CN101612978A - 船体结构 - Google Patents

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Abstract

提供能够充分提高推进性能的船体结构。船体(10)具备在右舷船侧(12)及左舷船侧分别以向外侧伸出的方式设置的第一尾鳍及第二尾鳍(14、15)。第一及第二尾鳍(14、15)在水平方向上延伸，设置在船尾垂线AP和与该船尾垂线AP相距垂线间长度Lpp的10％的前方位置之间。该第一及第二尾鳍(14、15)能够遮挡下降流并减少下降流。位于第二尾鳍(15)下方的第一尾鳍(14)的前端(14a)位于第二尾鳍(15)的前端(15a)的前方。因此，将第一尾鳍(14)控制的下降流Df的水流引导至第一及第二尾鳍(14、15)之间，从而将下降流Df整流为向后方的水平方向的水流并加速。

Description

船体结构
技术领域
本发明涉及船体结构，尤其涉及船体的船尾部的船体结构。
背景技术
在以往的船体结构中可能存在下述问题，即在船体外侧的船尾部周边的水流中产生伴随剥离的下降流，因该下降流的影响而降低推进性能。因此，如例如日本特开平6-1281号公报所述的那样，开发了具备第一尾鳍及第二尾鳍的船体结构，所述第一尾鳍及第二尾鳍分别在右舷船侧及左舷船侧向外侧伸出设置。在这样的船体结构中，呈同一形状的第一及第二尾鳍位于船尾部的推进用螺旋桨附近的位置上，在上下方向排列设置。由此，能够将船尾部周边的海水的水流整流成朝向推进用螺旋桨的轴流方向。
但是，在上述的船体结构中，有时不能够充分地降低在船尾部周边产生的下降流，达不到充分地提高推进性能。特别是在大型船的船体结构中，由于该下降流的产生显著，因此推进性能依然还很低下。
发明内容
因此，本发明的课题是提供能够充分地提高推进性能的船体结构。
为了解决上述课题，本发明的船体结构的特征在于，具备在右舷船侧及左舷船侧分别向外侧伸出地设置的第一尾鳍及第二尾鳍，第一及第二尾鳍设置在船尾垂线和与该船尾垂线相距垂线间长度的10％的前方位置之间，并且沿着水平方向延伸，第一尾鳍位于第二尾鳍的下方，第一尾鳍的前端位于第二尾鳍的前端的前方。
在本发明的船体结构中，能够充分地减少在船尾部周边产生的下降流。以下为其原因。即，船尾部周边的下降流不仅在船尾部的推进用螺旋桨附近产生，特别是在船尾垂线和与该船尾垂线相距垂线间长度的10％的前方位置之间产生。因此，若将沿着水平方向延伸的第一及第二尾鳍设置在船尾垂线和与该船尾垂线相距垂线间长度的10％的前方位置之间，则上述第一及第二尾鳍能够较好地遮挡下降流从而减少下降流。进一步，在本发明的船体结构中，位于第二尾鳍下方的第一尾鳍的前端位于第二尾鳍的前端的前方。因此，将第一尾鳍控制的下降流的水流引导至第一及第二尾鳍之间，能够将下降流整流为向后方的水平方向的水流，且将该水流加速。因此，根据本发明，能够降低粘性阻力，并且能够使船尾部周边的流场稳定化，从而能够充分地提高推进性能。
在此，优选将第一及第二尾鳍设置在比推进用螺旋桨的轴心靠上方且比推进用螺旋桨的旋转圆的上端靠下方的高度上。在这种情况下，能够进一步充分地减少船尾部周边产生的下降流。这是因为，船尾部周边的下降流尤其在比推进用螺旋桨的轴靠上方且比推进用螺旋桨的旋转圆的上端靠下方的高度位置上产生。
此外，优选第一及第二尾鳍向水平方向伸出。在这种情况下，能够进一步较好地遮挡下降流且减少下降流，并且能够将下降流整流为向后方的水平方向的水流，且将该水流加速。
此外，作为较好地发挥上述作用效果的结构可以列举出如下结构，具体地说，在侧方观察时，第一尾鳍的前端和第二尾鳍的前端之间的水平方向长度为第一尾鳍的长度方向的长度的25％～75％。此外，可以列举出如下的结构，即，在侧方观察下，第一及第二尾鳍的长度方向的长度为垂线间长度的5％以下。
此外，优选第一及第二尾鳍的伸出长度基于船尾周边的水流的边界层厚度来设定。在这种情况下，能够防止例如因第一及第二尾鳍的伸出长度过长而产生的强度不足。也就是说，在发挥上述作用效果的基础上，还能够将第一及第二尾鳍的伸出长度设定为适当的长度。
此外，优选还具备船尾导管。在这种情况下，第一及第二尾鳍和船尾导管相互较好地协同动作，从而能够进一步充分地提高推进性能。
附图说明
图1是表示包括本发明的第一实施方式的船体结构的船舶的概略侧视图。
图2是表示图1的船舶的船尾部的侧视放大图。
图3是表示沿图2的III-III线的船体的剖面图。
图4是表示沿图2的IV-IV线的左舷船侧的剖面图。
图5是表示包括本发明的第二实施方式的船体结构的船舶的船尾部的侧视放大图。
图6是表示推进力增长率的线图。
图7是表示推进用螺旋桨的推力变动的线图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明优选的实施方式。另外，在以下的说明中，“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”分别对应于船体的前后方向、左右(宽度)方向及上下方向。
图1是表示包括本发明的第一实施方式的船体结构的船舶的概略侧视图，图2是表示图1的船舶的船尾部的侧视放大图，图3是沿图2的III-III线的剖面图，图4是表示沿图2的IV-IV线的左舷船侧的剖面图。如图1、2所示，本实施方式的船舶1是油轮等大型船，具备船体10，推进用螺旋桨2及舵3。
如图3所示，船体10的船尾部11为左右对称的结构。作为右舷的船侧外板的右舷船侧12和作为左舷的船侧外板的左舷船侧13分别在船尾部11的下侧呈曲面状。具体地说，从后方观察，在船尾部11的下侧，右舷船侧12及左舷船侧13形成为下端部向外侧凸出且其上方向内侧凹陷的曲面状。此外，如图3所示，从上方观察，在船尾部11的下侧，右舷船侧12及左舷船侧13形成为越靠近后方越向内侧倾斜的曲面状。
返回图2，推进用螺旋桨2用于推进船舶1，例如使用了螺旋桨轴。该推进用螺旋桨2以作为其旋转轴的轴2a沿着水平方向的状态设置在船尾部11。舵3用于控制船舶1的推进方向，设置在船尾部11，位于推进用螺旋桨2的后方。
在此，如图3所示，本实施方式的船体10具备第一尾鳍14及第二尾鳍15。第一尾鳍14在右舷船侧12及左舷船侧13上分别以向外侧伸出的方式左右对称地设置一对。第二尾鳍15与第一尾鳍14相同，在右舷船侧12及左舷船侧13上分别以向外侧伸出的方式左右对称地设置一对。
如图2所示，所述第一及第二尾鳍14、15，沿着水平方向延伸。此外，第一及第二尾鳍14、15设置在船尾垂线(after perendicular：AP)和与该船尾垂线AP相距垂线间长度(length betweenperpendiculars：Lpp)的10％的前方位置之间。另外，“船尾垂线”是指通过作为舵3的旋转中心的舵轴3a的垂直线，“垂线间长度”是指船尾垂线及船头垂线(满载吃水线与船头构件之间的交点)之间的水平方向的长度。
此外，第一及第二尾鳍14、15设置在位于推进用螺旋桨的轴2a轴心的上方且推进用螺旋桨2的旋转圆的上端(即，叶片上端)2b的下方的高度位置H上。为了减少下降流Df(后述)，优选所述第一及第二尾鳍14、15的长度方向的长度在侧方观察下小于垂线间长度Lpp的5％。在此，更加优选在侧方观察下在垂线间长度Lpp的3％左右。
此外，第一尾鳍14位于第二尾鳍15的下方，第一尾鳍14的前端14a位于第二尾鳍15的前端15a的前方。在此，从侧方观察，前端14a、15a之间的水平方向的长度为第一尾鳍14的长度方向的长度的25％～75％(25％以上75％以下)。
如图3所示，第一及第二尾鳍14、15在水平方向伸出。所述第一及第二尾鳍14、15的伸出长度B基于船尾周边的水流的边界层厚度δ来设定。具体地说，如算式(1)所示，伸出长度B基于根据船长L和计划船速V之间的关系而得出的边界层厚度δ来设定。另外，在此的伸出长度B是指尾鳍的基端至前端的长度。此外，边界层厚度是指在水流中强烈地受到粘性的影响的层的厚度。
B＝a1×δ
＝[a2×L^(4/5)×(1.2-6/V)^(1/5)]/L    ……(1)
其中，a1～a2为规定的常数。
在此，以往，在航行时，有时在船体10的船尾部11周边的海水的水流中，产生伴随剥离的下降流Df。特别是在船尾垂线AP和与该船尾垂线相距垂线间长度Lpp的10％的前方位置之间产生下降流Df。
这一点，如上所述，在本实施方式中，在船尾垂线AP和与该船尾垂线AP相距垂线间长度Lpp的10％的前方位置之间，设置有第一及第二尾鳍14、15，因此，通过所述第一及第二尾鳍14、15能够适当地遮挡下降流Df，减少下降流Df及剥离。而且，在本实施方式中，位于第二尾鳍15下方的第一尾鳍14的前端14a位于第二尾鳍15的前端15a的前方，因此，能够将第一尾鳍14控制的下降流Df的水流导入第一及第二尾鳍14、15之间。结果，能够将下降流Df整流为向后方(推进用螺旋桨2)的水平方向的水流，且能够将水流加速。
因此，根据本实施方式，能够降低粘性阻力，并且能够使船尾部11周边的流场稳定化及均匀化。结果，能够充分地提高推进性能。
此外，在本实施方式中，如上所述，第一及第二尾鳍14、15设置在比推进用螺旋桨2的轴2a的轴心靠上方并且比推进用螺旋桨2的旋转圆的上端2b靠下方的高度位置H上。由此，能够进一步充分地减少船尾部11周边所产生的下降流Df。这是由于在该高度位置H容易产生下降流Df。
此外，在本实施方式中，如上所述，第一及第二尾鳍14，15在水平方向伸出。在这种情况下，更好地遮挡下降流Df，从而减少下降流Df，而且进一步将该下降流Df整流为向后方的水平方向的水流，且将下降流Df加速。
此外，在本实施方式中，如上所述，第一及第二尾鳍14、15的伸出长度基于船尾周边的水流的边界层厚度δ来设定。由此，能够发挥充分地提高推进性能的上述效果，而且能够适当地设定第一及第二尾鳍14，15的伸出长度。因此，能够防止因第一及第二尾鳍14、15的伸出长度过长导致强度不足。
此外，在本实施方式中，如上所述，在侧方观察下，第一尾鳍14的前端14a与第二尾鳍15的前端15a之间的水平方向的长度为第一尾鳍14的长度方向的长度的25％～75％。若前端14a、15a之间的水平方向的长度小于第一尾鳍14的长度方向的长度的25％，则难于将下降流Df的水流引导至第一及第二尾鳍14、15之间。另一方面，若前端14a、15a之间的水平方向的长度大于第一尾鳍14的长度方向的长度的75％，则难于将下降流Df整流为向后方的水平方向的水流，且难于使下降流Df加速。
此外，在本实施方式中，如上所述，在侧方观察下，第一及第二尾鳍14、15的长度方向的长度为垂线间长度Lpp的5％以下。这是因为，若第一及第二尾鳍14，15的长度方向的长度大于垂线间长度Lpp的5％，则反而会阻碍船尾部11周边的流场的稳定化及均匀化。
但是，通常，在船舶大型化时，船体10的船尾部11的右舷船侧12及左舷船侧13的曲面形状较大变化(倾斜度)，因此，显著地产生伴随剥离下降流Df。在这一点上，在本实施方式中，即使船舶1是大型船，也能够起到减少下降流Df，充分地提高推进性能的效果，因此该效果特别有效。
接着，说明本发明的第二实施方式。
图5是表示包括本发明的第二实施方式的船体结构的船舶的船尾部的侧视放大图。如图5所示，本实施方式与上述第一实施方式的不同点在于，以船体50代替船体10(参照图2)，所述船体50还具备船尾导管(duct)52。
船尾导管52用于朝向推进用螺旋桨2对水流进行整流并且将水流加速，船尾导管52的外形为大致圆环状。该船尾导管52在其轴向为前后方向的状态下，设置在推进用螺旋桨2的前方的船尾部51上。
在本实施方式中，也与上述第一实施方式相同，能够减少下降流Df，并且将下降流Df整流为向后方的水平方向的水流且将该水流加速，从而充分地提高推进性能。进一步，在本实施方式中，还具备船尾导管52，因此第一及第二尾鳍14、15与船尾导管52相互较好地协同动作，进一步充分地提高推进性能。
图6是表示与上述船体10、50分别相关的推进力增长率的线图。图中的推进力增长率是表示，以不具备第一及第二尾鳍14、15及船尾导管52的以往的船体(以下，仅称为“以往船体”)的推进力(马力)为基准的推进力的增加比例。
如图6所示，可以得知船体10使推进力比以往船体增加了约8％。进一步，可以得知船体50使推进力比以往船体增加约13％。由此，能够确认本实施方式的上述效果，即，充分提高推进性能的效果。
图7是表示推进用螺旋桨的推力变动的线图。图7(a)表示以往船体的变动，图7(b)表示船体10的变动，图7(c)表示船体50的变动。此外，在图中，纵轴表示推力，横轴表示时间。如图7所示，根据船体10、50，能够减小推进用螺旋桨2的推力变动P。
以上，说明了本发明优选的实施方式，但本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中船舶1为大型船，但本发明能够适用于所有的船舶。
另外，上述实施方式的“水平方向”是指大致水平方向，包括例如因尺寸公差或制造误差等而产生的偏离。
根据本发明，能够充分地提高推进性能。

Claims (7)

1.一种船体结构，其特征在于，
具备第一尾鳍及第二尾鳍，该第一尾鳍及第二尾鳍在右舷船侧及左舷船侧分别以向外侧伸出的方式设置，
上述第一及第二尾鳍设置在船尾垂线和与该船尾垂线相距垂线间长度的10％的前方位置之间，并且沿着水平方向延伸，
上述第一尾鳍位于上述第二尾鳍的下方，
上述第一尾鳍的前端位于上述第二尾鳍的前端的前方。
2.根据权利要求1所述的船体结构，其特征在于，
上述第一及第二尾鳍设置在比推进用螺旋桨的轴心靠上方且比上述推进用螺旋桨的旋转圆的上端靠下方的高度位置上。
3.根据权利要求1或2所述的船体结构，其特征在于，
上述第一及第二尾鳍在水平方向伸出。
4.根据权利要求1或2所述的船体结构，其特征在于，
在侧方观察下，上述第一尾鳍的前端和上述第二尾鳍的前端之间的水平方向的长度为上述第一尾鳍的长度方向的长度的25％～75％。
5.根据权利要求1或2所述的船体结构，其特征在于，
在侧方观察下，上述第一及第二尾鳍的长度方向的长度为垂线间长度的5％以下。
6.根据权利要求1或2所述的船体结构，其特征在于，
上述第一及第二尾鳍的伸出长度基于船尾周边的水流的边界层厚度进行设定。
7.根据权利要求1或2所述的船体结构，其特征在于，
该船体结构还具备船尾导管。
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