降低船隻方向舵阻力的方法
2023-10-05 18:23:09
專利名稱：降低船隻方向舵阻力的方法
技術領域：
本發明涉及一種降低船隻方向舵(Rudder)阻力的方法，尤指一種利用負壓來導入的氣體氣泡，使船隻方向舵降低阻力的方法。
背景技術：
船隻除了船體外，尚有附掛在船體外部的掛件或掛具，例如圖I所示的船隻10，其包括一船體11，及一樞設於船體11且位於吃水線12以下的螺旋槳13，且本圖所示船隻10位於該螺旋槳13後方的掛件為一船隻方向舵14,用來控制方向。圖2所示，上述船隻10的螺旋槳13所產生的水流流經船隻方向舵14的示意圖，由於船隻方向舵14正處於螺旋槳13高速水流下遊，會增大行船的阻力，但該船隻方向舵14卻又是本類型船隻10不可或缺的掛件。是以，船隻方向舵14於螺旋槳13高速水流中產生 的阻力，是無法避免的。但是，在先前技術中，解決上述問題點，大都是在該船舵不影響結構強度的原則下，僅能在形狀上設計流線型或作表面處理，來減少船隻方向舵的阻力。然，此等方法實際上能降低阻力的效果，不是仍有待提升，就是所費不貲；是以，如何能以低成本來降低船隻方向舵的阻力，進而減少燃油的消耗，已為船隻製造廠，乃至學術研究單位所欲解決的課題。
發明內容
本發明所要解決的主要技術問題在於，克服現有技術存在的上述缺陷，而提供一種降低船隻方向舵阻力的方法，其勿須變更任何原設計，僅須在原船隻方向舵前緣設置氣體氣泡釋出裝置，利用船體行進所產生的高速水流衝擊船隻方向舵的迎水面，據以形成負壓來導入氣體氣泡，利用導入的氣體氣泡，來部分隔離水流與船隻方向舵的接觸，即可降低船隻方向舵對螺旋槳所產生的高速水流的阻力，達到節能的功效。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是—種降低船隻方向舵(Rudder)阻力的方法，尤指一種利用負壓導入氣體氣泡來降低船隻方向舵於水中阻力的方法，其特徵在於，其包含a)提供一船隻，其預定位置設有船體行進所必須的螺旋槳，及設於該螺旋槳後方的船隻方向舵；b)在前述船隻方向舵的前緣設置有氣體氣泡釋出裝置，其利用一中空元件所構成設置在該船隻方向舵的迎水面，其上設有至少一個氣體導入口，且兩側設有數個氣體氣泡釋出口 ；c)提供一氣體導入裝置，其包括至少一導氣管體，該導氣管體上端具有一進氣口，而下段部連接至該氣體氣泡釋出裝置的氣體導入口；d)利用該船體行進時，螺旋槳所產生的高速水流(F)衝擊該船隻方向舵的迎水面，利用伯努利原理(Bernoulli』 s Principle)於該氣體氣泡釋出口形成負壓,來吸入氣體；e)前述氣體經由該導氣管體流入該氣體導入口，並經由該氣體氣泡釋出口釋出與水流混合後，形成眾多的氣體氣泡；f)利用前述釋出的氣體氣泡來隔離部分水流與該船隻方向舵之間的接觸摩擦，藉以降低船隻方向舵對螺旋槳所產生的高速水流的阻力。所述降低船隻方向舵(Rudder)阻力的方法，其中，該導氣管體上端的進氣口設在所述船體內或高於吃水線上。所述降低船隻方向舵(Rudder)阻力的方法，其中，該氣體導入裝置進一步利用輔助方式導入氣體，包括廢氣利用，以引擎廢氣或蒸汽渦輪尾氣等低壓氣體，送入該導氣管體內。所述降低船隻方向舵(Rudder)阻力的方法，更設有一加壓裝置，其由所述船體的空壓機、鼓風機、引擎、蒸汽渦輪或渦輪增壓器其中任一所構成，以加壓方式將氣體送入該導氣管體內。本發明的有益效果是，其勿須變更任何原設計，僅須在原船隻方向舵前緣設置氣體氣泡釋出裝置，利用船體行進所產生的高速水流衝擊船隻方向舵的迎水面，據以形成負壓來導入氣體氣泡，利用導入的氣體氣泡，來部分隔離水流與船隻方向舵的接觸，即可降低船隻方向舵對螺旋槳所產生的高速水流的阻力，達到節能的功效。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖I是現有船隻方向航不意圖。圖2是現有水流流經船隻方向航的不意圖。圖3是本發明的氣體氣泡產生示意圖。 圖4是本發明的氣體導入裝置示意圖。圖5是圖4所示5-5斷面剖示圖。圖6是圖5所示6部位所指的主要構造放大示意圖，用以顯示該氣體氣泡於負壓廣生的不意圖。圖7是圖6所示氣體氣泡釋出裝置的部分立體示意圖。圖中標號說明10 船隻11 船體12吃水線13螺旋槳131動力引擎14船隻方向舵20氣體氣泡釋出裝置21中空元件211氣體導入口212氣體氣泡釋出口
30氣體導入裝置31導氣管體32 進氣口33控制閥34加壓裝置50氣體氣泡F高速水流
具體實施例方式以下針對本發明上述技術特徵提供較佳實施例。但，船隻方向舵型式繁多，且形狀及構造皆不完全相同，因此僅以較佳實施例加以說明，但其所運用的技術手段則相同，容不
逐一贅述。首先，請參閱圖3 圖6所示，其中圖3所示是揭示本發明的氣體氣泡50降低船舵阻力的示意圖，用以與圖2現有的船隻方向舵14表面阻力作比較；圖4、圖5所則揭示本發明一較佳可行實施例，其實施步驟及具體構造包含a)提供一船隻10，本實施例中該船隻10的船體11具有一螺旋槳13，是由一動力引擎131所帶動，使該螺旋槳13送出高速水流F，而一船隻方向舵14設在該螺旋槳13之後。b)在前述船隻方向舵14的前緣設有氣體氣泡釋出裝置20，如圖6、圖7所示，本實施例中，該氣體氣泡釋出裝置20利用一中空元件21所構成，設置在該船隻方向舵14的迎水面，該中空元件21設有至少一個氣體導入口 211，且兩側設有數個氣體氣泡釋出口 212，該氣體氣泡釋出口 212可為圓孔或其它形體，本實施例中，該中空元件21為一圓管設在該船隻方向舵14前緣的迎水面，但不限定於此。即本發明的中空元件21，可為其它形體，並在各型管體上鑽設有多數的氣體氣泡釋出口 212，且該氣體氣泡釋出口 212可為圓孔或其它形狀。此種形狀上的變化，皆為本發明可實施範圍。再者，該中空元件21可於船隻出廠時，即與該船隻方向舵14 一體成型，並設有氣體氣泡釋出口 212 ;亦可在服役船隻，以加掛方式設置而固定在該船隻方向舵14的迎水面，不會破壞到船隻方向舵14的結構，且設置上也非常方便。c)提供一氣體導入裝置30，如圖4所示，其包括至少一導氣管體31，該導氣管體31上端具有一進氣口 32，而下段部連接至該氣體氣泡釋出裝置20的氣體導入口 211。而該導氣管體31上端的進氣口 32可設在船體11內或高於吃水線12上。d)利用該船體11行進時，螺旋槳13所產生的高速水流F衝擊該船隻方向舵14的迎水面，利用伯努利原理(Bernoulli’s Principle)於該氣體氣泡釋出口 212形成負壓,來吸入氣體；由於螺旋槳13轉動時，其所產生的軸向水流的速度極快，因此可以在該氣體氣泡釋出口 212產生很大的負壓來吸入氣體，而這種氣體的導入方法完全不用動力，只要螺旋槳13轉動，即可將氣體導入，形成無數的氣體氣泡50非常節省能源。e)前述氣體經由該導氣管體31流入該氣體導入口 211，並經由該氣體氣泡釋出口212釋出與水流混合後，形成眾多的氣體氣泡50。f)如圖3所示，利用前述釋出的氣體氣泡50來隔離部分水流F與該船隻方向舵14的接觸摩擦，藉以降低船隻方向舵14對螺旋槳13所產生的高速水流的阻力。申言之，水的阻力比空氣大約700 800倍，因此利用氣體氣泡50來部分隔離水流與船隻方向舵14的接觸，阻力必然降低，船隻方向舵14與水流接觸的氣體氣泡50隔離愈多，減少阻力的效果越好。經由上述技術手段，使得本發明導入氣體氣泡50，僅須在船隻方向舵14前緣的高速水流區，設置氣體氣泡釋出裝置20即可，無須任何動力及變更原先設計。如圖4所示，本發明縱然須要輔助打入氣體，則可利用船體11內原有的資源，例如該氣體導入裝置30的導氣管體31進一步連接一加壓裝置34，且該導氣管體31與該加壓裝置34間設有一控制閥33，該加壓裝置34是將該船體11的空氣、引擎廢氣或蒸汽渦輪尾氣等氣體，以加壓輔助方式送入該導氣管體31內。且，該加壓裝置34可以由該船體11內原有的空壓機、鼓風機，引擎或蒸汽渦輪其中任一所構成，其應用上可利用上述引擎廢氣、蒸氣渦輪尾氣等低壓氣體直接導入，因此屬於資源回收再利用，不會增加資源及增加成本。此外，也可以利用上述引擎廢氣、蒸氣渦輪尾氣等來帶動渦輪增壓器，製造加壓氣體，從氣體氣泡釋出口 212釋出。此外，利用鼓風機等所構成的加壓裝置34，亦能以少量的動力來供應加壓氣體，利用大量的氣體氣泡50來隔離高速水流F與船隻方向舵14的接觸，可以獲得更高的減少阻力效果，具有能以少量的動力既可獲得數倍的動力效果，而以上輔助直接導入氣體或以加壓方式導入氣體，皆為該加壓裝置34所能實施，容不贅述。本發明運用一氣體氣泡釋出裝置20裝設在船隻方向舵14前緣，巧妙利用伯努利原理「高速流體使周圍產生負壓」，利用此一技術手段來導入氣體，進而釋放出氣體氣泡50來部分隔離水流與船隻方向舵14的接觸，即能以最節能及有效的手段，達到降低船隻方向舵14對螺旋槳13所產生的高速水流F的阻力的功效增進。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。綜上所述，本發明在結構設計、使用實用性及成本效益上，完全符合產業發展所需，且所揭示的結構亦是具有前所未有的創新構造，具有新穎性、創造性、實用性，符合有關發明專利要件的規定，故依法提起申請。
權利要求
1.一種降低船隻方向舵阻力的方法，尤指一種利用負壓導入氣體氣泡來降低船隻方向舵於水中阻力的方法，其特徵在於，其包含 a)提供一船隻，其預定位置設有船體行進所必須的螺旋槳，及設於該螺旋槳後方的船隻方向舵； b)在前述船隻方向舵的前緣設置有氣體氣泡釋出裝置，其利用一中空元件所構成設置在該船隻方向舵的迎水面，其上設有至少一個氣體導入口，且兩側設有數個氣體氣泡釋出Π ； c)提供一氣體導入裝置，其包括至少一導氣管體，該導氣管體上端具有一進氣口，而下段部連接至該氣體氣泡釋出裝置的氣體導入口 ； d)利用該船體行進時，螺旋槳所產生的高速水流(F)衝擊該船隻方向舵的迎水面，利用伯努利原理於該氣體氣泡釋出口形成負壓，來吸入氣體； e)前述氣體經由該導氣管體流入該氣體導入口，並經由該氣體氣泡釋出口釋出與水流混合後，形成眾多的氣體氣泡； f)利用前述釋出的氣體氣泡來隔離部分水流與該船隻方向舵之間的接觸摩擦，藉以降低船隻方向舵對螺旋槳所產生的高速水流的阻力。
2.根據權利要求I所述的降低船隻方向舵阻力的方法，其特徵在於，所述導氣管體上端的進氣口設在所述船體內或高於吃水線上。
3.根據權利要求2所述的降低船隻方向舵阻力的方法，其特徵在於，所述氣體導入裝置進一步利用輔助方式導入氣體，包括廢氣利用，以引擎廢氣或蒸汽渦輪尾氣等低壓氣體，送入該導氣管體內。
4.根據權利要求3所述的降低船隻方向舵阻力的方法，其特徵在於，更設有一加壓裝置，其由所述船體的空壓機、鼓風機、引擎、蒸汽渦輪或渦輪增壓器其中任一所構成，以加壓方式將氣體送入該導氣管體內。
全文摘要
一種降低船隻方向舵阻力的方法，尤指一種利用負壓導入氣體氣泡來降低船隻方向舵於水中阻力的方法，包含提供一船隻，預定位置設有船體行進所必須的螺旋槳，及設於螺旋槳後方的船隻方向舵；在船隻方向舵的前緣設置有氣體氣泡釋出裝置；提供一氣體導入裝置，包括至少一導氣管體，導氣管體上端有一進氣口，而下段部連接至氣體氣泡釋出裝置的氣體導入口；利用船體行進時，螺旋槳產生的高速水流衝擊船隻方向舵的迎水面，利用伯努利原理於氣體氣泡釋出口形成負壓，來吸入氣體；氣體經由導氣管體流入氣體導入口，經由氣體氣泡釋出口釋出與水流混合後，形成眾多的氣體氣泡。本發明可降低船隻方向舵對螺旋槳所產生的高速水流的阻力，達到節能的功效。
文檔編號B63B1/38GK102951255SQ201110235849
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者林瑞麟 申請人:林瑞麟