CN101137538B - 船舶的船尾结构 - Google Patents

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Abstract

在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，对于螺旋桨(1、2)的轴心的上下方向至少0.4R(R为螺旋桨半径)范围的船尾船体的水线面形状，相对于船体中心线使该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度(双幅)为600mm以下。而且也可以在螺旋桨轴(3、4)穿过的船尾管(3a、4a)与船尾船体(S)之间设置托架翼片(8)。又可以在螺旋桨轴(3、4)上方的船尾船体(S)上设置改善由于前方螺旋桨(2)的旋转而加速，向后方螺旋桨(1)流入的后流分布用的伴流改善翼片(13)。

Description

船舶的船尾结构 
技术领域
本发明涉及具备谋求减少螺旋桨的支承力以及空泡现象(cavitation)的发生的重叠螺旋桨(overlapping propeller，简称OLP)的船舶的船尾结构。 
背景技术
随着船舶的大型化和高速化，在单轴船上螺旋桨的负载度增大，螺旋桨的效率下降。为了提高螺旋桨的效率，改善推进性能，有装备两支螺旋桨的技术。装备两支螺旋桨时，每一螺旋桨的负载减半，螺旋桨的效率得到提高。在这种情况下，尽量避免增加船体的阻力、不降低船壳的效率是重要的，作为能够实现这些要求的已有技术，已知有双重反转螺旋桨和重叠螺旋桨。 
这当中，作为像双重反转螺旋桨那样不使推进器轴系统和主机关装置复杂化而能够提高推进性能的装置，有重叠螺旋桨(参照例如专利文献1)。 
专利文献1的重叠螺旋桨，是将左右成对的螺旋桨配置为使它们的中心位于左右底舱涡旋的中心附近，两个螺旋桨的旋转方向设定为与底舱涡旋相反的方向、也就是往外转，使这些螺旋桨的基准线在船的长度方向上的位置相同或稍微错开，而且它们的旋转面在俯视时在不重叠的限度内相互接近，同时使两螺旋桨的倾斜面相互向远离对方的螺旋桨的方向倾斜地形成该两螺旋桨的推进装置。 
还有，在专利文献2中，公开了使左右舷的螺旋桨的旋转方向都向同一方向，从而能够用后侧的螺旋桨回收前侧螺旋桨的旋转流的重叠螺旋桨。 
专利文献1：日本实开平5-26796号公报 
专利文献2：实开平4-123899号公报 
发明内容
但是，通常的单轴船型的船舶在螺旋桨面内而且接近船体中心线的地方存在非常缓慢的水流流动，而且越是远离船体中心线水流的流动越快(参照图5的伴流分布图)。在专利文献1那样的螺旋桨中心与船体的中心不一致的螺旋桨旋转的情况下，螺旋桨的旋翼一次旋转中交替在较慢的流体和较快的流体中通过，因此螺旋桨的旋翼上受到的负荷有较大的变动，与单轴船相比，支承力过大。 
而且由于螺旋桨的旋翼通过船体中心线附近的非常缓慢的水流中，在通常的设计的情况下，在螺旋桨的旋翼的广大范围内发生空泡现象，成为螺旋桨表面发生磨耗的原因。 
本发明的目的在于，在装备重叠螺旋桨的具有单轴船型的船尾船体的船舶中，使螺旋桨面内的船尾船体的水线面形状尖锐化，或设置托架翼片(bracket fins)，或设置伴流改善翼片，利用这一类的方法减小螺旋桨的支承力以及减少空泡现象的发生。 
为了解决上述存在问题，本发明的船舶的船尾结构，在装备将左右成一对的螺旋桨配置为使这些螺旋桨的轴心位于左右底舱涡旋(bilge vortices)的中心附近，将至少一个螺旋桨的旋转方向设定为与底舱涡旋相反的方向、也就是往外转，使各螺旋桨的旋转面在俯视时在相互不重叠的限度内相互接近，同时使两螺旋桨的倾斜面相互向远离对方的螺旋桨的方向倾斜地形成该两螺旋桨的推进装置(下面称为“重叠螺旋桨”)的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，其特征在于，使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R(R为螺旋桨半径)范围的船尾船体的水线面形状形成尖锐的形状，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，同时使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度(双幅)为600mm以下。 
如果采用这样的结构，则在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，能够使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R(R为螺旋桨半径)范围的船尾船体形成向着船尾方向尖锐的形状。而且借助于此，使螺旋桨面内的流体的流动速度增加，螺旋桨一次旋转时进入螺旋桨旋翼的流入速度均匀，以此能够减小支承力，而且船体中心线附近的流体的流动速度增加，以此能够抑制螺旋桨旋翼上发生的空泡现象。 
使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R(R为螺旋桨半径)范围的船体尖锐化的理由是，在该区域存在着重叠螺旋桨通过船体中心线附近时成问题的流速缓慢区域。还有，虽然是要兼顾推进效率，但是从减轻空泡现象、支承力的考虑出发，最好是使螺旋桨的轴心的上下方向的0.6R范围的船体尖锐化。而且使水线面的后端部的角度α为15度以下，是因为如果超过15度，则由于剥离等原因，船体后方的流动变慢。 
又，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，形成比船尾端更从前方的船尾船体两舷突出的螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙用托架翼片(bracket fins)堵住的船舶的船尾结构。 
也就是说，重叠螺旋桨的螺旋桨轴穿过的船尾管，由于螺旋桨轴比船尾端更从前方两舷突出，该船尾管与船体在船的长度方向上的间隙利用托架翼片堵住，因此托架翼片能够堵住船尾船体产生的剥离涡旋以使涡旋减弱，减小进入船体中心线附近的螺旋桨面的水流的旋转成分。其结果是，在容易发生空泡现象的船体中心线附近向螺旋桨的旋转方向流入的速度下降，因此空泡现象的初生(空泡现象开始出现)受到抑制。 
另一方面，支承力起因于通过船体中心线附近的缓慢流动的流体中的螺旋桨翼片上发生的比较大的推力与通过船体外侧的较快流动的流体中的螺旋桨翼片上发生的比较小的推力之间的不均，但是通过设置托架翼片，使得进入船体中心线附近的螺旋桨面的水流的旋转成分减少，使得通过船体中心线附近的螺旋桨的翼片上发生的推力减小，其结果是，各螺旋桨翼片的流体力作用于对螺旋桨轴平均化的方向上，使支承力减小。同时减弱船尾剥离涡旋，因此能够得到减小船体的粘滞阻力的效果。 
又，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，形成如下所述的船尾结构，即在螺旋桨轴上方的船尾船体上，设置改善由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布用的伴流改善翼片，使其向着所述后流的流速变化量大的部位，或向着前方螺旋桨与后方螺旋桨旋转时重叠的区域。 
采用这样的结构，由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布，可以用前方螺旋桨的前方的船尾船体上设置的伴流改善翼片改善。也就是说，利用该伴流改善翼片，使后流的大的流速变化减缓，也就是说，可以变成减小后流的加速程度，同时其速度梯度也变得平缓的流场。其结果是，能够使支承力减小，空泡现象的发生能够得到抑制。 
还有，虽说是相同的单轴船型，伴流分布也因船而不同，在使用通常的单轴船型的OLP的情况下，最好是将伴流改善翼片设置在向着前方螺旋桨与后方螺旋桨重叠的区域，即向着后流的流速变化量大的部位的方向上，沿着船尾船体两舷对称设置。当然也可以根据伴流分布将左右舷的伴流改善翼片设置得高低不平，也可以只在单侧舷设置伴流改善翼片。 
而且船舶的船尾结构是，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R范围(R为螺旋桨的半径)的船尾船体的水线面形状尖锐化，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度(双幅)为600mm以下，同时比船尾端更从前方的船尾船体两舷突出的螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙用托架翼片堵住。 
如果采用这样的结构，则使螺旋桨的轴心高度附近的上下一定范围的水线面形状尖锐化，因此使螺旋桨面内的流体的流动增加，螺旋桨一次旋转时进入螺旋桨旋翼的流入速度均匀化。而且通过设置托架翼片，能够减小进入船体中心线附近的螺旋桨面的水流的旋转成分，因此通过船体中心线附近的螺旋桨的旋翼上发生的推力减小，这些作用相加，使得各螺旋桨的旋翼的流体力作用于相对螺旋桨轴均匀化的方向，能够进一步减小支承力。 
而且由于使船体中心线附近的流体的流速增加，螺旋桨的旋翼上的空泡现象的初生受到抑制。而且还由于在空泡现象容易发生的船体中心线附近向螺旋桨旋转方向的流入速度低下，空泡现象的初生进一步受到抑制。较佳地，使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，这样可同时对船尾剥离涡流进行整流，因此能够得到减小船体的粘滞阻力的效果。 
而且，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R范围(R为螺旋桨的半径)的船尾船体的水线面形状尖锐化，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度(双幅)为600mm以下，同时在螺旋桨轴上方的船尾船体上，设置改善由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布用的伴流改善翼片，使其向着所述后流的流速变化量大的部位。 
如果采用这样的结构，则上述船尾船体尖锐化产生的作用和伴流改善翼片产生的作用相互促进，能够进一步降低支承力，而且能够得到空泡现象的抑制作用。 
而且，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，比船尾端更从前方的船尾船体两舷突出的螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙用托架翼片堵住，同时在螺旋桨轴上方的船尾船体上，设置改善由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布用的伴流改善翼片，使其向着所述 后流的流速变化量大的部位，或向着前方螺旋桨与后方螺旋桨旋转时重叠的区域。 
如果采用这样的结构，则托架翼片产生的作用与伴流改善翼片产生的作用相互促进，能够进一步降低支承力，而且能够得到空泡现象的抑制作用。 
而且，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R(R为螺旋桨的半径)范围的船尾船体的水线面形状尖锐化，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度(双幅)为600mm以下，同时比船尾端更从前方的船尾船体两舷突出的螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙用托架翼片堵住，而且在螺旋桨轴上方的船尾船体上，设置改善由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布用的伴流改善翼片，使其向着所述后流的流速变化量大的部位，或向着前方螺旋桨与后方螺旋桨旋转时重叠的区域。 
如果采用这样的结构，则上述船尾船体尖锐化、托架翼片和伴流改善翼片产生的3个作用相互促进，能够进一步降低支承力，而且能够得到抑制空泡现象发生的作用。 
而且，在上述船尾结构中，使托架翼片形成为在船尾管的外径范围内从该托架翼片的基端部向船尾方向慢慢向上或向下的直线或曲线形状的情况下，能够调整流入螺旋桨的旋转水流的流速。也就是说，使托架翼片越向船尾端越向上的情况下，旋转流体的旋转方向上的流速变小，因此能够进一步抑制空泡现象而且加强降低支承力的效果。而在使托架翼片越向船尾端越向下的情况下，旋转方向上的流速变大，因此能够进一步提高推进效率。 
又，在上述船尾结构中，使托架翼片形成为从该托架翼片的基端部向船尾方向直线延伸，同时在船尾管的外径范围内从该托架翼片的前端部附近向船尾方向慢慢向上或向下的直线或曲线形状的情况下，能够得到与上面所述相同的作用。 
而且，在上述船尾结构中，将位于船艏侧的前方螺旋桨的旋转方向设定为与底舱涡旋相反的方向、也就是往外转，同时将位于船尾侧的后方螺旋桨的旋转方向设定为与前方螺旋桨相同的方向、也就是往内转的情况下，能够谋求用前方螺旋桨回收底舱涡旋的旋转流，而且能够利用位于船尾侧的螺旋桨回收该前方螺旋桨的旋转形成的旋转流。又，上述水线面的后端部的角度α，最好是相对于船体中心线为15度以下，因为如果超过15度，则由于剥离等原因，造成船体后方的流体流动变慢。 
如果采用本发明，则即使是重叠螺旋桨，也能够使支承力小于或等于单轴船，而且能够有效地抑制有害的空泡现象的发生。 
而且由于利用托架翼片堵塞螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙，能够减小支承力而且抑制空泡现象的发生，同时船体阻力最多也能够减小2％左右。 
而且通过设置伴流改善翼片，也能够减小支承力，而且能够得抑制空泡现象的发生的效果。 
而且通过将船尾船体尖锐化、托架翼片和伴流改善翼片相互组合，能够使它们产生的作用效果相互促进，能够进一步降低支承力，而且能够得到抑制空泡现象发生的效果。 
附图说明
图1(a)、(b)分别是从船尾部的后方观察重叠螺旋桨的背面图。(a)的形态表示左右舷的螺旋桨都是往外转的情况，(b)的形态表示左舷的螺旋桨(位于船艏侧的螺旋桨)往外转的情况，右舷的螺旋桨(位于船尾侧的螺旋桨)往内转的情况。 
图2为其平面图。 
图3是船尾船体的船尾端部附近的一部分的放大平面图。 
图4是本发明的伴流分布与螺旋桨的配置图。 
图5是已有的单轴船的船尾部的伴流分布图。 
图6是托架翼片的侧断面形状，(a)是翼片形状，(b)是圆弧翼片形状，(c)是板状形状的情况。 
图7是将托架翼片做成曲线形状的情况下的侧断面图。 
图8是在船尾船体与船尾管之间设置托架翼片的情况下的船尾端附近的横断面图。 
图9是两舷对称地在螺旋桨前方的船尾船体上设置伴流改善翼片时的右舷的侧面图(透视表示托架翼片8)。 
图10为其平面图(只有船尾船体和伴流改善翼片以实线表示，其他以假想线表示。 
图11(a)、(b)、(c)表示设置伴流改善翼片的3个不同的状态图。 
图12表示在重叠螺旋桨船型中，在只使前方螺旋桨转动的状态下，流入后方 螺旋桨的后流分布的试验测定结果。本图为没有设置伴流改善翼片的情况下的伴流分布图 
图13表示同样设置伴流改善翼片的情况下的伴流分布图。 
符号说明 
1                (后方)螺旋桨
2                (前方)螺旋桨
1a、2a           倾斜面 
1c、2c           螺旋桨旋转轨迹 
3、4             螺旋桨轴 
3a、4a           船尾管 
5、6             螺旋桨轮毂 
7                舵 
8                托架翼片 
11               重叠区域 
12               流速变化量的大的部位 
13               伴流改善翼片 
B1、B2           底舱涡旋 
R1、R2、R3       螺旋桨的旋转方向 
O                螺旋桨轴心 
S                船尾船体 
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。图1(a)、(b)是从船尾部的后方向前方观察重叠螺旋桨的背面图。图2为其平面图。还有，左右舷的螺旋桨不管是左右哪一个在前都可以，图2是一个例子。 
如图1(a)和图2所示，两台、即左右成一对的螺旋桨1、2(右舷螺旋桨1、左舷螺旋桨2)，将其螺旋桨轴3、4相对于船体中心线C对称配置。 
两个螺旋桨1、2的高度方向上的位置和船体宽度方向上的位置设定为两个螺旋桨1、2的螺旋桨轴3、4分别位于左右底舱涡旋B1、B2的中心附近，两个螺旋桨1、2的旋转方向R1、R2设定为与底舱涡旋B1、B2相反的方向、也就是往 外转。而且使得螺旋桨1、2的基准线的船的长度方向上的位置相同或稍有偏移，而且使他们的旋转面在俯视时相互不重叠的限度内相互接近，同时使两螺旋桨1、2的倾斜面1a、2a相互向远离对方的螺旋桨的方向倾斜地形成该两螺旋桨。 
如图2所示，两舷的螺旋桨轮毂5、6的前后位置相同，螺旋桨轮毂5、6上分别辐射状突出地设置右舷螺旋桨1和左舷螺旋桨2。而且右舷螺旋桨1的倾斜面1a形成为从垂直于螺旋桨轴3的面向后方倾斜，而且左舷螺旋桨2的倾斜面2a形成为从垂直于螺旋桨轴4的面向前方倾斜。在图2中，左舷螺旋桨2是位于船艏侧的螺旋桨(也称为前方螺旋桨)，右舷螺旋桨1是位于船尾侧的螺旋桨(也称为后方螺旋桨)。这时，如图2所示，前方螺旋桨的倾斜面一定向前方倾斜，后方螺旋桨的倾斜面一定向后方倾斜。 
在图1(b)所示的形态中，将位于船艏侧的螺旋桨、即左舷螺旋桨的旋转方向R2设定为与底舱涡旋B2相反的方向、也就是往外转，同时将位于船尾侧的螺旋桨、也就是右舷螺旋桨1的旋转方向R3设定为与船艏侧的螺旋桨(左舷螺旋桨2)相同的方向、也就是往内转。借助于此，可以利用船艏侧的螺旋桨(左舷螺旋桨2)回收底舱涡旋旋转流，并且一边利用右舷螺旋桨1回收船艏侧的螺旋桨(左舷螺旋桨2)的旋转形成的旋转流。在这一例子中，左舷螺旋桨位于前方，而使右舷螺旋桨位于后方，但是也可以使其前后位置颠倒。在这种情况下，将前方螺旋桨设定为与底舱涡旋相反的方向、也就是往外转。 
在图1(a)、(b)中，虚线表示船尾部的船体线图，该图所示的船型形成为以船体中心线C为基准对称，往船尾端逐步变窄的形状的所谓单轴船型的船尾船体。 
在这样的单轴船型的船尾部的水流中，如图4的本发明的伴流分布和螺旋桨配置图所示，存在如上所述的左右对称的底舱涡旋B1、B2。图中箭头表示底舱涡旋B1、B2的水流方向，底舱涡旋B1、B2沿着向船体中心的往内转，从船尾后方观察时，在右舷形成逆时针旋转的旋转流，在左舷形成顺时针旋转的旋转流。 
如在图1(a)中所述，将螺旋桨轴3、4配置于该底舱涡旋B 1、B2的中心附近，将螺旋桨旋转方向R1、R2设定为与底舱涡旋B1、B2的旋转方向相反的往外转。借助于此，能够谋求有效利用左右舷的底舱涡旋B1、B2，提高船壳效率。 
如图2所示，一对螺旋桨轴3、4以及插通螺旋桨轴3、4的船尾管3a、4a大致平行地从比船尾端更靠前方的船尾船体S的两舷向船尾方向延伸(根据主机的 配置向船尾方向形成“八”字形或倒“八”字形延伸，各螺旋桨轴3、4的前端上设置的螺旋桨轮毂5、6上设置螺旋桨1、2。 
如图1和图4所示，螺旋桨1、2沿着旋转轨迹1c、2c旋转，而且如图2所示，在螺旋桨后方，在船体中心线C上设置舵。 
也如图2和图3(船尾端的一部分的放大平面图)所示，船尾船体S形成向船尾方向如下所述尖锐化的锐角状的山形剖面。 
也就是说，对于螺旋桨的轴心O的至少上下方向0.4R(R为螺旋桨半径)的范围、最好是上下方向的0.6R的范围的水线面形状，使该水线面的后端部角度α相对于船体中心线C为15°以下(0～15°)，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度(双幅)W为600mm以下，谋求船尾船体S的尖锐化。 
如果采用这样的结构，将图4的本发明的船尾部的伴流分布图与图5的已有的单轴船的船尾部的伴流分布图加以比较就可以知道，螺旋桨轴心O的高度附近至少上下方向0.4R范围的流体的流动增加，螺旋桨一次旋转时进入螺旋桨旋翼的流入速度均匀化。因此支承力减小，同时船体中心线C附近流体的流动速度增加，因此能够抑制螺旋桨旋翼上的空泡现象的发生。 
在这里，使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R(R为螺旋桨半径)的范围尖锐化的理由是，该领域为重叠螺旋桨通过船体中心线时成问题的流速缓慢区域。从减小空泡现象、减小支承力的考虑出发，而且也兼有对推进效率的考虑，最好是使螺旋桨轴心的上下方向0.6R范围的船体尖锐化。而且，使水线面后端部的角度α为15°以下是因为如果超过15°，则会发生剥离等情况造成船体后方的流体流动变慢。 
如图2所示，在尖锐化的船尾船体S与插通螺旋桨轴3、4的船尾管3a、4a之间，设置作为附加构件的托架翼片8。也就是说，船尾船体S与船尾管3a、4a之间的几乎整个间隙，由从船尾端前方的两舷船体S向水平方向突出的船尾管3a、4a向船尾船体S方向延伸的托架翼片8堵住。 
如果将图4的本发明的船尾部的伴流分布图与图5的已有的单轴船的船尾部的伴流分布图加以比较就能够了解到，由于设置这样的托架翼片8，从船尾船底发生的剥离涡旋被托架翼片8堵塞因而减弱，使得进入船体中心线C附近的螺旋桨面的流体的旋转成分减少。还有，图4和图5中的曲线上的数值是以船速表示的船的长度方向的流速的无量纲值，箭头是表示螺旋桨面内的流速的矢量。 
其结果是，在空泡现象容易发生的船体中心线附近向螺旋桨旋转方向流入的流入速度下降，因此空泡现象的初生受到抑制。 
同时，也使支承力减少。也就是说，在不设置托架翼片8的情况下，通过船体中心线C附近的低流速流体中的螺旋桨旋翼上发生的比较大的推力与通过船体外侧的流速较快的流体中的螺旋桨旋翼上发生的比较小的推力之间的不均匀形成问题，但是由于托架翼片8的设置，进入船体中心线C附近的螺旋桨面的流体的旋转成分减少，通过船体中心线C附近的螺旋桨旋翼上发生的推力降低。因此使各螺旋桨旋翼的流体力作用与相对于螺旋桨轴平均化的方向上，使支承力减小。借助于该托架翼片8，也将船尾管3a、4a(螺旋桨轴3、4)牢固地支持于船体侧。而且由于使船尾剥离涡旋减弱，也能够得到使船体的粘性阻力减小的效果。 
上述托架翼片8在船的长度方向的纵剖面形状如图6(a)～(c)所示，其中心线8a向着船尾方向直线延伸，其整体形状也可以形成翼形、半圆弧翼形、板状中的任何形状。 
在图6(a)中，如点划线所示，托架翼片8的后端部，在任意位置上以θ＝0～20°的角度向上方或下方折。或者也可以托架翼片8形成曲线形状，如图7所示，从船侧观察的中心线8a向船尾方向慢慢升高或慢慢降低，形成θ＝0～20°的角度。这样就能够调整流入螺旋桨的旋转流体的流速。也就是说，在使托架翼片8越向船尾端越升高的情况下，旋转流体在旋转方向上的流速变小，因此抑制空泡现象和降低支承力的效果更好。而且，在使托架翼片8越向船尾越向下的情况下，旋转方向上的流速变大，因此能够进一步提高推进效率。 
在这里，使弯折角度为向上或向下20°以下是因为如果超过20°则托架翼片本身会造成阻力。 
在图8所示的例子中，将托架翼片8在船尾管3a、4a与船尾船体S之间水平(在垂直于船体中心线C的方向上)设置，最好是托架翼片8的最大厚度采用比插通螺旋桨轴的船尾管3a、4a的直径(外径)小的尺寸，因为这样能够抑制阻力的增加。 
又，在图9的右舷侧面图所示的例子中，也可以将翼断面形状的托架翼片8做成从其基端部往船尾方向到端部为止慢慢地，在这一例子中是向下的曲线形状。在这种情况下，配置为曲线形状的托架翼片8处于船尾管3a的外径范围内。 也就是说，图9的托架翼片8，其基端部位于船尾管3a的上端位置上，以这里为基点向船尾方向延伸，托架翼片8的后端部在船尾管3a的下端位置终止。还可以不将托架翼片8做成曲线形状，而将图6(a)～(c)那样的直线状延伸的托架翼片8向船尾方向笔直水平配置，或在船尾管3a的外径范围内向下或向上倾斜设置。在整个托架翼片8作向下或向上的曲线配置或直线倾斜配置的情况下，可以提高托架翼片8具有的作用效果。 
但是，在重叠螺旋桨(OLP)船型中(参照图2)，流入设置于后方的后方螺旋桨1的水流(后流)很大程度上受到前方螺旋桨2的旋转流的影响。因此后方螺旋桨1在与已有的单轴船已知的伴流分布不同的复杂的流场(后流分布)中动作。为了调查这一点，进行了模型试验。图12、13表示在重叠螺旋桨船型中只使前方螺旋桨2旋转的状态下，对流入后方螺旋桨1的后流分布利用试验进行测试的结果。图12表示没有下述伴流改善翼片13的情况下的伴流分布，图13表示设置伴流改善翼片13的情况下的伴流分布。 
在重叠螺旋桨船型(参照图2)的情况下，向后方螺旋桨1，向前方螺旋桨2与后方螺旋桨1重叠的部分(该部分也称为重叠区域)11(图12)流入由所述前方螺旋桨2加速轴方向速度大的流体，而且前方螺旋桨2的旋转流体向与后方螺旋桨1相同的方向旋转方向流入。 
如图12所示，实验结果表明，在包含螺旋桨轴的上方的重叠区域11的倾斜的区域存在具有较大的后流分布变动量的区域，即具有流速变化量大的部位12的区域。了解到特别是在该重叠区域11的上方部，1-Wx从1.0变化为0.5，发生急剧的速度变化。其速度梯度也很大。 
后方螺旋桨1通过这样的伴流分布中旋转时，在通过重叠区域11的流速变化量大的部位12前后，螺旋桨产生的推力急剧地从小到大变化，该推力的不平衡造成支承力也急剧增大。 
因此为了尽可能解决重叠螺旋桨(OLP)船型的这样的支承力问题，为了能够改善流入后方螺旋桨1的水流分布(后流分布)，最好是在螺旋桨前方的船尾船体上设置控制船尾水流用的伴流改善翼片13。 
图9是在螺旋桨轴3上方的船尾船体S上，设置改善由前方螺旋桨2旋转而加速，向后方螺旋桨1流入的后流分布用的伴流改善翼片13的情况下的右舷侧面图(透视表示托架翼片8)。图10为其平面图(只有船尾船体S与伴流翼片 13用实线表示，其他用虚线表示)。图11(a)(b)(c)表示设置伴流改善翼片13的3种不同的状态。 
如图13的伴流分布图所示，伴流改善翼片13向着该流速变化量大的部位12(在该图示的例子中是重叠区域11)设置。也就是说，在图9和图10所示的例子中，伴流改善翼片13是在螺旋桨轴3、4(船尾管3a、3b)上方，从船尾船体S的两舷水平突出设置，沿着船尾船体S延伸到船尾端S1附近。在俯视的情况下，如图10所示，伴流改善翼片13呈现与上述托架翼片8大致相似的近似三角形形状。伴流改善翼片13也可以与托架翼片8一样形成板状、或翼形等形状，也不必一定向着船尾端S1方向水平延伸，也可以向图9的托架翼片8那样形成向下的曲线状延伸到船尾端附近，又可以向上曲线状延伸(未图示)。又可以是伴流改善翼片13直线状向下延伸到船尾端附近或向上倾斜延伸。 
如图13所示，在将这样的伴流改善翼片13设置于船尾船体S的情况下，图12中的上述较大的速度变化得到缓和，速度变化梯度也得到缓和。也就是说，通过设置这样的伴流改善翼片13，可以使前方螺旋桨2的后方流场改变。后方螺旋桨1通过这样改善过的伴流分布中旋转时，推力的不平衡变小，支承力的增大受到抑制，同时空泡现象的发生受到抑制。模型试验的结果表明，在设置伴流改善翼片13的情况下，与没有设置伴流改善翼片13的情况相比，支承力大约减小到十分之一，可以在使螺旋桨面正上方起作用的空泡现象造成的变动压力减少到一半。 
这样，如图13所示，可知设置伴流改善翼片13的情况下，与图12的没有设置伴流改善翼片的情况相比，后流分布变密(流速变化量大)的部分因伴流改善翼片13的设置而减小。而且也了解到，与螺旋桨相同方向的旋转流也在设置伴流改善翼片的情况下减少。在圆周方向的速度分布中对其进行观察，可知有伴流改善翼片比没有伴流改善翼片速度变化要小，速度变动的周期也长。根据这一结果，可以说有伴流改善翼片的分布是使支承力减小的后流分布。 
如图9和图10所示，最好是将伴流改善翼片13沿着上述尖锐化的船尾船体S设置，同时设置托架翼片8，这样能够使船尾船体S尖锐化、托架翼片8、以及伴流改善翼片13各自的作用效果相互促进。因此是理想的。 
作为设置上述伴流改善翼片13的形态，如图11(a)所示，伴流改善翼片13也可以从船尾船体S两舷对称设置。任一伴流改善翼片13都进入螺旋桨的旋转 面内地，或向着流速变化量大的部位12以及/或向着重叠区域11设置。 
又如该图(b)所示，也可以将左舷用的和右舷用的伴流改善翼片13、13配设为高低不同(左舷一侧的翼片配置于上方，右舷一侧的翼片配置于下方)。图12的流速变化量大的部位12从前方螺旋桨2向后方螺旋桨1向斜下方发生，因此向着该流速变化量大的部位12以及/或向着重叠区域11配设左舷侧翼片和右舷侧翼片。 
而且，如其图(c)所示，也可以只在前方螺旋桨一方设置伴流改善翼片13。这是因为螺旋桨的端部附近是对推力的发生作出主要贡献的部位，如果能够缓和在这里的后流速度变化就可以了。 
工业应用性 
本发明的重叠螺旋桨对于减小支承力，抑制有害的空泡现象的发生是有效的，而且不限于低速船，也可以使用于中高速船。 

Claims (7)

1.一种船舶的船尾结构，在装备将左右成一对的螺旋桨配置为使这些螺旋桨的轴心位于左右底舱涡旋的中心附近，将至少一个螺旋桨的旋转方向设定为与底舱涡旋相反的方向、也就是往外转，使各螺旋桨的旋转面在俯视时在相互不重叠的限度内相互接近，同时使两螺旋桨的倾斜面相互向远离对方的螺旋桨的方向倾斜地形成该两螺旋桨的推进装置、即下述“重叠螺旋桨”的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，其特征在于，
使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R范围的船尾船体的水线面形状形成尖锐的形状，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，同时使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度双幅为600mm以下，其中R为螺旋桨的半径。
2.一种船舶的船尾结构，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，其特征在于，
使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R范围的船尾船体的水线面形状尖锐化，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度双幅为600mm以下，其中R为螺旋桨的半径，
同时，比船尾端更从前方的船尾船体两舷突出的螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙用托架翼片堵住。
3.一种船舶的船尾结构，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的船舶中，其特征在于，
使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R范围的船尾船体的水线面形状尖锐化，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度双幅为600mm以下，其中R为螺旋桨的半径，
同时在螺旋桨轴上方的船尾船体上，设置改善由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布用的伴流改善翼片，使其向着所述后流的流速变化量大的部位，或向着前方螺旋桨与后方螺旋桨旋转时重叠的区域。
4.一种船舶的船尾结构，在装备重叠螺旋桨的，具有单轴船型的船尾船体的 船舶中，其特征在于，
使螺旋桨的轴心的上下方向至少0.4R范围的船尾船体的水线面形状尖锐化，即、使相对于船体中心线的该水线面的后端部的角度α为15度以下，而且使水线面的形状延长到前端为止时前端位置上的假想宽度双幅为600mm以下，其中R为螺旋桨的半径，
同时比船尾端更从前方的船尾船体两舷突出的螺旋桨轴穿过的船尾管与船尾船体之间的间隙用托架翼片堵住，
而且在螺旋桨轴上方的船尾船体上，设置改善由于前方螺旋桨的旋转而加速，向后方螺旋桨流入的后流分布用的伴流改善翼片，使其向着所述后流的流速变化量大的部位，或向着前方螺旋桨与后方螺旋桨旋转时重叠的区域。
5.根据权利要求2或4所述的船舶的船尾结构，其特征在于，使托架翼片形成为在船尾管的外径范围内从该托架翼片的基端部向船尾方向慢慢向上或向下的直线或曲线形状。
6.根据权利要求2或4所述的船舶的船尾结构，其特征在于，使托架翼片形成为从该托架翼片的基端部向船尾方向直线延伸，同时在船尾管的外径范围内从该托架翼片的前端部附近向船尾方向慢慢向上或向下的直线或曲线形状。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的船舶的船尾结构，其特征在于，将位于船艏侧的前方螺旋桨的旋转方向设定为与底舱涡旋相反的方向、也就是往外转，同时将位于船尾侧的后方螺旋桨的旋转方向设定为与前方螺旋桨相同的方向、也就是往内转。 
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