JP2018172081A - Hub vortex control device, hub vortex control steering, and vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハブ渦によって造られた運動エネルギーを制御することで推進性能を向上させるハブ渦制御装置、ハブ渦制御舵、及び船舶に関する。 The present invention relates to a hub vortex control device, a hub vortex control rudder, and a ship that improve propulsion performance by controlling kinetic energy created by the hub vortex.
図4は、従来の船舶におけるプロペラ後方のハブ渦と旋回流を示す図であり、図4(a)は船舶の船尾を示す側面図、図4(b)は図4(a)のプロペラハブと舵との間における水流の向き及び速度を示す図である。
船舶100は、船体101の船尾に設けられたプロペラ110と、プロペラ110の後方に設けられた舵120とを備えている。
プロペラ110の造るハブ渦Aは、プロペラボス111の後方から舵120に向かって伸びている。図4(b)においては、矢印で半径及び接線方向の水流の向き及び速度を示し、色の濃淡でプロペラ軸方向の水流の速度を示している。ハブ渦の中心部はその周囲よりも流れが遅くなっていることが分かる。
プロペラ110によって誘起されるハブ渦Aは、旋回流の運動エネルギーロスに繋がるため、ハブ渦Aの抑制等を目的として、プロペラ110の後方に配置された舵120に舵バルブを設けることが従来から提案されている。
例えば、特許文献1には、ハブ渦を消去して推進効率を向上させることを目的として、舵ブレードの前縁部に最大径がプロペラボス径の約1.20−1.30倍のラダーバルブを設けた船舶用舵が開示されている。
また、特許文献2には、簡易な構成で船舶の推進効率を向上させることを目的として、舵板に設けられたバルブと、プロペラボスに設けられ、プロペラの後方に向かって拡径してバルブの前端面を覆うカバー部材とを備え、カバー部材が、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た推進装置が開示されている。
また、特許文献3には、ハブ渦を拡散できるとともに舵面上の整流を行うことを目的として、略円形の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、バルブを囲むように設けられたリング体とを備えた船舶用舵が開示されている。
4A and 4B are diagrams showing a hub vortex and a swirl flow behind a propeller in a conventional ship, FIG. 4A is a side view showing a stern of the ship, and FIG. 4B is a propeller hub of FIG. It is a figure which shows the direction and speed of a water flow between a helm and a rudder.
The ship 100 includes a propeller 110 provided at the stern of the hull 101 and a rudder 120 provided behind the propeller 110.
The hub vortex A created by the propeller 110 extends from the rear of the propeller boss 111 toward the rudder 120. In FIG.4 (b), the direction and speed of the water flow of a radius and a tangential direction are shown by the arrow, and the speed of the water flow of the propeller axial direction is shown by the color shading. It can be seen that the center of the hub vortex is slower than the surrounding area.
Since the hub vortex A induced by the propeller 110 leads to a kinetic energy loss of the swirling flow, it is conventional to provide a rudder valve on the rudder 120 disposed behind the propeller 110 for the purpose of suppressing the hub vortex A or the like. Proposed.
For example, Patent Document 1 discloses a ladder valve whose maximum diameter is about 1.20 to 1.30 times the propeller boss diameter at the front edge of the rudder blade for the purpose of eliminating the hub vortex and improving the propulsion efficiency. There is disclosed a rudder for a ship provided with.
In addition, in Patent Document 2, for the purpose of improving the propulsion efficiency of a ship with a simple configuration, a valve provided on a rudder plate and a propeller boss, the diameter of the propeller is increased toward the rear of the propeller. And a cover member that covers the front end surface of the propulsion device, and the cover member is curved in a dome shape so as to form a substantially spindle-shaped surface together with the valve.
Patent Document 3 discloses that the diameter of a substantially circular cross section gradually decreases from the rudder front edge side toward the rudder rear edge side for the purpose of diffusing the hub vortex and rectifying the control surface. There is disclosed a marine rudder provided with the above-described valve and a ring body provided so as to surround the valve.
しかし、特許文献1から特許文献3は、舵板に設けられた舵バルブによってハブ渦を拡散しようとするものであり、ハブ渦を舵バルブの内部に流入させ、ハブ渦が造る乱れた流れを整流・回収して船舶の推進性能向上を図るものではない。 However, Patent Documents 1 to 3 attempt to diffuse the hub vortex by the rudder valve provided on the rudder plate. The hub vortex flows into the rudder valve, and the turbulent flow created by the hub vortex is generated. It does not improve the propulsion performance of the ship by rectifying and collecting.
そこで本発明は、ハブ渦が造る乱れた流れを整流・回収して推進性能を向上させるハブ渦制御装置、ハブ渦制御舵、及び船舶を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hub vortex control device, a hub vortex control rudder, and a ship that improve propulsion performance by rectifying and collecting a turbulent flow created by a hub vortex.
請求項1記載に対応したハブ渦制御装置においては、船体の船尾に設けられるプロペラと、プロペラのさらに後方に設けられる舵と、舵のプロペラの中心線が通る位置に設けた舵バルブとを備え、舵バルブがプロペラの中心部に設けられるプロペラボスの後方に生じるハブ渦を内部に流入させる流入口と後方に流出させる流出口を有した中空構造であることを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、舵バルブの内部にハブ渦を流入させ、ハブ渦が造る乱れた流れを整流し加速して後方に流出させることにより、船舶の推進性能を向上させることができる。
The hub vortex control device according to claim 1 includes a propeller provided at the stern of the hull, a rudder provided further rearward of the propeller, and a rudder valve provided at a position through which a center line of the propeller of the rudder passes. The rudder valve has a hollow structure having an inflow port for inflowing a hub vortex generated behind a propeller boss provided at the center of the propeller and an outflow port for flowing out the rear.
According to the first aspect of the present invention, the propulsion performance of the ship is improved by allowing the hub vortex to flow into the rudder valve and rectifying and accelerating the turbulent flow created by the hub vortex to flow backward. be able to.
請求項2記載の本発明は、プロペラボスのプロペラボス外径に対する舵バルブの舵バルブ外径の外径比を、0.8以上2以下とすることを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、プロペラボスの後方に生じるハブ渦に対して、舵バルブを最適な大きさとして自航要素の改善や推進性能の向上などによる省エネ効果を大きくすることができる。
The present invention according to claim 2 is characterized in that the outer diameter ratio of the rudder valve outer diameter of the rudder valve to the outer diameter of the propeller boss is 0.8 or more and 2 or less.
According to the second aspect of the present invention, the hub vortex generated behind the propeller boss has an optimum size for the rudder valve to increase the energy saving effect by improving the self-propulsion element and the propulsion performance. Can do.
請求項3記載の本発明は、プロペラボスの後端と舵バルブの前端との距離が、プロペラ直径の0.1%以上10%以下とすることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、舵バルブに設けた流入口がプロペラボスに近くなり、プロペラボスの後方に生じるハブ渦が逸れることなく舵バルブの内部に流入しやすくなる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that the distance between the rear end of the propeller boss and the front end of the rudder valve is 0.1% to 10% of the propeller diameter.
According to the third aspect of the present invention, the inlet provided in the rudder valve is close to the propeller boss, and the hub vortex generated at the rear of the propeller boss is easily flown into the rudder valve.
請求項4記載の本発明は、流入口を舵バルブの前端部に有することを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、舵バルブに設けた流入口の位置がプロペラボスの後方となり、ハブ渦が舵バルブの内部に直接流入しやすくなる。
The present invention according to claim 4 has an inflow port at a front end portion of the rudder valve.
According to the fourth aspect of the present invention, the position of the inlet provided in the rudder valve is behind the propeller boss, and the hub vortex easily flows directly into the rudder valve.
請求項5記載の本発明は、流入口を舵の圧力分布の低い箇所に有することを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、ハブ渦が舵バルブの内部に吸い込まれて流入しやすくなる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the inlet is provided at a location where the rudder pressure distribution is low.
According to the fifth aspect of the present invention, the hub vortex is easily sucked into the rudder valve and flows in.
請求項6記載の本発明は、流出口を舵バルブの後端部に有することを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、舵バルブの内部に流入させた水を、より後方で流出させることができる。
The present invention according to claim 6 is characterized in that an outlet is provided at the rear end of the rudder valve.
According to the sixth aspect of the present invention, the water that has flowed into the rudder valve can flow out more backward.
請求項7記載の本発明は、流出口に対する流入口の口径比を1以上5以下とすることを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、流出口が流入口と同径かそれよりも小さいため、内部に流入させた水をさらに加速させて、ウォータージェット効果により推進力を増すことができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the diameter ratio of the inlet to the outlet is 1 or more and 5 or less.
According to the seventh aspect of the present invention, since the outlet has the same diameter as or smaller than the inlet, the water flowing into the interior can be further accelerated, and the propulsive force can be increased by the water jet effect. .
請求項8記載の本発明は、舵バルブを舵の前縁から後縁に亘って設けることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、舵バルブが長くなるため、取り込んだハブ渦を舵バルブの内部でより整流・加速して流出させることができる。また、後方に流出されるハブ渦が舵の影響を受けることや、舵自身が流出されるハブ渦の影響を受けることを抑制できる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that the rudder valve is provided from the front edge to the rear edge of the rudder.
According to the eighth aspect of the present invention, since the rudder valve becomes longer, the taken-in hub vortex can be rectified and accelerated inside the rudder valve to flow out. In addition, it is possible to suppress the hub vortex that flows out rearward from being affected by the rudder and the hub vortex from which the rudder itself flows out.
請求項9記載の本発明は、舵バルブの前端が、舵の前縁と一致して設けられることを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、舵バルブの前端を舵の前縁よりも前方に突出して設ける場合と比べて、プロペラを後方に設置することができる。これによりプロペラの直径を大きくして、推進効率を向上させることができる。
The present invention according to claim 9 is characterized in that the front end of the rudder valve is provided so as to coincide with the front edge of the rudder.
According to the ninth aspect of the present invention, the propeller can be installed rearward as compared with the case where the front end of the rudder valve is provided to protrude forward from the front edge of the rudder. As a result, the propeller diameter can be increased and the propulsion efficiency can be improved.
請求項10記載の本発明は、舵バルブの前端が、舵の前縁よりも前方に突出して設けられることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、通常のプロペラ位置及びプロペラボス形状を変更することなく、舵バルブの前端とプロペラボスの後端を近接させることができる。
The present invention according to claim 10 is characterized in that the front end of the rudder valve is provided so as to protrude forward from the front edge of the rudder.
According to the tenth aspect of the present invention, the front end of the rudder valve and the rear end of the propeller boss can be brought close to each other without changing the normal propeller position and the propeller boss shape.
請求項11記載の本発明は、舵バルブの前方に突出した部分にハブ渦に作用する外部回転体をさらに備えたことを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、外部回転体の回転によって舵バルブの外側に逸れたハブ渦による旋回流を整流することができる。
The present invention according to claim 11 further includes an external rotating body that acts on the hub vortex at a portion protruding forward of the rudder valve.
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to rectify the swirl flow caused by the hub vortex deviated outside the rudder valve by the rotation of the external rotating body.
請求項12記載の本発明は、中空構造の中に内部に取り込んだハブ渦に作用する内部回転体をさらに備えたことを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、内部回転体の回転によって舵バルブの内部に流入したハブ渦による旋回流を一層整流することができる。
The twelfth aspect of the present invention is characterized by further comprising an internal rotating body that acts on the hub vortex taken into the hollow structure.
According to the present invention as set forth in claim 12, it is possible to further rectify the swirl flow caused by the hub vortex that has flowed into the rudder valve by the rotation of the internal rotating body.
請求項13記載の本発明は、流入口及び/又は流出口に蓋手段を備えたことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、舵バルブの内部に不具合が生じた場合などには、蓋手段で流入口及び/又は流出口に蓋をすることで、舵バルブの内部へのハブ渦の流入を停止し、従来同様の舵バルブとして運用することができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, a lid means is provided at the inlet and / or the outlet.
According to the thirteenth aspect of the present invention, when a malfunction occurs inside the rudder valve, the hub to the rudder valve is provided by covering the inlet and / or the outlet with the lid means. The inflow of the vortex is stopped and it can be operated as a conventional rudder valve.
請求項14記載に対応したハブ渦制御舵においては、ハブ渦制御装置に用いられる舵と舵バルブとを備えたことを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、省エネ効果に優れたハブ渦制御舵を提供できる。
The hub vortex control rudder according to claim 14 includes a rudder and a rudder valve used in the hub vortex control device.
According to the present invention described in claim 14, a hub vortex control rudder excellent in energy saving effect can be provided.
請求項15記載に対応した船舶においては、ハブ渦制御装置を船体に装備したことを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、省エネ効果に優れた船舶を提供できる。
The ship corresponding to the fifteenth aspect is characterized in that the hull vortex control device is mounted on the hull.
According to this invention of Claim 15, the ship excellent in the energy-saving effect can be provided.
本発明のハブ渦制御装置によれば、舵バルブの内部にハブ渦を流入させることにより、ハブ渦が造る乱れた流れを整流し加速して後方に流出させることにより、船舶の推進性能を向上させることができる。 According to the hub vortex control device of the present invention, the propulsion performance of the ship is improved by flowing the hub vortex into the rudder valve and rectifying and accelerating the turbulent flow created by the hub vortex to flow backward. Can be made.
また、プロペラボスのプロペラボス外径に対する舵バルブの舵バルブ外径の外径比を、0.8以上2以下とする場合には、プロペラボスの後方に生じるハブ渦に対して、舵バルブを最適な大きさとして自航要素の改善や推進性能の向上などによる省エネ効果を大きくすることができる。 In addition, when the outer diameter ratio of the rudder valve outer diameter of the propeller boss to the outer diameter of the propeller boss is 0.8 or more and 2 or less, the rudder valve is set against the hub vortex generated behind the propeller boss. As the optimum size, it is possible to increase the energy saving effect by improving the self-propelled elements and improving the propulsion performance.
また、プロペラボスの後端と舵バルブの前端との距離が、プロペラ直径の0.1%以上10%以下である場合には、舵バルブに設けた流入口がプロペラボスに近くなり、プロペラボスの後方に生じるハブ渦が逸れることなく舵バルブの内部に流入しやすくなる。 In addition, when the distance between the rear end of the propeller boss and the front end of the rudder valve is not less than 0.1% and not more than 10% of the propeller diameter, the inlet provided in the rudder valve becomes close to the propeller boss. It becomes easy for the hub vortex generated behind the valve to flow into the rudder valve without deviating.
また、流入口を舵バルブの前端部に有する場合には、舵バルブに設けた流入口の位置がプロペラボスの後方となり、ハブ渦が舵バルブの内部に直接流入しやすくなる。 Further, when the inlet is provided at the front end of the rudder valve, the position of the inlet provided in the rudder valve is behind the propeller boss, and the hub vortex easily flows directly into the rudder valve.
また、流入口を舵の圧力分布の低い箇所に有する場合には、ハブ渦が舵バルブの内部に吸い込まれて流入しやすくなる。 In addition, when the inlet is provided at a portion where the rudder pressure distribution is low, the hub vortex is easily sucked into the rudder valve and flows in.
また、流出口を舵バルブの後端部に有する場合には、舵バルブの内部に流入させた水を、より後方で流出させることができる。 Moreover, when it has an outflow port in the rear-end part of a rudder valve, the water which flowed in the inside of a rudder valve can be made to flow out back.
また、流出口に対する流入口の口径比を1以上5以下とする場合には、流出口が流入口と同径かそれよりも小さいため、内部に流入させた水をさらに加速させて、ウォータージェット効果により推進力を増すことができる。 In addition, when the diameter ratio of the inlet to the outlet is 1 or more and 5 or less, since the outlet is the same diameter or smaller than the inlet, the water flowing into the inside is further accelerated, and the water jet The driving force can be increased by the effect.
また、舵バルブを舵の前縁から後縁に亘って設ける場合には、舵バルブが長くなるため、取り込んだハブ渦を舵バルブの内部でより整流・加速して流出させることができる。また、後方に流出されるハブ渦が舵の影響を受けることや、舵自身が流出されるハブ渦の影響を受けることを抑制できる。 Further, when the rudder valve is provided from the front edge to the rear edge of the rudder, the rudder valve becomes longer, so that the captured hub vortex can be rectified and accelerated inside the rudder valve to flow out. In addition, it is possible to suppress the hub vortex that flows out rearward from being affected by the rudder and the hub vortex from which the rudder itself flows out.
また、舵バルブの前端が、舵の前縁と一致して設けられる場合には、舵バルブの前端を舵の前縁よりも前方に突出して設ける場合と比べて、プロペラを後方に設置することができる。これによりプロペラの直径を大きくして、推進効率を向上させることができる。 In addition, when the front end of the rudder valve is provided so as to coincide with the front edge of the rudder, the propeller should be installed rearward compared to the case where the front end of the rudder valve is provided to protrude forward from the front edge of the rudder. Can do. As a result, the propeller diameter can be increased and the propulsion efficiency can be improved.
また、舵バルブの前端が、舵の前縁よりも前方に突出して設けられる場合には、通常のプロペラ位置及びプロペラボス形状を変更することなく、舵バルブの前端とプロペラボスの後端を近接させることができる。 If the front end of the rudder valve protrudes forward from the front edge of the rudder, the front end of the rudder valve and the rear end of the propeller boss will be close without changing the normal propeller position and propeller boss shape. Can be made.
また、舵バルブの前方に突出した部分にハブ渦に作用する外部回転体をさらに備えた場合には、外部回転体の回転によって舵バルブの外側に逸れたハブ渦による旋回流を整流することができる。 In addition, when an external rotating body that acts on the hub vortex is further provided in a portion protruding forward of the rudder valve, the swirl flow caused by the hub vortex that deviates to the outside of the rudder valve due to the rotation of the external rotating body may be rectified. it can.
また、中空構造の中に内部に取り込んだハブ渦に作用する内部回転体をさらに備えた場合には、内部回転体の回転によって舵バルブの内部に流入したハブ渦による旋回流を一層整流することができる。 In addition, in the case where an internal rotating body that acts on the hub vortex taken into the hollow structure is further provided, the swirling flow caused by the hub vortex flowing into the rudder valve by the rotation of the internal rotating body is further rectified. Can do.
また、流入口及び/又は流出口に蓋手段を備えた場合には、舵バルブの内部に不具合が生じたときなどには、蓋手段で流入口及び/又は流出口に蓋をすることで、舵バルブの内部へのハブ渦の流入を停止し、従来同様の舵バルブとして運用することができる。 In addition, when the inlet and / or outlet is provided with a lid means, when a malfunction occurs in the rudder valve, etc., the lid means can cover the inlet and / or outlet, The inflow of the hub vortex to the inside of the rudder valve is stopped, and it can be operated as a conventional rudder valve.
本発明のハブ渦制御舵によれば、省エネ効果に優れたハブ渦制御舵を提供できる。 According to the hub vortex control rudder of the present invention, a hub vortex control rudder excellent in energy saving effect can be provided.
本発明の船舶によれば、省エネ効果に優れた船舶を提供できる。 According to the ship of this invention, the ship excellent in the energy-saving effect can be provided.
以下に、本発明の実施形態によるハブ渦制御装置、ハブ渦制御舵、及び船舶について説明する。 Hereinafter, a hub vortex control device, a hub vortex control rudder, and a ship according to an embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の実施形態による船舶の船尾を示す一部透視側面図である。
本実施形態によるハブ渦制御装置は、船舶10の船体11の船尾に設けられるプロペラ20と、プロペラ20のさらに後方に設けられるハブ渦制御舵30とを備える。プロペラ20の中心部には、プロペラボス21が設けられている。
ハブ渦制御舵30は、舵31と、舵31に配置された舵バルブ32から成る。
FIG. 1 is a partially transparent side view showing a stern of a ship according to an embodiment of the present invention.
The hub vortex control device according to the present embodiment includes a propeller 20 provided at the stern of the hull 11 of the ship 10 and a hub vortex control rudder 30 provided further rearward of the propeller 20. A propeller boss 21 is provided at the center of the propeller 20.
The hub vortex control rudder 30 includes a rudder 31 and a rudder valve 32 disposed on the rudder 31.
舵バルブ32は、舵31の両側に左右対称に設けられており、前方から後方にかけて徐々に径が小さくなるテーパー型である。なお、舵バルブ32を、前後方向に同一の直径を有する円筒型とすることもできる。
舵バルブ32は、プロペラ20の軸方向の中心線Cが通る位置に設けられており、前端部と後端部に開口を有している。舵バルブ32は、内部が中空構造になっており、前端部の開口(流入口32A)と後端部の開口(流出口32B)は連通している。これにより、流入口32Aから舵バルブ32の内部に水を流入させ、流出口32Bから流出させることができる。
ここで、プロペラ20によって加速された流れが舵31に至ると、舵角が付いていない(いわゆる通常航海時。当て舵影響は考慮しない)場合、舵バルブ32の前端部や両舷の舵側面に負圧が生じる。舵バルブ32の内部に水を吸い込みやすくするためには、流入口32Aをこの負圧部分に位置させることが好ましい。
従って本実施形態では、舵バルブ32の前端部に流入口32Aが設けてあり、プロペラボス21の後方に生じるハブ渦は、負圧の吸い込み効果によって流入口32Aから舵バルブ32の内部に流入し、流出口32Bから流出する。舵バルブ32の内部にハブ渦を吸い込み、ハブ渦が造る乱れた流れを整流し加速して後方に流出させることにより、船舶10の推進性能を向上させることができる。また、流入口32Aを舵バルブ32の前端部に有することにより、舵バルブ32に設けた流入口32Aの位置がプロペラボス21の後方となり、ハブ渦を舵バルブ32の内部に直接流入させやすくなる。
The rudder valve 32 is provided symmetrically on both sides of the rudder 31 and is a tapered type whose diameter gradually decreases from the front to the rear. In addition, the rudder valve 32 can also be made into the cylindrical type which has the same diameter in the front-back direction.
The rudder valve 32 is provided at a position where the axial center line C of the propeller 20 passes, and has openings at a front end portion and a rear end portion. The rudder valve 32 has a hollow structure, and the opening at the front end (inlet 32A) and the opening at the rear end (outlet 32B) communicate with each other. Thereby, water can be made to flow in into the rudder valve 32 from the inflow port 32A, and can be made to flow out from the outflow port 32B.
Here, when the flow accelerated by the propeller 20 reaches the rudder 31, when the rudder angle is not attached (during so-called normal voyage, the influence of the rudder is not taken into account), the front end of the rudder valve 32 and the rudder side surfaces of both sides Negative pressure is generated. In order to make it easy to suck water into the rudder valve 32, the inlet 32A is preferably located at this negative pressure portion.
Therefore, in this embodiment, the inlet 32A is provided at the front end portion of the rudder valve 32, and the hub vortex generated behind the propeller boss 21 flows into the rudder valve 32 from the inlet 32A due to the negative pressure suction effect. , Flows out from the outlet 32B. The propulsion performance of the ship 10 can be improved by sucking the hub vortex into the rudder valve 32 and rectifying and accelerating the turbulent flow created by the hub vortex to flow backward. Further, by providing the inlet 32A at the front end of the rudder valve 32, the position of the inlet 32A provided in the rudder valve 32 is located behind the propeller boss 21, and the hub vortex can easily flow directly into the rudder valve 32. .
舵バルブ32の中空構造の中には、内部回転体40が配置されている。内部回転体40は例えばインペラーであり、この内部回転体40によって、舵バルブ32の内部に流入したハブ渦による旋回流がさらに整流され、省エネ効果を生ずる。
内部回転体40は、駆動機構(図示無し)によって回転させることもできるが、水流によって回転する方式としたほうが、構成の容易性及びコスト面から有利である。
In the hollow structure of the rudder valve 32, an internal rotating body 40 is disposed. The internal rotating body 40 is, for example, an impeller, and the internal rotating body 40 further rectifies the swirling flow caused by the hub vortex that has flowed into the rudder valve 32, thereby producing an energy saving effect.
Although the internal rotating body 40 can be rotated by a drive mechanism (not shown), it is more advantageous in terms of ease of construction and cost to adopt a method of rotating by a water flow.
なお、上述のように両舷の舵側面にも負圧が生じるため、流入口32Aを舵バルブ32の両側面の負圧部分に設けてもよい。なお、この場合であっても、開口を大きくしやすい舵バルブ32の前端部にも流入口32Aを設けることが好ましい。流入口32Aを舵バルブ32の前端部及び側面に設けることにより、舵バルブ32の内部への流入量を増加させることができる。 Since negative pressure is also generated on the rudder side surfaces of both sides as described above, the inflow port 32A may be provided in the negative pressure portions on both side surfaces of the rudder valve 32. Even in this case, it is preferable to provide the inflow port 32A also at the front end portion of the rudder valve 32 in which the opening is easily enlarged. By providing the inlet 32 </ b> A at the front end and the side surface of the rudder valve 32, the amount of inflow into the rudder valve 32 can be increased.
また、流出口32Bは、負圧が生じない部分に設けることが好ましい。流出口32Bは、舵バルブ32の後端部寄りの側面に設けてもよいが、本実施形態のように後端部に設けた場合には、舵バルブ32の内部に取り込んだ水を、より後方で流出させることができる。 Moreover, it is preferable to provide the outflow port 32B in a portion where no negative pressure is generated. The outlet 32B may be provided on the side surface near the rear end of the rudder valve 32, but when it is provided at the rear end as in this embodiment, the water taken into the rudder valve 32 is more Can be drained backwards.
また、プロペラボス21の外径(最大直径)に対する舵バルブ32の外径(最大直径)の比は、プロペラボス21の後方に生じるハブ渦に対して、舵バルブ32を最適な大きさとして自航要素の改善や推進性能の向上などによる省エネ効果を大きくする観点から、0.8以上2以下とすることが好ましく、1.0以上1.9以下として、舵バルブ32の大きさをプロペラボス21の大きさと同等か少し大きい程度とすることがより好ましい。 Further, the ratio of the outer diameter (maximum diameter) of the rudder valve 32 to the outer diameter (maximum diameter) of the propeller boss 21 is such that the rudder valve 32 is set to an optimum size with respect to the hub vortex generated behind the propeller boss 21. From the viewpoint of increasing the energy saving effect by improving the navigational elements and the propulsion performance, it is preferably set to 0.8 or more and 2 or less, and the size of the rudder valve 32 is set to 1.0 or more and 1.9 or less. More preferably, the size is equal to or slightly larger than 21.
また、プロペラボス21の後端と舵バルブ32の前端との距離は、プロペラ20の直径Dpの0.1%以上10%以下とすることが好ましく、1%以上7%以下とすることがより好ましい。プロペラボス21の後端と舵バルブ32の前端を近接させることによって、流入口32Aがプロペラボス21に近くなり、プロペラボス21の後方に生じるハブ渦が逸れることなく舵バルブ32の内部に流入しやすくなる。 Further, the distance between the rear end of the propeller boss 21 and the front end of the rudder valve 32 is preferably 0.1% to 10% of the diameter Dp of the propeller 20, and more preferably 1% to 7%. preferable. By bringing the rear end of the propeller boss 21 close to the front end of the rudder valve 32, the inlet 32A becomes closer to the propeller boss 21, and the hub vortex generated behind the propeller boss 21 flows into the rudder valve 32 without deviating. It becomes easy.
また、流出口32Bを流入口32Aと同径かそれよりも小さくすることで、流出口32Bから流出する流れが加速流となり、ウォータージェット効果により推進力を発生させることができる。流出口32Bに対する流入口32Aの口径比は、1以上5以下とすることが好ましく、2以上5以下とすることがより好ましい。 Moreover, by making the outflow port 32B the same diameter or smaller than the inflow port 32A, the flow flowing out from the outflow port 32B becomes an acceleration flow, and a propulsive force can be generated by the water jet effect. The aperture ratio of the inlet 32A to the outlet 32B is preferably 1 or more and 5 or less, and more preferably 2 or more and 5 or less.
また、本実施形態のように、舵バルブ32は、舵31の前縁31aから後縁31bに亘って設けることが好ましい。これにより舵バルブ32が長くなり、取り込んだハブ渦を舵バルブ32の内部でより整流・加速して流出させることができる。また、後方に流出されるハブ渦が舵31の影響を受けることや、舵31自身が流出されるハブ渦の影響を受けることを抑制できる。 In addition, as in the present embodiment, the rudder valve 32 is preferably provided from the front edge 31a to the rear edge 31b of the rudder 31. As a result, the rudder valve 32 becomes longer, and the taken-in hub vortex can be rectified and accelerated inside the rudder valve 32 to flow out. Further, it is possible to suppress the hub vortex flowing out rearward from being influenced by the rudder 31 and the influence of the hub vortex flowing out from the rudder 31 itself.
また、本実施形態のように、舵バルブ32の前端を、舵31の前縁31aと一致して設けた場合には、舵バルブ32の前端を舵31の前縁31aよりも前方に突出して設ける場合と比べて、プロペラ20を後方に設置することができる。これによりプロペラ20の直径Dpを大きくして、推進効率を向上させることができる。 Further, as in the present embodiment, when the front end of the rudder valve 32 is provided so as to coincide with the front edge 31 a of the rudder 31, the front end of the rudder valve 32 projects forward from the front edge 31 a of the rudder 31. Compared with the case where it provides, the propeller 20 can be installed back. Thereby, the diameter Dp of the propeller 20 can be enlarged and propulsion efficiency can be improved.
また、流入口32Aと流出口32Bの少なくとも一方には、開口を塞ぐ蓋手段(図示無し)を備えることが好ましい。内部回転体40などに不具合が生じた場合は、蓋手段で開口に蓋をすることで、舵バルブ32の内部への水の流入を止め、不具合が解消するまでは、舵バルブ32を従来同様の舵バルブとして運用することができる。 Moreover, it is preferable that at least one of the inflow port 32A and the outflow port 32B is provided with lid means (not shown) for closing the opening. If a problem occurs in the internal rotating body 40 or the like, the lid is covered with an opening so that the inflow of water into the rudder valve 32 is stopped and the rudder valve 32 is used as before until the problem is resolved. It can be operated as a rudder valve.
次に、本発明の他の実施形態によるハブ渦制御装置、ハブ渦制御舵、及び船舶について、図2を用いて説明する。なお、上記実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。 Next, a hub vortex control device, a hub vortex control rudder, and a ship according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as the said embodiment, and description is abbreviate | omitted.
図2は、本実施形態による船舶の船尾を示す一部透視側面図である。
本実施形態は、舵バルブ32の前端が舵31の前縁31aよりも前方に突出して設けられている点において上記実施形態と異なる。
本実施形態のように、前端が舵31の前縁31aよりも前方に位置するように舵バルブ32を設けることで、通常のプロペラ位置及びプロペラボス形状を変更することなく、舵バルブ32の前端とプロペラボス21の後端を近接させることができる。
また、本実施形態では、舵バルブ32を、後方にかけて次第に膨らみ、最大直径を有する部分から後方にかけて次第に収縮する紡錘状とし、流入口32Aの口径を、上記実施形態(図1)の場合よりも小さくしている。なお、流入口32Aは舵バルブ32の後方にかけて次第に膨らむ部分に設けてもよく、また舵バルブ32の前端部に設けた流入口32Aと次第に膨らむ部分に設けた流入口32Aを併設してもよい。
FIG. 2 is a partially transparent side view showing the stern of the ship according to the present embodiment.
This embodiment is different from the above-described embodiment in that the front end of the rudder valve 32 is provided to protrude forward from the front edge 31a of the rudder 31.
By providing the rudder valve 32 so that the front end is located in front of the front edge 31a of the rudder 31 as in the present embodiment, the front end of the rudder valve 32 is not changed without changing the normal propeller position and propeller boss shape. And the rear end of the propeller boss 21 can be brought close to each other.
Moreover, in this embodiment, the rudder valve 32 is formed into a spindle shape that gradually expands toward the rear and gradually contracts from the portion having the maximum diameter toward the rear, and the diameter of the inflow port 32A is larger than that in the above-described embodiment (FIG. 1). It is small. The inflow port 32A may be provided in a portion that gradually expands toward the rear of the rudder valve 32, or an inflow port 32A provided in the front end portion of the rudder valve 32 and an inflow port 32A provided in the gradually inflating portion may be provided. .
次に、本発明のさらに他の実施形態によるハブ渦制御装置、ハブ渦制御舵、及び船舶について、図3を用いて説明する。なお、上記実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。 Next, a hub vortex control device, a hub vortex control rudder, and a ship according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as the said embodiment, and description is abbreviate | omitted.
図3は、本実施形態による船舶の船尾を示す側面図である。
本実施形態は、舵バルブ32の前端が舵31の前縁31aよりも前方に突出して設けられており、その突出した部分に外部回転体50が設けられている点において上記実施形態と異なる。なお、舵バルブ32は、後方にかけて次第に膨らみ、最大直径を有する部分から後方にかけて次第に収縮する紡錘状としている。
外部回転体50は、ベアリングを介することなどにより舵バルブ32の前端部に遊転可能に取り付けられている。外部回転体50の外周には羽根状のフィン51が後ろ下がりに所定間隔で複数設けられている。外部回転体50は、駆動機構(図示無し)によって回転させることもできるが、水流によって回転する方式としたほうが、構成の容易性及びコスト面から有利である。
外部回転体50の回転によって、舵バルブ32の外側に逸れたハブ渦による旋回運動エネルギーが回収されるため、旋回流が整流される。また、外部回転体50の外周に羽根状のフィン51を設けることによって、プロペラ回転方向の流れによりスラスト力を発生させることができる。また、舵バルブ32の中空構造の中に内部回転体40が配置されている場合には、内部回転体40と外部回転体50とをシャフト等で連結し、外部回転体50の回転によって内部回転体40を回転させることができる。
FIG. 3 is a side view showing the stern of the ship according to the present embodiment.
The present embodiment is different from the above-described embodiment in that the front end of the rudder valve 32 protrudes forward from the front edge 31a of the rudder 31 and the external rotating body 50 is provided at the protruding portion. The rudder valve 32 has a spindle shape that gradually expands toward the rear and gradually contracts from the portion having the maximum diameter toward the rear.
The external rotating body 50 is attached to the front end portion of the rudder valve 32 so as to be free-rolling, for example, via a bearing. A plurality of blade-like fins 51 are provided on the outer periphery of the external rotating body 50 at a predetermined interval so as to descend rearward. Although the external rotating body 50 can be rotated by a drive mechanism (not shown), it is more advantageous from the viewpoint of ease of configuration and cost to adopt a method of rotating by a water flow.
Since the turning kinetic energy due to the hub vortex deviated to the outside of the rudder valve 32 is recovered by the rotation of the external rotating body 50, the turning flow is rectified. Further, by providing the blade-like fins 51 on the outer periphery of the external rotating body 50, a thrust force can be generated by the flow in the propeller rotating direction. When the internal rotary body 40 is arranged in the hollow structure of the rudder valve 32, the internal rotary body 40 and the external rotary body 50 are connected by a shaft or the like, and the internal rotary body 50 is rotated by the rotation of the external rotary body 50. The body 40 can be rotated.
本発明は、船舶に適用することで優れた省エネ効果をもたらすことができる。 The present invention can bring about an excellent energy saving effect when applied to a ship.
10 船舶
11 船体
20 プロペラ
21 プロペラボス
30 ハブ渦制御舵
31 舵
32 舵バルブ
32A 流入口
32B 流出口
40 内部回転体
50 外部回転体
C 中心線
10 Ship 11 Hull 20 Propeller 21 Propeller Boss 30 Hub Vortex Control Rudder 31 Rudder 32 Rudder Valve 32A Inlet 32B Outlet 40 Internal Rotating Body 50 External Rotating Body C Centerline
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017072440A JP2018172081A (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Hub vortex control device, hub vortex control steering, and vessel |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| JP2018172081A true JP2018172081A (en) | 2018-11-08 |
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| JP2017072440A Pending JP2018172081A (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Hub vortex control device, hub vortex control steering, and vessel |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2018172081A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210035566A (en) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 삼성중공업 주식회사 | Apparatus for propelling vehicle |
-
2017
- 2017-03-31 JP JP2017072440A patent/JP2018172081A/en active Pending
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| KR102628926B1 (en) * | 2019-09-24 | 2024-01-25 | 삼성중공업(주) | Apparatus for propelling vehicle |
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