(57)【要約】      （修正有）【課題】改良されたプロペラ効率を有する推進舵取り装置を提供する。【解決手段】船舶用の推進舵取り装置は、スクリュープロペラ２と、該プロペラの後方に配置された方向舵１０とを有する。前記プロペラの後部のフェアリング６と、前記方向舵上に提供されたバルブ状本体２０とによって、流線型本体部が形成され、該流線型本体部は、前記フェアリングと前記バルブ状本体の間の狭小ギャップを除き、連続的である。前記方向舵は、前記方向舵の上側端部から前記バルブ状本体まで延伸する、ねじれ上部先端１２と、前記方向舵の下側端部から前記バルブ状本体まで延伸する、ねじれ下部先端１３とを有する。前記上部先端と前記下部先端の少なくとも一つは、一定のねじれ角度を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用の推進舵取り装置であって、
スクリュープロペラと、該プロペラの後方に配置された、回転可能な方向舵とを有し、
前記プロペラの後部のフェアリングと、前記方向舵上に提供されたバルブ状本体とによって、流線型本体部が形成され、該流線型本体部は、前記フェアリングと前記バルブ状本体の間の狭小ギャップを除き、連続的であり、
前記方向舵は、前記方向舵の上側端部から前記バルブ状本体まで延伸する、ねじれ上部先端と、前記方向舵の下側端部から前記バルブ状本体まで延伸する、ねじれ下部先端とを有し、
前記上部先端と前記下部先端の少なくとも一つは、一定のねじれ角度を有することを特徴とする推進舵取り装置。
【請求項２】
前記上部先端と前記ねじれ下部先端の両方は、一定のねじれ角度を有することを特徴とする請求項１に記載の推進舵取り装置。
【請求項３】
少なくとも一つのねじれ角度は、15゜未満であり、好ましくは10゜未満であり、より好ましくは、5゜と10゜の間であることを特徴とする請求項１または２に記載の推進舵取り装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つのねじれ角度は、船尾方向において、前記各先端および前記方向舵の旋回軸によって定められる範囲内で、0゜まで減少することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の推進舵取り装置。
【請求項５】
前記バルブ状本体は、前記方向舵の舵ブレード上に配置され、これにより、前記舵ブレードが回転した際に、前記フェアリングに対して、前記バルブ状本体のスイング（swing）の動きが可能になることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の推進舵取り装置。
【請求項６】
前記方向舵は、フルスペード方向舵であることを特徴とする請求項５に記載の推進舵取り装置。
【請求項７】
前記方向舵は、半スペード舵であることを特徴とする請求項５に記載の推進舵取り装置。
【請求項８】
前記方向舵の旋回軸は、船尾方向において、前記上部先端または下部先端から、最大舵長の30％乃至50％の位置に配置され、好ましくは、最大舵長の35％乃至50％、より好ましくは、最大舵長の40％乃至50％の位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の推進舵取り装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つに記載の推進舵取り装置を有する船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶（vessel）の推進舵取り装置に関する。この装置は、プロペラと、該プロペラの後方に配置された方向舵と、該方向舵上に設置されたバルブ状本体とを有する。
【背景技術】
【０００２】
船舶を推進させる最も一般的な手段は、2または3以上のプロペラブレードを有する
スクリュープロペラである。燃料消費および排出を抑制するため、推進力（有効出力とも称される）と得られる出力の比率により定められるプロペラの推進効率は、できる限り高める必要がある。
【０００３】
通常、あるエンジン出力に対する推進効率の予測は、モデルスケール試験を介して行われる。100年以上前に開発された、当時のモデル試験実施の際の支配的な考えでは、船舶のプロペラと艇体を、別個にレビューし評価することが提案されている。しかしながら、実際には、プロペラと艇体の間の相互作用は、極めて重要である。最適な特性を得るには、プロペラと艇体を統合して、両者を相互に調整する必要がある。また、これは、プロペラと、方向舵のような艇体付属品の間の相互作用に対しても同様である。
【０００４】
スクリュープロペラと方向舵の間の相互作用を改善するため、独国特許第GB762,445号には、プロペラの後方に、プロペラ軸の延伸方向にバルブ状本体を配置することが示されている。プロペラスリップ流の収縮を回避するため、バルブ状本体の開放突出ヘッドを、プロペラブレードの後端に接近するように押し付け、プロペラハブと重ねるようにすることが提案されている。ある実施例では、バルブ状本体の前方部分は、不均衡な方向舵の舵ポストによって支持され、バルブ状本体の後部または船尾部分は、舵ブレードによって担持され、バルブ状本体の両部分は、連結接合される。別の実施例では、バルブ状本体は、バランス舵によって担持され、プロペラハブは、バルブ状本体の突出ヘッドと嵌合される凹部を有し、これにより、舵ブレードが回転した際に、プロペラハブに対するバルブ状本体のスイングの動きが可能となる。
【０００５】
欧州特許出願第0852551A号には、船舶の推進舵取り装置が示されており、スクリュープロペラのハブにネジ止めされた遷移リングは、連続的な流線型本体部を形成し、バルブ状本体は、プロペラの後方で、半スペード舵の舵ホーンによって支持される。流線型本体部は、遷移リングとバルブ状本体の間の狭小回転ギャップによってのみ、分断される。
【０００６】
国際公開第WO2006／112787A号には、船舶の推進舵取り装置が示されており、フェアリングハブキャップは、スクリュープロペラのハブと一体化され、プロペラの後方のフルスペード舵によって支持されたバルブ状本体とともに、連続流線型本体が形成される。バルブ状本体の前端と、ハブキャップは、方向舵が回転した際に、バルブ状本体とハブキャップの間の狭小ギャップが一定に維持されるように設計される。また、方向舵は、ねじれ先端の形態のシミュレーションおよび最適化に基づいて、高度に洗練された形状を有し、これは、プロペラによって船舶が前方に駆動されると、プロペラによって推進される渦巻き水と衝突する。方向舵のねじれ角度は、バルブ状本体の領域で最大となり、バルブ状本体からの距離とともに減少する。方向舵のねじれ先端プロファイルは、舵領域に流れるプロペラスリップ流を改善し、これにより、推進効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願第0852551A号公報
【特許文献２】国際公開第WO2006／112787号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、欧州特許第0852551A号および国際公開第WO2006／112787A号に示された、推進舵取り装置を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第1の態様では、
スクリュープロペラと、該プロペラの後方に配置された、回転可能な方向舵とを有する船舶用の推進舵取り装置が提供される。前記プロペラの後部のフェアリングと、前記方向舵上に提供されたバルブ状本体とによって、流線型本体部が形成され、該流線型本体部は、前記フェアリングと前記バルブ状本体の間の狭小ギャップを除き、連続的である。前記方向舵は、前記方向舵の上側端部から前記バルブ状本体まで延伸する、ねじれ上部先端と、前記方向舵の下側端部から前記バルブ状本体まで延伸する、ねじれ下部先端とを有する。方向舵は、前記上部先端と前記下部先端の少なくとも一つは、一定のねじれ角度を有するという特徴を有し、これにより、国際公開第WO2006／112787A号に示された洗練された解決策に比べて、丈夫で、容易な方向舵の製造が可能となる。
【００１０】
出願人は、本発明の推進舵取り装置の燃料消費は、欧州特許出願第0852551A号のような、ねじれのない先端プロファイルを有する、従来の推進舵取り装置に比べて、削減できることを見出した。
【００１１】
出願人には予想されなかったことであるが、本発明による推進舵取り装置は、国際公開第WO2006／112787A号に示された、方向舵のねじれがバルブ状本体の領域から、方向舵の上部端部または下部端部に向かって減少する、従来の推進舵取り装置と同じように、燃料の節約ができる。国際公開第WO2006／112787A号の推進舵取り装置では、方向舵がプロペラの回転軸に平行な場合、理論的推進効率は、高くなる傾向にあるが、方向舵が回転して、船舶が操縦される場合、推進効率は、本発明による推進舵取り装置において、より高くなる傾向にある。しばしば船舶の方向舵が、海域で作動され、対向風や流れに対抗することを考慮すると、実際の全体の推進効率および燃料消費は、両方の推進舵取り装置において、実質的に等しくなる。より多く操縦される場合、全体の推進効率および燃料消費は、本発明による推進舵取り装置において、より良好となる。
【００１２】
本発明による推進舵取り装置は、一定のねじれ角度を有する方向舵の製造コストが、国際公開第WO2006／112787A号の方向舵に比べて、抑制されるという追加の利点を有する。
【００１３】
上部先端と下部先端の両方が、一定のねじれ角度を有することが好ましい。
【００１４】
少なくとも一つのねじれ角度は、15゜未満であることが好ましく、ねじれ角度は、より好ましくは10゜未満であり、さらに好ましくは、5゜と10゜の間である。
【００１５】
前記少なくとも一つのねじれ角度は、船尾方向において、前記各先端および前記方向舵の旋回軸によって定められる範囲内で、0゜まで減少する。
【００１６】
前記バルブ状本体は、前記方向舵の舵ブレード上に配置され、これにより、前記舵ブレードが回転した際に、前記フェアリングに対して、前記バルブ状本体のスイング（swing）の動きが可能になる。前記方向舵は、フルスペード方向舵であっても、半スペード舵であっても良い。
【００１７】
本発明による推進舵取り装置の推進効率および燃料節約度合いは、方向舵の旋回軸が方向舵の先端から遠ざかるほど、または方向舵の上部先端および下部先端が、方向舵の所与の回転角に対して、プロペラの回転軸からずれるほど、より顕著となる。このため、方向舵の旋回軸は、船尾方向において、上部または下部先端から、最大舵長の30％乃至50％の位置に配置されることが好ましく、より好ましくは、最大舵長の35％乃至50％、さらに好ましくは、最大舵長の40％乃至50％の位置に配置される。
【００１８】
本発明の第2の態様では、前述の特徴を有する推進舵取り装置を有する船舶が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第1の実施例による推進舵取り装置を示す図である。
【図２】図1の方向舵を、上部および底部断面とともに示した図である。
【図３】図2の上部断面を示した図である。
【図４】図2の底部断面を示した図である。
【図５】船舶の船尾に取り付けられた、本発明の第2の実施例による推進舵取り装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図1乃至6を参照して、本発明を詳しく説明する。図面には、本発明の好適実施例が示されている。
【００２１】
（第1の実施例）
図1乃至4には、本発明の第1の実施例による推進舵取り装置を示す。推進舵取り装置は、船舶の船尾に取り付けられる。船舶は、1または2以上の推進舵取り装置を備えても良い。
【００２２】
図1に示すように、第1の実施例による推進舵取り装置は、船舶の駆動シャフト（図示されていない）に取り付けられたスクリュープロペラと、フルスペード方向舵10とを有し、この方向舵10は、旋回軸Pの位置で、プロペラ2の後端の後方の船舶の舵ストック（図示されていない）に取り付けられる。本願において、「後方」という用語は、矢印Fで示されているような、船舶の前方方向を参照して表す。
【００２３】
駆動シャフトによりプロペラ2が駆動されると、プロペラ2は、前方方向Fまたは逆の船尾方向のいずれかに、船舶を推進させる。プロペラ2により、船舶が前方方向Fに推進されると、プロペラ2を通過した水は、渦巻き水のスリップ流を形成し、この流れは、方向舵の方向に進む。
【００２４】
プロペラ2は、ハブ4を有し、該ハブの上には、3つのプロペラブレード8が設置される。なお、ブレードの数は、より多くても少なくても良い。プロペラ2は、可変ピッチのプロペラとして示されているが、これは、固定ピッチであっても良い。
【００２５】
プロペラ2の後部は、フェアリングハブキャップ6によって定められ、このキャップは、プロペラハブ4にネジ止めされ、または圧縮止めされ、ハブ4と一体化される。また、示されたプロペラハブ4の外部輪郭は、単一の部品で成形されても良い。フェアリングハンドキャップ6は、凹部を有する。凹部は、バルブ状本体20の前方端部22に嵌合され、バルブ状本体20は、フランジ接合手段により、方向舵10の舵ブレード10aに取り付けられ、舵ブレード10aと一体化される。
【００２６】
バルブ状本体20の前方端部22は、ハブキャップ6の凹部に入るが、凹部には接触しない。ハブキャップ6の凹部およびバルブ状本体20の前方端部22は、湾曲され、方向舵10が回転した際に、ハブキャップ6の凹部とバルブ状本体20の前方端部22の間に、一定の狭小ギャップが維持される。バルブ状本体20およびハブキャップ6は、連続流線型本体部を形成し、この本体部は、狭小ギャップによってのみ分断される。流線型本体部は、推進スリップ流の収縮を防止し、これにより推進効率が向上する。
【００２７】
以下、図2乃至図4を参照して、方向舵10の形状について、より詳しく説明する。図2には、図1のフルスペード方向舵10を、方向舵10の上側端部17での上部断面、および方向舵10の下側端部18での底部断面とともに示す。図3および4には、上部および底部断面をより詳しく示す。
【００２８】
図2乃至4に示すように、方向舵10は、流線型プロファイルを有し、舵ブレード11の上側端部17から、バルブ状本体20まで延伸する上部先端12と、舵ブレード11の下側端部18から、バルブ状本体20まで延伸する下部先端13と、バルブ状本体20の後方において、上側端部17から、方向舵10の下側端部18まで延伸する後縁15と、を有する。上部先端12は、一定の第1のねじれ角αを有し、これは、方向舵10の中心線Cに対して、左舵方向に8゜である。一方、下部先端13は、一定のねじれ角βを有し、これは、方向舵10の中心線Cに対して、右舵方向に6゜である。ねじれ角α、βは、異なる値であっても良いが、好ましくは、各方向に対して、15゜未満である。
【００２９】
示された上部および下部先端12、13のねじれは、船尾方向では、各先端12、13、および方向舵10の旋回軸Pによって定められる範囲内では、0゜まで減少する。このため、後縁15では、ねじれが生じず、後縁は、直線に沿って延伸する。また、ねじれは、旋回軸P、および後縁15によって定められる範囲内では、0゜まで減少し、あるいはねじれは、後縁15まで継続し、魚尾舵が形成されても良い。
【００３０】
プロペラ2によって、船舶が前方方向Fに駆動されると、ねじれ先端12、13は、プロペラ2によって後方に推進する渦巻き水と衝突する。方向舵10のねじれ先端プロファイルにより、舵領域を通るプロペラスリップ流が改善され、これにより推進効率が向上する。
【００３１】
図1において最もよく示されているように、示された方向舵10の旋回軸Pは、上部先端12から船尾方向に、最大舵長Lの約45％の位置に設置される。また旋回軸Pは、異なる位置に配置されても良いが、最大舵長Lの35％から50％の範囲にあることが好ましい。これにより、方向舵10に優れたバランスが得られる。
【００３２】
示された方向舵10の旋回軸Pが、前述の最大舵長Lの範囲内に配置されると、方向舵10の先端12、13の、プロペラ2の回転軸からの位置ずれは、報告舵10の回転角が小さい場合、大きくなる。そのような大きな位置ずれの下では、バルブ状本体近傍では大きなねじれ角度を有し、方向舵の上側端部および下側端部の近くでは小さなねじれ角度を有する、国際公開第WO2006／112787号に記載されているような従来の先端プロファイルに比べて、一定のねじれ角度α、βのため、推進効率が高まる。
【００３３】
また、一定のねじれ角度α、βを有する方向舵10の製造コストは、国際公開第WO2006／112787号に記載されているような、ねじれ角度が変化するものに比べて抑制される。
【００３４】
（第2の実施例）
図5には、船舶の船尾に取り付けられた、本発明の第2の実施例による推進舵取り装置を示す。
【００３５】
図5に示すように、第2の実施例による推進舵取り装置は、船舶の駆動シャフト30に取り付けられたスクリュープロペラ2と、半スペード舵10’とを有し、半スペード舵10’は、プロペラ2の後方で、船舶の艇体に取り付けられる。半スペード舵10’は、艇体に固定された先端ヘッド10dと、回転可能な舵ブレード10aと、を有し、舵ブレード上には、バルブ状本体20が所定の位置にフランジ接続される。
【００３６】
先端ヘッド10dには、下側メインベアリング10eが提供される。下側メインベアリング10eは、舵ストック32を支持し、この舵ストックには、舵ブレード10aが取り付けられる。
【００３７】
プロペラ2は、ハブ4を有し、このハブの上には、4つのプロペラブレード8が取り付けられる。なお、ブレードの数は、より多くても少なくても良い。プロペラ2は、可変ピッチで示されているが、これは、固定ピッチであっても良い。
【００３８】
プロペラハブ4は、単一の部品として成形され、フェアリング形状を有する。あるいは、フェアリングは、プロペラハブにネジ止めされ圧縮固定された、ハブキャップであっても良い。ハブ4は、凹部を有し、この凹部は、バルブ状本体20の先端と、凹部が接触しないように嵌合される。バルブ状本体20およびハブ4は、一定の流線形状本体を形成し、これは、狭小のギャップによってのみ、分断され、舵ブレード10aが回転した際に、ハブ4に相対する、バルブ状本体20のスイング（swing）の動きが可能となる。流線型本体部は、プロペラスリップ流の収縮を防止し、これにより推進効率が上昇する。ハブ4の凹部およびバルブ状本体20の前端は、湾曲され、舵ブレード10aが回転した際に、狭小ギャップが一定に維持される。
【００３９】
第1の実施例によるフルスペード舵10と同様、第2の実施例による半スペード舵10’は、流線型のプロファイルを有し、ねじれ上部先端12、ねじれ下部先端13、およびねじれていない、直線的に延伸する後縁15を有する。上部先端12は、先端ヘッド10dの上側端部から、先端ヘッド10dの下側端部まで延伸する。下部先端13は、舵ブレード10aの低端部18から、バルブ状本体20まで延伸する。上部先端12は、方向舵10’の中心線に対して、右舵方向に一定の第1のねじれ角を有する。一方、下部先端13は、中心線に対して、左舵方向に一定のねじれ角を有する。ねじれ角は、15゜未満の値を有し、ねじれ角は、各方向において、より好ましくは、10゜未満であり、さらに好ましくは、5゜と10゜との間である。上部先端12のねじれは、船尾方向では、舵ストック32に向かって0゜まで減少する。下部先端13のねじれは、船尾方向では、下部先端13および舵ブレード10aの旋回軸Pによって定まる範囲内で、0゜まで減少する。旋回軸Pと後縁15の間の範囲は、ねじれていても良い。
【００４０】
プロペラ2が前方方向に船舶を駆動すると、ねじれ先端12、13は、プロペラ2によって後方に推進された渦巻き水に衝突する。方向舵10’のねじれ先端プロファイルは、舵領域を通るプロペラスリップ流を改善し、これにより推進効率が向上する。
【００４１】
示された方向舵10’は、前方方向および船尾方向において、一定の舵長さを有する。舵ブレード10aの旋回軸Pは、船尾方向において、上部先端および下部先端12、13から、約41％の位置に配置される。また、旋回軸Pは、異なる位置に配置されても良いが、舵長さの35乃至50％であることが好ましく、これにより方向舵10’に良好なバランスが達成される。
【００４２】
示された方向舵10’の旋回軸Pが、前述の最大舵長の範囲に配置された場合、舵ブレード10aの下部先端13の、プロペラ2の回転軸からの位置ずれは、方向舵10’の回転角が小さいとき、大きくなる。そのような大きな位置ずれの下では、下部先端13の一定のねじれ角により、ノッチに近い位置では、大きなねじれ角度を有し、舵ブレードの下側端部に近い位置では、小さなねじれ角度を有する下部先端に比べて、推進効率が上昇する。
【００４３】
また、一定のねじれ角度を有する半スペード舵10’の製造コストは、ねじれ角度が変化する半スペード舵に比べて、低下する。
【符号の説明】
【００４４】
2  プロペラ
4  ハブ
6  フェアリングハンドキャップ
8  プロペラブレード
10  フルスペード方向舵
10’  半スペード舵
10a  舵ブレード
10d  先端ヘッド
10e  メインベアリング
12  上部先端
13  下部先端
15  後縁
18  下側端部
20  バルブ状本体
22  前方端部
30  駆動シャフト
32  舵ストック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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