(57)【要約】      （修正有）【課題】高揚力舵を採用することにより船の容積を増加させた高揚力舵を備える船舶を提供する。【解決手段】推進プロペラ５２の後方に船体１００の操船に要する舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた普通舵１を配設して垂線間長を決定する船体１００において、船尾垂線より所定距離Ｌ１だけ船尾側の位置に、前記普通舵１と同等の舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた高揚力舵５０を配設して船５１の容積を増加させたものであって、前記所定距離Ｌ１は前記普通舵１の舵軸から舵後端までの距離Ｌ２と前記高揚力舵５０の舵軸から舵後端までの距離Ｌ３との差に相当する。【選択図】図１
2013220697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進プロペラの後方に船体の操船に要する舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた普通舵を配設して垂線間長を決定する船体において、船尾垂線より所定距離だけ船尾側の位置に、前記普通舵と同等の舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた高揚力舵を配設して船の容積を増加させたものであって、
前記所定距離は前記普通舵の舵軸から舵後端までの距離と前記高揚力舵の舵軸から舵後端までの距離との差に相当し、
普通舵の舵面積は、舵ブレードが水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と前縁部に連続して流線型に幅を増大させた後に後方端に向けて徐々に幅を減少させて先細る後半部からなる流線型形状をなすとして算出し、
高揚力舵の舵面積は、舵ブレードが水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と前縁部に連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部に向けて徐々に幅を減少させた中間部と中間部に連続して所定幅の後方端に向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部からなる魚形水平断面形状をなすとして算出することを特徴とする高揚力舵を備える船舶。
【請求項２】
高揚力舵の操舵装置としてロータリーベーン式舵取機を備えることを特徴とする請求項１に記載の高揚力舵を備える船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高揚力舵を備えた船舶に関し、舵性能の向上により船倉の容積を増加させる技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すように、船体１００の長さを示す用語として、全長１０１、垂線間長１０２、登録長１０３がある。全長１０１は船首材の前面から船尾の端までの水平距離、垂線間長１０２は満載喫水線１０４と船首材の前面との交点を通る船首垂線１０５と舵軸位置を通る船尾垂線１０６との水平距離、登録長１０３は船首材の前面から船尾材の後面までの水平距離を上甲板の下面で測定した長さである。
【０００３】
この垂線間長１０２が長くなると、旅客や貨物を積載するスペースの容積が増加する余地が多くなる。
船舶に使用する舵としては、２枚の舵板を合わせて流線形にした複舵板からなる普通舵が一般的である。
【０００４】
図５に示すように、普通舵１は、舵ブレード２が水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部２０１と前縁部２０１に連続して流線型に幅を増大させた後に後方端２０２に向けて徐々に幅を減少させて先細る後半部２０３からなる流線型形状をなす。
【０００５】
普通舵１は、その取り付け方法によって、舵の上下の２点で支える釣合舵と、下部の支えのない吊舵と、舵の上部を非釣合舵にして下部を釣合舵にした半釣合舵等に分類される。
【０００６】
舵には上述した普通舵１のほかに、フラップ付き舵やシリング舵と呼ばれる高揚力舵がある。フラップ付き舵は、舵板の後端部にフラップと呼ばれる可動板を取り付けたものである。高揚力舵は、舵ブレードの頂端部と底端部にそれぞれ左右両舷側に張り出した頂端板と底端板を有し、舵ブレードが水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と前縁部に連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部に向けて徐々に幅を減少させた中間部と中間部に連続して所定幅の後方端に向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部からなる魚形水平断面形状をなすものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３９４１５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
船体において、垂線間長が長くなると、船の容積が大きくなって旅客や貨物を積載するスペースの容積が増加する余地が多くなる。垂線間長に大きな影響を与える因子として、船尾船殻の下方領域に配置する舵の大きさがある。舵の舵面積が大きくなるほどに、舵軸の位置が船首側に移動して垂線間長が短くなり、純トン数が少なくなる。舵軸の位置は舵面積に因って定まる。
【０００９】
舵を動かす操舵装置には、大別してラプソンスライド型とロータリーベーン型があり、ラプソンスライド型は舵軸を介して両側にポンプユニット、シリンダー、ラム等を配置するので、装置が大型化する。このため、その配置に大きなスペースを必要とし、船尾領域に配置する上で構造的に制約を受けるので、船尾側に近づけて配置することには限界がある。
【００１０】
一方、高揚力舵は、舵の揚力が大きくて大舵角に操舵できる舵として知られており、旋回半径が小さく、普通舵と同等の舵効き性能を発揮する場合に、舵面積を小さくすることができる。また、ロータリーベーン型の操舵装置は構造が簡単で、コンパクトな形状をなすので、その配置に大きなスペースを必要とせず、船尾領域に配置する上で構造的な制約を受けることが少なく、船尾側に近づけて配置することが可能である。
【００１１】
本発明は上記した課題を解決するものであり、高揚力舵を採用することにより船の容積を増加させた高揚力舵を備える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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の高揚力舵を備える船舶は、推進プロペラの後方に船体の操船に要する舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた普通舵を配設して垂線間長を決定する船体において、船尾垂線より所定距離だけ船尾側の位置に、前記普通舵と同等の舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた高揚力舵を配設して船の容積を増加させたものであって、前記所定距離は前記普通舵の舵軸から舵後端までの距離と前記高揚力舵の舵軸から舵後端までの距離との差に相当し、普通舵の舵面積は、舵ブレードが水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と前縁部に連続して流線型に幅を増大させた後に後方端に向けて徐々に幅を減少させて先細る後半部からなる流線型形状をなすとして算出し、高揚力舵の舵面積は、舵ブレードが水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と前縁部に連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部に向けて徐々に幅を減少させた中間部と中間部に連続して所定幅の後方端に向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部からなる魚形水平断面形状をなすとして算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明の高揚力舵を備える船舶において、高揚力舵の操舵装置としてロータリーベーン式舵取機を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、高揚力舵を採用することで舵面積の減少分だけ舵軸の位置を船尾側に移動させることが可能となり、船尾側の狭小領域においての操舵がロータリーベーン式舵取機の採用により実現できるので、普通舵の採用時における垂線間長に比べて高揚力舵の採用時における垂線間長が長くなり、船の容積を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】(ａ)は、本発明の実施の形態における高揚力舵の配置位置と従来の舵の配置との比較を示す模式図、(ｂ)は高揚力舵の断面図
【図２】同実施の形態における高揚力舵を示す斜視図
【図３】(ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、それぞれ高揚力舵の他の形態を示す模式図
【図４】船舶の要目を示す模式図
【図５】(ａ)は、従来の普通舵を示す模式図、(ｂ)は普通舵の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に高揚力舵５０を備える船舶の一例を示す。
船５１は、船尾に一軸の推進プロペラ５２を配設し、推進プロペラ５２の後方に高揚力舵５０を配置しており、高揚力舵５０を操作する舵取機としてロータリーベーン式舵取機６０を配置している。ロータリーベーン式舵取機６０は従来において公知のものであり、ここでは説明を省略する。
【００１７】
図中に比較のために示す普通舵１は、船体１００の操船に要する舵効き性能を発揮するものであり、上述したように、舵ブレード２が水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部２０１と前縁部２０１に連続して流線型に幅を増大させた後に後方端２０２に向けて徐々に幅を減少させて先細る後半部２０３からなる流線型形状をなす。
【００１８】
この普通舵１の舵面積の決定方法としては従来から種々の方法があり、造船設計便覧（第４版）関西造船協会編や、関西造船協会会誌２３６号「進路安定・追従性から見た大型肥大船型の船尾プロファイル形状と舵面積決定法」山田孝三郎著に記載されたものがある。
【００１９】
例えば、従来の実績に基づく方法がある。これは、船の長さ、船種により整理された「舵面積比の実績を示す図表」においてＬｄ／Ａｒの値から推定するものであり、Ｌ：船の長さ、ｄ：計画満載喫水、Ａｒ：舵面積である。
【００２０】
また、チャートに基づく方法がある。一つは村橋の「舵面積決定図表」による方法で、船型がＣｂ＜０．８、Ｌ／Ｂ＞６．５程度の船型に用いられるものであり、Ｃｂ：船の肥大度を表す係数で方形係数、Ｂ：船の幅である。他の一つは山田の図表による方法で、Ｃｂ＞０．８、Ｌ／Ｂ＜６．５程度のタンカーなどの肥大船に用いられる方法で、「針路安定性からの標準舵面積比を示す図表」あるいは、「旋回性からの標準舵面積比を示す図表」において何れか大きい舵面積を採用する。さらに、船尾形状による影響を考慮し、「船尾プロファイル指数と舵面積比の増分を示す図表」において舵面積を修正して決定する。
【００２１】
また、「風圧側面積の大きな船の舵面積決定図表」による方法がある。これは、（風速）／（船速）が４．５以下の状態で操船可能であることを基準にして、舵面積を図表にしたもので、風圧側面積の大きなカーフェリー、自動車運搬船などで使用する。
【００２２】
上述した方法において決定した舵面積を備えた普通舵１を配設するとして垂線間長１０２を算出する。
次に、この普通舵１と同等の舵効き性能を発揮する高揚力舵５０の舵面積を算出する。高揚力舵５０は、舵ブレード５０１が水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部５０２と前縁部５０２に連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部５０３に向けて徐々に幅を減少させた中間部５０４と中間部５０４に連続して所定幅の後方端５０５に向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部５０６からなる魚形水平断面形状をなす。
【００２３】
ここでは、普通舵１の舵面積から舵効きを考慮し、高揚力舵５０の舵面積を決定する。高揚力舵５０と普通舵１の断面形状による差は、各船級協会で統一されており、舵効きを考慮した高揚力舵５０の舵面積は、普通舵１の舵面積の０．７８６（１．１／１．４）倍であり、２１．４％の減少となる。
【００２４】
次に、舵幅をプロペラ直径の６０〜６５％とする。ただし、操船上、横移動が要求される場合はプロペラ直径の８０％以上とする。
そして、高揚力舵５０の舵面積と舵幅から舵高さを決定する。この舵高さとプロペラ直径の関係をチェックする。
【００２５】
舵高さ≒プロペラ直径＋α（α＝０．２〜０．３ｍ）を満たすように、舵高さと舵幅を調整する。
そして、図１に示すように、普通舵１の舵軸から舵後端までの距離Ｌ２と高揚力舵５０の舵軸から舵後端までの距離Ｌ３との差Ｌ１を舵軸の位置を移す所定距離とする。普通舵１および高揚力舵５０の舵軸の位置は、図３に示すように舵の取り付け方法によって異なり、図３(ａ)に示すように、舵の上下の２点で支える釣合舵と、図３(ｂ)に示すように、下部の支えのない吊舵と、図３(ｃ)に示すように、舵の上部を非釣合舵にして下部を釣合舵にした半釣合舵において、それぞれの舵面積に基づいて定まる。
【００２６】
次に、普通舵１を配設する場合の船尾垂線より所定距離Ｌ１だけ船尾側の位置に、普通舵１と同等の舵効き性能を発揮するのに必要な舵面積を備えた高揚力舵（２点鎖線で示す）５０を配設する。
【００２７】
この結果、高揚力舵５０を採用することで舵面積の減少分だけ舵軸の位置を船尾側に移動させることが可能となり、さらに船尾側の狭小領域においての操舵がロータリーベーン式舵取機６０の採用により実現できることで、普通舵１の採用時における垂線間長に比べて高揚力舵５０の採用時における垂線間長が長くなり、船の容積を増加させることができる。
【００２８】
以下に、高揚力舵を採用したことによる船倉容積増加の試算例を説明する。
実施例１    ５，０００ｋＬタンカーの場合
１）船型要目
船種                  ５，０００ｋＬタンカー
主寸法
Ｌｐｐ              ９５．０ｍ
Ｂ                  １４．８ｍ
Ｄ                    ８．０ｍ
ｄｅｘｔ                ７．０１６ｍ
ＤＷ                  ５，４１３ｔ
Ｃａｒｇｏ  Ｃａｐ    ５，５７２ｍ３
舵                    ４．２ｍ×３．０ｍ（普通舵）
４．０ｍ×２．５ｍ（高揚力舵）
この例では、高揚力舵５０の舵幅が０．５ｍ減少することで、普通舵１を配設する場合の船尾垂線より所定距離０．５ｍだけ船尾側の位置に高揚力舵５０を配設することができる。
【００２９】
このため、船倉容積は普通舵１を採用する場合に５，５７２ｍ３であるところ、高揚力舵５０の採用により、５，６３１ｍ３となり、増加量＋５９ｍ３、増加率＋１．１％となる。
実施例２    ５８，０００ｋＤＷＴバルクキャリアの場合
１）船型要目
船種                ５８，０００ｋＤＷＴバルクキャリア
主寸法
Ｌｐｐ            １８２．０ｍ
Ｂ                  ３２．２５ｍ
Ｄ                  １８．１ｍ
ｄｍ                １１．２ｍ
ｄｓ                １２．６９ｍ
ＤＷ                ５６，１１９ｔ
Ｇｒａｉｎ  Ｃａｐ  ７１，３５４ｍ３
舵                    ８．７ｍ×４．８ｍ（普通舵）
７．７ｍ×４．３ｍ（高揚力舵）
この例では、高揚力舵５０の舵幅が０．５ｍ減少することで、普通舵１を配設する場合の船尾垂線より所定距離０．５ｍだけ船尾側の位置に高揚力舵５０を配設することができる。
【００３０】
このため、船倉容積は普通舵１を採用する場合に７１，３４５ｍ３であるところ、高揚力舵５０の採用により、７１，５８１ｍ３となり、増加量＋２３６ｍ３、増加率＋０．３３％となる。
実施例３    ＶＬＣＣ場合
１）船型要目
船種                ＶＬＣＣ
主寸法
Ｌｐｐ              ３１６．０ｍ
Ｂ                    ６０．０ｍ
Ｄ                    ２９．７ｍ
ｄｍ                  １９．２５ｍ
ＤＷ                ３１１，６２０ｔ
Ｃａｒｇｏ  Ｃａｐ  ３５１，５８４ｍ３
舵                    １４．６ｍ×９．１ｍ（普通舵）
１３．１ｍ×８．３ｍ（高揚力舵）
この例では、高揚力舵５０の舵幅が０．８ｍ減少することで、普通舵１を配設する場合の船尾垂線より所定距離０．８ｍだけ船尾側の位置に高揚力舵５０を配設することができる。
【００３１】
このため、船倉容積は普通舵１を採用する場合に３５１，５８４ｍ３であるところ、高揚力舵５０の採用により、３５２，６９０ｍ３となり、増加量＋１，１０６ｍ３、増加率＋０．３％となる。
【符号の説明】
【００３２】
１    普通舵
２    舵ブレード
５０    高揚力舵
５１    船
５２    推進プロペラ
６０    ロータリーベーン式舵取機
１００    船体
２０１    前縁部
２０２    後方端
２０３    後半部
５０１    舵ブレード
５０２    前縁部
５０３    最小幅部
５０４    中間部
５０５    後方端
５０６    魚尾後縁部
Ｌ１    所定距離
Ｌ２    普通舵の舵軸から舵後端までの距離
Ｌ３    高揚力舵の舵軸から舵後端までの距離
【図１】
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【図２】
2013220697.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013220697.tif 000006
【図５】
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