專利名稱：大型船用雙葉舵系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及大型船用雙葉舵系統(tǒng)，涉及有效地利用推進螺旋槳尾流的技術。
背景技術：
過去，大型船的舵系統(tǒng)如圖21～圖22所示，在一臺推進螺旋槳3的后方配置單葉舵51，舵51的通常被稱為馬里納(マリナ一)的形式占絕大多數(shù)。該舵51由從船尾52的底面中央朝下方凸出地設置的呈流線型的舵柱53的下端部的舵銷54可自由回轉地支承。舵51的最大可回轉角度為單舷35°、相反舵35°，合計70°。
過去，舵的面積隨船的長度和種類而不同，但使吃水與船長相乘獲得浸水投影面積然后用舵面積除該浸水投影面積獲得的值(舵面積比)處于某一值的范圍內(nèi)地根據(jù)經(jīng)驗決定。
然而，最近，對于存在大型油船等船舶機動性、隨動性問題的大型船，狹窄水路航行時和卸貨港內(nèi)航行時等的船舶操縱性能被作為問題看待，為了滿足國際海事機構(IMO)的規(guī)定對船舶操縱性能的要求事項，現(xiàn)有的方法是通過不僅改變船體形狀而且減小舵面積比的、即增大舵面積來加以對應。在世界性地大型油船中設置舵51的葉片的平均弦長c′高達推進螺旋槳直徑d的110％左右的大尺寸的單葉舵。
另外，雖然也存在設置二臺推進螺旋槳、在其后方分別設置單葉舵的構想，但這僅是將一臺螺旋槳、單葉舵的上述構成設置成二個系統(tǒng)實現(xiàn)推進器出現(xiàn)故障時的安全性。在該場合，船進行旋轉操縱時，雙葉舵可同步地朝左右舷轉舵到最大角度35°。
如上述那樣，在現(xiàn)有的舵系統(tǒng)中，存在增大舵面積的必要性，結果，舵成為重構造，另外，必須增大舵機的力量，而且，導致推進性能下降，另外，在某些場合，為了確保與舵增大相應量的空間，可能必須增大船體尺寸，這也存在導致經(jīng)濟損失的問題。
另外，雖然只有在狹窄水路和港內(nèi)航行時要求高的操縱性，但由于即使舵面積大也為低速率，所以，舵力并不很大，存在操縱性的提高時不太有效的問題。
另外，在現(xiàn)有的舵中，當使舵角比35°大時，失速急劇地使舵的升力減少。因此，即使增大舵角，對于提高操縱性能也不太有效。
另外，在上述現(xiàn)有的舵系統(tǒng)中，當舵或舵機發(fā)生故障時，存在不能操縱船舶、船的安全性受到損害的問題。為了解決該問題，雖然將現(xiàn)有的舵系統(tǒng)設置成二系統(tǒng)也解決該問題，但產(chǎn)生推進效率變差、空間和設備變大、成本增大這樣的別的問題，所以，難以實施。另外，在設置二系統(tǒng)的場合，由于使雙葉的舵同步地轉舵，所以，當舵角增大時，雙葉的舵間的水流的干涉作用可能發(fā)生，存在不能有效地產(chǎn)生舵力的問題。
作為具有雙葉的舵的船的舵角控制系統(tǒng)，過去例如圖23所示那樣，自動領航操舵裝置62進行控制，使左舷舵61p和右舷舵61s同步作動并且朝外舷方向和內(nèi)舷方向作動到最大轉舵角地作動。
即，當從自動領航操舵裝置62的自動操舵系62a或手動舵輪操舵系62b發(fā)出舵角命令信號δi時，該信號δi同時依原狀態(tài)輸入到用于控制左舷舵61p的左舷控制放大器63p和用于控制右舷舵61s的右舷控制放大器63s。這樣，左右舷控制放大器63p、63s分別對使左舷舵61p作動的左舷舵機64p的左舷液壓泵裝置65p和使右舷舵61s作動的右舷舵機64s的右舷液壓泵裝置65s發(fā)出作動命令，左右舷舵機64p、64s和左右舷舵61p、61s同時開始朝相同方向回轉。
左舷舵61p的移動量作為左舷舵角反饋信號δfp反饋到左舷控制放大器63p，另外，右舷舵61s的移動量作為右舷舵角反饋信號δfs反饋到右舷控制放大器63s。各信號如為δfp＝δi、δfs＝δi，則左右舷控制放大器63p、63s分別使舵機液壓泵裝置65p、65s的作動停止，左右舷舵61p、61s保持為自動領航操舵裝置62的自動操舵系62a或手動舵輪操舵系62b的命令的舵角δi。
如上述那樣，按照現(xiàn)有的自動領航操舵裝置，同步地使雙葉的舵作動，所以，當舵角增大時，產(chǎn)生左舷舵與右舷舵間的推進螺旋槳尾流的偏流的相互干涉作用，存在不能有效地發(fā)生舵力的問題。
另外，由于朝外舵方向的最大轉舵角度同時地成為相對內(nèi)舵方向的最大轉舵角度，所以，舵的作動角度范圍必然增大，但由于舵機在機構上存在制約，所以，不得不對最大轉舵角施加限制，因此，存在不能獲得大的舵力的問題。
另外，在設置雙葉的舵的場合，如分別朝外舵方向使雙葉的舵轉舵，則相對船的行進產(chǎn)生制動力，所以，當進行船的急速停止操縱時，可利用該特性，但在現(xiàn)有的自動領航操舵裝置中未進行該控制。
在船的急速停止(クラツシュアス夕一ソ)操縱的場合，由主發(fā)動機的反轉操作或設置于推進螺旋槳軸減速裝置的離合器的反轉操作使推進螺旋槳的回轉方向反轉，從而使前進狀態(tài)的船停止，并轉變成后退狀態(tài)。
此時，即使切斷主發(fā)動機的燃料供給，也由大的慣性力使船體繼續(xù)前進，推進螺旋槳空轉。在該狀態(tài)下，如對推進螺旋槳進行反轉操作，則在推進系產(chǎn)生過負荷，所以，慣性產(chǎn)生的船體的前進速度即推進螺旋槳的自由回轉速度自然下降到某一值后，進行主發(fā)動機的反轉操作或減速裝置的離合器反轉操作。
為此，在可對船施加后退推力之前需要較長時間，因此，在此期間，船由慣性力使前進航行持續(xù)較長距離，從而使得撞船的危險增大，而且為了避免危險，船舶操縱者承受極大的勞動強度。
另外，在主發(fā)動機為柴油發(fā)動機、推進螺旋槳為固定槳距的場合，不能使主發(fā)動機下降到作為最低轉速的極微速以下，存在殘余相當高的船速的問題，但在設置雙葉的舵的場合，通過分別使雙葉的舵朝外舷方向轉舵，控制其轉舵角度，在由舵的可朝外舷方向的最大角度限定的范圍，可將船速減速到與柴油主發(fā)動機的極微速相當?shù)乃俾室韵碌娜我獾拇?，而且還可控制方向，而在現(xiàn)有的自動領航操舵裝置中未進行該控制。
本發(fā)明在一臺的推進螺旋槳的后方配置使舵葉的弦長為推進螺旋槳直徑的大體一半左右的雙葉的大升力舵，使兩舵的舵角的組合最有效地進行控制，從而可使大型船具有包含制動作用在內(nèi)的優(yōu)良的操縱性，特別是不僅在高速率航行時而且在狹窄水路和港內(nèi)的低速率航行時也可發(fā)揮出優(yōu)良的操縱性，推進性能也可確保與現(xiàn)有的舵系統(tǒng)的場合同等或在其以上的性能，可使舵輕構造化，由舵尺寸的縮短使船體長度縮短或使載貨量增加，減小舵機的必要力量和必要作動角度，可使舵的支承方式為簡單的平衡舵型，另一方面，即使在舵或舵機出現(xiàn)故障時也可確保船舶操縱功能和安全性。

發(fā)明內(nèi)容
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種大型船用雙葉舵系統(tǒng)，在大型船用雙葉舵系統(tǒng)中，即使在船的旋轉或回頭操縱時以大舵角控制舵，也不易受到雙葉舵的推進螺旋槳尾流的偏流的相互干涉的影響，可有效地發(fā)生舵力，即使最大的轉舵角度大，也可減少舵機的必要作動角度范圍，當進行船急速停止(クラツシュアスタ一ソ)操縱時，將雙葉舵用作相對船的行進的制動力，可大幅度縮短船的急速停止距離，另外，利用雙葉舵，減速到與柴油主發(fā)動機的容許最低轉速相當?shù)拇僖韵?，而且還可控制方向。
為了解決上述問題，本發(fā)明第一方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)具有大升力，在一臺的推進螺旋槳的后方大體平行地將1對大升力舵配置到相對推進螺旋槳軸線對稱的位置，各大升力舵分別在舵葉的頂端部和底端部具有頂端板和底端板；各舵葉的水平斷面的輪廓具有由前緣部、中間部、及魚尾后緣部構成的形狀，該前緣部朝前方凸出成半圓形，該中間部連著前緣部地以流線型使寬度增大到最大寬度部之后朝最小寬度部逐漸減少寬度，該魚尾后緣部連著中間部地朝預定寬度的后方端逐漸增大寬度；在各舵葉的內(nèi)舷側的面上的與推進螺旋槳的軸線大體相同的水準位置從大體前緣部朝后方設置具有預定的翼弦長的翅片；與推進螺旋槳葉片朝上升方向回轉的舷側相向的一方的舵葉的翅片具有構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角的姿勢，該前進方向推力由具有流動的朝上方向成分的推進螺旋槳尾流產(chǎn)生；與推進螺旋槳葉片朝下降方向回轉的舷側相向的另一方的舵葉的翅片具有構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角的姿勢，該前進方向推力由具有流動的朝下方向成分的推進螺旋槳尾流產(chǎn)生；其特征在于使各舵葉的弦長為推進螺旋槳直徑的60～45％。
按照上述構成，當為了操縱船而對各舵施加舵角時，推進螺旋槳的尾流被封入到舵葉的頂端板與底端板之間、流入到舵葉的面，所以，作為葉片的升力或作為水流的直壓力產(chǎn)生的升力增大，并且，作為升力施加魚尾后緣部的水流的折曲反力，所以，可產(chǎn)生大的升力。
而且，即使使舵角為比過去最大的35°大，也不會失速，可持續(xù)發(fā)生升力，并且舵角越大抗力越大地使船減速，提高操縱性。另外，由于舵為雙葉，從而即使升力最大地發(fā)生的舵葉前緣部近旁的合計縱長為舵單葉的場合的近2倍，另外，作為升力的另一發(fā)生源的魚尾后緣部的合計縱長也增大近2倍，所以，整體上可產(chǎn)生大的升力。另外，通過組合雙葉的舵的舵角，由相互的作用效果使整體的升力更大。
因此，本發(fā)明的舵系統(tǒng)即使使舵葉的弦長為推進螺旋槳直徑的60～45％這樣小的值，也可在以比舵葉弦長為推進螺旋槳直徑的約110％的現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合更高速率航行時和在狹窄水路或港內(nèi)的低速率航行時都發(fā)揮出優(yōu)良的操縱性即優(yōu)良的航向保證性能、旋轉性能、回頭性能、停止性能。
另外，在船的直進時的舵中立位置，由兩舵葉的翅片將一邊在兩舵葉間回轉一邊朝后方流動的推進螺旋槳尾流的回轉能量變換成具有前進方向成分的升力。
因此，產(chǎn)生于船直進時的舵中立位置的魚尾后緣部的粘性壓力阻力和舵葉具有雙葉時產(chǎn)生的自航要素的推力減少系數(shù)的下降傾向由在翅片發(fā)生的前進方向推力和舵面積小導致的阻力的減少相互抵消，推進效率可使與現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合相同或比其更大。
另外，舵葉的弦長的縮短使舵葉高度也多少縮短一些，結果，大升力舵單葉的舵面積與現(xiàn)有的馬里納型單葉舵的包含舵柱的舵面積相比一般減少約30～40％左右。因此，舵單葉的構造和重量與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比顯著輕構造化、輕量化，從而可使制造容易，而且可將舵的支承方式從現(xiàn)有的馬里納舵方式改變成簡單的平衡舵方式。另外，由舵尺寸的縮短可使船體長度縮短或使載貨容量增加。
另外，舵機的組合二臺的合計所需要力量也為現(xiàn)有的馬里納型單葉舵系統(tǒng)的場合的約50％左右。即，一臺舵機的力量減少到過去的約25％左右，為此，不需要使用現(xiàn)有系統(tǒng)中的那樣的特別制作的大容量舵機。
另外，即使在一方的舵或其舵機出現(xiàn)故障的場合，也可由另一方的舵或其舵機維持船舶操縱功能，與現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合相比可明顯提高安全性。
本發(fā)明第二方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)將各個大升力舵的回轉中心與推進螺旋槳軸線之間的間隔設為推進螺旋槳直徑的25～35％，在使各個大升力舵分別為朝外舷側進行最大舵角轉舵的狀態(tài)下，使各舵葉前緣端間的間隙最大為40～50mm。
按照上述構成，即使在使任一舵朝其舷的外舷側轉舵到最大舵角時，也可增大推進螺旋槳尾流的流束沖擊舵葉的面積，可由舵產(chǎn)生大的升力，進一步提高操縱性。
另外，在使左右的舵分別朝外舷側轉舵到最大舵的狀態(tài)下，進行各舵葉相對船的行進的制動作用，而且各舵葉的前緣端間的間隙小，從而使通過該間隙的推進螺旋槳尾流朝后方的逸流量減少，所以，由推進螺旋槳產(chǎn)生的前進推力減少，同時，舵葉產(chǎn)生的抗力也成為最大，可使船急速停止，安全性顯著提高。
本發(fā)明第三方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)使各魚尾后緣部連于中間部地朝預定寬度的后方端僅朝外舷方向單側逐漸地增大寬度。
按照上述構成，在船的直進時的舵中立位置，可使魚尾后緣部的粘性壓力阻力減半，可提高推進效率。相反，對于魚尾后緣部的升力的發(fā)生減少，通過在效果更大的外舷側重點地進行魚尾后緣部的水流折曲作用，可使整體的升力發(fā)生的減少為最小限度，所以，發(fā)揮出比現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合更優(yōu)良的操縱性(即優(yōu)良的航向保證性能、旋轉性能、回頭性能、停止性能)。
本發(fā)明第四方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)在各舵葉的翅片的端面設置按預定長度朝上方、下方、上下雙方中的任一個折曲的端板。
按照上述構成，可由翅片端板減少翅片翼端部的端面影響和自由渦流的發(fā)生，并使翅片翼面上的升力分布延伸到端部，而且，可將自由渦流的一部分變換成前進力。因此，翅片的升力變換效率提高，可進一步提高推進效率。
本發(fā)明第五方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)在推進螺旋槳的轂蓋設置用于朝與推進螺旋槳葉片產(chǎn)生的推進螺旋槳尾流相同方向產(chǎn)生尾流的翅片。
按照上述構成，可減少推進螺旋槳尾流流束的中心部的輪轂渦流的發(fā)生，因此，推進效率提高。在舵存在于推進螺旋槳后方中心的場合，舵具有在某種程度上抑制輪轂渦流發(fā)生的效果，但在本發(fā)明中，由于在推進螺旋槳的后方中心不存在舵，所以，在轂蓋設置翅片抑制輪轂渦流的發(fā)生的有效度極大。
本發(fā)明第六方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)具有操作對各舵設置的舵機控制各舵的舵角的自動領航操舵裝置，自動領航操舵裝置具有比朝內(nèi)舷方向的最大轉舵角度大地操作各舵的朝外舷方向的最大轉舵角度的控制功能。
按照上述構成，當在船旋轉或回頭操縱的場合使雙葉的舵朝相同舷方向回轉到最大轉舵角度時，即例如在轉舵的場合左舷舵朝左舷方向回轉到最大轉舵角度或右舷舵朝左舷方向回轉到比左舷舵的相同最大轉舵角度小的最大轉舵角度時，受到左舷舵和右舷舵形成的推進螺旋槳尾流的偏流的相互干涉作用的影響少，可有效地產(chǎn)生舵力，另外，可減小舵機的必要作動角度范圍。
本發(fā)明第七方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)的自動領航操舵裝置具有急速停止時對各舵進行操縱的急速停止操縱功能回路和起動急速停止操縱功能回路的急速停止按鈕，急速停止操縱功能回路具有分別朝外舷方向使各舵操作到最大轉舵角度的控制功能。
按照上述的構成，在進行船急速停止時的急速停止操縱的場合，按下自動領航操舵裝置的急速停止按鈕，使急速停止操縱功能回路起動，使左舷舵和右舷舵分別朝外舷方向轉舵到最大轉舵角度，從而可相對船的行進產(chǎn)生制動力。因此，由于船被急速地減速，所以，可在短時間使船從前進操縱轉移到后退操縱，可顯著地縮短船的停止距離。
另外，通過利用使各舵分別朝外舵方向轉舵的功能，調節(jié)其角度，從而在主發(fā)動機為柴油發(fā)動機、推進螺旋槳為固定槳距的場合，雖然由舵朝外舵方向的可能的最大角度的大小限定，但可將船速減速到與柴油主發(fā)動機的容許最低轉速(極微速)相當?shù)乃俾室韵碌娜我獯?，而且還可控制方向。
本發(fā)明第八方面的大型船用雙葉舵系統(tǒng)， 自動領航操舵裝置具有急速停止時對各舵進行操縱的急速停止操縱功能回路，急速停止操縱功能回路具有在急速停止操縱時接收從主發(fā)動機操縱系統(tǒng)發(fā)出的燃料供給切斷信號、分別朝外舷方向使各舵操作到最大轉舵角度的控制功能。
按照上述構成，當船的急速停止操縱時，不進行按下自動領航操舵裝置的急速停止按鈕等特別的操作，也可在急速停止操縱中接收主發(fā)動機操縱系統(tǒng)發(fā)出的信號，起動急速停止操縱功能回路，自動地使左舷舵和右舷舵分別朝外舷方向轉舵到最大轉舵角度，產(chǎn)生相對船的行進的制動力。因此，由于船被急速地減速，所以，可在短時間使船從前進操縱轉移到后退操縱，可顯著地縮短船的停止距離。


圖1為示出本發(fā)明實施形式的大型船用雙葉舵系統(tǒng)的背面圖。
圖2為該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的圖1的a-a向視斷面平面圖。
圖3為該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的圖1的b-b向視斷面平面圖。
圖4為該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的圖1的c-c向視斷面平面圖。
圖5為示出該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的動作的說明圖。
圖6為示出該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的動作的說明圖。
圖7為示出該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的動作的說明圖。
圖8為示出本發(fā)明另一實施形式的大型船用雙葉舵系統(tǒng)局部斷面平面圖。
圖9為在該大型船用雙葉舵系統(tǒng)將轂蓋翅片設置到推進螺旋槳的場合的局部斷面平面圖。
圖10為示出用于關于該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的模型船的試驗的模型船技術規(guī)格的圖表。
圖11為示出關于該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的模型船的推力和前進推力的測量試驗的結果的圖。
圖12為示出關于適用該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的超大型油船的旋轉性能的模擬結果的圖。
圖13為示出關于適用該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的超大型油船的10°/10°曲折試驗的模擬結果的圖。
圖14為示出作為關于該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的超大型油船模型船的試驗的對象的船和舵的技術規(guī)格和裝備狀態(tài)的圖。
圖15為示出關于該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的超大型油船模型船的推進性能試驗的結果的圖。
圖16為示出關于該大型船用雙葉舵系統(tǒng)的實際船適用的試設計的結果的圖表。
圖17為本發(fā)明的實施形式的雙葉舵的舵角控制系統(tǒng)的回路說明圖。
圖18為示出該舵角控制系統(tǒng)的操作例1的旋轉操縱時的舵角命令信號與各舵的操舵量的關系的圖。
圖19為示出該舵角控制系統(tǒng)的操作例2的旋轉操縱時的舵角命令信號與各舵的操舵量的關系的圖。
圖20為本發(fā)明另一實施形式的舵角控制系統(tǒng)的回路說明圖。
圖21為示出現(xiàn)有的大型船用舵系統(tǒng)的背面圖。
圖22為該大型船用舵系統(tǒng)的圖21中的d-d向視側面圖。
圖23為現(xiàn)有的舵角控制系統(tǒng)的回路說明圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施形式。在圖1～圖4中，一對大升力舵1、2在一臺推進螺旋槳3的后方相對推進螺旋槳軸線即船體中心線左右對稱地配置，推進螺旋槳3從后方觀看時朝順時針方向回轉(右轉)。
配置到左右兩舷側的大升力舵1、2包括左舷舵葉4和右舷舵葉5、分別在左右舷舵葉4、5的各頂端部朝兩舷側伸出地設置的平板狀的頂端板6、7、分別在底端部朝兩舷側伸出地設置而且呈側緣部朝下方稍彎曲的形狀的底端板8、9、在左右舷舵葉4、5的各內(nèi)舷側的面上凸設到與推進螺旋槳3的軸線大體相同水準位置的左右舷翅片10、11、設置于左右舷翅片10、11的各內(nèi)舷側端部的按預定長度朝上下彎曲的平板狀的左右舷翅片端板12、13、及連接到各舵葉4、5的各回轉中心頂部的舵軸14、15。
各舵葉4、5具有由前緣部16、17、中間部18、19、魚尾后緣部20、21構成的形狀；該前緣部16、17的水平斷面的輪廓朝前方凸出成半圓形；該中間部18、19連于前緣部16、17地以流線型使寬度增大到最大寬度部18b、19b后朝最小寬度部18a、19a逐漸減少寬度；該20、21連于中間部18、19地朝預定寬度的后方端20a、21a逐漸增大寬度。
與推進螺旋槳3的葉片朝上升方向回轉的舷側相向的左舷舵葉4的左舷翅片10構成從左舷舵葉4的前緣部16朝后方具有預定的翼弦長的翼斷面，以構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角α的姿勢配置，該前進方向推力由具有流動的朝上方向成分的推進螺旋槳3的尾流產(chǎn)生。設于左舷翅片10的端面10a的端板12與推進螺旋槳3的軸線方向平行或沿著推進螺旋槳3的尾流的流線矢量地設置。
與推進螺旋槳3的葉片朝下降方向回轉的舷側相向的右舷舵葉5的右舷翅片11構成從舵葉5的前緣部17朝后方具有預定的翼弦長的翼斷面，以構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角α的姿勢配置，該前進方向推力由具有流動的朝下方向成分的推進螺旋槳3的尾流產(chǎn)生。設于右舷翅片11的端面11a的端板13與推進螺旋槳3的軸線方向平行或沿著推進螺旋槳3的尾流的流線矢量地設置。
各舵葉4、5的平均弦長(ュ一ド長)c以推進螺旋槳3的直徑d為基準是其60～45％，舵葉高度h為推進螺旋槳3的直徑d的約90％。各舵葉4、5的回轉中心與推進螺旋槳3的軸線之間的間隙s為推進螺旋槳3的直徑d的25～35％。
各舵葉4、5分別可朝外舷側例如回轉60°，例如可朝內(nèi)舷側回轉30°。各舵葉4、5在分別朝外舷側回轉60°的狀態(tài)下。各舵葉4、5的前緣部16、17的各前端部間的間隙最大為40～50mm。
下面，說明上述構成的作用。當為了操縱船而對舵1或2施加舵角時，舵1、2的回轉中心分別處于與推進螺旋槳3的軸線相距推進螺旋槳3的直徑d的25～35％的位置，所以，推進螺旋槳3的尾流的流束具有足夠的投影面積地沖擊到舵葉4、5，封入到舵葉4、5的頂端板6或7與底端板8或9之間地流入到舵葉4或5的面。為此，作為葉片的升力或水流的直壓力的升力較大地發(fā)生，并且，在魚尾后緣部20或21水流的折曲的反力作為升力施加，所以，產(chǎn)生大的升力。而且，即使在使舵角比現(xiàn)有的最大35°更大時也不失速地持續(xù)發(fā)生升力，同時，舵角越大則抗力越大地使船減速，船的操縱性提高。另外，由于舵1、2為雙葉，所以，升力最大地發(fā)生的舵葉前緣部16、17近旁的合計縱長為單葉舵的場合的近二倍，另外，作為升力的另一個發(fā)生源的魚尾后緣部20、21的合計縱長也增大到近2倍，所以，可整體上產(chǎn)生大的升力。另外，通過組合雙葉的舵1和2的舵角，由相互的使用的效果使整體的升力更大。
在現(xiàn)有的馬里納舵51單葉系統(tǒng)中，即使增大舵葉的面積，轉舵時推進螺旋槳3的尾流強有力地作用于舵葉這一情況也僅限于局部范圍，所以，發(fā)生的舵力不與面積增大成比例。由于舵力發(fā)生不依賴于推進螺旋槳尾流而是依賴于水流速度的范圍增大，所以，當在狹窄水路或港內(nèi)按低速率航行時，不能由水流速度的下降產(chǎn)生足夠的舵力。而在本發(fā)明的實施形式中，由于推進螺旋槳3的尾流作用于舵葉4、5的大體整個面，而且，其能量封入到頂端板6、7與底端板8、9之間，作用于舵葉4、5，所以，可產(chǎn)生大的舵力，在狹窄水路和港內(nèi)按低速率航行時也可發(fā)揮高操縱性。
因此，即使舵葉4、5的弦長c為推進螺旋槳3的直徑d的60～45％、舵葉高度h為推進螺旋槳3的直徑d的約90％，即，即使雙葉的舵葉4、5的合計面積為使舵葉弦長c′等于推進螺旋槳直徑d的約110％的現(xiàn)有的馬里納型單葉舵系統(tǒng)的包含舵柱53的舵面積的約55～70％這樣的值，也可在高速率航行時和在狹窄水路或港內(nèi)的低速率航行時都發(fā)揮出比過去優(yōu)良的操縱性即優(yōu)良的航向保證性能、旋轉性能、回頭性能、停止性能。
另外，在船的直進時的舵中立位置，兩舵葉4、5的翅片10、11一邊在兩舵葉4、5間回轉一邊將流向后方的推進螺旋槳3的尾流的回轉能量變換成具有前進方向成分的升力。翅片端板12、13減少翅片10、11的翼端部的端面影響和自由渦流的發(fā)生，并使翅片10、11的翼面上的升力分布延伸到端部，而且，可將自由渦流的一部分變換成前進力，因此，翅片10、11的升力變換效率提高。
因此，在船的直進時的船中立位置，產(chǎn)生于魚尾后緣部20、21的粘性壓力阻力和舵葉4、5為雙葉產(chǎn)生的自航要素的推力減少系數(shù)的下降傾向由在翅片10、11發(fā)生的前進方向推力和舵面積小導致的阻力抵消，推進效率等同或超過現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合。
另外，舵葉4、5的尺寸小，舵的每葉的舵面積減少到現(xiàn)有的馬里納型單葉舵系統(tǒng)的包含舵柱53的舵面積的約28～35％左右，從而產(chǎn)生出縮短船體長度或增加載貨容量的經(jīng)濟效果。另外，舵每葉的構造和重量與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比顯著輕構造化、輕量化，從而可使制造容易，而且可將舵的支承方式從現(xiàn)有的馬里納舵方式改變成簡單的平衡舵方式。另外，舵機的組合二臺的合計所需力量也成為現(xiàn)有的馬里納型單葉舵系統(tǒng)的場合的50％左右，即一臺舵機的力量減小到過去的約25％左右，所以，不需要使用現(xiàn)有系統(tǒng)中的那樣的特別制作的大容量的舵機。
另外，即使在雙葉的舵1、2的一方的舵或其舵機出現(xiàn)故障的場合，也可由另一方的舵或其舵機維持船舶操縱功能，與現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合相比可明顯提高安全性。
在本實施形式中，舵葉4、5可分別朝外舷方向例如回轉60°，朝內(nèi)舷方向例如回轉30°，例如，按圖5所示左舷舵葉4為左舷60°、右舷舵葉5為左舷30°的舵的組合可避免在雙葉的舵葉4、5間的水流的干涉作用，有效地發(fā)生舵力，以最大的能力使船左旋轉。
另外，如使各舵葉4、5分別朝外舷側轉舵，則由推進螺旋槳3的尾流在各舵葉4、5產(chǎn)生升力和抗力，升力在左右平衡地抵消，余下的阻力減少由推進螺旋槳3產(chǎn)生的前進推力。因此，不控制推進螺旋槳3的回轉即可對船施加制動力使其減速。結果，如圖6所示那樣，在使各舵葉4、5分別朝外舷側轉舵最大60°、伸出到兩舷側的狀態(tài)下，各舵葉4、5進行作為相對船的行進的制動板的制動作用。
同時，由于各舵葉4、5的前緣部16、17的端間間隙m足夠小，通過該間隙的推進螺旋槳3的尾流朝后方的逸流量少，所以，推進螺旋槳3產(chǎn)生的前進推力減少，同時，在舵葉4、5產(chǎn)生的阻力也最大，可使船急速停止，安全性顯著提高。
如上述那樣，使各舵葉4、5分別朝外舷側轉舵這樣的特性也可用于使船進行微速航行。即，在主發(fā)動機為柴油機、推進螺旋槳3為固定槳距的場合，不能使主發(fā)動機下降到作為最低轉速的極微速以下，殘余相當高的船速，但此時通過分別使雙葉的舵葉4、5朝外舷側打開地轉舵，而且調節(jié)其轉舵角度，從而調節(jié)產(chǎn)生于舵葉4、5的阻力，由此使由推進螺旋槳3產(chǎn)生的前進推力被抵消，可使船從與主發(fā)動機的極微速對應的速率進一步減速。
另外，即使如上述那樣使舵1、2進行大舵角轉舵，也由于舵機不需要在兩舷側采取相同的大舵角，所以，具有可減小必要作動角度范圍的優(yōu)點。
相反，如使用舵機的盡可能的最大作動角度范圍分別使舵1、2的朝各外舷方向的最大舵角增大，則可進一步提高上述旋轉性能、回頭性能、停止性能。例如，在旋轉葉片式舵機的場合，可容易地使最大作動角度范圍為140°，在該場合，例如當使各舵葉4、5的各外舷方向的舵角為110°、內(nèi)舷方向的舵角為30°時，與前面的實施例的外舷方向舵角60°、內(nèi)舷方向舵角30°的場合相比，旋轉性能、回頭性能更好，而且在急速停止時由舵葉4、5朝各舷側的伸出面積的增加使制動力進一步增大，另外，如圖7所示那樣，在舵角110°，后退推力也發(fā)生，所以制動力更大。
另外，由雙片的舵1、2的舵角的組合使進行推進螺旋槳3的尾流的方向控制的自由度增大，可進一步提高操縱性。推進螺旋槳3都保持前進方向回轉，根據(jù)船的屬性，例如可進行如下那樣的操縱。即，如使左舷舵1朝左舷轉到75°近旁，使右舷舵2朝右舷轉到75°近旁，則推進螺旋槳3的前進推力和產(chǎn)生于舵1、2的阻力大體相對抗，另一方面，產(chǎn)生于舵1、2的升力在左右相互抵消，所以，可大體在該處使船體懸停。如使左舷舵1朝左舷轉到70°近旁，使右舷舵2朝右舷轉到25°近旁，則可抑制船的前進，使船首朝左回轉。如使左舷舵1朝左舷轉到110°近旁，使右舷舵2朝右舷轉到65°近旁，則可在使船緩慢地后退的同時使船尾朝左舷側回轉。另外，如使左舷舵1朝左舷轉到110°近旁，使右舷舵2朝右舷轉到75°近旁，則可在加快船的后退的同時使船尾朝左舷側旋轉。
圖8示出本發(fā)明的另一實施形式。對起到與前面在圖1～圖4中說明的技術基本相同的作用的構件采用相同編號，省略說明。
如圖8所示，在兩舵葉4、5的水平斷面輪廓中，各魚尾后緣部22、23具有連于中間部18、19地朝預定寬度的后方端22a、23a僅朝外舷方向單側逐漸增大寬度的形狀。
按照該構成，在船的直進時的舵中立位置，可使由魚尾后緣部22、23的水流產(chǎn)生的粘性壓力阻力減半，可提高推進效率。
相反，魚尾后緣部22、23的升力的發(fā)生減少使各舵1、2的可能舵角從內(nèi)舷方向朝外舷方向變得更大，鑒于這一點，在效果更大的外舷側重點地進行魚尾后緣部22、23的水流折曲作用，從而可將整體的升力減少為最小極限，可發(fā)揮出比現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合更優(yōu)良的操縱性(即優(yōu)良的航向保證性能、旋轉性能、回頭性能、停止性能)。
圖9為示出在本發(fā)明的實施形式中將朝與推進螺旋槳3的葉片3b發(fā)生的尾流相同方向產(chǎn)生尾流的翅片3c安裝于推進螺旋槳3的轂蓋3a的場合的圖。
推進螺旋槳3的葉片3b產(chǎn)生的尾流在其流束中心部產(chǎn)生輪轂渦流，作為使推進螺旋槳3的前進推力減少的力起使用，所以，雖然推進效率相應下降，但設于推進螺旋槳3的轂蓋3a的翅片3c在葉片3b的尾流流束的中心部也形成尾流，所以，輪轂渦流的發(fā)生受到抑制。因此，推進效率下降可得到抑制。
在馬里納舵51存在于推進螺旋槳3后方中心面上的現(xiàn)有技術中，舵51具有在某種程度上抑制輪轂渦流發(fā)生的效果，而在本發(fā)明中，在推進螺旋槳3的后方中心不存在舵，從而處于易于發(fā)生輪轂渦流的條件。為此，在轂蓋3a設置翅片3c以抑制輪轂渦流的發(fā)生的有效度比現(xiàn)有的舵單葉的技術的場合大幅度增大。
為了驗證本發(fā)明的大型船用雙葉舵系統(tǒng)的上述效果，由模型船進行水槽試驗，同時，根據(jù)其試驗數(shù)據(jù)進行典型的超大型油船的運動的模擬計算。另外，還進行使用接近超大型油船的實際的標準船型的大型模型船的精細的推進性能試驗。以下說明其結果。
(1)利用模型船的試驗下面，使用長度4m的模型船進行利用試驗水槽的模型試驗。試驗按照圖10所示技術要求按對現(xiàn)有的馬里納型單葉舵與本發(fā)明實施形式的雙葉舵系統(tǒng)雙方進行比較的形式進行。
作為船的各種各樣的操縱性能的指標，當在使推進螺旋槳作動的狀態(tài)獲得舵角時為作用于舵的橫推力和作用于船體的前進推力的大小，另外，船直進時的推進性能為在船中立位置作用于船體的前進推力的大小，所以，在模型試驗中測量這些值。其結果示于圖11。對于各推力的大小，將約束船地使推進螺旋槳作動時的推進螺旋槳推力設為1，按對其的比無因次化后進行表示。
從圖11可知得知，本發(fā)明的雙葉舵系統(tǒng)在除去舵中立位置的所有的舵角，與現(xiàn)有的馬里納型單葉舵相比，橫推力比其大，前進推力比其低。即，當形成舵角時，使船進一步減速，朝橫向的推力更大。另外，推力持續(xù)到35°以上的大舵角。
由此可驗證，本發(fā)明的雙葉舵系統(tǒng)的船的操縱性比現(xiàn)有的馬里納型單葉舵優(yōu)良。另外，關于舵中立位置的前進推力，兩者間沒有發(fā)現(xiàn)有意的差別，本發(fā)明的雙葉舵系統(tǒng)可以說具有與現(xiàn)有的馬里納型單葉舵的場合同等的推進性能。
(2)船體運動的模擬計算根據(jù)由上述水槽試驗獲得的數(shù)據(jù)，對典型的超大型油船進行其旋轉運動與10°/10°曲折試驗的運動的模擬計算。其結果示于圖12～圖13。
由圖12可知，本發(fā)明的實施形式的雙葉舵系統(tǒng)在旋轉圈直徑、旋轉縱距、旋轉橫距都比現(xiàn)有的馬里納型單葉舵優(yōu)良。
另外，由圖13可知，本發(fā)明實施形式的雙葉舵系統(tǒng)的10°/10°曲折試驗中的、沒有特別的問題的第二過沖角與現(xiàn)有的馬里納型單葉舵的場合相比大幅度改善。
(3)超大型油船的船型的水槽試驗為了更仔細地考察將本發(fā)明的實施形式適用于超大型油船的場合的推進性能，使用接近300,000DWT型超大型油船的實際的標準船型的現(xiàn)有的單舵用模型船(長7m)進行水槽試驗。作為試驗對象的超大型油船和舵的技術規(guī)格如圖14所示，對將現(xiàn)有的馬里納型單葉舵安裝到相同船體模型的場合和安裝本發(fā)明的實施形式的雙葉舵系統(tǒng)的場合分別進行推進性能試驗，比較兩者。
圖15示出根據(jù)試驗的測量值求出制動馬力并繪制成的圖。由試驗結果可知，當航海速率16海里時，在本發(fā)明實施形式的雙葉舵系統(tǒng)的場合，與現(xiàn)有的馬里納型單葉舵的場合相比，需要約大2％的制動馬力。
然而，對保持單葉舵用的船體模型、安裝雙葉舵進行試驗的修正還需要適合于試驗結果判明的船尾和螺旋槳附近的水流特性的那樣的舵設計的修正，例如舵斷面形狀的修正、頂·底端板的傾斜角和面積的修正、雙葉的舵的軸中心間隔的修正等。從圖14可明顯看出，其中需要使變得極大的尾柱底材縮小化。
在本試驗中，首先在內(nèi)舷側設置2°的角度地安裝這樣的大的尾柱底材從而減小阻力的措施。
另外，雖然在該模型船試驗中未設置，但在實際船中，已知通常為了消除推進螺旋槳的輪轂渦流損失以改善推進效率在螺旋槳轂蓋安裝翅片。在該場合，推進效率的改善度在雙葉舵的場合比在單葉舵的場合最低大3％以上。
如在本發(fā)明的實施形式的雙葉舵系統(tǒng)的試驗結果中考慮上述的修正，則可預想到比試驗結果最低也改良3％以上，因此，可預想到推進效率比現(xiàn)有的馬里納型單葉舵的場合約高1％以上。另外，如考慮到尾柱底材的縮小化產(chǎn)生的阻力減少和上述諸項目的最佳化，則可預想到該差進一步增大。
以上，如由圖11、圖12～圖13和圖15可看出的那樣，本發(fā)明的實施形式的雙葉舵系統(tǒng)雖然舵尺寸極小，但與現(xiàn)有的馬里納型單葉舵相比，轉舵時的橫推力、前進推力方面具有優(yōu)勢，發(fā)揮出高操縱性能，另一方面，直進時的推進阻力大體相同或更小，可獲得具有大體相等或在其之上的推進性能這樣的試驗和模擬結果。
下面，通過由模型試驗和模擬驗證本發(fā)明的效果，按與現(xiàn)有的系統(tǒng)的場合進行比較的形式對滿足了IMO(國際海事機構)的規(guī)定對操縱性能的要求事項的300,000DWT型超大型油船適用本發(fā)明的場合進行了試設計。其結果示于圖16。
由此可知，在適用了本發(fā)明的雙葉舵系統(tǒng)的300,000DWT型超大型油船中，與適用現(xiàn)有的馬里納型單葉舵的場合相比，總舵面積僅在可動部減少到約77％，總舵轉矩即總舵機所需力量減少到約50％。
圖17示出本發(fā)明實施形式的舵角控制系統(tǒng)，舵角控制系統(tǒng)包括自動領航操舵裝置31、用于左舷舵33p的回轉操作的左舷舵機34p、用于右舷舵33s的回轉操作的右舷舵機34s、驅動左舷舵機34p的左舷液壓泵裝置36p、驅動右舷舵機34s的右舷液壓泵裝置36s。左舷舵33p和右舷舵33s分別朝外舷方向轉到外舷最大轉舵角度δM、朝內(nèi)舷方向轉到比δM小的內(nèi)舷最大轉舵角度δT。
構成舵角控制系統(tǒng)的自動領航操舵裝置31包括自動操舵系31a、手動舵輪操舵系31b、急速停止舵角控制運算器31c、控制左舷舵機34p的作動的左舷舵角控制運算器32p和左舷控制放大器35p、控制右舷舵機34s的作動的右舷舵角控制運算器32s和右舷控制放大器35s，由左舷舵角控制運算器32p和右舷舵角控制運算器32s構成舵角控制運算器32。
左舷反饋裝置37p檢測左舷舵33p的實際回轉量，反饋到左舷控制放大器35p，右舷反饋裝置37s檢測右舷舵33s的實際回轉量反饋到右舷控制放大器35s。左舷舵33p和右舷舵33s具有可分別朝外舷方向回轉到外舷最大轉舵角度δM、朝內(nèi)舷方向回轉到比δM小的內(nèi)舷最大轉舵角度δT的構造。外舷最大轉舵角度δM和內(nèi)舷最大轉舵角度δT的設定也可不由左舷舵33p和右舷舵33s的構造限制，而是由左舷舵角控制運算器32p和右舷舵角控制運算器32s設定。
舵角控制運算器32的左舷舵角控制運算器32p和右舷舵角控制運算器32s具有分別輸出左右舷控制信號δp、δs、將該信號分別送給左舷控制放大器35p和右舷控制放大器35s的功能回路，該左右舷控制信號δp、δs由以從自動領航操舵裝置31的自動操舵系31a或手動舵輪操舵系31b發(fā)出的舵角命令信號δi為變量的函數(shù)f(δi)構成。
該函數(shù)f(δi)隨舵形式、船尾構造等而不同，成為最佳函數(shù)式地設定。例如，當使左舷舵33p和右舷舵33s轉舵到相同舷方向時，受到雙葉的舵間的推進螺旋槳尾流的偏流產(chǎn)生的水流的相互干涉作用的影響的程度少，而且，形成盡可能大的舵角，從而有效地產(chǎn)生舵力，從這一觀點出發(fā)，在朝左舷側轉舵(左轉舵)的場合，相對左舷舵33p提供與舵角命令信號δi相等的左舷控制信號δp直到外舷最大轉舵角度δM，相對右舷舵33s提供成為δs＝δi-(δM-δT)δi2/δM2的右舷控制信號δs直到內(nèi)舷最大轉舵角度δT。另外，在朝右舷側轉舵(右轉舵)的場合，相對左舷舵33p提供成為δp＝δi-(δM-δT)δi2/δM2的左舷控制信號δp直到內(nèi)舷最大轉舵角度δT，相對右舷舵33s提供與舵角命令信號δi相等的右舷控制信號δs直到外舷最大轉舵角度δM。圖18以圖示出該關系。
自動領航操舵裝置31的急速停止舵角控制運算器31c具有使左舷舵33p朝左舷方向獲得外舷最大轉舵角度δM地向左舷控制放大器35p提供命令信號、使右舷舵33s朝右舷方向獲得外舷最大轉舵角度δM地向右舷控制放大器35s提供命令信號的功能回路。
另外，急速停止舵角控制運算器31c的急速停止按鈕PB具有根據(jù)其接通操作由繼電器RY自動地隔斷從自動領航操舵裝置31的自動操舵系31a或手動舵輪操舵系31b送往左舷控制放大器35p和右舷控制放大器35s的輸入信號的功能回路。
下面，說明上述構成的作用。首先，說明船的旋轉或回頭操縱。
(操作例1)從自動領航操舵裝置31的自動操舵系31a或手動舵輪操舵系31b向例如左轉舵方向發(fā)出舵角命令信號δi。
此時，關于左舷舵33p的操作，從左舷舵角控制運算器32p將與舵角命令信號δi相等的左舷控制信號δp提供給左舷控制放大器35p。左舷控制放大器35p通過控制左舷液壓泵裝置36p、操作左舷舵機34p，從而使左舷舵33p朝左轉舵方向作動。左舷舵33p實際回轉的量由左舷反饋裝置37p檢測后反饋到左舷控制放大器35p。在該反饋量與左舷控制信號δp相等的時刻，左舷控制放大器35p使左舷液壓泵裝置36p的作動停止。由該操作將左舷舵33p保持在與舵角命令信號δi相等的舵角而且保持在不超過外舷最大轉舵角度δM的舵角。
另一方面，關于右舷舵33s的操作，從右舷舵角控制運算器32s把成為δs＝δi-(δM-δT)δi2/δM2的控制信號δs提供給右舷控制放大器35s。由該右舷控制信號δs使右舷控制放大器35s、右舷液壓泵裝置36s、右舷舵機34s與左舷舵33p的情況同樣地作動，右舷舵33s保持在與右舷控制信號δs相等的舵角即比左舷舵33p的舵角小的舵角而且保持在不超過內(nèi)舷最大轉舵角度δT的舵角。
因此，在左舷舵33p與右舷舵33s之間，存在Δ＝δp-δs＝(δM-δT)δi2/δM2的角度差，從而可避免左舷舵33p與右舷舵33s之間的推進螺旋槳尾流的偏流導致的水流的相互干涉作用，可對雙葉的舵分別有效地產(chǎn)生舵力。
在朝右轉舵方向發(fā)出舵角命令信號δi的場合，與左轉舵方向的場合僅是左右相反，產(chǎn)生相同的作用，為此省略說明。
(操作例2)在較小的舵角的范圍，鑒于雙葉舵間的推進螺旋槳尾流的偏流產(chǎn)生的水流的相互干涉作用的影響小，可簡化舵角控制運算器32p、32s的左右舷控制信號δp、δs的函數(shù)運算。
例如，在朝左舷側轉舵(左轉舵)的場合，關于左舷舵33p的操作，在直到外舷最大轉舵角度δM的范圍提供與舵角命令信號δi相等的左舷控制信號δp，關于右舷舵3s的操作，在舵角命令信號δi比內(nèi)舷最大轉舵角度δT小的范圍提供δs＝δi的右舷控制信號δs，在舵角命令信號δi比內(nèi)舷最大轉舵角度δT大的范圍提供成為δs＝δT(一定)的右舷控制信號δs。
另外，在朝右舷側轉舵(右轉舵)的場合，關于左舷舵33p的操作，在舵角命令信號δi比內(nèi)舷最大轉舵角度δT小的范圍，提供成為δp＝δi的左舷控制信號δp，在舵角命令信號δi比內(nèi)舷最大轉舵角度δT大的范圍提供δp＝δT(一定)的左舷控制信號δp。關于右舷舵33s的操作，在外舷最大轉舵角度δM之前提供與舵角命令信號δi相等的右舷控制信號δs。該關系由圖19以圖示出。
在上述操作中，左舷舵33p與右舷舵33s之間在比內(nèi)舷最大轉舵角度δT小的舵角范圍內(nèi)沒有角度差，在這以上的舵角范圍，存在Δ＝δp-δs＝δi-δT的角度差，在較小的舵角的范圍，雖然雙葉的舵33p、33s產(chǎn)生的水流的相互干涉作用的影響多少有些增加，但可使舵角控制運算器32p、32s的構成更簡化。
下面說明船急速停止時的作用。
(操作例3)在使船急速停止時，進入急速停止操縱模式。在急速停止操縱中，當相對前進運行過程中的主發(fā)動機的燃料被切斷時，按下自動領航操舵裝置31的急速停止舵角控制運算器31c的急速停止按鈕PB，由繼電器RY自動地隔斷從自動操舵系31a或手動舵輪操舵系31b到左舷控制放大器35p和右舷控制放大器35s的輸入信號，使左右舷控制放大器35p、35s轉移到急速停止舵角控制運算器31c的控制支配下。
急速停止舵角控制運算器31c相對左舷控制放大器35p輸出使左舷舵33p左滿舵地轉舵的控制信號，相對右舷控制放大器35s輸出使右舷舵33s右滿舵地轉舵的控制信號。左右舷舵33p、33s的實際的舵角如分別達到左滿舵、右滿舵，則接收各舵角反饋信號，左右舷控制放大器35p、35s使左右舷液壓泵裝置36p、36s的作動停止，從而將左右舷舵33p、33s分別保持于左滿舵和右滿舵的位置。
在該狀態(tài)下，左右舷舵33p、33s相對船體的慣性力前進產(chǎn)生大的制動力，使船的前進急減速，同時，在短時間中將推進螺旋槳的空轉急減速到可進行推進螺旋槳反轉運行或可投入推進螺旋槳軸減速裝置的反轉離合器的回轉速度。為此，在進入使船急速停止的急速停止操縱模式后短時間內(nèi)可將船轉移到后退操縱，可大幅度地縮短此期間的船的慣性力行走距離。因此，可大大降低此期間船碰撞的危險，而且可顯著減輕為了避免危險而由操作者承受的負擔。
開始推進螺旋槳的反轉運行后，在船從慣性前進狀態(tài)到停止的時刻將自動領航操舵裝置31的急速停止舵角控制運算器31c從控制系隔離，一般切換到手動舵輪操舵系31b，轉移到左右舷舵33p、33s的控制。
(操作例4)圖20示出本發(fā)明另一實施形式。如圖20所示，在急速停止舵角控制運算器31c連接來自主發(fā)動機操縱系統(tǒng)38的和轉到推進螺旋槳的反轉后經(jīng)過一定時間用于定時器(圖中未示出)輸入的信號線，當進入到急速停止操縱模式時，主發(fā)動機操縱系統(tǒng)38發(fā)出的對主發(fā)動機的燃料供給切斷的信號ICA和開始推進螺旋槳的反轉后經(jīng)過一定時間后由定時器發(fā)出的信號IPR通過信號線輸入到急速停止舵角控制運算器31c。
按照上述構成，如船成為急速停止操縱模式，則接收信號ICA，由繼電器RY自動地隔斷從自動操舵系31a或手動舵輪操舵系31b到左舷控制放大器35p和右舷控制放大器35s的輸入信號，使左右舷控制放大器35p、35s轉移到急速停止舵角控制運算器31c的控制支配下。以后，與前面的操作例3同樣，分別使左右舷舵33p、33s左滿舵、右滿舵地轉舵后，提供對船的慣性力前進的制動力，如船轉移到后退操縱模式將船的前進停止，則接收信號IPR，自動地隔斷自動領航操舵裝置1的急速停止舵角控制運算器31c的控制，轉移到手動舵輪操舵系31b的控制。
發(fā)明的效果如上述那樣按照本發(fā)明，可有效利用推進螺旋槳尾流地將舵葉的弦長設為推進螺旋槳直徑的大體一半左右的雙葉大升力舵配置到一臺推進螺旋槳的后方，最有效地控制兩舵的舵角的組合，從而可使大型船在高速率航行時和低速率航行時都具有優(yōu)良的操縱性能，即，航向保證性能、旋轉性能、回頭性能、停止性能，而且，推進性能也可確保等同或超過現(xiàn)有的單葉系統(tǒng)的場合的性能，另外，由舵尺寸的縮短可產(chǎn)生船體長度縮短或載貨容量增加的經(jīng)濟效果并可使舵輕構造化，可減小舵機所需的力量，另外，可提供即使在一方的舵或舵機出現(xiàn)故障的場合也可確保操船功能、安全的大型船用的舵系統(tǒng)。
例如，在將本發(fā)明的大型船用雙葉舵系統(tǒng)適用于滿足IMO(國際海事機構)的規(guī)定對操縱性能的要求事項的超大型油船的場合，與安裝馬里納型單葉舵的現(xiàn)有舵系統(tǒng)的場合相比，舵面積按雙葉合計減少到60～80％的左右，舵轉矩即總舵機所需力量約減少到約50％左右。即使這樣，船的操縱性能也比現(xiàn)有的單葉舵系統(tǒng)的場合優(yōu)良，另外，推進性能發(fā)揮出與現(xiàn)有的場合相同或在其以上的性能這樣的卓越的效果。
另外，在旋轉或回頭操縱時，不受到雙葉舵的推進螺旋槳尾流的偏流的相互干涉的影響，可有效地發(fā)揮舵力地控制雙葉舵，此外，可減小舵機的必要作動角度范圍。另外，進行船的急速停止(クラツシュアスタ一ソ)操縱時，可由雙葉舵對船的慣性力前進施加制動力，可顯著縮短船停止之前的行走距離。
另外，即使在主發(fā)動機為柴油發(fā)動機、推進螺旋槳為固定槳距的場合，也可將船速減速到與柴油主發(fā)動機的容許最低轉速(極微速)相當?shù)乃俾室韵碌娜我獯?，而且還可控制方向。
權利要求
1.一種大型船用雙葉舵系統(tǒng)，具有大升力，在一臺的推進螺旋槳的后方大體平行地將1對大升力舵配置到相對推進螺旋槳軸線對稱的位置，各大升力舵分別在舵葉的頂端部和底端部具有頂端板和底端板；各舵葉的水平斷面的輪廓具有由前緣部、中間部、及魚尾后緣部構成的形狀，該前緣部朝前方凸出成半圓形，該中間部連著前緣部地以流線型使寬度增大到最大寬度部之后朝最小寬度部逐漸減少寬度，該魚尾后緣部連著中間部地朝預定寬度的后方端逐漸增大寬度；在各舵葉的內(nèi)舷側的面上的與推進螺旋槳的軸線大體相同的水準位置從大體前緣部朝后方設置具有預定的翼弦長的翅片；與推進螺旋槳葉片朝上升方向回轉的舷側相向的一方的舵葉的翅片具有構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角的姿勢，該前進方向推力由具有流動的朝上方向成分的推進螺旋槳尾流產(chǎn)生；與推進螺旋槳葉片朝下降方向回轉的舷側相向的另一方的舵葉的翅片具有構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角的姿勢，該前進方向推力由具有流動的朝下方向成分的推進螺旋槳尾流產(chǎn)生；其特征在于使各舵葉的弦長為推進螺旋槳直徑的60～45％。
2.根據(jù)權利要求1所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于將各個大升力舵的回轉中心與推進螺旋槳軸線之間的間隔設為推進螺旋槳直徑的25～35％，在使各個大升力舵分別為朝外舷側進行最大舵角轉舵的狀態(tài)下，使各舵葉前緣端之間的間隙最大為40～50mm。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于使各魚尾后緣部連于中間部地朝預定寬度的后方端僅朝外舷方向單側逐漸地增大寬度。
4.根據(jù)權利要求1～3中任何一項所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于在各舵葉的翅片的端面設置按預定長度朝上方、下方、上下雙方中的任一個折曲的端板。
5.根據(jù)權利要求1～4中任何一項所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于在推進螺旋槳的轂蓋設置用于朝與推進螺旋槳葉片產(chǎn)生的推進螺旋槳尾流相同方向產(chǎn)生尾流的翅片。
6.根據(jù)權利要求1～5中任何一項所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于具有操作對各舵設置的舵機控制各舵的舵角的自動領航操舵裝置，自動領航操舵裝置具有比朝內(nèi)舷方向的最大轉舵角度大地操作各舵的朝外舷方向的最大轉舵角度的控制功能。
7.根據(jù)權利要求6所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于自動領航操舵裝置具有急速停止時對各舵進行操縱的急速停止操縱功能回路和起動急速停止操縱功能回路的急速停止按鈕，急速停止操縱功能回路具有分別朝外舷方向使各舵操作到最大轉舵角度的控制功能。
8.根據(jù)權利要求6所述的大型船用雙葉舵系統(tǒng)，其特征在于自動領航操舵裝置具有急速停止時對各舵進行操縱的急速停止操縱功能回路，急速停止操縱功能回路具有在急速停止操縱時接收從主發(fā)動機操縱系統(tǒng)發(fā)出的燃料供給切斷信號、分別朝外舷方向使各舵操作到最大轉舵角度的控制功能。
全文摘要
大型船用雙葉舵系統(tǒng)，具有大升力，在一臺推進螺旋槳(3)的后方配置一對大升力舵(1、2)，各大升力舵(1、2)分別在舵葉(4、5)頂端部和底端部具有頂端板(6、7)和底端板(8、9)；在各舵葉(4、5)內(nèi)舷側的面上與推進螺旋槳(3)軸線大體相同的水準位置從大體前緣部朝后方設置具有預定翼弦長的翅片(10、11)；與推進螺旋槳葉片朝上升方向回轉的舷側相向一方的舵葉(4)的翅片(10)具有構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角的姿勢，該前進方向推力由具有朝流動的上方向成分的推進螺旋槳尾流產(chǎn)生；與推進螺旋槳葉片朝下降方向回轉的舷側相向的另一方舵葉(5)的翅片(11)具有構成使前進方向推力與抗力的比為最大的迎角的姿勢，該前進方向推力由具有朝流動的下方向成分的推進螺旋槳尾流產(chǎn)生；使各舵葉(4、5)的弦長為推進螺旋槳直徑的60～45％。
文檔編號B63H1/20GK1518512SQ0280695
公開日2004年8月4日 申請日期2002年5月7日 優(yōu)先權日2001年5月9日
發(fā)明者富田幸雄, 鍋島健治郎, 有井俊彥, 若林喬之, 之, 彥, 治郎 申請人:日本漢武西株式會社