(57)【要約】【課題】ハブ渦を拡散できるとともに舵面上の整流を行うことができる船舶用舵を提供する。【解決手段】プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵１であって、右舷舵面１ａ及び左舷舵面１ｂから略対称に膨出してプロペラの回転軸線方向に延在するとともに、略円形とされた横断面の直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成されたバルブ３と、バルブ３の周囲にバルブ３の水平方向における少なくとも一部分を囲むように設けられ、リング形状の横断面を有して舵前縁側から舵後縁側に向かって延在するリング体５とを備えている。後方から見てプロペラが右回りに回っている場合には、バルブ３の中心線上に沿って、バルブ３の右舷側とリング体５の内周面とを接続する右舷側フィン７ａを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するとともに、略円形とされた横断面の直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成されたバルブと、
該バルブの周囲に該バルブの水平方向における少なくとも一部分を囲むように設けられ、リング形状の横断面を有して舵前縁側から舵後縁側に向かって延在するリング体と、
を備えていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項２】
後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、
前記バルブの中心線上に沿って延在するとともに、該バルブの右舷側と前記リング体の内周面とを接続する右舷側フィンを備え、
後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、
前記バルブの中心線上に沿って延在するとともに、該バルブの左舷側と前記リング体の内周面とを接続する左舷側フィンを備え、
ていることを特徴とする請求項１に記載の船舶用舵。
【請求項３】
後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、
前記バルブが前記左舷舵面から膨出する境界線のうち下側の下側境界線に沿って延在するとともに、該下側境界線と前記リング体の内周面とを接続する左舷側フィンを備え、
後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、
前記バルブが前記右舷舵面から膨出する境界線のうち下側の下側境界線に沿って延在するとともに、該下側境界線と前記リング体の内周面とを接続する右舷側フィンを備え、
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用舵。
【請求項４】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するバルブを備え、
該バルブが右舷舵面および左舷舵面から膨出する上側及び下側の境界線が略水平に延在していることを特徴とする船舶用舵。
【請求項５】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して舵前縁側から舵後縁側へと延在するバルブを備え、
後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、
前記リング体は、右舷側にて、前記プロペラの回転軸線の延長線に対して舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられ、
前記バルブは、右舷側にて、前記回転軸線の延長線上に沿って延在し、
後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、
前記リング体は、左舷側にて、前記プロペラの回転軸線の延長線に対して舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられ、
前記バルブは、左舷側にて、前記回転軸線の延長線上に沿って延在していることを特徴とする船舶用舵。
【請求項６】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して舵前縁側から舵後縁側へと延在するバルブを備え、
後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、
前記リング体は、左舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられ、
前記バルブは、左舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられ、
後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、
前記リング体は、右舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられ、
前記バルブは、右舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項７】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するバルブを備え、
該バルブは、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、前記楕円形の長径が水平方向に一致するように設けられていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項８】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するバルブを備え、
該バルブは、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、前記楕円形の長径が水平方向に対して中心軸線回りに傾斜するように設けられていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項９】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から膨出して舵前縁側から舵後縁側に延在するバルブを備え、
該バルブは、前記右舷舵面及び前記左舷舵面を見た場合に、翼形状とされていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項１０】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から膨出して舵前縁側から舵後縁側に延在するバルブを備え、
該バルブは、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、前記楕円形の長径が水平方向に対して中心軸線回りに傾斜するように設けられ、かつ、前記右舷舵面及び前記左舷舵面を見た場合に、翼形状とされていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項１１】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
右舷舵面及び左舷舵面から膨出して舵前縁側から舵後縁側に延在するバルブを備え、
該バルブは、前記右舷舵面及び前記左舷舵面を見た場合に、翼形状とされ、
一方の前記舵面における前記翼形状の背側が上方、腹側が下方とされ、かつ、他方の前記舵面における前記翼形状の背側が下方、腹側が上方とされていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項１２】
一方の前記舵面における前記翼形状と、他方の前記舵面における翼形状とが、異なる高さに設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の船舶用舵。
【請求項１３】
プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、
前記プロペラの回転軸線の延長線よりも上方に位置し、前記プロペラからの旋回流に対して迎角が小さくなるように前縁が鉛直線に対して捻られた上部翼と、
前記プロペラの回転軸線の延長線よりも下方に位置し、前記プロペラからの旋回流に対して迎角が小さくなるように前縁が鉛直線に対して捻られた下部翼と、
前記上部翼と前記下部翼とを接続する中間翼と、
を備え、
前記中間翼の前縁と前記上部翼の前縁との上部接続部、及び、前記中間翼の前縁と前記下部翼の前縁との下部接続部は、連続的に接続されていることを特徴とする船舶用舵。
【請求項１４】
前記上部接続部および前記下部接続部には、ナックルが設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の船舶用舵。
【請求項１５】
前記上部接続部および前記下部接続部は、曲面にて形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の船舶用舵。
【請求項１６】
プロペラの上流側に配置され、該プロペラに流入する流れに対して該プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える複数のフィンを備えたプレスワールフィンであって、
各前記フィンは、半径方向外側の外周翼部と、半径方向内側の内周翼部とを備え、
前記外周翼部は、前記旋回流を与える翼形状を有し、
前記内周翼部は、前記旋回流を与えない翼形状を有していることを特徴とするプレスワールフィン。
【請求項１７】
前記外周翼部及び前記内周翼部は、スパン方向にわたって連続的に形成された翼がスパン方向の１又は複数の高さ位置における横断面で分割されたうえで、該横断面内に位置する法線回りに相対的に回転させられた形状とされていることを特徴とする請求項１６に記載のプレスワールフィン。
【請求項１８】
前記法線は、前記横断面によって切断される翼形状の前縁に設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のプレスワールフィン。
【請求項１９】
前記外周翼部と前記内周翼部との間に中間翼部が設けられ、
該中間翼部は、前記外周翼部の内周端と前記内周翼部の外周端とを連続的に接続することを特徴とする請求項１６に記載のプレスワールフィン。
【請求項２０】
プロペラの上流側に配置され、該プロペラに流入する流れに対して該プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える複数のフィンを備えたプレスワールフィンであって、
各前記フィンの外周端を固定する外側環状体を備え、
少なくとも１つの前記フィンは、その内周端が自由端とされていることを特徴とするプレスワールフィン。
【請求項２１】
前記外側環状体は、該外側環状体の内周に沿って流れる流れを前記プロペラの外周端に導くように形成されるとともに、該プロペラ近傍まで延在していることを特徴とする請求項２０に記載のプレスワールフィン。
【請求項２２】
請求項１から１５のいずれかに記載の船舶用舵および／または請求項１６から２１のいずれかに記載のプレスワールフィンを備えていることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用舵、プレスワールフィン及びこれを備えた船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶の推進効率を改善するために、プロペラの下流側に設けられた舵に対して流線形の舵バルブ（以下、単に「バルブ」という。）を取り付けることが知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、真円と楕円を合成した形状の横断面を有するバルブが知られている（特許文献３参照）。
【０００４】
また、プロペラによって発生する旋回流に対して迎角が小さくなるように舵の角度を上下で反転させたリアクション舵が知られている（特許文献４及び５参照）。
【０００５】
また、プロペラの上流側に配置され、プロペラに流入する流れに対してプロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える複数のフィンを備えたプレスワールフィンが知られている（特許文献６及び７参照）。これは、図５７に示すように、プロペラ１１４の上流側に設けたプレスワールフィン１１５によって予旋回を与え、プロペラ１１４に流入する流れ場を制御して伴流利得を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１６２４４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−６４７４０号公報
【特許文献３】特許第３８８６０４９号公報
【特許文献４】特許第５１６１２４８号公報
【特許文献５】特許第５１７５６９０号公報
【特許文献６】実開昭６３−５７１９９号公報
【特許文献７】特開２０１１−１４０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、舵にバルブを取り付けることで推進効率の改善はある程度実現できるが、さらなる効率改善が望まれる。
本発明者等が検討したところ、プロペラ後方に設置されている舵には船体およびプロペラの後流が当たるため、舵面近傍には上昇流や下降流、さらにはハブ渦が合成された複雑な流れが形成され、推進効率の低下を招いていることが分かった。
ハブ渦については、その負圧による船体抵抗低減を目的として上述のバルブを設置することが可能であるが、舵面上の整流を目的としているわけではないため、整流効果については不十分といえる。
舵面にフィンを設置することにより、整流するとともに推力を発生させて抵抗低減効果を得ることも可能であるが、ハブ渦を拡散する効果は不十分である。また、フィンによって形成される負圧に向かって舵面上の流れが曲げられて効率を低下させる可能性もある。
【０００８】
図１１〜図２２には、シミュレーションによって得られた舵面上の流れが示されている。各図において、舵の後方から見た場合にプロペラは右回りとなっている。
図１１には、舵面上にバルブやフィンが設けられていない一般のマリナー舵の左舷舵面の圧力分布が示されている。同図において左側が舵前縁、右側が舵後縁となっている。同図において色が濃い方が低い圧力を意味している（以下の図において同じ）。
図１２には、マリナー舵の左舷舵面の限界流線が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。同図に示すように、右舷舵面の高さ方向における中央位置ではやや下向きに傾いた限界流線となっている。
図１３には、マリナー舵の左舷舵面のハブ渦が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。同図に示すように、ハブ渦が下に傾斜して流れるようになっていることが分かる。
【０００９】
図１４には、マリナー舵の右舷舵面の圧力分布が示されている。同図において右側が舵前縁、左側が舵後縁となっている。
図１５には、マリナー舵の右舷舵面の限界流線が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。同図に示すように、概ね水平方向に流れる限界流線となっているが、右舷舵面の高さ方向における中央部分ではやや下向きに傾いた限界流線となっている。
図１６には、マリナー舵の右舷舵面のハブ渦が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。同図に示すように、ハブ渦は概ね水平方向に流れている。
【００１０】
図１７には、図１１〜図１６に示したマリナー舵に対してバルブを取り付けたバルブ付き舵の左舷舵面の圧力分布が示されている。バルブ１０３は、いわゆる紡錘形状とされ、右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して略水平方向に延在するとともに、略円形とされた横断面の直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成された流線形状となっている。マリナー舵の圧力分布を示した図１１と比べると分かるように、圧力分布は殆ど変化していない。
図１８には、バルブ付き舵の左舷舵面の限界流線が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。マリナー舵の限界流線を示した図１２と比べると分かるように、バルブ１０３を取り付けても限界流線の分布については殆ど改善されていない。
図１９には、バルブ付き舵の左舷舵面のハブ渦が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。マリナー舵のハブ渦を示した図１３と比べると分かるように、下向きのハブ渦の流れは若干改善されている。しかし、バルブが舵面から膨出する境界線のうちの下側の下側境界線１０３ａに沿ってハブ渦が後方へ流れ、バルブ１０３後端以降は舵面近傍の流れに沿ってやや下向きに流れている。
【００１１】
図２０には、バルブ付き舵の右舷舵面の圧力分布が示されている。マリナー舵の圧力分布を示した図１４と比べると分かるように、圧力分布は殆ど変化していない。
図２１には、バルブ付き舵の右舷舵面の限界流線が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。マリナー舵の限界流線を示した図１５と比べると分かるように、バルブ１０３を取り付けても限界流線の分布については殆ど改善されていない。
図２２には、バルブ付き舵の右舷舵面のハブ渦が圧力分布に重ね合わせられた状態で示されている。マリナー舵のハブ渦を示した図１６と比べると分かるように、バルブ１０３を取り付けたとしても、ハブ渦の方向が僅かであるが水平方向に変化しているだけである。
以上の通り、バルブ付き舵であっても、舵面上の整流については十分でないことがわかる。また、ハブ渦の拡散についても更なる改善の余地があるといえる。
【００１２】
また、特許文献３のようにバルブ形状について検討されているが、さらにバルブの形状によって舵面近傍の流れを改善することが望まれる。
【００１３】
また、特許文献４及び５のようなリアクション舵では、迎角が異なる上下の前縁を接続する際に不連続な接続部となり段差が発生してしまう。舵の前縁に段差が生じると、ペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷が発生するおそれがある。
【００１４】
また、特許文献６及び７のようなプレスワールフィンは、プロペラ半径をＲとした場合に０．５Ｒよりも外周側の領域では、予旋回による伴流利得を得ることができる。しかし、０．５Ｒよりも内周側の領域では、伴流利得が相対的に小さい。このため、プロペラのハブから発生するハブ渦を低減するためにフィン角度を調整することが行われているが、それほどハブ渦抑制効果が得られるわけではなく、むしろ流れに対する抵抗が大きくなってしまうという問題がある。一方、ハブ渦については、プロペラ下流側の舵に設けられるバルブによって有効に抑制できることが知られている。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ハブ渦を拡散できるとともに舵面上の整流を行うことができる船舶用舵およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
また、本発明は、バルブの形状によって舵面近傍の流れを改善することができる船舶用舵およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
また、本発明は、ペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷を避けることができるリアクション舵とされた船舶用舵およびこれを備えた船舶を提供することを目的とする。
また、本発明は、所望の伴流利得を得ることができるとともに、流れに対する抵抗の小さいプレスワールフィンおよびこれを備えた船舶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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の船舶用舵、プレスワールフィン及びこれを備えた船舶は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するとともに、略円形とされた横断面の直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成されたバルブと、該バルブの周囲に該バルブの水平方向における少なくとも一部分を囲むように設けられ、リング形状の横断面を有して舵前縁側から舵後縁側に向かって延在するリング体とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
バルブを設けることにより、プロペラのハブから発生するハブ渦を拡散することができる。さらに、バルブの周囲にバルブを囲むようにリング体を舵前縁側から舵後縁側に向かって設けることにより、舵周囲を流れる流体をリング体の内周面及び外周面に沿って略水平すなわち真後ろ方向に流すことができる。これにより、プロペラによって発生する旋回流によって舵面から少し離れた位置に生じる上下方向の流れを略水平方向に整流することができる。
リング体の縦断面形状は、翼形状とされていることが好ましい。これにより、推力を発生させることができる。
また、リング体の後端は、舵の最大翼厚位置または舵の最大翼厚位置よりも舵前縁側とされる。舵の最大翼厚位置までは流れが加速して舵面の負圧領域が生じるが、最大翼厚位置以降では圧力回復するので、整流を行うリング体としては、最大でも舵の最大翼厚位置までに後端を位置させておけばよい。
また、リング体の直径は、バルブ横断面の最大直径の２倍以下とされる。舵バルブに衝突したハブ渦は舵バルブに沿いながらバルブ横断面の最大直径の２倍以下の範囲で後方へ流れるからである。
また、バルブ横断面の最大直径は、プロペラのボスのボス直径の０．９倍以上１．５倍以下とされる。この範囲の大きさのバルブとすることで、バルブを設けたことによる船舶の必要馬力の増加を最小限に止めることができるからである。
【００１８】
さらに、本発明の船舶用舵は、後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、前記バルブの中心線上に沿って延在するとともに、該バルブの右舷側と前記リング体の内周面とを接続する右舷側フィンを備え、後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、前記バルブの中心線上に沿って延在するとともに、該バルブの左舷側と前記リング体の内周面とを接続する左舷側フィンを備えていることを特徴とする。
【００１９】
後方から見てプロペラが右回りに回っている場合には、右舷舵面ではやや下向きの限界流線となり、バルブ周辺では略水平の限界流線となっている。本発明では、バルブの中心線上に沿って延在する右舷側フィンを設けることで、右舷舵面でのやや下向きの限界流線を水平に向かうように整流することができる。
後方から見てプロペラが左回りに回っている場合には、右回りの場合と左右対称の流れ場が形成されるので、バルブの中心軸線状に沿って延在する左舷側フィンを設けることによって整流する。
【００２０】
さらに、本発明の船舶用舵は、後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、前記バルブが前記左舷舵面から膨出する境界線のうち下側の下側境界線に沿って延在するとともに、該下側境界線と前記リング体の内周面とを接続する左舷側フィンを備え、後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、前記バルブが前記右舷舵面から膨出する境界線のうち下側の下側境界線に沿って延在するとともに、該下側境界線と前記リング体の内周面とを接続する右舷側フィンを備えていることを特徴とする。
【００２１】
後方から見てプロペラが右回りに回っている場合には、左舷舵面では下向きの限界流線となる。また、ハブ渦は、バルブに当たった後、左舷舵面とバルブとの下側境界線に沿って後方へ流れ、バルブ後端以降では左舷舵面の限界流線に沿って若干下向きに流れる。バルブは、略円形状とされた横断面の直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少する形状となっているので、左舷舵面とバルブとの下側境界は、後縁側に向かって上向きに傾斜している。そこで、本発明では、下側境界線に沿って上向きに延在する右舷側フィンを設けることにより、ハブ渦を拡散させるとともに、下向きの限界流線を水平に整流することができる。
後方から見てプロペラが左回りに回っている場合には、右回りの場合と左右対称の流れ場が形成されるので、右舷側の下側境界線に沿って延在する右舷側フィンを設けることによってハブ渦の拡散及び整流を行う。
【００２２】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するバルブを備え、該バルブが右舷舵面および左舷舵面から膨出する上側及び下側の境界線が略水平に延在していることを特徴とする。
【００２３】
一般に、バルブは紡錘体形状とされており、舵面から膨出する上側の境界線は、舵前縁側から舵後縁側に行くにしたがい下方に向き、下側の境界線は、舵前縁側から舵後縁側に行くにしたがい下方に向く。これに対して、本発明のバルブは、境界線が略水平方向に延在している。このように上側及び下側の境界線が略水平方向を向くように膨出したバルブとなっているので、舵面を流れる流れを略水平方向に向かせて整流することができる。
なお、本発明の船舶用舵は、上記の各発明のリング体と組み合わせてもよい。
【００２４】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して舵前縁側から舵後縁側へと延在するバルブを備え、後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、前記リング体は、右舷側にて、前記プロペラの回転軸線の延長線に対して舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられ、前記バルブは、右舷側にて、前記回転軸線の延長線上に沿って延在し、後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、前記リング体は、左舷側にて、前記プロペラの回転軸線の延長線に対して舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられ、前記バルブは、左舷側にて、前記回転軸線の延長線上に沿って延在していることを特徴とする。
【００２５】
後方から見てプロペラが右回りの場合には、プロペラによって生じる旋回方向の流れによって、右舷側では、舵面近傍位置で下側に向かう流れが生じる。そこで、リング体を上方に傾斜するように取り付けることとし、リング体を通過する流れを上に向かわせるように整流することとした。
また、右舷舵面ではやや下向きの限界流線となっているが、概ね水平に流れているので、バルブはプロペラ回転軸線の延長線上に沿って設けることとした。
後方から見てプロペラが左回りに回っている場合には、右回りの場合と左右対称の流れ場が形成されるので、プロペラが右回りの場合に対して左右対称となるようにリング体およびバルブを取り付ける。
【００２６】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から略対称に膨出して舵前縁側から舵後縁側へと延在するバルブを備え、後方から見て前記プロペラが右回りに回っている場合には、前記リング体は、左舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられ、前記バルブは、左舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられ、後方から見て前記プロペラが左回りに回っている場合には、前記リング体は、右舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられ、前記バルブは、右舷側にて、舵前縁側から舵後縁側にいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられていることを特徴とする。
【００２７】
後方から見てプロペラが右回りの場合には、プロペラによって生じる旋回方向の流れによって、左舷側では、舵面近傍位置で上側に向かう流れが生じる。そこで、リング体をプロペラの下方に傾斜するように取り付けることとし、リング体を通過する流れを下に向かわせるように整流することとした。
また、左舷舵面では下向きの限界流線となり、またハブ渦も下向きの流れとなる。そこで、バルブを、上方に傾斜するように取り付け、上を向くように整流するとともにハブ渦を拡散させることとした。
後方から見てプロペラが左回りに回っている場合には、右回りの場合と左右対称の流れ場が形成されるので、プロペラが右回りの場合に対して左右対称となるようにリング体およびバルブを取り付ける。
【００２８】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するバルブを備え、該バルブは、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、前記楕円形の長径が水平方向に一致するように設けられていることを特徴とする。
【００２９】
バルブの横断面を楕円形とすることとし、楕円形の長径が水平方向に一致するようにした。これにより、楕円の長径方向に突出する突出部が舵前縁側から舵後縁側に向かって水平に延在することになる。これにより、舵面上の流れをバルブの形状によって水平方向に整流させることができる。
【００３０】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から膨出して前記プロペラの回転軸線方向に延在するバルブを備え、該バルブは、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、前記楕円形の長径が水平方向に対して中心軸線回りに傾斜するように設けられていることを特徴とする。
【００３１】
楕円形の横断面を有するバルブを、楕円形の長径を水平方向に対して中心軸線回りに傾斜させることとした。これにより、楕円の長径方向に突出する突出部の上流側が下方に位置する舵面側では下方から上方へと傾斜するように突出部が延在するようになり、突出部の上流側が上方に位置する舵面側では上方から下方へと傾斜するように突出部が延在するようになる。このように傾斜した突出部を形成することにより、舵面上の流れをバルブによって整流することができる。
特に、後方から見てプロペラが右回りの場合には、左舷舵面では下方に向かう限界流線となるので、左舷側の突出部が下方に位置するように中心軸線回りに傾斜するようにして、下方から上方に向かう突出部を形成することとすれば、流れを水平方向に整流することができる。
【００３２】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から膨出して舵前縁側から舵後縁側に延在するバルブを備え、該バルブは、前記右舷舵面及び前記左舷舵面を見た場合に、翼形状とされていることを特徴とする。
【００３３】
舵面を見た場合に、翼形状とされたバルブとしたので、流れを整流するだけでなく推力を発生させることができる。
【００３４】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から膨出して舵前縁側から舵後縁側に延在するバルブを備え、該バルブは、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、前記楕円形の長径が水平方向に対して中心軸線回りに傾斜するように設けられ、かつ、前記右舷舵面及び前記左舷舵面を見た場合に、翼形状とされていることを特徴とする。
【００３５】
楕円形の横断面を有するバルブを、楕円形の長径が水平方向に対して中心軸線回りに傾斜させることとした。そして、舵面を見た場合に翼形状となるようにした。これにより、右舷舵面及び左舷舵面から膨出するバルブの形状が異なる高さでかつ異なる形状となり、舵周りの流れに応じて整流効果および推力を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、右舷舵面及び左舷舵面から膨出して舵前縁側から舵後縁側に延在するバルブを備え、該バルブは、前記右舷舵面及び前記左舷舵面を見た場合に、翼形状とされ、一方の前記舵面における前記翼形状の背側が上方、腹側が下方とされ、かつ、他方の前記舵面における前記翼形状の背側が下方、腹側が上方とされていることを特徴とする。
【００３７】
舵面を見た場合に、翼形状とされたバルブとしたので、流れを整流するだけでなく推力を発生させることができる。そして、左右の舵面で翼形状の背側と腹側の上下位置を反転させたので、舵周りの流れに応じて整流効果および推力を向上させることができる。
【００３８】
さらに、本発明の船舶用舵によれば、一方の前記舵面における前記翼形状と、他方の前記舵面における翼形状とが、異なる高さに設けられていることを特徴とする。
【００３９】
左右の舵面における翼形状の高さを異なることとしたので、舵周りの流れに応じて整流効果および推力を向上させることができる。
【００４０】
また、本発明の船舶用舵は、プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する船舶用舵であって、前記プロペラの回転軸線の延長線よりも上方に位置し、前記プロペラからの旋回流に対して迎角が小さくなるように前縁が鉛直線に対して捻られた上部翼と、前記プロペラの回転軸線の延長線よりも下方に位置し、前記プロペラからの旋回流に対して迎角が小さくなるように前縁が鉛直線に対して捻られた下部翼と、前記上部翼と前記下部翼とを接続する中間翼とを備え、前記中間翼の前縁と前記上部翼の前縁との上部接続部、及び、前記中間翼の前縁と前記下部翼の前縁との下部接続部は、連続的に接続されていることを特徴とする。
【００４１】
中間翼の前縁を、上部翼の前縁および下部翼の前縁に対して連続的に接続することとしたので、不連続に接続したことによる段差を排除することができる。これにより、段差で生じるペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷を避けることができる。
【００４２】
さらに、本発明の船舶用舵によれば、前記上部接続部および前記下部接続部には、ナックルが設けられていることを特徴とする。
【００４３】
接続部にナックルを設けることにより、ナックルに沿って流れを導くようにして舵周りの流れを整流することができる。
【００４４】
さらに、本発明の船舶用舵によれば、前記上部接続部および前記下部接続部は、曲面にて形成されていることを特徴とする。
【００４５】
接続部を曲面にて形成し、滑らかに接続することとした。これにより、ペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷を避けることができる。
【００４６】
また、本発明のプレスワールフィンは、プロペラの上流側に配置され、該プロペラに流入する流れに対して該プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える複数のフィンを備えたプレスワールフィンであって、各前記フィンは、半径方向外側の外周翼部と、半径方向内側の内周翼部とを備え、前記外周翼部は、前記旋回流を与える翼形状を有し、前記内周翼部は、前記旋回流を与えない翼形状を有していることを特徴とする。
【００４７】
フィンの外周側では伴流利得が良い。したがって、フィンの外周翼部では、プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える翼プロファイルとする。
一方、フィンの内周側では、伴流利得が小さい。このため、ハブ渦抑制効果を狙ってフィンの角度調整が行われるが、大きなハブ渦抑制効果が得られるわけではなく、むしろ流れに対する抵抗が大きくなってしまう。したがって、フィンの内周翼部では旋回流を与えずにプロペラ軸線方向にそのまま流体を流す翼形状とする。
以上により、所望の伴流利得を得ることができるとともに、流れに対する抵抗の小さいプレスワールフィンを実現することができる。また、プロペラの下流側の舵にバルブが設けられており、このバルブによってハブ渦が低減される場合には、本発明のプレスワールフィンはバルブとともに有効に用いることができ、さらに省エネ効果を高めることができる。
【００４８】
さらに、本発明のプレスワールフィンによれば、前記外周翼部及び前記内周翼部は、スパン方向にわたって連続的に形成された翼がスパン方向の１又は複数の高さ位置における横断面で分割されたうえで、該横断面内に位置する法線回りに相対的に回転させられた形状とされていることを特徴とする。
【００４９】
スパン方向にわたって連続的に形成された翼がスパン方向の１又は複数の高さ位置における横断面で分割されたうえで、横断面内に位置する法線回りに互いに相対的に回転させることにより、外周翼部及び内周翼部の形状を決定することとした。このように、スパン方向にわたって連続的に形成された翼を基準にして外周翼部及び内周翼部の形状を決定することができるので、フィンの形状を簡便に設計することができる。なお、法線については、横断面内であれば任意に設定することができる。
翼をスパン方向に分割する横断面の位置は、プロペラ半径をＲとした場合、０．４Ｒ以上０．６Ｒ以下の範囲とされ、好ましくは０．５Ｒ近傍が好ましい。
【００５０】
さらに、本発明のプレスワールフィンによれば、前記法線は、前記横断面によって切断される翼形状の前縁に設けられていることを特徴とする。
【００５１】
法線を翼形状の前縁に設けることとして、外周翼部及び内周翼部を法線回りに相対的に回転させることとした。これにより、フィンのスパン方向において前縁が連続的に接続することができるので、前縁での流れの乱れを抑制することができる。
【００５２】
さらに、本発明のプレスワールフィンによれば、前記外周翼部と前記内周翼部との間に中間翼部が設けられ、該中間翼部は、前記外周翼部の内周端と前記内周翼部の外周端とを連続的に接続することを特徴とする。
【００５３】
中間翼部によって内周翼部と外周翼部とが連続的に接続されるので、内周翼部と外周翼部との接続部における流体による乱れを抑えることができる。
中間翼部の位置は、プロペラ半径をＲとした場合、０．５Ｒ近傍が好ましく、例えば０．４Ｒから０．６Ｒの範囲にわたって存在することが好ましい。
【００５４】
また、本発明のプレスワールフィンは、プロペラの上流側に配置され、該プロペラに流入する流れに対して該プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える複数のフィンを備えたプレスワールフィンであって、各前記フィンの外周端を固定する外側環状体を備え、少なくとも１つの前記フィンは、その内周端が自由端とされていることを特徴とする。
【００５５】
プロペラの外周側に対応する領域では伴流利得が良く、抵抗も小さい。したがって、外周側にフィンを設けることにより、外周側ではプロペラの回転方向と逆方向の旋回流をフィンによって与えることとする。
一方、プロペラの内周側に対応する領域では、伴流利得が小さく、抵抗が大きい。また、ハブ渦抑制効果も大きくはない。したがって、少なくとも１つのフィンの内周端を自由端として、内周側にはフィンが存在しないようにした。これにより、内周側では抵抗を与えないこととする。
また、外側環状体にフィンの外周端を固定するので、フィン外周端から生じる翼端渦を抑制することができる。特に、外側環状体の縦断面が翼形状とされている場合には更に流体損失を減らすことができる。
以上により、所望の伴流利得を得ることができるとともに、抵抗の小さいプレスワールフィンを実現することができる。
なお、自由端とされるフィン内周端の位置は、プロペラ半径をＲとした場合、０．４Ｒ以上０．６Ｒ以下、好ましくは０．５Ｒ近傍とされる。
また、自由端を有さないフィンは、内周側の船尾管に接続され、外側環状体を支持するようにする。
さらに、全てのフィンの内周側を自由端とする場合には、外側環状体を船尾本体に固定する。
【００５６】
さらに、本発明のプレスワールフィンによれば、前記外側環状体は、該外側環状体の内周に沿って流れる流れを前記プロペラの外周端に導くように形成されるとともに、該プロペラ近傍まで延在していることを特徴とする。
【００５７】
外側環状体は、外側環状体の内周に沿って流れる流れをプロペラの外周端に導く形状とする。その上で、外側環状体をプロペラ近傍まで延在させることとする。これにより、フィンによって形成された旋回流を漏れなくプロペラへ導くことができ、かつ、プロペラ近傍に設置されているのでフィンを通過せずに外側環状体の外周側を通過した流れがプロペラに流入することを防ぐことができる。
なお、プロペラ近傍とは、プロペラ半径をＲとした場合、プロペラと外側環状体との最短距離が０．１Ｒ以上０．７Ｒ以下の範囲とされていることをいう。
【００５８】
また、本発明の船舶は、上記のいずれかに記載の船舶用舵および／または上記のいずれかに記載のプレスワールフィンを備えていることを特徴とする。
【００５９】
上記のいずれかの船舶用舵および／または上記のいずれかのプレスワールフィンを備えているので、推進効率の良い船舶を提供することができる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、ハブ渦を拡散できるとともに舵面上の整流を行うことができる。
また、本発明によれば、バルブの形状によって舵面近傍の流れを改善することができる。
また、本発明によれば、ペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷を避けることができるリアクション舵とすることができる。
また、本発明によれば、所望の伴流利得を得ることができるとともに、流れに対する抵抗の小さいプレスワールフィンとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる船舶用舵を上流側から見た正面図である。
【図２】図１の船舶用舵の右舷側を示した側面図である。
【図３】図１の船舶用舵の左舷側を示した側面図である。
【図４】バルブ直径とプロペラボス直径との関係を示した側面図である。
【図５】プロペラボス直径に対するバルブ直径の比が船舶の必要馬力に及ぼす影響を示したグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる船舶用舵の左舷側を示した側面図である。
【図７】図６のバルブの横断面の変化を示した図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる船舶用舵の右舷側を示した側面図である。
【図９】図８の船舶用舵の右舷側を示した側面図である。
【図１０】舵周りの流れを模式的に示した背面図である。
【図１１】マリナー舵の左舷舵面の圧力分布が示された側面図である。
【図１２】マリナー舵の左舷舵面の限界流線が示された側面図である。
【図１３】マリナー舵の左舷舵面のハブ渦が示された側面図である。
【図１４】マリナー舵の右舷舵面の圧力分布が示された側面図である。
【図１５】マリナー舵の右舷舵面の限界流線が示された側面図である。
【図１６】マリナー舵の右舷舵面のハブ渦が示された側面図である。
【図１７】バルブ付き舵の左舷舵面の圧力分布が示された側面図である。
【図１８】バルブ付き舵の左舷舵面の限界流線が示された側面図である。
【図１９】バルブ付き舵の左舷舵面のハブ渦が示された側面図である。
【図２０】バルブ付き舵の右舷舵面の圧力分布が示された側面図である。
【図２１】バルブ付き舵の右舷舵面の限界流線が示された側面図である。
【図２２】バルブ付き舵の右舷舵面のハブ渦が示された側面図である。
【図２３】本発明の第４実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷舵面を見た側面図である。
【図２４】本発明の第５実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は右舷舵面を示した側面図、（ｂ）は左舷舵面を示した側面図、（ｃ）は舵前方から見た正面図である。
【図２５】図２４に示したバルブを示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２６】本発明の第６実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷舵面を見た側面図である。
【図２７】本発明の第６実施形態の変形例にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷舵面を見た側面図である。
【図２８】本発明の第７実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は左舷舵面を見た側面図、（ｃ）は右舷舵面を見た側面図、（ｄ）は左舷舵面を下方から見た斜視図、（ｅ）は右舷舵面を上方から見た斜視図である。
【図２９】本発明の第７実施形態の変形例にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は左舷舵面を見た側面図、（ｃ）は右舷舵面を見た側面図、（ｄ）は左舷舵面を下方から見た斜視図、（ｅ）は右舷舵面を上方から見た斜視図である。
【図３０】本発明の第８実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は左舷舵面を見た側面図、（ｃ）は右舷舵面を見た側面図、（ｄ）はバルブの左舷側を見た側面図、（ｅ）はバルブの右舷側を見た側面図、（ｆ）はバルブを上流側から見た正面図である。
【図３１】本発明の第８実施形態の変形例にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は左舷舵面を見た側面図、（ｃ）は右舷舵面を見た側面図、（ｄ）はバルブの左舷側を見た側面図、（ｅ）はバルブの右舷側を見た側面図、（ｆ）はバルブを上流側から見た正面図である。
【図３２】本発明の第９実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷舵面を上方から見た斜視図、（ｃ）は左舷舵面を下方から見た斜視図である。
【図３３】本発明の第９実施形態の変形例にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷舵面を上方から見た斜視図、（ｃ）は左舷舵面を下方から見た斜視図である。
【図３４】本発明の第１０実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷側を見た側面図、（ｃ）は左舷側を見た側面図、（ｄ）は左舷側を下方から見た斜視図である。
【図３５】参考例としてのリアクション舵を示した船舶用舵を示し、（ａ）は舵正面から見た正面図、（ｂ）は右舷側を見た側面図である。
【図３６】本発明の第１１実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷側を見た側面図、（ｃ）は左舷側を見た側面図、（ｄ）は左舷側に形成されたナックルを示した斜視図、（ｅ）は左舷側を下方から見た斜視図である。
【図３７】本発明の第１２実施形態にかかる船舶用舵を示し、（ａ）は舵前方から見た正面図、（ｂ）は右舷側を見た側面図、（ｃ）は左舷側を見た側面図、（ｄ）は右舷側を見た斜視図である。
【図３８】本発明の第１３実施形態にかかるプレスワールフィンを示した側面図である。
【図３９】図３８のプレスワールフィンの正面図である。
【図４０】第１３実施形態のフィンを示した斜視図である。
【図４１】図４０のフィン周りの流れを示した斜視図である。
【図４２】本発明の第１４実施形態にかかるフィンを示した斜視図である。
【図４３】図４２のフィン周りの流れを示した斜視図である。
【図４４】図４２のフィンの前縁部における流れを示した斜視図である。
【図４５】図４０のフィンの前縁部における流れを示した斜視図である。
【図４６】本発明の第１５実施形態にかかるフィンを示した斜視図である。
【図４７】図４６のフィン周りの流れを示した斜視図である。
【図４８】図４６のフィンの前縁部における流れを示した斜視図である。
【図４９】図４６のフィンの後縁部における流れを示した斜視図である。
【図５０】図４０のフィンの後縁部における流れを示した斜視図である。
【図５１】図４２のフィンの後縁部における流れを示した斜視図である。
【図５２】本発明の第１６実施形態にかかるプレスワールフィンを示した正面図である。
【図５３】図５２のプレスワールフィンに対してバルブを組み合わせた状態を示した側面図である。
【図５４】外側環状体を船尾本体に固定した状態を示した側面図である。
【図５５】本発明の第１７実施形態にかかるプレスワールフィンを示した側面図である。
【図５６】参考例として示したプレスワールフィンの側面図である。
【図５７】プレスワールフィンの作用を模式的に示し、（ａ）はプロペラのみの状態を示した側面図、（ｂ）はプレスワールフィンを設けた状態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。本実施形態の船舶用舵（以下、単に「舵」という。）は、船舶の後方に設けられた推進用プロペラ（以下、単に「プロペラ」という。）の下流側に配置されており、上下方向に延在している。以下の各実施形態では、プロペラは、舵の後方から見た場合に右回りに回るようになっている。
【００６３】
図１〜図３に示されているように、舵１は、舵バルブ（以下の各実施形態において単に「バルブ」という。）３と、リング体５と、このリング体５を支持するフィン７を備えている。
【００６４】
バルブ３は、図１７〜図２２に示したバルブ１０３と同様の流線形とされた紡錘形状となっている。具体的には、バルブ３は、右舷舵面１ａ及び左舷舵面１ｂから略対称に膨出しており、プロペラの回転軸線の延長方向に沿って略水平方向に延在している。なお、図１では、舵１を上流側から見た正面図となっているので、右舷舵面１ａは図１において左側になっており、左舷舵面１ｂは図１において右側となっている。
バルブ３は、略円形とされた横断面を有しており、その横断面の直径は、舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するようになっている。このように、バルブ３は、舵面１ａ，１ｂから膨出しているので、舵面１ａ，１ｂとバルブ３との間には境界線４ａ，４ｂが形成されている。また、バルブ３は、略円形状とされた横断面の直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少する紡錘形状となっているので、下側の境界線である下側境界線４ａは舵後縁側に向かって上向きに傾斜しており、上側の境界線である上側境界線４ｂは舵後縁側に向かって下向きに傾斜している。
【００６５】
図４に示すように、バルブ３の横断面の最大直径Ｄｂは、プロペラボス６の直径Ｄｐと同等程度とされている。ただし、バルブ３の横断面の最大直径Ｄｂは、プロペラボス直径Ｄｐの０．９倍以上１．５倍以下の範囲で設定することができる。この範囲の大きさのバルブ３とすることで、図５に示すように、バルブ３を設けたことによる船舶の必要馬力の増加を最小限に止めることができるからである。なお、図４において符号８はプロペラボス６の下流側に取り付けられたボスキャップである。
【００６６】
リング体５は、図１のように正面視した場合にリング形状の横断面を有した円筒形状とされており、図２及び図３のように舵前縁側から舵後縁側に向かって略水平方向に延在している。リング体５の中心軸線は、プロペラの回転軸線の延長線上に設けられている。
リング体５は、バルブ３の周囲に設けられ、バルブ３の水平方向における少なくとも一部分を囲むように設けられている。図２及び図３に示すように、本実施形態では、リング体５の上流側である前端５ａは、バルブ３の上流端３ａよりも後方（下流側）に位置しており、リング体５の下流側である後端５ｂは、バルブ３の下流端３ｂよりも後方に位置している。換言すると、リング体５は、バルブ３の上流端３ａ部分のみを露出させた状態で、それ以外のバルブ３を囲むように設けられている。
リング体５の円環部分の縦断面形状は、前端５ａが前縁とされ後端５ｂが後縁とされた翼形状とされていることが好ましい。これにより、推力を発生させることができるようになっている。
【００６７】
リング体５の後端５ｂの水平方向位置は、舵１の最大翼厚位置とされている。これは、舵１の最大翼厚位置までは流れが加速して舵面１ａ，１ｂ上に負圧領域が生じるが、最大翼厚位置以降では圧力回復するので、整流を行うリング体５としては、最大でも舵の最大翼厚位置までに後端５ｂを位置させておけばよいからである。もちろん、リング体５の後端５ｂは、舵の最大翼厚位置よりも舵前縁側としてもよい。
【００６８】
リング体５の直径は、バルブ３の横断面の最大直径の２倍以下とされている。これは、舵１の舵面上における負圧領域がバルブ３の横断面の最大直径の２倍以下の範囲で発生するので、整流を行うリング体５としてはバルブ３の横断面の最大直径の２倍以下としておけば十分だからである。また、リング体５が整流できる範囲で可能な限りリング体５の直径を小さくして、流れの抵抗を小さくすることが好ましい。
【００６９】
フィン７は、板状体とされており、リング体５を舵１の本体に対して固定する。
図２に示されているように、右舷舵面１ａに設けられた右舷側フィン７ａは、バルブ３を上下に二分するようにバルブ３の中心線上に沿って略水平方向に設けられている。また、右舷側フィン７ａは、図１に示されているように、半径方向に延在しており、内周側がバルブ３の外周面に接続され、外周側がリング体５の内周面に接続されている。右舷側フィン７ａの前縁は舵１の前縁と概略同位置とされており、右舷側フィン７ａの後縁はバルブ３の下流端３ｂ近傍に位置している。
【００７０】
図３に示されているように、左舷側フィン７ｂは、下側境界線４ａに沿って設けられている。また、左舷側フィン７ｂは、図１に示されているように、半径方向に延在しており、内周側が下側境界線４ａに接続されており、外周側がリング体５の内周面に接続されている。左舷側フィン７ｂの前縁は舵１の前縁と概略同位置とされており、左舷側フィン７ｂの後縁はバルブ３の下流端３ｂ近傍に位置している。ただし、左舷側フィン７ｂの後縁は、図３のように側面視した場合に、バルブ３の下流端３ｂを超えた位置、すなわちバルブ３の中心軸線（プロペラの回転軸線の延長線）に対して交差する位置までとし、バルブ３の中心軸線を超えない位置とされる。
【００７１】
上述した本実施形態の舵１によれば、以下の作用効果を奏する。
バルブ３の周囲にバルブ３を囲むように水平に延在するリング体５を設けることにより、舵１の周囲を流れる流体をリング体５の内周面及び外周面に沿って水平すなわち真後ろ方向に流すことができる。これにより、右回りのプロペラによる旋回流によって、右舷舵面１ａ近傍位置では下向きの流れ（図１０のＶ１参照）となり左舷舵面１ｂ近傍位置では上向きの流れ（図１０のＶ２参照）となる流れを、水平方向すなわち真後ろ方向に整流することができる。
【００７２】
また、図２１に示したように、右舷舵面１ａではやや下向きの限界流線となり、バルブ３の高さ位置周辺では略水平の限界流線となっている。本実施形態では、バルブ３の中心線上に沿って延在する右舷側フィン７ａを設けることで、右舷舵面１ａでのやや下向きの限界流線を水平に向かうように、すなわち真っ直ぐ後に流れるように整流することができる。
【００７３】
また、図１８に示したように、左舷舵面１ｂでは下向きの限界流線となっている。また、図１９に示したように、ハブ渦は、バルブ３に当たった後、左舷舵面１ｂとバルブ３との下側境界線７ａに沿って後方へ流れ、バルブ３の後端以降では左舷舵面１ｂの限界流線に沿って若干下向きに流れる。そこで、本実施形態では、下側境界線４ａに沿って上向きに延在する左舷側フィン７ｂを設けることにより、ハブ渦を拡散させるとともに、下向きの限界流線を水平に整流することができる。
【００７４】
なお、本実施形態ではプロペラが右回りの場合を示したが、プロペラが左回りの場合にも適用することができる。この場合は、右回りの場合と左右対称の流れ場が形成されるので、図１〜図３に示したフィン７ａ，７ｂに対して左右対称となるようにフィンが取り付けられる。
【００７５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。本実施形態は、第１実施形態で説明したリング体５及びフィン７が設けられていない。また、第１実施形態のバルブ３と異なる形状のバルブを有している点で相違する。
図６に示されているように、舵１は、バルブ９を有している。
バルブ９は、右舷舵面１ａ及び左舷舵面１ｂから略対称に膨出しており、プロペラの回転軸線の延長方向に沿って略水平方向に延在している。バルブ３は、舵面１ａ，１ｂから膨出しているので、舵面１ａ，１ｂとバルブ３との間には境界線４ａ，４ｂが形成されている。そして、上側および下側の境界線４ａ，４ｂは、それぞれが傾斜しておらず、互いに平行にかつ水平に延在している。すなわち、バルブ９は、図６に示したように、側面視した場合に横長の長方形となっている。したがって、バルブ９の横断面は、図７に示すように、高さ方向の直径すなわち縦直径が舵前縁側から舵後縁側に向かって一定とされており、舵前縁側では円形に近い断面となり、舵後縁側では縦長の楕円ないし長円形状となっている。
【００７６】
上述したように本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
一般に、バルブは、第１実施形態で示したように紡錘体形状とされており、舵面から膨出する上側の境界線は、舵前縁側から舵後縁側に行くにしたがい下方に傾斜し、下側の境界線は、舵前縁側から舵後縁側に行くにしたがい上方に傾斜している。これに対して、本実施形態のバルブ９は、上側境界線４ｂおよび下側境界線４ａは水平方向に延在している。このように上側及び下側の境界線４ａ，４ｂが水平方向を向くように膨出したバルブとなっているので、舵面１ａ，１ｂを流れる流れを水平方向すなわち真後ろ方向に向かせて整流することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、第１実施形態のリング体５と組み合わせない構成としたが、リング体５と組み合わせてもよい。
【００７８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図８〜図１０を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様にバルブ３、リング体５及びフィン７を備えている点で共通するが、左右の舵面でバルブ３及びリング体５が異なる形状となっている点で相違する。なお、本実施形態では、フィン７の位置については特に示していないが、第１実施形態と同様の位置に設けてもよいし、舵１周りの流れを考慮して他の位置に設けてもよい。
【００７９】
図８に示されているように、リング体５は、右舷側にて、前端５ａから後端５ｂにいくにしたがい上方に傾斜するように取り付けられている。つまり、リング体５の中心軸線５ｃは、プロペラ回転軸線の延長線に対して上方に傾斜している。リング体５ａの前端５ａの中心位置は、プロペラ回転軸線の延長線上に位置している。
一方、バルブ３は、右舷側にて、プロペラ回転軸線の延長線上に沿って延在している。すなわち、バルブ３の中心軸線はプロペラ回転軸線の延長線と一致している。
【００８０】
また、図９に示されているように、リング体５は、左舷側にて、前端５ａから後端５ｂにいくにしたがい下方に傾斜するように取り付けられている。つまり、リング体５の中心軸線５ｃは、プロペラ回転軸線の延長線に対して下方に傾斜している。リング体５ａの前端５ａの中心位置は、プロペラ回転軸線の延長線上に位置している。
一方、バルブ３は、左舷側にて、上流端３ａから下流端３ｂにいくにしたがい上方を向くように傾斜して取り付けられている。つまり、バルブ３の中心軸線３ｃは。プロペラ回転軸線に対して上方に傾斜している。バルブ３の上流端３ａの中心位置は、プロペラ回転軸線の延長線上に位置している。
【００８１】
上述した本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
図１０に示したように、プロペラによって生じる旋回方向の流れによって、右舷側では、舵面近傍位置で下側に向かう流れ下降流Ｖ１が生じる。そこで、リング体５を上方に傾斜するように取り付けることで、リング体５を通過する流れを水平方向に向かわせるように整流することができる。
また、右舷舵面ではやや下向きの限界流線となっている（図２１参照）が、これは概ねプロペラ回転軸線方向であるので、バルブ３はプロペラ回転軸線の延長線上に沿って設けることとした。
【００８２】
プロペラによって生じる旋回方向の流れによって、左舷側では、舵面近傍位置で上側に向かう流れ上昇流Ｖ２が生じる。そこで、リング体５を下方に傾斜するように取り付けることで、リング体５を通過する流れを下に向かわせるように整流することができる。
また、左舷舵面では下向きの限界流線Ｖ３となり（図１８参照）、またハブ渦も下向きの流れとなる（図１９参照）。そこで、バルブ３を、上方に傾斜するように取り付けることで、上を向くように整流するとともにハブ渦を拡散させることができる。
【００８３】
なお、本実施形態では右回りのプロペラについて説明したが、後方から見てプロペラが左回りに回る左回りのプロペラの場合には、右回りの場合と左右対称の流れ場が形成されるので、プロペラが右回りの場合に対して左右対称となるようにリング体およびバルブを取り付ける。
【００８４】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図２３を用いて説明する。
図２３に示されているように、舵１は、船舶の推進用プロペラの下流側に配置されて上下方向に延在する。舵１は、バルブ１１を備えている。バルブ１１は、右舷舵面１ａ及び左舷舵面１ｂから膨出してプロペラの回転軸線方向に延在している。バルブ１１は、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成され、楕円の長径が水平方向に一致するように設けられている。
【００８５】
このように、本実施形態では、バルブ１１の横断面を楕円形とすることとし、楕円形の長径が水平方向に一致するようにした。これにより、楕円の長径方向に突出する突出部１１ａ，１１ｂが舵前縁側から舵後縁側に向かって水平に延在することになる。突出部１１ａ，１１ｂは、一般の横断面が円形とされたバルブに比べて突出しているため、流れを整流することができる。これにより、舵面１ａ，１ｂ上の流れをバルブ１１の形状によって整流させることができる。
【００８６】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について図２４及び図２５を用いて説明する。
本実施形態は、上記第４実施形態のバルブ１１を楕円の中心軸線周りに傾斜させたものである。具体的には、図２４（ｃ）に示されているように、横断面が楕円形とされたバルブ１１が水平から時計回りに約４５°傾斜している。なお、バルブの傾斜角度は、４５°に限定されるものではなく、６０°以下の範囲で任意に設定可能である。バルブ１１の形状は、図２５に示されているように、第４実施形態と同様である。
【００８７】
このように、本実施形態では、楕円形の横断面を有するバルブ１１を、楕円形の長径を水平方向に対して中心軸線回りに傾斜させることとした。これにより、楕円の長径方向に突出する突出部１１ｂの上流側が下方に位置する舵面側では、図２４（ｂ）に示すように下方から上方へと傾斜するように突出部１１ｂが延在するようになる。一方、突出部１１ａの上流側が上方に位置する舵面側では、図２４（ａ）に示すように、上方から下方へと傾斜するように突出部１１ａが延在するようになる。このように傾斜した突出部１１ａ，１１ｂを形成することにより、舵面上の流れをバルブ１１によって整流することができる。
特に、後方から見てプロペラが右回りの場合には、左舷舵面１ｂでは下方に向かう限界流線となるので（図１８参照）、図２４（ｂ）に示すように下方から上方に向かう突出部１１ｂを形成することとすれば、流れを水平方向に整流することができる。
【００８８】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について図２６を用いて説明する。
本実施形態は、上記第４及び第５実施形態に対してバルブの形状が異なる。
本実施形態のバルブ１３は、楕円形とされた横断面が舵前縁側から舵後縁側に向かって漸次減少するように形成されている。また、バルブ１３は、図２６（ｂ）に示されているように、右舷舵面１ａ及び左舷舵面１ｂを見た場合に、翼形状とされている。具体的には、翼形状の前縁が上流側に位置し、背側が上方、腹側が下方に位置している。図２６には示されていないが、左舷側についても同様の翼形状とされており、前縁が上流側に位置し、背側が上方、腹側が下方に位置している。なお、舵１周りの流れに応じて翼形状を変更することができ、例えば、翼の背側を下方、腹側を上方としてもよい。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、舵面１ａ，１ｂを見た場合に、翼形状とされたバルブ１３としたので、流れを整流するだけでなく推力を発生させることができる。
なお、舵１周りの流れに応じて、図２７に示すように、図２６のバルブ１３を舵１の水平方向における中心軸を対称軸として上下反転させた形状としてもよい。
【００９０】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について図２８を用いて説明する。
本実施形態は、上記第６実施形態のバルブ１３を中心軸線周りに傾斜させたものである。本実施形態では、バルブ１３は、水平面に対して約４５°傾斜している。このように傾斜させることで、左舷側では、図２８（ｂ）に示されているように、翼形状の背側が下方、腹側が上方とされ、一方、右舷側では、翼形状の背側が上方、腹側が下方とされている。なお、バルブの傾斜角度は、４５°に限定されるものではなく、６０°以下の範囲で任意に設定可能である。
また、バルブ１３を傾斜させることで、右舷側と左舷側で翼形状の高さ位置を異ならせることができる。具体的には、図２８（ａ）から分かるように、右舷１ａ側の方が左舷１ｂ側よりもバルブ１３の高さ位置が高くなっている。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、右舷側及び左舷側で異なる翼形状及び異なる高さのバルブ１３を実現できるので、舵１周りの流れに応じて整流効果および推力を向上させることができる。
なお、舵１周りの流れに応じて、図２９に示すように、図２８のバルブ１３を舵１の鉛直方向における中心軸を対称軸として左右反転させた形状としてもよい。
【００９２】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について図３０を用いて説明する。
本実施形態は、上記第４実施形態に対してバルブの形状が異なる。
バルブ１５は、図３０に示されているように、上流側の先端部分は略半球形状としており、この半球部分に接続された翼形状がバルブの左右に設けられている。バルブ１５の翼形状は、左舷側では、図３０（ｂ）に示すように、背側が下方、腹側が上方とされ、一方、右舷側では、図３０（ｃ）に示すように、背側が上方、腹側が下方とされている。また、バルブ１５の左右の翼形状は、同一高さとされている。
【００９３】
このように、本実施形態によれば、左右の舵面でバルブ１５によって形成される翼形状の背側と腹側の上下位置を反転させたので、舵１周りの流れに応じて整流効果および推力を向上させることができる。
なお、舵１周りの流れに応じて、図３１に示すように、図３０のバルブ１５を舵１の鉛直方向における中心軸を対称軸として左右反転させた形状としてもよい。
【００９４】
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態について図３２を用いて説明する。
本実施形態は、上記第８実施形態のバルブ１５を中心軸線周りに傾斜させたものである。本実施形態では、バルブ１３は、水平面に対して約４５°傾斜している。このようにバルブ１５を中心軸線回りに傾斜させることで、右舷側と左舷側で翼形状の高さ位置を異ならせることができる。具体的には、図３２（ａ）から分かるように、右舷側の方が左舷側よりもバルブ１５位置が高くなっている。なお、バルブの傾斜角度は、４５°に限定されるものではなく、６０°以下の範囲で任意に設定可能である。
【００９５】
本実施形態によれば、左右の舵面における翼形状の高さを異なることとしたので、舵１周りの流れに応じて整流効果および推力を向上させることができる。
なお、舵１周りの流れに応じて、図３３に示すように、図３２のバルブ１５を舵１の鉛直方向における中心軸を対称軸として左右反転させた形状としてもよい。
【００９６】
［第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態について、図３４を用いて説明する。
本実施形態の舵１０は、船舶推進用のプロペラの下流側に配置されており、上下方向に延在している。舵１０は、いわゆるリアクション舵とされており、プロペラの回転軸線の延長線よりも上方に位置する上部翼１０ａと、プロペラの回転軸線の延長線よりも下方に位置する下部翼１０ｂと、これら上部翼１０ａと下部翼１０ｂとを接続する中間翼１０ｃとを有している。
【００９７】
上部翼１０ａは、図３４（ａ）に示すように、プロペラからの旋回流（図１０参照）に対して迎角が小さくなるように前縁が鉛直線に対して捻られた形状となっている。図３４（ａ）では、後方から見た場合に右回りとされるプロペラの場合が示されており、上部翼１０ａの前縁は、上端から下方にかけて同図において右方向に傾斜するように捻られている。上部翼１０ａが捻られる範囲は、図３４（ｂ）及び（ｃ）を参照すれば分かるように、前縁を含む所定範囲のみとなっており、最大翼厚部までには到っていない。
【００９８】
下部翼１０ｂは、図３４（ａ）に示すように、プロペラからの旋回流（図１０参照）に対して迎角が小さくなるように前縁が鉛直線に対して捻られた形状となっている。図３４（ａ）では、後方から見た場合に右回りとされるプロペラの場合が示されており、下部翼１０ｂの前縁は、下端から上方にかけて同図において左方向に傾斜するように捻られている。下部翼１０ｂが捻られる範囲は、図３４（ｂ）及び（ｃ）を参照すれば分かるように、前縁を含む所定範囲のみとなっており、舵１０の最大翼厚部までには到っていない。
【００９９】
中間翼１０ｃは、プロペラの回転軸線の延長線を含む高さ位置に所定の範囲だけ上下方向に延在している。中間翼１０ｃの前縁と上部翼１０ａの前縁との上部接続部１０ｄは、連続的に接続されている。同様に、中間翼１０ｃの前縁と下部翼１０ｂの前縁との下部接続部１０ｅは、連続的に接続されている。図３４（ａ）に示されているように、上部接続部１０ｄは上部翼１０ａと中間翼１０ｃとを折れ曲がった「く」の字に接続しており、下部接続部１０ｅは中間翼１０ｃと下部翼１０ｂとを折れ曲がった「く」の字に接続している。すなわち、上部接続部１０ｄ及び下部接続部１０ｅは、それぞれの前縁を交点で結んでおり、不連続となっておらず段差が発生していない。
【０１００】
これに対して、図３５に参考例としてのリアクション舵１１０を示す。このリアクション舵１１０は、上部翼１１０ａと下部翼１１０ｂとを有し、上部翼１１０ａと下部翼１１０ｂとの接続部が不連続となっており、この接続部で段差が生じている。
【０１０１】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
中間翼１０ｃの前縁を、上部翼１０ａの前縁および下部翼１０ｂの前縁に対して連続的に接続することとしたので、不連続に接続したことによる段差（図３５参照）を排除することができる。これにより、段差で生じるペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷を避けることができる。
【０１０２】
［第１１実施形態］
次に、本発明の第１１実施形態について図３６を用いて説明する。
本実施形態は、第１０実施形態の上部接続部１０ｄ及び下部接続部１０ｅに対してナックルを設けた点が相違し、その他の点については同様である。
図３６（ｄ）に示したように、例えば同図では左舷側の下部接続部１０ｅに凹み部とされたナックル１０ｆが設けられている。ナックル１０ｆにより、流路が明確に規定されることになり、ナックルに沿って流れを導くことができ、舵周りの流れを整流することができる。
なお、ナックルを後方（下流側）に延長したり、舵面上の限界流線を水平に整流するように曲げたりしてもよい。
【０１０３】
［第１２実施形態］
次に、本発明の第１２実施形態について図３７を用いて説明する。
本実施形態では、第１０実施形態の上部接続部１０ｄ及び下部接続部１０ｅに対して曲面を採用した点で相違し、その他の点については同様である。
図３７に示すように、上部接続部１０ｄ及び下部接続部１０ｅに対して曲面を採用し、第１０実施形態の接続部よりも滑らかに接続することとしている。このように、接続部１０ｄ，１０ｅを曲面にて形成し、滑らかに接続することにより、ペイントの剥がれやキャビテーションによる舵損傷をさらに避けることができる。
【０１０４】
［第１３実施形態］
次に、本発明の第１３実施形態について図３８〜図４１を用いて説明する。
図３８に示すように、船舶を推進するプロペラ１９の上流すなわち船体の前方側に、省エネに寄与する付加物としてプレスワールフィン２０が設けられている。図３９に示すように、プレスワールフィン２０は、プロペラ１９の回転軸線の延長線を中心として半径方向に放射状に延在する翼形状とされたフィン２２を複数備えている。各フィン２２は、プロペラ１９の上流側に設けられ、それぞれの内周端が船尾管２４に固定されている。
【０１０５】
各フィン２２は、半径方向外側の外周翼部２２ａと、半径方向内側の内周翼部２２ｂとを有している。外周翼部２２ａは、プロペラ半径をＲとした場合、０．５Ｒから１．１Ｒの範囲にわたって延在している。内周翼部２２ｂは、船尾管２４に固定された内周端から０．５Ｒ以下の範囲にわたって延在している。
【０１０６】
図４０に示されているように、外周翼部２２ａ及び内周翼部２２ｂは、スパン方向にわたって連続的に形成された翼がスパン方向の高さ位置Ｈ１（本実施形態では０．５Ｒの位置）における横断面で分割されたうえで、この横断面内に位置する法線Ａ１回りに相対的に回転させられた形状とされている。
【０１０７】
外周翼部２２ａは、図４１に示されているように、流入する流れに対して旋回流を与える翼形状となるように法線Ａ１回りに内周翼部２２ｂに対して回転され、これにより所望の迎角が設定されている。外周翼部２２ａによって生じた旋回流は、プロペラの回転方向と逆方向となる。
本実施形態では、法線Ａ１は、スパン方向の高さＨ１における翼断面の面積中心Ｏ１に設定されている。
【０１０８】
内周翼部２２ｂは、図４１に示されているように、流入する流れに対して旋回流を与えずにプロペラ軸線方向にそのまま流体を流す翼形状となるようにその迎角が設定されている。すなわち、内周翼部２２ｂは、流入する流れに対して仕事をしないようになっており、流れに対して可及的に抵抗を与えないようになっている。
【０１０９】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
フィン２２の外周翼部２２ａについては、図４１に示すように、プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を与える翼形状としたので、伴流利得が良く、流れに対する抵抗も小さいフィン２２の外周側の特性を有効に利用することができる。
一方、フィン２２の内周翼部２２ｂについては、図４１に示すように、伴流利得が小さいフィン２２の内周側の特性に鑑み、旋回流を与えずにプロペラ軸線方向にそのまま流体を流す翼形状とすることとした。これにより、フィン２２の内周側では流れに対して可及的に抵抗を小さくすることができる。
【０１１０】
以上により、所望の伴流利得を得ることができるとともに、流れに対する抵抗の小さいプレスワールフィン２０を実現することができる。
また、プロペラ１９の下流側の舵にバルブが設けられており、このバルブによってハブ渦が低減される場合には、本実施形態のプレスワールフィン２０はバルブとともに有効に用いることができ、さらに省エネ効果を高めることができる。
【０１１１】
また、スパン方向にわたって連続的に形成された翼がスパン方向の高さ位置Ｈ１における横断面で分割されたうえで、横断面内に位置する法線Ａ１回りに互いに相対的に回転させることにより、外周翼部２２ａ及び内周翼部２２ｂの形状を決定することとした。このように、スパン方向にわたって連続的に形成された翼を基準にして外周翼部２２ａ及び内周翼部２２ｂの形状を決定することができるので、フィン２２の形状を簡便に設計することができる。
【０１１２】
なお、法線Ａ１の位置については、翼形状の横断面内であれば任意に設定してもよい。本実施形態では、翼断面の面積中心Ｏ１に法線Ａ１を設定することとしたので、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとの接触面積を大きくとることができ、高い強度のフィン２２とすることができる。
また、本実施形態では、翼をスパン方向に分割する横断面の高さ位置Ｈ１を０．５Ｒの位置としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、０．４Ｒ以上０．６Ｒ以下の範囲としてもよい。
また、翼をスパン方向に分割する横断面については、高さ方向に２つ以上設けても良い。この場合には、各横断面における法線Ａ１回りの角度を等しくするようにすることが好ましい。
【０１１３】
［第１４実施形態］
次に、本発明の第１４実施形態について図４２〜図４５を用いて説明する。
本実施形態は、第１３実施形態に対して、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとを相対的に回転する法線の位置が異なり、それ以外の構成については第１３実施形態と同様である。したがって、第１３実施形態と同一構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【０１１４】
図４２に示すように、本実施形態では、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとを相対的に回転する回転中心である法線Ａ２が翼形状の前縁Ｏ２に設定されている。
【０１１５】
外周翼部２２ａは、図４３に示されているように、流入する流れに対して旋回流を与える翼形状となるように法線Ａ２回りに内周翼部２２ｂに対して回転され、これにより所望の迎角が設定されている。外周翼部２２ａによって生じた旋回流は、プロペラの回転方向と逆方向となっている。
【０１１６】
内周翼部２２ｂは、図４３に示されているように、流入する流れに対して旋回流を与えずにプロペラ軸線方向にそのまま流体を流す翼形状となるようにその迎角が設定されている。すなわち、内周翼部２２ｂは、流入する流れに対して仕事をしないようになっており、流れに対して可及的に抵抗を与えないようになっている。
【０１１７】
以上の通り、本実施形態によれば、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとを相対的に回転する回転中心である法線Ａ２を翼形状の前縁Ｏ２に設けることとしたので、フィンのスパン方向において前縁が連続的に接続することができるので、図４４に示すように、前縁での流れの乱れを抑制することができる。これは、図４５に示すように、第１３実施形態のフィン２２では、前縁が連続していないので前縁に流れの乱れが生じることと対比すればよく理解できる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、翼をスパン方向に分割する横断面の高さ位置Ｈ１を０．５Ｒの位置としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、０．４Ｒ以上０．６Ｒ以下の範囲としてもよい。
また、翼をスパン方向に分割する横断面については、高さ方向に２つ以上設けても良い。この場合には、各横断面における法線Ａ１回りの角度を等しくするようにすることが好ましい。
【０１１９】
［第１５実施形態］
次に、本発明の第１５実施形態について図４６〜図５１を用いて説明する。
本実施形態は、第１３実施形態に対して、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとの間に中間翼部を有している点が異なり、それ以外の構成については第１３実施形態と同様である。したがって、第１３実施形態と同一構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【０１２０】
図４６に示されているように、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとの間には、外周翼部２２ａの内周端と内周翼部２２ｂの外周端とを連続的に滑らかに接続する中間翼部２２ｃが設けられている。中間翼部２２ｃは、０．４Ｒ〜０．６Ｒの範囲に設けられている。すなわち、中間翼部２２ｃは、第１２実施形態及び第１３実施形態にて説明した外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとを分割する横断面が０．４Ｒ〜０．６Ｒの範囲で無数に設けられた形状となっており、内周翼部２２ｂに対して外周翼部２２ａを所定の法線回りに相対的に漸次回転させるようになっている。
【０１２１】
外周翼部２２ａは、図４７に示されているように、流入する流れに対して旋回流を与える翼形状となるように内周翼部２２ｂに対して回転され、これにより所望の迎角が設定されている。外周翼部２２ａによって生じた旋回流は、プロペラの回転方向と逆方向となっている。
【０１２２】
内周翼部２２ｂは、図４７に示されているように、流入する流れに対して旋回流を与えずにプロペラ軸線方向にそのまま流体を流す翼形状となるようにその迎角が設定されている。すなわち、内周翼部２２ｂは、流入する流れに対して仕事をしないようになっており、流れに対して可及的に抵抗を与えないようになっている。
【０１２３】
中間翼部２２ｃは、翼形状が内周翼部２２ｂから外周翼部２２ａに遷移する部分となるので、半径方向外側（スパン高さ方向に位置する外周翼部２２ａ側）にいくにつれて徐々に旋回流が形成されるようになっている。
【０１２４】
以上の通り、本実施形態によれば、中間翼部２２ｃによって外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとが連続的に接続されるので、外周翼部２２ａと内周翼部２２ｂとの接続部における流体による乱れを抑えることができる。具体的には、前縁においては、図４８に示すように、中間翼部２２ｃにて流れの乱れを抑制することができる。これは、図４５に示すように、第１３実施形態のフィン２２では、前縁が連続していないので前縁に流れの乱れが生じることと対比すればよく理解できる。また、後縁においては、図４９に示すように、中間翼部２２ｃにて流れの乱れを抑制することができる。これは、図５０及び図５１に示すように、第１３実施形態及び第１４実施形態のフィン２２では、後縁が連続していないので後縁に流れの乱れが生じることと対比すればよく理解できる。
【０１２５】
［第１６実施形態］
次に、本発明の第１６実施形態について図５２及び図５３を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１３実施形態〜第１５実施形態では、船尾管２４（図３９参照）に接続された内周翼部２２ｂが存在していたが、本実施形態では内周翼部２２ｂを一部又は全部のフィン２２で廃止したものである。したがって、上記第１３実施形態〜第１５実施形態と共通する構成については同一符号を付しその説明を省略する。
【０１２６】
図５２に示されているように、本実施形態のプレスワールフィン３０は、外側環状体３２と、放射状に延在する複数のフィン２２とを備えている。
複数のフィン２２のうち、一部のフィンについては、船尾管２４に内周端が固定されるとともに、外側環状体３２の内周に外周端が固定された支持用フィン２２−１とされている。これら支持用フィン２２−１を支持部材として用いることによって、外側環状体３２を船尾管２４に対して固定する。本実施形態では、中心を挟んで互いに対向する位置にある２本の支持用フィン２２−１としたが、その本数やどの角度位置のフィンを用いるかについては、支持強度や流れによって決定される。
支持用フィン２２−１の形状は、例えば上記第１２実施形態〜第１５実施形態に示したフィン２２が用いられる。ただし、支持用フィン２２−１の外周側がプロペラ回転方向と逆の旋回を与える形状になっていればよく、内周側については従来のように外周側の翼断面の相似形とされた翼断面を有する形状であってもよい。
【０１２７】
複数のフィン２２のうち、支持用フィン２２−１以外のものは、その内周端が自由端とされた片持ちフィン２２−２とされている。すなわち、片持ちフィン２２−２は、外周端が外側環状体３２に固定されているが、内周端はどこにも固定されていない自由端となっている。したがって、片持ちフィン２２−２の半径方向内周側にはフィンが存在していない。片持ちフィン２２−２は、プロペラ半径をＲとした場合、０．５Ｒ〜１．１Ｒまで半径方向に延在している。
【０１２８】
外側環状体３２は、正面視した場合にリング形状の横断面を有した円筒形状とされており、プロペラ軸線方向に延在している。外側環状体３２のプロペラ軸線方向の寸法は、フィン２２の外周端全体を覆う程度の寸法とされている。外側環状体３２の中心軸線は、プロペラ回転軸線の延長線上に設けられている。外側環状体３２の円環部分の縦断面形状は、翼形状とされており、流れに対する抵抗を低下させている。なお、外側環状体３２の円環部分の縦断面形状は、流れの抵抗は増加するが、翼形状とせずに矩形断面としても良い。
【０１２９】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
プロペラの外周側に対応する領域では伴流利得が良く、抵抗も小さい。したがって、外周側にフィン２２を設けることにより、外周側ではプロペラの回転方向と逆方向の旋回流をフィン２２によって与えることとした。
一方、プロペラの内周側に対応する領域では、伴流利得が小さく、抵抗が大きい。また、ハブ渦抑制効果も大きくはない。したがって、内周端が自由端となっている片持ちフィン２２−２を設けて、内周側にはフィンが存在しないようにした。これにより、内周側では抵抗を与えないことが可能となる。
【０１３０】
また、外側環状体３２にフィン２２の外周端を固定するので、フィン２２外周端から生じる翼端渦を抑制することができる。特に、外側環状体３２の縦断面が翼形状とされている場合には流体損失を減らすことができる。
また、支持用フィン２２−１を設けることとしたので、外側環状体３２を船尾管２４に対して支持することができる。
以上により、所望の伴流利得を得ることができるとともに、抵抗の小さいプレスワールフィン３０を実現することができる。
【０１３１】
また、図５３に示すように、プロペラ１９の下流側の舵（図示せず）に、プロペラ１９のハブから生じるハブ渦を抑制するバルブ２１と組み合わせると良い。すなわち、本実施形態では片持ちフィン２２−２を採用することによって内周側のフィンでハブ渦を抑制することができないが、上記のように効果的にハブ渦を抑制するバルブ２１と組み合わせることによって効果的な省エネデバイスを提供することができる。
なお、本実施形態では、片持ちフィン２２−２の内周端の位置を０．５Ｒとしたが、０．４Ｒ以上０．６Ｒ以下の範囲に設けてもよい。
【０１３２】
図５４には、本実施形態の変形例が示されている。同図に示すように、外側環状体３２を船尾本体３４に固定する。これにより、外側環状体３２を支持するために用いていた支持用フィン２２−１を廃止することができ、全てのフィン２２を片持ちフィン２２−２とすることができる。このように全てのフィン２２を片持ちフィン２２−２とすることで、内周側にフィンが存在しないプレスワールフィンを構成することができ、より流れの抵抗を減じることができる。
【０１３３】
［第１７実施形態］
次に、本発明の第１７実施形態について図５５及び図５６を用いて説明する。
本実施形態は、第１６実施形態の外側環状体３２の形状が異なる点で相違し、その他の点は同様である。したがって、同一構成については同一符号を付し、以下では、外側環状体について説明する。
【０１３４】
図５５に示されているように、外側環状体３３は、その内周に沿って流れる流れをプロペラ１９の外周端に導くように形成されている。また、外側環状体３３は、プロペラ１９の近傍までプロペラ回転軸線方向に延在している。ここで、プロペラ近傍とは、プロペラ半径をＲとした場合、プロペラと外側環状体３３との最短距離が０．１Ｒ以上０．７Ｒ以下の範囲とされていることをいう。
【０１３５】
このように、本実施形態では、外側環状体３３を、その内周に沿って流れる流れをプロペラ１９の外周端に導く形状とした上で、外側環状体３３をプロペラ１９近傍まで延在させることとしたので、フィン２２−２によって形成された旋回流を漏れなくプロペラ１９へ導くことができる。また、外側環状体３３がプロペラ１９近傍に設置されているのでフィン２２−２を通過せずに外側環状体の外周側を通過した流れがプロペラ１９に流入することを防ぐことができる。これは、参考例として示した図５６を参照すればよく理解できる。すなわち、図５６に示されているように、外側環状体３３’のプロペラ回転軸線方向の寸法が短くプロペラまでの距離が比較的大きい場合には、フィン２２−２によって形成された旋回流がプロペラ１９の外周側に導かれてしまうおそれがあり、また、フィン２２−２を通過せずに外側環状体３３’の外周側を通過した流れがプロペラ１９に流入してしまう。
【符号の説明】
【０１３６】
１  舵（船舶用舵）
１ａ  右舷舵面
１ｂ  左舷舵面
３  バルブ
３ａ  上流端
３ｂ  下流端
４ａ  下側境界線
４ｂ  上側境界線
５  リング体
５ａ  前端
５ｂ  後端
６  ボス（プロペラボス）
７  フィン
７ａ  右舷側フィン
７ｂ  左舷側フィン
８  ボスキャップ
９  バルブ
１０  舵（船舶用舵）
１０ａ  上部翼
１０ｂ  下部翼
１０ｃ  中間翼
１０ｄ  上部接続部
１０ｅ  下部接続部
１１  バルブ
１１ａ，１１ｂ  突出部
１３  バルブ
１５  バルブ
１９  プロペラ
２０  プレスワールフィン
２２  フィン
２２ａ  外周翼部
２２ｂ  内周翼部
２２ｃ  中間翼部
２２−１  支持用フィン
２２−２  片持ちフィン
２４  船尾管
３０  プレスワールフィン
３２，３３  外側環状体
３４  船尾本体
Ａ１，Ａ２  法線
Ｈ１  スパン方向高さ
Ｏ１，Ｏ２  面積中心
Ｒ  プロペラ半径
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図２】
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【図３】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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