JPH1019012A - 流体の流れを誘導する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より一層改善された流体力学的特徴を備えた流
体の流れを誘導する装置を提供する。 【解決手段】流体の流れが離れる終端部４の領域よりも
流体の流れが押し寄せる頭部３の領域においてより丸み
を有するように形成された流線型の本体１を備えてい
る。流線型の本体における流体の流れが離れる終端部の
後方に、本体の中心軸５に沿って従属体２が配置され
る。従属体は、流体の流れを通過させる流路９を備え、
前記中心軸を横切ってのびる回転軸１０に関して回転し
得るように案内されている。装置は、流体中を運動する
物体の近傍における流体の流れを誘導するために使用さ
れる。装置は、物体の胴体に連結され、流体の流れに関
係する流体力学的な力を胴体に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体中で運動する
物体近傍における流体の流れを誘導する装置であって、
その物体の胴体に連結され、流体の流れに関係する流体
力学的な力を胴体に導入し、流体の流れが離れる終端部
の領域よりも流体の流れが押し寄せる頭部の領域におい
てより丸みを有するように形成された流線型の本体を備
えている装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前述のような流体の流れを誘導する装置
は、例えば、船舶においては、スタビライザーの安定板
として、または、舵の羽根として形成されている。これ
らの装置は、種々の実施形態が知られており、多年にわ
たってその有効性が実証されてきている。

【０００３】しかしながら、これらの装置は、大きな流
体力学的力が流体中で運動する物体に及ぼされることに
関して生じる要求のすべてを満足させるものではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、より一層改善された流体力学的特徴を備えた流
体の流れを誘導する装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、流体中を運動する物体の近傍における流
体の流れを誘導する装置であって、物体の胴体に連結さ
れ、流体の流れに関係する流体力学的な力を胴体に導入
し、流体の流れが離れる終端部領域よりも流体の流れが
押し寄せる頭部の領域においてより丸みを有するように
形成された流線型の本体を備えた装置において、流線型
の本体における流体の流れが離れる終端部の後方に、本
体の中心軸に沿って従属体が配置され、従属体は、流体
の流れを通過させる流路を備え、本体の中心軸を横切っ
てのびる回転軸に関して回転し得るように案内されてい
ることを特徴とする装置を構成したものである。

【０００６】従属体は、運動し得るまたは静止した流線
型の本体に取り付けられ得る。本体は流線型の側断面を
有している。流線型の本体と従属体を連結することによ
って、流体力学的に最も外側において作用する装置が構
成される。この装置は、簡単な構造を有している。特
に、従属体は、より簡単な方法で、流線型の本体に近接
して配置されるので、装置は非常にコンパクトなものに
なっている。対応する相対的な配置によって、これら２
つの構成要素は、互いに大きな浮力を発生させることが
できる。

【０００７】回転軸に関して対称的に力を生じさせるた
め、従属体の側断面の輪郭は実質上円形であることが好
ましい。しかしながら、原則的に、全体として丸みをも
った側断面の輪郭、あるいは２つの流線型の結合から形
成された側断面の輪郭を選択することもできる。

【０００８】製造コストの低減を図るため、好ましく
は、流体の流れを通過させる流路は、従属体の内部に形
成された縦方向のスロットとして形成される。高い剛性
を得るために、好ましくは、縦方向のスロットは、複数
のスロット部分に細分される。

【０００９】明確かつ再生可能な流れの状態をもたらす
ため、好ましくは、従属体の配置が流線型の本体の位置
に関係づけられる。好ましくは、従属体は、流線型の本
体が主回転軸のまわりに回転したとき、回転角度の比が
１：１．５となるように回転軸のまわりに回転するよう
に、流線型の本体に連結される。

【００１０】流体の流れを通過させる流路は、前記側断
面の輪郭の内部において実質上同心的に配置される。典
型的な流体力学的な要求に適合させるため、好ましく
は、流線型の本体および従属体は、実質上同一の向きに
回転する。

【００１１】高い安定性をもつより低コストの実施形態
を提供するため、好ましくは、従属体は、細長い鋼管と
して形成される。流線型の本体および従属体の頑丈な連
結を実現するため、好ましくは、流線型の本体および従
属体は、少なくとも１つのギヤによって連結される。例
えば、押しクランク伝動機構が使用され得る。

【００１２】典型的には、従属体および流線型の本体の
回転角度の線型結合が用いられる。また、特殊な場合に
は、従属体および流線型の本体の回転角度の非線型結合
が用いられる。

【００１３】好ましくは、従属体の流体の流れを通過さ
せる流路は、流線型の本体から離れる向きに広がるよう
に形成されており、また、好ましくは、流体の流れを通
過させる流路を形成する部分は、逸らせ板形状を有して
いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好ましい実施例について説明する。図１は、本発
明の好ましい実施例による装置の原理的な側断面図であ
る。図１において、流線型の本体１の領域に従属体２が
配置されている。流線型の本体１は、流体の流れが押し
寄せる頭部３を有している。この流体の流れが押し寄せ
る頭部３は、流体の流れが離れる終端部４よりも丸みを
有するように形成されている。

【００１５】流体の流れが押し寄せる頭部３から、流体
の流れが離れる終端部４に向かって本体の中心軸５がの
びている。本体の中心軸５は、流線型の本体１の領域に
おける主流の向きを示している。

【００１６】流線型の本体１には、押し寄せる流体の流
れ６が作用する。図１に示した実施例では、流線型の本
体１は、この流体の流れ６に対して迎角７を有してい
る。迎角７に基づいて、押し寄せる流体の流れ６は、流
線型の本体１の領域において、本体の中心軸５に沿って
向きを変える。

【００１７】図１の実施例では、従属体２は、丸みをも
った側断面の輪郭８を有しており、流体の流れを通過さ
せる流路９を備えている。従属体２は、回転軸１０のま
わりに回転可能に配置され、本体の中心軸５に対する回
転角度１１を有している。特に、従属体２は、ギヤを介
して流線型の本体１に連結されることにより、一定の迎
角７が与えられた回転角度１１に自動的に導くようにな
っている。

【００１８】図１の実施例において、流体の流れを通過
させる流路９は、従属体２の内部において対称的に配置
される。これによって、従属体２の領域における好都合
な力の導入が可能となる。

【００１９】図２は、図１の装置が初期状態にある場合
の側断面図である。図２において、本体の中心軸５は、
押し寄せる流体の流れに平行にのびている。従属体２の
流体の流れを通過させる流路９もまた、流路を通過する
流線１２とともに本体の中心軸５に沿ってのびている。

【００２０】図３は、図１の装置が図１とは反対向きに
回転した状態を示す側断面図である。図３において、迎
角７およびそれに対応する従属体２の方向は、いずれも
図１の場合と反対向きになっている。図１並びに図３に
おいて、生じた流体力学的な力の向き１３を示した。

【００２１】流線型の本体１と従属体２との組み合わせ
は、例えば、船舶の安定板または横揺れ減衰板に適用さ
れ得る。従属体２は、例えば、鋼管から形成されること
ができ、そして、縦方向のスロットを備えている。縦方
向のスロットは、対称的に配置されることによって、２
つの対称的に形成された円周部分によって区画形成され
る。従属体２を流線型の本体１に連結するために、例え
ば、押しクランク伝動機構が使用され得る。

【００２２】流線型の本体１および従属体２が連結され
ている場合、これらの回転の割合は、ギヤによってもた
らされ得る。回転角度１１の迎角７に対する比の値とし
て、約１．５の値が好ましいことが実証された。実用に
際しては、１．２〜１．８の範囲内の値が選択されなけ
ればならない。

【００２３】流線型の本体１が主回転軸１４のまわりに
回転し、かつ従属体２が回転軸１０のまわりに回転する
とき、同一の向きの回転が生じ、その結果、従属体２の
流入開口１５は、常に、流線型の本体１の表面１６の領
域に向けられ、流線型の本体１の回転によって、押し寄
せる流体の流れから離れるように方向選定される。図示
の実施例では、迎角７は約２０°に、回転角度１１は約
３０°に設定されている。

【００２４】本発明による装置が作動することによっ
て、実質上、流線型の本体１が配置を変えるとき、図３
においてもたらされた従属体２の部分１７が、回転角度
１１の増大につれて、流体の流れに対してますます強く
作用する逸らせ板として機能する。こうして、逸らせ板
による浮力の増大が生じる。回転角度１１が増大するに
つれて、流体の流れを通過させる流路９も同様に、流線
型の本体１の表面１６に対してより強い浮力が生じる方
向に回転せしめられる。

【００２５】これによって、流体の流れが離れる終端部
４の領域における渦ゾーンから流体が運び去られ、この
場合翼形表面として機能する表面１６上において低圧領
域が増大する。従属体２の部分１７に対応して配置され
た部分１８は、回転角度１１が増大するにつれて、付加
された浮力の分け前を伴う弱められたテールプロフィー
ルとして機能する。

【００２６】２つの部分１７および１８が、流体の流れ
を通過させる流路９に関して対称的に配置されているこ
とによって、捩じり運動の際に、わずかな回転モーメン
トを与えるのみで済むという利点がもたらされる。とい
うのは、回転軸１０の外側に達する流体力学的な力は、
全く作用しないからである。

【００２７】図４は、本発明による装置の平面図であ
り、従属体２を本体１に連結するための構成の１例を示
すものである。図４において、装置は、２本の支持部材
１９および保持アーム２０を備えており、この領域に
は、ギヤ連結機構が配置される。

【００２８】図５は、図４においてＶ方向から見た立面
図である。図５において、流体の流れを通過させる流路
９は、従属体２の内部に形成された縦方向のスロットか
らなり、縦方向のスロットは、複数のスロット部分２１
から形成されている。各スロット部分２１の間には、支
持ウェブ２２が配置され、支持ウェブ２２は、補強のた
めに、２つの部分１７および１８に互いに接合されてい
る。図５からわかるように、支持部材１９は、保持リン
グ２３の領域において従属体２に結合している。わずか
な流体抵抗を支えるために、支持ウェブ２２は、２つの
部分１７および１８の側面において丸みを有している。

【００２９】図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った側断
面図であり、図７は、図５の従属体のＶＩＩ−ＶＩＩ線
に沿った側断面図である。図８は、本発明の別の実施例
による装置の側断面図である。図８からわかるように、
装置は、中心線に関して非対称に形成された側断面をも
つ流線型の本体１を有している。

【００３０】図９は、本発明のさらに別の実施例による
装置の側断面図である。図９に示すように、従属体２の
流体の流れを通過させる流路９は、本体の中心軸に沿っ
て流線型の本体１の流体の流れが離れる終端部４から離
れる向きに広がってのびている。この場合、本体１の流
体の流れが離れる終端部４から離れるにつれて連続的に
側断面が広がるのではなく、累進的に増大するようにな
っている。これによって、流体の流れが離れる終端部４
の外側において、２つの部分１７および１８の湾曲した
境界面は、流体の流れを通過させる流路９の領域に属す
る境界面を生じさせる。

【００３１】図１０は、本発明のさらに別の実施例によ
る装置の側断面図である。図１０において、流線型の本
体１の流体の流れが離れる終端部４は、従属体２の流体
の流れを通過させる流路９内に侵入している。終端部４
および従属体２の重なり合う面積に依存して、実現され
得る回転角度１１は減じられる。しかしながら、さらに
別の好ましい流体の流れを誘導する構成が可能である。

【００３２】図１１は、本発明のさらに別の実施例によ
る装置の側断面図である。図１１において、従属体２の
２つの部分１７および１８は、逸らせ板形状を有してい
る。こうして、二重逸らせ板が形成さる。この二重そら
せ板は、対応して独立に回転せしめられる場合に、生じ
るモーメントを減少させる。とりわけ、２つの部分１７
および１８を湾曲させて、それぞれの端部において尖ら
せることによって、さらに別の好ましい実施例をもたら
すことも可能である。

【００３３】図１１におけるように２つの部分１７およ
び１８が逸らせ板形状を有していることにより、下側の
逸らせ板１７によって、流体の流れは、これから滑らか
に離れながら向きを変える。その結果、循環が増し、部
分１７上に生じる角度が増大する。図１１の上側の逸ら
せ板１８によって、流線型の本体１の表面上において吸
込表面流が促進され、その結果、流体の流れが離れる危
険性が減じられる。これは、低圧分配にとって好まし
い。全体として、流線型の本体１の周囲の流体の流れが
良好なものとなり、流線型の本体１の周囲に渦流または
デッドゾーンの発生する危険性が減じられる。それによ
って、振動の誘発が回避され、あるいは少なくとも低減
される。

【００３４】図１２は、本発明のさらに別の実施例によ
る装置の側断面図である。図１２において、２つの部分
１７および１８を互いに対して安定させるため、流体の
流れを通過させる流路９の領域に、支持部材１９が配置
されている。図５に示した実施例の場合と同様、支持部
材１９は、横方向において互いに十分な間隔をあけて配
置され、通過する流体の流れが邪魔されないようになっ
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施例による装置の原理的な
側断面図であり、図中において、従属体は流線型の本体
に連結され、本体の中心軸に対して回転した位置にあ
る。

【図２】図１の装置の初期状態を示す側断面図である。

【図３】図１の装置が図１とは反対向きに回転した状態
を示す側断面図である。

【図４】本発明による装置の平面図である。

【図５】図４においてＶ方向から見た立面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った側断面図である。

【図７】図５の従属体のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った側断
面図である。

【図８】本発明の別の実施例による装置の側断面図であ
り、図中において、装置の本体は、中心線に関して非対
称な断面を有している。

【図９】本発明のさらに別の実施例による装置の側断面
図であり、図中において、従属体の流体の流れを通過さ
せる流路は、本体の中心軸に沿って本体から離れる向き
に広がってのびている。

【図１０】本発明のさらに別の実施例による装置の側断
面図であり、図中において従属体および流線型の本体は
互いに重なり合っている。

【図１１】本発明のさらに別の実施例による装置の側断
面図であり、図中において、従属体は、２つの逸らせ板
形状の部材を備えている。

【図１２】本発明のさらに別の実施例による装置の側断
面図であり、図中において、従属体の流体の流れを通過
させる流路には、補強のために支持ウェブが配置されて
いる。

【符号の説明】

１ 流線型の本体 ２ 従属体 ３ 流体の流れが押し寄せる頭部 ４ 流体の流れが離れる終端部 ５ 本体の中心軸 ６ 流体の流れ ７ 迎角 ８ 側断面の輪郭 ９ 流体の流れを通過させる流路 １０ 回転軸 １１ 回転角度 １２ 流路を通過する流線 １４ 主回転軸 １５ 流入開口 １６ 表面 １７、１８ 部分 １９ 支持部材 ２１ スロット部分

フロントページの続き (72)発明者 ディルク ユルゲンス ドイツ連邦共和国、22117 ハンブルグ、 コールバルク 30 デー (72)発明者 クリスチャン ティーメ ドイツ連邦共和国、21524 ボインシュト ルフ、リンデンシュトラーセ ２

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体中を運動する物体の近傍における流
   体の流れを誘導する装置であって、前記物体の胴体に連
   結され、流体の流れに関係する流体力学的な力を前記胴
   体に導入し、流体の流れが離れる終端部の領域よりも流
   体の流れが押し寄せる頭部の領域においてより丸みを有
   するように形成された流線型の本体を備えた装置におい
   て、 前記流線型の本体（１）における流体の流れが離れる終
   端部（４）の後方に、前記本体の中心軸（５）に沿って
   従属体（２）が配置され、前記従属体（２）は、流体の
   流れを通過させる流路（９）を備え、前記中心軸（５）
   を横切ってのびる回転軸（１０）に関して回転し得るよ
   うに案内されていることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記従属体（２）の側断面の輪郭（８）
   が、実質上円形であることを特徴とする請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】 前記流体の流れを通過させる流路（９）
   は、前記従属体（２）の内部に形成された縦方向のスロ
   ットからなっていることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記縦方向のスロットは、複数のスロッ
   ト部分に細分されていることを特徴とする請求項１〜請
   求項３のいずれかに記載の装置。
5. 【請求項５】 前記従属体（２）の配置は、前記流線型
   の本体（１）の配置に関係付けられていることを特徴と
   する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 【請求項６】 前記従属体（２）は、前記流線型の本体
   （１）が主回転軸（１４）のまわりに回転したとき、回
   転角度の比が１：１．５となるように前記回転軸（１
   ０）のまわりに回転するように、前記流線型の本体
   （１）に連結されていることを特徴とする請求項１〜請
   求項５のいずれかに記載の装置。
7. 【請求項７】 前記流体の流れを通過させる流路（９）
   は、前記側断面の輪郭（８）の内部において実質上同心
   的に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項
   ６のいずれかに記載の装置。
8. 【請求項８】 前記流線型の本体（１）および前記従属
   体（２）は、実質上同一の向きに回転することを特徴と
   する請求項１〜請求項７のいずれかに記載の装置。
9. 【請求項９】 前記従属体（２）は、細長い鋼管として
   形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項８の
   いずれかに記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記流線型の本体（１）および前記従
    属体（２）は、少なくとも１つのギヤによって連結され
    ていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか
    に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記従属体（２）および前記流線型の
    本体（１）の回転角度の線型結合を有していることを特
    徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の装
    置。
12. 【請求項１２】 前記従属体（２）および前記流線型の
    本体（１）の回転角度の非線型結合を有していることを
    特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の装
    置。
13. 【請求項１３】 前記従属体（２）の前記流体の流れを
    通過させる流路（９）は、前記流線型の本体（１）から
    離れる向きに広がるように形成されていることを特徴と
    する請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記流体の流れを通過させる流路
    （９）を形成する部分１７、１８は、逸らせ板形状を有
    していることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいず
    れかに記載の装置。