(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で船舶の推進効率を十分に向上させるバルブ付きの舵板を備えた推進装置を提供する。【解決手段】推進装置１は、プロペラ１１の後方において船体に対して操舵可能に設けられた舵板２１と、プロペラボスに対向するように舵板に設けられたバルブ２２と、プロペラボス１４に設けられ、プロペラの後方に向かって拡径してバルブ２２の前端面を覆うカバー部材１２とを備え、カバー部材は、バルブと共に略紡錘形状の表面を形成するようにドーム状に湾曲している。【選択図】図１
2015074434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラボスの外周に複数のブレードを設けたプロペラによって、船体を推進させる推進装置において、
前記プロペラの後方において前記船体に対して操舵可能に設けられた舵板と、
前記プロペラボスに対向するように前記舵板に設けられたバルブと、
前記プロペラの後方に向かって拡径して前記バルブの前端面を覆う拡径部材とを備え、
前記拡径部材は、前記バルブと共に略紡錘形状の表面を形成するように湾曲していることを特徴とする推進装置。
【請求項２】
前記拡径部材が前記舵板の前縁近傍まで延在しており、前記バルブの前端面が前記舵板の前縁近傍に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の推進装置。
【請求項３】
前記拡径部材は、前記プロペラを抜け止めするプロペラナットを覆うプロペラキャップであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の推進装置。
【請求項４】
前記プロペラを抜け止めするプロペラナットがプロペラキャップに覆われており、前記拡径部材は、前記プロペラキャップを覆うように、前記プロペラボスに設けられたカバー部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の推進装置。
【請求項５】
前記拡径部材は、ＦＲＰ（Fiber  Reinforced  Plastics）で成形されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進効率を向上させるバルブ付きの舵板を備えた推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロペラ推進式の推進装置として、船舶の推進効率を向上させるために、プロペラ後方の舵板に略紡錘形状のバルブ（ラダーバルブ）を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のバルブは、プロペラボスの軸線上に位置しており、略紡錘形状の膨らみによってプロペラに対する水の流入速度を遅らせて、ブレード面に対して多くの水を導くようにしている。さらに、バルブはプロペラボスによって生じるボス渦を、バルブの表面に沿って整流させることでボス渦を弱めて渦抵抗を減らしている。
【０００３】
また、バルブを用いた推進装置として、船舶の推進効率の更なる向上のために、プロペラと舵板に設けられたバルブとの隙間を埋めるものが知られている（特許文献２参照）。特許文献２に記載の推進装置は、プロペラを抜け止めするプロペラナットがプロペラボスの後端部に設けられ、プロペラナットを覆うプロペラキャップによりプロペラとバルブとの隙間が埋められている。プロペラキャップは後方に向かって拡径するテーパ面を有しており、この拡径されたテーパ面によってプロペラに流入する流れを遅らせて推進効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３９０９０号公報
【特許文献２】特許第５１６２４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のバルブでは、略紡錘形状の膨らみによってプロペラの後流を受けて流速を抑えることができるが、プロペラからバルブが離れているため、推進効率の向上に限界があった。一方で、特許文献２に記載のプロペラキャップでは、プロペラに近い位置でプロペラの後流を受けることができるが、プロペラキャップのテーパ状の外周面では、流速を十分に遅らせることができず、更なる推進効率の向上を図ることが困難になっていた。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で船舶の推進効率を十分に向上させることができる推進装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の推進装置は、プロペラボスの外周に複数のブレードを設けたプロペラによって、船体を推進させる推進装置において、前記プロペラの後方において前記船体に対して操舵可能に設けられた舵板と、前記プロペラボスに対向するように前記舵板に設けられたバルブと、前記プロペラの後方に向かって拡径して前記バルブの前端面を覆う拡径部材とを備え、前記拡径部材は、前記バルブと共に略紡錘形状の表面を形成するように湾曲していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、プロペラに近い位置で拡径部材の湾曲面によってプロペラの後流を受けるため、プロペラに対する水の流入速度を遅らせることができる。よって、拡径部材を設けるという簡易な構成によって、船舶の推進効率を十分に向上させることができる。
【０００９】
また本発明の上記推進装置において、前記拡径部材が前記舵板の前縁近傍まで延在しており、前記バルブの前端面が前記舵板の前縁近傍に位置付けられる。この構成によれば、舵軸がバルブの前端面に近づけられるため、舵板の舵角を大きくしても拡径部材とバルブとによって形成される流線形が崩れ難くなる。よって、操舵時に拡径部材とバルブの境界部分で水の流れが剥離し難くなり、流れの剥離に起因した抵抗を減らして推進効率の低下を抑えることができる。
【００１０】
また本発明の上記推進装置において、前記拡径部材は、前記プロペラを抜け止めするプロペラナットを覆うプロペラキャップである。この構成によれば、プロペラキャップを拡径部材とすることで、プロペラキャップとは別に拡径部材を設ける必要がなく、部品点数を抑えることができる。
【００１１】
また本発明の上記推進装置において、前記プロペラを抜け止めするプロペラナットがプロペラキャップに覆われており、前記拡径部材は、前記プロペラキャップを覆うように、前記プロペラボスに設けられたカバー部材である。この構成によれば、既存のプロペラキャップを使用してプロペラナットを覆うことができるため、新たにプロペラキャップを設計する必要がない。
【００１２】
また本発明の上記推進装置において、前記拡径部材は、ＦＲＰ（Fiber  Reinforced  Plastics）で成形される。この構成によれば、金属材料で拡径部材が成形される構成のように溶接構造にする必要がなく、製造コストを低減することができ、さらに軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プロペラボスに設けられた拡径部材を、バルブと共に略紡錘形状の表面を形成するように湾曲させたことで、簡易な構成で船舶の推進効率を十分に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る推進装置の側面図である。
【図２】本実施の形態に係る推進装置の部分断面模式図である。
【図３】本実施の形態に係る推進装置の操舵時の説明図である。
【図４】本実施の形態に係る推進装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本実施の形態に係る推進装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る推進装置の側面図である。図２は、本実施の形態に係る推進装置の部分断面模式図である。なお、以下の説明では、拡径部材としてプロペラキャップを覆うカバー部材をプロペラに設けた一例を示すが、この例に限定されるものではない。
【００１６】
図１及び図２に示すように、推進装置１は、船尾部２に設けられたプロペラ１１で船体を推進させると共に、プロペラ１１の後方に設けられた舵板２１により船体が操舵されるように構成されている。また、推進装置１は、プロペラ１１の後方において、プロペラ１１に設けたカバー部材１２と舵板２１に設けたバルブ２２とによって略紡錘形状の曲面を形成することで、いわゆるラダーバルブを形成して船体の推進効率を向上させるようにしている。船体の船尾部２には後方に膨らんだボッシング３が形成されており、ボッシング３の先端にはプロペラ軸１３を介してプロペラ１１が回転可能に支持されている。
【００１７】
プロペラ１１は、プロペラ軸１３に取り付けられたプロペラボス１４の外周に、複数（本実施の形態では４つ）のブレード１５を突設して形成されている。プロペラボス１４の軸孔にはプロペラ軸１３が圧入されており、プロペラボス１４とプロペラ軸１３とが一体回転可能に構成されている。各ブレード１５は、回転方向における前縁から後縁に向かって傾斜するように捻られており、プロペラ１１の回転運動によって流体との間で相対的な推進力を生じさせている。プロペラボス１４の後部には、プロペラナット１６が取り付けられており、プロペラ軸１３からプロペラ１１が抜け止されている。
【００１８】
プロペラナット１６は、筒状のプロペラキャップ１７によって覆われている。プロペラボス１４の後部には、プロペラキャップ１７を覆うようにドーム状のカバー部材１２が設けられている。カバー部材１２は、ＦＲＰ（Fiber  Reinforced  Plastics）で成形されており、軽量化が図られると共に十分な強度が確保されている。カバー部材１２は、プロペラ１１の後方に向かって拡径して舵板２１のバルブ２２の前端面２５を覆うように形成されている。このように、カバー部材１２は、ラダーバルブの前側として機能し、プロペラ１１に近い位置でドーム状の湾曲面にてプロペラ１１の後流を受けている。これにより、プロペラ１１に対する水の流入速度を遅らせて、船舶の推進効率を向上させている。
【００１９】
舵板２１は、プロペラ１１の後方において鉛直方向に延びる舵軸２３を中心とし、船体に対して操舵可能に設けられている。舵板２１には、プロペラボス１４と同軸上で対向するように正面視円形状かつ側面視涙滴形状のバルブ２２が設けられている。バルブ２２は、舵板２１の前縁２４からプロペラ１１側に突出しており、前端面２５がカバー部材１２の内側に入り込んでいる。このように、バルブ２２は、ラダーバルブの後側として機能しており、プロペラ１１の後流がバルブ２２の外面に沿ってスムーズに流れるように絞り込まれている。
【００２０】
このように構成された推進装置１では、プロペラ１１の回転によって生じた後流が、プロペラキャップ１７に設けられたドーム状のカバー部材１２の湾曲面によって受け止められて、カバー部材１２の湾曲面に沿って整流される。このため、プロペラ１１に流入する流れが遅くなり推進効率が上昇されている。また、カバー部材１２とバルブ２２とによって略紡錘形状の表面が形成されているので、カバー部材１２の湾曲面に沿うストリームラインがバルブ２２の後方まで形成されている。このため、乱流の発生が抑えられて抵抗が小さくなっている。
【００２１】
また、プロペラキャップ１７はカバー部材１２に覆われているため、プロペラキャップ１７をドーム状に形成する必要がない。すなわち、プロペラキャップ１７をストレートの外周面を有するように筒状に形成することができる。このため、プロペラキャップ１７をツーピース構造にしたり、厚みを増加させたりする必要がなく、従来通り銅合金で成形することができ、コストを低減することができる。
【００２２】
また、カバー部材１２は、ＦＲＰにより成形されているため、銅合金等の金属材料で成形される場合のように、ツーピース構造にする必要もなく、さらに強度を確保するために各部材に厚みを持たせる必要もない。よって、カバー部材１２の製造コストが低減されると共に軽量化が図られている。なお、カバー部材１２の直径は、大き過ぎると抵抗になって推進効率が低下するため、プロペラボス１４のボス径に対して１．０〜２．５倍に設計されることが好ましく、特に１．１〜２．０倍に設計されることが好ましい。
【００２３】
さらにカバー部材１２がラダーバルブの前側を構成しているため、舵板２１の前縁２４からのバルブ２２の突出長を短くできる。これにより、バルブ２２の前端面２５と舵軸２３との距離が短くなるため、舵板２１が操舵されてバルブ２２が旋回しても、カバー部材１２とバルブ２２とで形成される流線形が崩れ難くなっている。
【００２４】
以下、図３を参照して、推進装置の操舵時の流線形の崩れについて説明する。図３は、本実施の形態に係る推進装置の操舵時の説明図である。図３Ａ、Ｂは、比較例に係る推進装置９の操舵時の流線形を示し、図３Ｃ、Ｄは、本実施の形態に係る推進装置１の操舵時の流線形を示している。
【００２５】
図３Ａに示すように、比較例に係る推進装置９は、本実施の形態に係る推進装置１と比較して、舵板４１の前縁４４よりもバルブ４２が大きく突出しており、バルブ４２の前端面４５がプロペラ３１に近づけられている。カバー部材３２は、バルブ４２の前端面４５まで延在しており、プロペラ３１の軸線上においてバルブ４２が突出された分だけ短く形成されている。このように、比較例に係る推進装置９では、舵軸４３からバルブ４２の前端面４５が大きく離されている。よって、舵軸４３を中心に舵板４１が操舵されると、バルブ４２の前端面４５の移動量が大きくなる。
【００２６】
舵板４１の舵角が十分に小さい場合には、バルブ４２の中心とカバー部材３２の中心とに大きなズレがなく、バルブ４２とカバー部材３２とによって流線形が維持されている。よって、プロペラ３１の後流がカバー部材３２とバルブ４２との境界部分で剥離することがなく、舵抵抗が大きくなることがない。図３Ｂに示すように、舵角が所定角度Θになると、舵軸４３とバルブ４２の前端面４５が離れている分だけバルブ４２の前端面４５が大きく旋回して、バルブ４２の中心とカバー部材３２の中心とに大きなズレＣ１が生じる。カバー部材３２の外面とバルブ４２の外面とが不連続となり、バルブ４２とカバー部材３２とによる流線形が崩される。このため、プロペラ３１の後流がカバー部材３２とバルブ４２との境界部分で剥離して、揚力が低下すると共に舵抵抗が増加する。
【００２７】
一方、図３Ｃに示すように、本実施の形態に係る推進装置１は、比較例に係る推進装置９と比較して、舵板２１の前縁２４からバルブ２２が小さく突出しており、バルブ２２の前端面２５が舵板２１の前縁２４に近づけられている。カバー部材１２は、バルブ２２の前端面２５まで延在しており、プロペラ１１の軸線上においてカバー部材１２が長く形成された分だけバルブ２２の突出長が短く形成されている。このように、本実施の形態に係る推進装置１では、比較例に係る推進装置９よりも舵軸２３にバルブ２２の前端面２５が近づけられている。よって、舵軸２３を中心に舵板２１が操舵されても、バルブ２２の前端面２５が大きく動かされることがない。
【００２８】
舵板２１の舵角が十分に小さい場合には、バルブ２２の中心とカバー部材１２の中心とに大きなズレがなく、バルブ２２とカバー部材１２とによって流線形が維持されている。よって、プロペラ１１の後流がカバー部材１２とバルブ２２との境界部分で剥離することがなく、舵抵抗が大きくなることがない。図３Ｄに示すように、比較例に係る推進装置９と同様に舵角が所定角度Θまで大きくなっても、舵軸２３とバルブ２２の前端面２５が近づけられているため、バルブ２２の前端面２５が大きく動かされない。よって、バルブ２２の中心とカバー部材１２の中心とのズレＣ２が比較例に係る推進装置９よりも小さくなり、バルブ２２とカバー部材１２とによる流線形が崩されない。
【００２９】
このように、本実施の形態に係る推進装置１は、舵軸２３からバルブ２２の前端面２５まで距離を短くしたことで、舵板２１の操舵時にバルブ２２の前端面２５の移動量を小さくして、バルブ２２とカバー部材１２による流線形を崩し難くしている。比較例に係る推進装置９と比較して失速角が大きく設計されるため、舵板２１を大きく操舵しても舵板２１の揚力低下が抑えられて舵抵抗が増加することがない。
【００３０】
以上のように、本実施の形態に係る推進装置１においては、プロペラ１１に近い位置でカバー部材１２のドーム状の湾曲面によってプロペラ１１の後流を受けるため、プロペラ１１に流入する流れを遅らせることができる。よって、ドーム状のカバー部材１２をプロペラキャップ１７に設けるという簡易な構成によって、船舶の推進効率を十分に上昇させることができる。さらに、既存のプロペラキャップ１７を使用してプロペラナット１６を覆うことができるため、新たにプロペラキャップ１７を設計する必要がない。
【００３１】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３２】
例えば、推進装置１は、バルブ２２と共に略紡錘形状の表面を形成するように湾曲したカバー部材１２を有すればよく、上記した構成に限定されない。例えば、図４の各変形例に示すような推進装置でもよい。図４は、本実施の形態に係る推進装置の変形例を示す図である。なお、図４においては、説明の便宜上、プロペラ１１を省略している。
【００３３】
図４Ａに示す第１の変形例では、バルブ２２ａが舵板２１ａの前縁２４ａよりも突出して、その分だけドーム状のカバー部材１２ａが軸方向に短く形成されている。また、バルブ２２ａが略円錐状に形成されており、バルブ２２ａが舵板２１ａになだらかに連なっている。
【００３４】
図４Ｂに示す第２の変形例では、バルブ２２ｂの前端面２５ｂが舵板２１ｂの前縁２４ｂ付近に位置付けられ、その分だけドーム状のカバー部材１２ｂが軸方向に長く形成されている。また、バルブ２２ｂが略円錐状に形成されており、バルブ２２ｂが舵板２１ｂになだらかに連なっている。
【００３５】
図４Ｃに示す第３の変形例では、バルブ２２ｃの前端面２５ｃが舵板２１ｃの前縁２４ｃ付近に位置付けられ、その分だけドーム状のカバー部材１２ｃが軸方向に長く形成されている。カバー部材１２ｃは、プロペラ１１側の略半部が円筒状に形成されており、バルブ２２ｃ側の略半部が径方向に膨らんでドーム状に形成されている。また、バルブ２２ｃが略円錐状に形成されており、バルブ２２ｃが舵板２１ｃになだらかに連なっている。
【００３６】
図４Ｄに示す第４の変形例では、バルブ２２ｄが舵板２１ｄの前縁２４ｄよりも突出して、その分だけドーム状のカバー部材１２ｄが軸方向に短く形成されている。また、バルブ２２ｄは、第１−第３の変形例よりも外側に膨らんでおり、舵板２１ｄの中間辺りから前縁２４ｄの前方まで長く形成されている。
【００３７】
図４Ｅに示す第５の変形例では、バルブ２２ｅが舵板２１ｅの前縁２４ｅよりも突出して、その分だけドーム状のカバー部材１２ｅが軸方向に短く形成されている。また、バルブ２２ｅが、第１−第３の変形例よりも外側に膨らんでおり、舵板２１ｅの前側辺りから前縁２４ｅの前方まで延在して第４の変形例よりもバルブ２２ｅが短く形成されている。
【００３８】
図４Ｆに示す第６の変形例では、バルブ２２ｆが舵板２１ｆの前縁２４ｆよりも突出して、その分だけドーム状のカバー部材１２ｆが軸方向に短く形成されている。また、バルブ２２ｆは、第１−第３の変形例よりも内側に窪んでおり、舵板２１ｆの前側辺りから前縁２４ｆの前方まで延在して第４の変形例よりもバルブ２２ｆが短く形成されている。
【００３９】
図４Ｇに示す第７の変形例では、バルブ２２ｇの前端面２５ｇが舵板２１ｇの前縁２４ｇ付近に位置付けられ、その分だけドーム状のカバー部材１２ｇが軸方向に長く形成されている。また、バルブ２２ｇは、第１−第３の変形例よりも外側に膨らんでおり、舵板２１ｇの中間辺りから前縁２４ｇ付近まで形成されている。
【００４０】
図４Ｈに示す第８の変形例では、バルブ２２ｈの前端面２５ｈが舵板２１ｈの前縁２４ｈ付近に位置付けられ、その分だけドーム状のカバー部材１２ｈが軸方向に長く形成されている。また、バルブ２２ｈは、第１−第３の変形例よりも外側に膨らんでおり、舵板２１ｈの前側辺りから前縁２４ｈ付近まで延在して上記変形例の中で最も短く形成されている。
【００４１】
図４Ａ−図４Ｈに示す変形例においても、本実施の形態に係る推進装置１と同様に、ドーム状のカバー部材１２をプロペラキャップ１７に設けるという簡易な構成によって、船舶の推進効率を十分に向上させることが可能である。
【００４２】
また、本実施の形態では、カバー部材１２によって拡径部材を構成したが、この構成に限定されない。拡径部材は、プロペラキャップ１７で構成されてもよい。すなわち、プロペラキャップ１７自体をドーム状に形成してもよい。このような構成により、プロペラキャップ１７とは別に拡径部材を設ける必要がなく、部品点数を抑えてコストを低減することができる。また、拡径部材はプロペラボス１４の後端部をドーム状に形成して構成することも可能であり、プロペラボス１４に直に設けられる構成にしてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、カバー部材１２がＦＲＰで成形される構成としたが、この構成に限定されない。カバー部材１２は、特に材質は限定されず、例えば銅合金等の金属材料で成形される構成としてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、バルブ２２の前端面２５を覆うようにカバー部材１２を形成したが、バルブ２２の略前半部に被さるようにカバー部材１２が形成されてもよい。この場合、舵板２１の操舵時にバルブ２２の外面がカバー部材１２の内面に接触しない程度に、バルブ２２の外面とカバー部材１２の内面とに隙間が確保されている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本発明は、簡易な構成で船舶の推進効率を十分に向上させることができるという効果を有し、特に、大型の船舶の推進効率を向上させる推進装置に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  推進装置
２  船尾部
３  ボッシング
１１  プロペラ
１２  カバー部材（拡径部材）
１３  プロペラ軸
１４  プロペラボス
１５  ブレード
１７  プロペラキャップ
２１  舵板
２２  バルブ
２３  舵軸
２４  前縁
２５  前端面
【図１】
2015074434.tif 000003
【図２】
2015074434.tif 000004
【図３】
2015074434.tif 000005
【図４】
2015074434.tif 000006