, separation is likely to occur on the control surface on the hull 10 side.

図6は図4の変形例である。本変形例では、舵頭材21の前縁部21b及び後縁部21aを通る第2ラインL2を基準に、船幅方向外側が船幅方向内側に比べて膨出した非対称な形状を有する。このような非対称形状は、上述の図4のような対称形状を有する場合に比べて製作コストが少なからず増えてしまうが、船体中心線CLに対する第1ラインL1の角度βを、前述の図4の角度αに比べて小さく抑えることができる。これは船体10のキールに対する舵頭材21の角度を抑えることを意味しており、船体強度を有利に確保できる。 FIG. 6 is a modification of FIG. In this modification, the rudder stock 21 has an asymmetrical shape in which the laterally outer side bulges relative to the laterally inner side with reference to the second line L2 passing through the leading edge portion 21b and the trailing edge portion 21a of the rudder stock 21 . Such an asymmetrical shape increases the manufacturing cost considerably compared to the case of having a symmetrical shape as shown in FIG. can be kept smaller than the angle α of . This means that the angle of the rudder stock 21 with respect to the keel of the hull 10 is suppressed, and the strength of the hull can be advantageously ensured.

ここで舵頭材21は、鉛直方向全体にわたって所定の傾斜角度α又はβを有してもよい。ただし、この場合、舵板20と舵頭材21の後方側が一致していないとギャップ(段差)が生じ、当該ギャップに起因して、造波抵抗が増加したり、エロージョンが発生するおそれがある。図7は図3の舵頭材21のB-B線断面を、A-A線断面とともに示す模式図である。ここでB-B線は、喫水線WLに平行であり、且つ、第2接続部31を通る平面上に位置する。
尚、図7に示されるA-A断面は、船体10と舵頭材21の上面が接する第1接続部を通る平面における断面構造を示しており、図7に示されるB-B断面は、舵頭材21の下面と舵板20の上面が接する第2接続部を通る平面における断面構造を示している。
Here, the rudder stock 21 may have a predetermined inclination angle α or β over the entire vertical direction. However, in this case, if the rear side of the rudder plate 20 and the rudder material 21 do not match, a gap (step) is generated, and the gap may increase the wave-making resistance or cause erosion. . FIG. 7 is a schematic diagram showing a BB line cross section of the rudder stock 21 of FIG. 3 together with an AA line cross section. Here, the line BB is parallel to the waterline WL and is located on a plane passing through the second connecting portion 31 .
AA cross section shown in FIG. 7 shows a cross-sectional structure in a plane passing through the first connecting portion where the upper surfaces of the hull 10 and the rudder stock 21 are in contact, and a BB cross section shown in FIG. The cross-sectional structure of the plane passing through the second connecting portion where the lower surface of the rudder stock 21 and the upper surface of the rudder plate 20 are in contact is shown.

ここで図8は舵板20及び舵頭材21を船尾側から示す模式図である。この例では、舵板20は、鉛直方向に延在する船尾側の後縁ライン(頂部)20aを有している。一方、舵頭材21はA-A線断面では図4を参照して前述したように傾斜角度αを有しているが、B-B線断面では舵板20の後縁ライン20aと舵頭材21の後縁ライン21aとが互いに一致するように傾斜角度がゼロになっている。すなわち、傾斜角度βは舵板20の上端面のノーズテールラインに対して0°となることが好ましい。このようにA-A線断面とB-B線断面との間において傾斜角度αは連続的に変化することで、舵頭材21が捩れ形状を有してもよい(言い換えると、舵頭材21は、船体10側から舵板20側に向かうに従って傾斜角度が減少するように、捩れ形状を有してもよい)。 Here, FIG. 8 is a schematic diagram showing the rudder plate 20 and the rudder stock 21 from the stern side. In this example, the rudder plate 20 has a trailing edge line (top) 20a on the stern side extending vertically. On the other hand, the rudder stock 21 has an inclination angle α in the AA cross section as described above with reference to FIG. The angle of inclination is zero so that the trailing edge line 21a of the material 21 is aligned with each other. That is, the inclination angle β is preferably 0° with respect to the nose tail line of the upper end face of the rudder blade 20 . In this way, the rudder stock 21 may have a twisted shape by continuously changing the inclination angle α between the AA line cross section and the BB line cross section (in other words, the rudder stock 21 may have a twisted shape so that the angle of inclination decreases from the hull 10 side toward the steering plate 20 side).

舵板20は、上述したように、船舶1の直進時に船幅方向のモーメントが作用しないように、少なくとも後縁側が船体中心線CLに平行に形成されている。そのため、舵板20が中立位置(直進時の位置)にあるときには、図7に示されるように、B-B線断面において舵頭材21の傾斜角度がゼロとなることで、第2接続部31では舵頭材21の表面と舵板20の表面とが連続するように構成されている。そのため、舵板20と舵頭材21との間にギャップが生じず、造波抵抗やエロージョンを抑制できる。 As described above, the steering plate 20 is formed so that at least the trailing edge side is parallel to the hull centerline CL so that a moment in the width direction of the boat 1 does not act when the boat 1 travels straight. Therefore, when the rudder plate 20 is in the neutral position (the position when traveling straight ahead), as shown in FIG. At 31, the surface of the rudder stock 21 and the surface of the rudder plate 20 are configured to be continuous. Therefore, no gap is generated between the rudder plate 20 and the rudder stock 21, and wave-making resistance and erosion can be suppressed.

図9は図3の変形例であり、図10は図9のC-C線断面図である。この変形例では、舵頭材21は、船体長手方向における長さが舵板20より短い形状を有する点で上記実施形態と異なる(すなわち、舵頭材21の断面積がより小さい)。この場合、図10に示されるように、舵頭材21は舵軸25と舵頭材21の前縁部21bとを通る第3ラインL3を定義すると、第3ラインL3が船体10の前方に向けて船体中心線CLから離れるように傾斜するように構成される。これにより、船体10によって形成される流れRは、舵頭材21の形状に沿って剥離することなくスムーズに流れる。その結果、舵頭材21における剥離発生を抑制するとともに、造波抵抗を効果的に低減できる。 9 is a modification of FIG. 3, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. In this modification, the rudder stock 21 differs from the above-described embodiment in that the length in the longitudinal direction of the hull is shorter than the rudder plate 20 (that is, the cross-sectional area of the rudder stock 21 is smaller). In this case, as shown in FIG. 10, if the rudder stock 21 defines a third line L3 passing through the rudder shaft 25 and the leading edge 21b of the rudder stock 21, the third line L3 extends forward of the hull 10. configured to tilt toward and away from the hull centerline CL. As a result, the flow R formed by the hull 10 smoothly flows along the shape of the rudder stock 21 without separation. As a result, it is possible to suppress the occurrence of flaking in the rudder stock 21 and effectively reduce the wave-making resistance.

図10の例では、舵頭材21は前縁部と舵軸中心とを通る第2ラインL2(ノーズテールライン)を基準に対称的な断面形状を有する。
尚、図10では第2ラインL2と第3ラインL3は重なることとなる。
In the example of FIG. 10, the rudder stock 21 has a symmetrical cross-sectional shape with respect to a second line L2 (nosetail line) passing through the leading edge and the center of the rudder shaft.
In addition, in FIG. 10, the second line L2 and the third line L3 overlap.

図11は図10の変形例である。この変形例では、舵頭材21は図6に倣って、第3ラインL3に対して非対称な断面形状を有する。例えば、舵頭材21は船幅方向外側が船幅方向内側に比べて膨出した非対称な形状を有する。この場合、図10に比べて第3ラインL3の船体中心線CLに対する傾斜角度γが小さく抑えることができる。これは、船体10のキールに対する舵頭材21の角度を抑えることを意味しており、船体強度を有利に確保できる。 FIG. 11 is a modification of FIG. In this modification, the rudder stock 21 has an asymmetric cross-sectional shape with respect to the third line L3, following FIG. For example, the rudder stock 21 has an asymmetric shape in which the outer side in the transverse direction bulges out more than the inner side in the transverse direction. In this case, the inclination angle γ of the third line L3 with respect to the hull centerline CL can be kept smaller than in FIG. This means that the angle of the rudder stock 21 with respect to the keel of the hull 10 is suppressed, and the strength of the hull can be advantageously ensured.

図12は図9の舵頭材21のD-D線断面を、C-C線断面とともに示す模式図である。ここでD-D線は、喫水線WLに平行であり、且つ、舵板20の上端部21aを通る平面上に位置する。図12に示されるように、舵頭材21はC-C線断面では図10を参照して前述したように傾斜角度γを有しているが、D-D線断面では舵板20の上端部21aと舵頭材21の後縁ラインが互いに一致するように傾斜角度γがゼロになっている。このようにC-C線断面とD-D線断面との間において傾斜角度γは連続的に変化することで、舵頭材21が捩れ形状を有してもよい(言い換えると、舵頭材21は、船体10側から舵板20側に向かうに従って傾斜角度が減少するように、捩れ形状を有してもよい)。 FIG. 12 is a schematic diagram showing a DD cross section of the rudder stock 21 of FIG. 9 together with a CC line cross section. Here, the DD line is parallel to the waterline WL and lies on a plane passing through the upper end 21a of the rudder plate 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 12, the rudder stock 21 has an inclination angle γ on the CC line section as described above with reference to FIG. The inclination angle γ is zero so that the trailing edge lines of the portion 21a and the rudder stock 21 are aligned with each other. By continuously changing the inclination angle γ between the CC line cross section and the DD line cross section in this way, the rudder stock 21 may have a twisted shape (in other words, the rudder stock 21 may have a twisted shape). 21 may have a twisted shape so that the angle of inclination decreases from the hull 10 side toward the steering plate 20 side).

舵板20は、上述したように、船舶1の直進時に船幅方向のモーメントが作用しないように、少なくとも後縁側が船体中心線CLに平行に形成されている。そのため、舵板20が中立位置(直進時の位置)にあるときには、図12に示されるように、D-D線断面において舵頭材21の傾斜角度γがゼロとなることで、舵頭材21の表面と舵板20の表面とが連続するように構成されている。そのため、舵板20と舵頭材21との間にギャップが生じず、造波抵抗やエロージョンを抑制できる。 As described above, the steering plate 20 is formed so that at least the trailing edge side is parallel to the hull centerline CL so that a moment in the width direction of the boat 1 does not act when the boat 1 travels straight. Therefore, when the rudder plate 20 is in the neutral position (the position for straight running), as shown in FIG. 21 and the surface of the rudder plate 20 are configured to be continuous. Therefore, no gap is generated between the rudder plate 20 and the rudder stock 21, and wave-making resistance and erosion can be suppressed.

以上説明したように本発明の幾つかの実施形態によれば、船体形状により生じる流れに起因する剥離を抑制するとともに、造波抵抗を低減可能な舵を提供できる。 As described above, according to several embodiments of the present invention, it is possible to provide a rudder capable of suppressing separation due to flow caused by the shape of the hull and reducing wave-making resistance.

本発明の幾つかの実施形態は船体に搭載可能な舵に利用可能である。 Some embodiments of the present invention are applicable to rudders that can be mounted on a ship.

1 船舶
2 舵
10 船体
11 船首
12 船尾
13 船底
14 左舷
15 右舷
16 隔壁
17 機関室
18 主機関
19 プロペラ
20 舵板
21 舵頭材
21a 後縁部
21b 前縁部
22 駆動機
25 舵軸
30 第1接続部
31 第2接続部
CL 船体中心線
PCL 回転中心線
1 Vessel 2 Rudder 10 Hull 11 Bow 12 Stern 13 Bottom 14 Port 15 Starboard 16 Bulkhead 17 Engine room 18 Main engine 19 Propeller 20 Rudder plate 21 Rudder stock 21a Trailing edge 21b Leading edge 22 Drive machine 25 Rudder shaft 30 First Connection part 31 Second connection part CL Hull center line PCL Rotation center line

Claims (7)

船体の後方に配置された一対の舵であって、 A pair of rudders positioned aft of the hull,
前記船体に支持される舵頭材と、 a rudder stock supported by the hull;
前記舵頭材を介して回転軸により回動可能に支持される舵板と、 a rudder plate rotatably supported by a rotating shaft via the rudder stock;
を備え、with
前記舵頭材は、前記船体に接続される第1接続部と、前記舵板に接続される第2接続部を有し、 The rudder stock has a first connection portion connected to the hull and a second connection portion connected to the rudder plate,
喫水線に平行であり、且つ、前記第1接続部を通る平面上において、前記回転軸と前記舵頭材の後縁部とを通る第1ラインが前記船体の後方に向けて前記船体の中心線に近づくように傾斜しており、 On a plane parallel to the waterline and passing through the first joint, a first line passing through the axis of rotation and the trailing edge of the rudder stock extends aft of the hull along the centerline of the hull. is slanted to approach
前記舵頭材の前縁部及び後縁部を通る第2ラインを基準に、船幅方向外側が船幅方向内側に比べて膨出した非対称な形状を有する、舵。 A rudder having an asymmetric shape in which the laterally outer side bulges relative to the laterally inner side with respect to a second line passing through the leading edge and the trailing edge of the rudder stock.
前記船体の前記中心線に対する前記第1ラインの角度αが5°≦α≦15°である、請求項1に記載の舵。 2. A rudder according to claim 1, wherein the angle [alpha] of said first line with respect to said centerline of said hull is 5[deg.]≤[alpha]≤15[deg.]. 前記船体の前記中心線に対する前記第1ラインの角度αが7°≦α≦10°である、請求項2に記載の舵。 3. A rudder according to claim 2, wherein the angle [alpha] of said first line with respect to said centerline of said hull is 7[deg.]≤[alpha]≤10[deg.]. 前記第2接続部において、前記舵頭材の表面と前記舵板の表面が連続するように、前記第1接続部から前記第2接続部にかけて前記第1ラインの傾斜が連続的に変化する、請求項1からのいずれか一項に記載の舵。 At the second connection portion, the inclination of the first line continuously changes from the first connection portion to the second connection portion so that the surface of the rudder stock and the surface of the rudder plate are continuous. A rudder according to any one of claims 1 to 3 . 前記舵板は、前記船体中心線に平行な後縁部を有する、請求項に記載の舵。 5. A rudder according to claim 4 , wherein the rudder blade has a trailing edge parallel to the hull centreline. 船体の後方に配置された一対の舵であって、
前記船体に支持される舵頭材と、
前記舵頭材を介して回転軸により回動可能に支持される舵板と、
を備え、
前記舵頭材は、前記船体に接続される第1接続部と、前記舵板に接続される第2接続部を有し、
喫水線に平行であり、且つ、前記第1接続部を通る平面上において、前記回転軸と前記舵頭材の前縁部とを通る第3ラインが前記船体の前方に向けて前記船体中心線から離れるように傾斜しており、
前記舵頭材の前縁部及び後縁部を通る第2ラインを基準に、船幅方向外側が船幅方向内側に比べて膨出した非対称な形状を有する、舵。
A pair of rudders positioned aft of the hull,
a rudder stock supported by the hull;
a rudder plate rotatably supported by a rotating shaft via the rudder stock;
with
The rudder stock has a first connection portion connected to the hull and a second connection portion connected to the rudder plate,
On a plane parallel to the waterline and passing through the first joint, a third line passing through the axis of rotation and the leading edge of the rudder stock extends forward of the hull from the centerline of the hull. sloping away,
A rudder having an asymmetrical shape in which the laterally outer side bulges relative to the laterally inner side with respect to a second line passing through the leading edge portion and the trailing edge portion of the rudder stock.
請求項1からのいずれか1項に記載の舵を備える、船舶。 A marine vessel comprising a rudder according to any one of claims 1-6 .
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