CN105270590A - 船尾整流板和船舶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种船尾整流板和船舶,L字型船尾整流板(5)沿船体宽度方向突出地设置于船舶(1)的船体(2)的船尾外板上,上述L字型船尾整流板(5)构成为具有:基板部分(10),沿船体宽度方向延伸;和弯折部分(13),设置于该基板部分(10)的船体宽度方向的端部且向上方弯折。由此,通过利用设置于船体(2)的船尾的L字型船尾整流板(5)对流入到螺旋桨面的水流进行整流,能够进一步提高螺旋桨(3)的效率,并且进一步增大整流时作用于L字型船尾整流板(5)的推力分量,从而能够增大推进方向的力,并提高推进性能。

Description

船尾整流板和船舶
技术领域
本发明涉及配置于船舶的船尾的L字型船尾整流板以及配置有该L字型船尾整流板的船舶,更详细来说,涉及如下L字型船尾整流板和船舶:通过利用上述的L字型船尾整流板对流入到螺旋桨面的水流进行整流,从而提高螺旋桨的效率,并且通过在进行整流时获得作用于L字型船尾整流板的推力分量,由此能够提升船舶的推进性能。
背景技术
在船舶中,如图20和图21所示,因为在船尾的舭产生的流动的三维剥离,而在略微离开船体表面的位置产生具有中心Pw的舭涡。在该舭涡的中心Pw与船体表面之间产生具有向下分量的水流,在比舭涡的中心Pw靠外侧的位置产生具有向上分量的水流。该舭涡扩展,同时在通过船体固定坐标观察时向后方流动,流入到螺旋浆面内。
在螺旋桨中,当与螺旋桨旋转的方向相反方向的水流流入时,螺旋桨效率良好,当相同方向的水流流入时,螺旋桨效率降低,因此,在为从船体后方观察向右旋转的螺旋桨的情况下,因右舷侧的船体表面与舭涡的中心之间的舭涡而产生的水流的向下分量成为与螺旋桨旋转的方向相同方向的水流,因此成为螺旋桨效率降低的原因。
因此,通过以在该舭涡的中心位置配置船尾整流板的末端的方式设置船尾整流板,使得只有具有向下分量的水流流入到船尾整流板并被整流,因此,流入到螺旋桨的向下分量的水流减弱,螺旋桨效率的降低减弱,并且进而在整流时作用于船尾整流板的力的推力方向分量作为船的推力工作。
与此相关联,例如,像日本申请的日本申请的特开平3-284497号公报所记载的那样,提出了船尾粘性阻力减小装置:为了使船舶的船尾部的船尾粘性压力损失恢复,减小船体阻力,而在船舶的后部在螺旋桨前方的船体外壁上具有船尾漩涡整流板,该船尾漩涡整流板在高度方向上设置在从螺旋桨轴的轴心位置到螺旋桨的上端位置之间,在宽度方向上从船体中心探出至螺旋桨半径的55%-85%的位置。
该船尾漩涡整流板配置于形成了船尾漩涡的漩涡中心的范围,对伴随从船尾舭部朝向船体后方的快速水流的上升流不会造成影响,通过只限制来自船尾外飘部的下降流来在轴流方向上进行整流,从而减少因从螺旋桨轴上方的船体表面到漩涡中心的强的下降流引起的压力损失,由此,能够使船尾船体表面的压力恢复从而能够有效地减小船体阻力。
并且,由于在该船尾漩涡整流板中没有谋求翼的作用,因此不会导致引导阻力等造成的阻力增加,漩涡中心与船体表面之间的水流的轴流非常稳定,船尾漩涡整流板设置于此而以限制下降流的方式作用,因此,也可以不考虑摩擦阻力等固有阻力的增加。
但是,虽然限定了该船尾漩涡整流板的位置,但是是广阔的范围,并且,船尾漩涡整流板是在左右舷上的一对的简单的平板形状的板材,未必能说是最佳的位置和最佳的形状,认为有改良的余地。
现有技术文献
专利文献1:日本申请的特开平3-284497号公报。
另一方面,本发明的发明人们通过基于许多水槽实验和流体计算程序的计算模拟等获得了以下见解。
即,从舭部产生的舭涡在船尾端附近扩展,在比舭涡的中心靠外侧的位置产生上升流,在靠内侧的位置产生下降流。着眼于该内侧的下降流,为了使用船尾整流板来改善推进性能,若考虑到在螺旋桨流入与螺旋桨旋转流相反方向的水流时螺旋桨效率良好,则高效地对向螺旋桨流入的下降流进行整流是重要的。
因此,在为从船尾侧观察向右旋转的螺旋桨的情况下,若尽可能在右舷船体表面附近整流,则下降流减弱而螺旋桨效率良好。因此对因舭涡产生的下降流进行整流使其减弱是重要的,通过将具有到舭涡中心的宽度的船尾整流板设置于船尾船体表面的舭涡的中心的高度,能够利用该船尾整流板接挡下降流使水流向后方弯曲而减弱下降流。
并且获得了以下见解:重要的是,在船尾整流板的宽小时,产生从端部向外侧逸出的水流,但是通过使该船尾整流板的端部向上方弯折,能够捕捉由船尾整流板的上表面承接的水流而不会使其向外侧逸出,该水流也向后方弯曲,从而能够进一步提高整流效果。
与此相关,本发明的发明人们通过水槽实验获得以下效果:实际上采用在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分的L字型船尾整流板,与没有弯折部分的船尾整流板相比,效率提升1%左右。并且,通过在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分,能够增加基板部分的强度。
并且,在为从船尾侧观察向右旋转的螺旋桨的情况下,若在左舷侧提高船体附近的整流效果而减弱下降流,则对于螺旋桨效率来说是不利的,在只考虑整流效果的情况下,在左舷侧倒不如没有整流板,但是在水流向后方弯曲时,有力作用于船尾整流板,其推进方向分量有助于推进性能的改善。因此也获得了以下见解:也有时以在左舷侧也配置船尾整流板并获得整流时的推力分量为宜。
并且获得了以下见解:在该左舷侧,为了减弱整流效果同时获得使水流弯曲时的力的推力分量,而减小设置于L字型船尾整流板的端部的向上方弯折而成的弯折部分的船体高度方向的高度,或者配置没有弯折部分的船尾整流板也是有效的。
发明内容
本发明是鉴于上述的状况而完成的,其目的在于提供一种L字型船尾整流板和船舶,通过利用设置于船体的船尾的L字型船尾整流板对流入到螺旋浆面的水流进行整流,能够进一步提高螺旋桨的效率,并且进一步增大整流时作用于L字型船尾整流板的推力分量,从而能够增大推进方向的力,并能够提高推进性能。
用于实现上述目的的本发明的L字型船尾整流板是沿船体宽度方向突出地设置于船舶的船体的船尾的外板上的船尾整流板,构成为具有:基板部分,沿船体宽度方向延伸;和弯折部分,设置于该基板部分的船体宽度方向的端部且向上方弯折。另外,该基板部分的船体宽度方向的端部的向上方弯折的弯折部分不仅包含通过将基板部分的板弯折而形成的部分,而且包含通过焊接使弯折的部分与基板部分接合而成的部分。
根据该构成,在舭涡在舭涡的中心与船体表面之间产生与螺旋桨的旋转方向相同方向的水流的一侧的L字型船尾整流板中,仅通过简单地在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分这一简单的结构,就能够抑制向L字型船尾整流板的向下分量的水流从基板部分的端部向外侧逸出,从而不仅能够提高整流的效果,还能够增加强度。
并且,通过在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分来提高整流效果,使得L字型船尾整流板承受的力也增大,作为其推进方向分量即船舶的推力所获得的量也增大,能够提高推进效率。例如,根据情况,与没有在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部的情况的船尾整流板相比,推进性能提高1%左右。
并且,在上述的L字型船尾整流板中,若构成为上述弯折部分的船体高度方向的高度为上述基板部分的后缘的宽度的0.05倍以上且0.5倍以下的高度,并且上述弯折部分的安装于上述基板部分的根部的长度为上述基板部分的安装于上述船体的根部的长度的0.5倍以上且1.0倍以下的长度,则能够进一步提高利用向上方弯折而成的弯折部分进行整流的效果,能够在维持基于向上方弯折而成的弯折部分的效果的同时,缩小该弯折部分的大小,从而能够实现轻量化,能够减小L字型船尾整流板的结构强度的负担。
并且,用于实现如上所述的目的的本发明的船舶构成为,在船体的船尾的螺旋桨从船尾观察向右旋转的情况下,至少在右舷侧配置有上述的L字型船尾整流板,在上述螺旋桨从船尾观察向左旋转的情况下,至少在左舷侧配置有上述的L字型船尾整流板。另外,该构成还包含将L字型船尾整流板配置于船体船尾的右舷侧或左舷侧的一舷侧的情况、将L字型船尾整流板配置于另一舷侧的情况、配置不设置弯折部分的船尾整流板的情况、以及这些都不配置的情况。
根据该构成,在舭涡至少在舭涡的中心与船体表面之间产生与螺旋桨的旋转方向相同方向的水流的一侧的L字型船尾整流板中,仅通过简单地在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分这一简单的结构,就能够抑制L字型船尾整流板中的向下分量的水流从基板部分的端部向外侧逸出,从而不仅能够提高整流的效果,还能够增加强度。
并且,在上述的船舶中,上述L字型船尾整流板的船体前后方向上的配置位置构成为处于第一范围内,所述第一范围为螺旋桨毂前端的位置与从船尾垂线向前垂线间长Lpp的0.1倍的长度量的位置之间。在该第一范围内,由于在船尾的舭产生的水流的三维剥离,使得在船体表面附近成为具有向下分量的水流,在从船体表面离开一定程度的位置成为具有向上分量的水流的舭涡扩展。在将该L字型船尾整流板配置成处于上述的第一范围内时,能够将L字型船尾整流板配置于舭涡扩展的范围内,能够提高整流效果。
并且,在上述的船舶中,上述L字型船尾整流板的上述基板部分的后缘的末端部位的高度位置处于从比螺旋桨旋转轴向上方高出螺旋桨直径的0.4倍的高度量的位置到螺旋桨旋转轴的第二范围内,上述L字型船尾整流板的上述基板部分的后缘的末端部位的船体宽度方向的位置构成为,在船体表面处于上述后缘的根部的情况下,处于从船体表面到自船体表面离开螺旋桨直径的0.4倍的宽度量的位置的第三范围内,在船体表面不处于上述后缘的根部的情况下,处于从自船体中心线离开螺旋桨直径的0.05倍的宽度量的位置到自船体中心线离开螺旋桨直径的0.4倍的宽度量的位置的第三范围内。
在该第二范围内和第三范围内,由于在船尾的舭产生的水流的三维剥离,使得在船体表面附近成为具有向下分量的水流,在从船体表面离开一定程度的位置成为具有向上分量的水流的舭涡扩展。并且在将该L字型船尾整流板的基板部分的后缘的末端配置于上述的第二范围内和第三范围内时,由于在舭涡的中心位置附近配置船尾整流板的基板部分的后缘的末端,因此只有具有向下分量的水流流入到L字型船尾整流板,即使是简单的形状的L字型船尾整流板,也能够对流入到螺旋桨的水流高效地进行整流,或者能够获得作用于L字型船尾整流板的推力分量。
并且,在上述的船舶中若如下构成,能够起到以下所述的效果:上述L字型船尾整流板的上述基板部分的前缘的末端部位的高度位置处于从比螺旋桨旋转轴向上方高出螺旋桨直径的0.4倍的高度量的位置到船底的第四范围内,上述L字型船尾整流板的上述基板部分的前缘的末端部位的船体宽度方向的位置构成为处于从船体表面到自船体表面离开螺旋桨直径的0.4倍的宽度量的位置的第五范围内,将上述L字型船尾整流板的上述基板部分配置成以后方侧处于上方的方式相对于螺旋桨旋转轴以0度以上20度以下的范围内的角度倾斜。
也就是说,根据该前缘的配置,L字型船尾整流板的基板部分的前缘的末端配置于上述的第四范围和第五范围内,由于L字型船尾整流板的基板部分的前缘侧也进入船体所产生的舭涡的产生部分的附近,因此能够有效地利用由舭涡引起的水流,能够高效地进行整流或者获得推力。
并且,关于舭涡产生与螺旋桨的旋转方向相反方向分量的水流的一侧的L字型船尾整流板或者不具有弯折部分的船尾整流板,为了享受该舭涡的作用效果,优选的是,L字型船尾整流板的基板部分或者不具有弯折部分的船尾整流板的基板部分与螺旋桨旋转轴大致平行,或者使后方侧处于上方的角度为小角度。另一方面,关于舭涡产生与螺旋桨的旋转方向相同方向分量的水流的一侧的L字型船尾整流板,为了抑制该舭涡的作用效果,优选的是,使基板部分的后方侧处于上方的角度为大角度地倾斜,以产生与螺旋桨的旋转方向相反方向分量的大的水流,通过该L字型船尾整流板的基板部分的倾斜的构成,使与螺旋桨的旋转方向相反方向的水流更快,能够更有效地产生与螺旋桨的旋转相反方向分量的大的水流。
并且,在上述的船舶中,将上述L字型船尾整流板的上述基板部分的后缘的末端位置配置于圆内的第六范围内,该圆以在不设置上述L字型船尾整流板时产生的船尾舭涡的中心位置为中心,且其半径是螺旋桨直径的0.2倍的半径。另外,没有设置该L字型船尾整流板时的船尾舭涡的中心的位置通过水槽实验或基于流体解析程序的计算,能够容易地特定。
该构成只能够用于能够容易地实施该船舶的水槽实验和使用流体解析程序来实施基于数值计算的流体模拟从而能够推定舭涡的中心的位置的情况,但是根据该构成,能够更高精度地将L字型船尾整流板的基板部分的后缘的末端配置于舭涡的中心的位置附近,因此能够进一步最大限度地利用由L字型船尾整流板产生的力,并且由于还能够最大限度地实现基于L字型船尾整流板的螺旋桨的效率的提高,因此能够进一步提高船舶的推进性能。
并且,若使L字型船尾整流板的基板部分的俯视形状为三角形形状、四边形形状、带圆角的三角形形状或者带圆角的四边形形状,则能够以比较简单的形状形成有效果的船尾整流板。并且,若使向上方弯折而成的弯折部分的侧面形状为三角形形状、四边形形状、带圆角的三角形形状或者带圆角的四边形形状,则能够以比较简单的形状形成有效果的向上方弯折的弯折部分。
发明效果
根据本发明的L字型船尾整流板,在舭涡在舭涡的中心与船体表面之间产生与螺旋桨的旋转方向相同方向的水流的一侧的L字型船尾整流板中,仅通过简单地在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分这一简单的结构,就能够抑制向L字型船尾整流板的向下分量的水流从基板部分的端部向外侧逸出,从而不仅能够提高整流的效果,还能够增加强度。
并且,通过在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分来提高整流效果,使得L字型船尾整流板承受的力也增大,作为其推进方向分量即船舶的推力所获得的量也增大,能够提高推进效率。例如,根据情况,与没有在基板部分的端部设置向上方弯折而成的弯折部分的情况的船尾整流板相比,推进性能提高1%左右。
并且,根据本发明的船舶,将L字型船尾整流板以L字型船尾整流板的基板部分的后缘的末端位于在船尾扩展的舭涡的中心位置的附近的方式配置,在舭涡产生与螺旋桨的旋转方向相同方向的水流的一侧的L字型船尾整流板中,能够提高针对舭涡的整流效果,由此,能够进一步提高螺旋桨的效率。进而能够增加L字型船尾整流板的强度。
并且,通过利用该L字型船尾整流板提高整流效果,还能够使整流时L字型船尾整流板承受的力也增大,作为其推进方向分量即船舶的推力所获得的量也能够增大,由此能够提高船舶的推进性能。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的L字型船尾整流板的示意性船舶的船尾部分的侧视图。
图2是表示弯折部分的形状的第一示例的立体图。
图3是表示弯折部分的形状的第二示例的立体图。
图4是表示弯折部分的形状的第三示例的立体图。
图5是表示船尾整流板的基板部分的形状的第一示例的俯视图。
图6是表示船尾整流板的基板部分的形状的第二示例的俯视图。
图7是表示船尾整流板的基板部分的形状的第三示例的俯视图。
图8是本发明的第一实施方式的船舶中的螺旋桨从船尾观察向右旋转的情况下,从船尾观察将L字型船尾整流板配置于右舷侧且将船尾整流板配置于左舷侧的船舶的示意图。
图9是本发明的第二实施方式的船舶中的螺旋桨从船尾观察向右旋转的情况下,从船尾观察将L字型船尾整流板配置于左舷侧和右舷侧双方的船舶的示意图。
图10是本发明的第三实施方式的船舶中的螺旋桨从船尾观察向右旋转的情况下,从船尾观察仅在左舷侧配置有L字型船尾整流板的船舶的示意图。
图11是本发明的第四实施方式的船舶中的螺旋桨从船尾观察向左旋转的情况下,从船尾观察将L字型船尾整流板配置于左舷侧且将船尾整流板配置于右舷侧的船舶的示意图。
图12是本发明的第五实施方式的船舶中的螺旋桨从船尾观察向左旋转的情况下,从船尾观察将L字型船尾整流板配置于左舷侧和右舷侧双方的船舶的示意图。
图13是本发明的第六实施方式的船舶中的螺旋桨从船尾观察向左旋转的情况下,从船尾观察仅在左舷侧配置有L字型船尾整流板的船舶的示意图。
图14是表示本发明的第一实施方式的船舶中的右舷侧的L字型船尾整流板在船体前后方向上的配置位置的示意性船舶的船尾部分的侧视图。
图15是表示本发明的第一实施方式的船舶中的右舷侧的L字型船尾整流板在高度方向上的配置位置的示意性船舶的船尾部分的侧视图。
图16是表示本发明的第一实施方式的船舶中的左舷侧的船尾整流板在高度方向上的配置位置的示意性船舶的船尾部分的侧视图。
图17是表示本发明的第一实施方式的船舶中的L字型船尾整流板的基板部分的后缘的末端在高度方向和船体宽度方向上的配置位置的从船舶的船尾方向观察的示意后视图。
图18是表示本发明的第一实施方式的船舶中的L字型船尾整流板的基板部分的前缘的末端在高度方向和船体宽度方向上的配置位置的从船舶的船尾方向观察的示意后视图。
图19是表示本发明的第一实施方式的船舶中的L字型船尾整流板的基板部分的后缘的末端的配置位置与舭涡的第六区域的从船舶的船尾方向观察的示意后视图。
图20是表示在船舶的船尾产生舭涡的状态的示意性船舶的右舷侧的船尾部分的侧视图。
图21是示意性地表示在船舶的船尾产生舭涡的状态的沿图20中的XX-XX线的剖视图。
附图标记说明
1船舶
2船体
3螺旋桨
4舵
5L字型船尾整流板(具有弯折部分)
6船尾整流板(没有弯折部分)
10基板部分
10b基板部分的根部
11L字型船尾整流板(船尾整流板)的前缘
11aL字型船尾整流板(船尾整流板)的前缘的末端
12L字型船尾整流板(船尾整流板)的后缘
12aL字型船尾整流板(船尾整流板)的后缘的末端
12bL字型船尾整流板(船尾整流板)的后缘的根部
13弯折部分
13b弯折部分的根部
A.P.船尾垂线
B3L字型船尾整流板(船尾整流板)的后缘的根部的部位的船体表面的船体宽度方向位置
B31第三范围的最小值
B32第三范围的最大值
B5第五范围的最小值
B52第五范围的最大值
BaL字型船尾整流板(船尾整流板)的后缘的末端部位的船体宽度方向位置
BfL字型船尾整流板(船尾整流板)的前缘的末端部位的船体宽度方向位置
C1第六范围的圆
Dp螺旋桨直径
H2第二范围和第四范围的上限值
H4第四范围的下限值(船底)
HaL字型船尾整流板(船尾整流板)的后缘的末端部位的高度位置
HfL字型船尾整流板(船尾整流板)的前缘的末端部位的高度位置
Hg弯折部分的船体高度方向的高度
LaL字型船尾整流板的根部的长度
Lb船尾整流板的长度
Lc船体中心线
Lg弯折部分的根部的长度
Lpp垂线间长
Pc螺旋桨旋转轴
Pw船尾舭涡的中心
R1第一范围
R2第二范围
R3第三范围
R4第四范围
R5第五范围
R6第六范围
ra第六范围的圆的半径
X1螺旋桨毂前端的位置
X2从船尾垂线向前垂线间长Lpp的0.1倍的长度量的位置
β迎角
γ弯折角。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式的L字型船尾整流板和船舶进行说明。该实施方式的L字型船尾整流板是设置于船舶船体的船尾且横截面为L字形状的船尾整流板,并且,该实施方式的船舶是设置有该实施方式的L字型船尾整流板的船舶,图1表示其在船尾的一般的配置。图2-图4和图5-图7表示L字型船尾整流板的形状的示例,图8-图13表示在船舶的左右舷的配置的示例,图14-图19表示船舶中的L字型船尾整流板和船尾整流板的配置位置。
首先对本发明的实施方式的L字型船尾整流板进行说明。如图1和图2-图7所示,该L字型船尾整流板5是沿船体宽度方向突出地设置于船舶1的船体2的船尾外板上且横截面为L字形状的船尾整流板,构成为具有沿船体宽度方向延伸的基板部分10、和设置于该基板部分10的船体宽度方向的端部且向上方弯折的弯折部分13。
并且如图2-图4所示,优选的是,该弯折部分13的船体高度方向的高度Hg为基板部分10的后缘12的宽度Ba的0.05倍以上且0.5倍以下的高度,并且弯折部分13安装于基板部分10的根部13b的长度Lg为基板部分10的安装于船体2的根部10b的长度La的0.5倍以上且1.0倍以下的长度。另外,所谓该根部10b、13b的长度是沿着根部10b、13b测量的长度。
若为这样的构成,则在L字型船尾整流板5中,能够以更小的部件提高整流的效果,能够在维持弯折部分13所产生的效果的同时,减小弯折部分13的大小,从而实现轻量化,能够减小对L字型船尾整流板5自身的结构强度和L字型船尾整流板5的安装强度的负担。
并且,若使该L字型船尾整流板5的弯折部分13的侧面形状为图2所示的三角形形状、图3所示的四边形形状、图4所示的带圆角的四边形形状或者带圆角的三角形形状等,则能够以比较简单的形状形成有效果的弯折部分13。并且,若使L字型船尾整流板5的基板部分10的俯视形状为图5所示的三角形形状、图6所示的四边形形状、图7所示的带圆角的四边形形状或者带圆角的三角形形状等,则能够以比较简单的形状形成有效果的L字型船尾整流板5。
因此,根据上述构成的L字型船尾整流板5,在配置于舭涡在舭涡的中心Pw与船体表面之间产生与螺旋桨3的旋转方向相同方向的水流的一侧的L字型船尾整流板5中,只通过简单地在基板部分10的端部设置向上方弯折而成的弯折部分13这一简单的结构,就能够抑制向L字型船尾整流板5的向下分量的水流从基板部分10的端部向外侧逸出,从而不仅能够提高整流的效果,还能够增加强度。
并且,通过在基板部分10的端部设置向上方弯折而成的弯折部分13来提高整流效果,使得L字型船尾整流板5承受的力也增大,作为其推进方向分量即船舶1的推力所获得的量也增大,能够提高推进效率。例如,根据情况,与没有在基板部分10的端部设置向上方弯折而成的弯折部分13的情况的船尾整流板6相比,推进性能提高1%左右。
接下来对该实施方式的船舶进行说明。如图8-图13所示,该船舶1是包括L字型船尾整流板5的船舶,如图8-图10所示构成为,在船体2的船尾的螺旋桨3从船尾观察为向右旋转的情况下至少在右舷侧配置有L字型船尾整流板5,如图11-图13所示,构成为在螺旋桨3从船尾观察向左旋转的情况下至少在左舷侧配置有L字型船尾整流板5。
在第一实施方式的船舶的构成中,如图8所示,在螺旋桨3从船尾方向观察向右旋转(顺时针方向)的情况下的构成中,构成为将L字型船尾整流板5配置于船体2的船尾的右舷侧,将没有设置弯折部分13的船尾整流板(以下简称为船尾整流板)6配置于左舷侧。并且,如图9所示,在第二实施方式的船舶中,构成为将L字型船尾整流板5配置于船体2的船尾的右舷侧与左舷侧双方,使左舷侧的L字型船尾整流板5的弯折部分13的船体高度方向的高度Hg比右舷侧小。进而,如图10所示,在第三实施方式的船舶中,构成为将L字型船尾整流板5配置于船体2的船尾的右舷侧,但是L字型船尾整流板5和船尾整流板6都没有配置于左舷侧。
并且,在该图8-图10中表示螺旋桨3从船尾方向观察向右旋转的情况下的实施方式的构成,而在螺旋桨3从船尾方向观察向左旋转(逆时针方向)的情况下,如图11-图13所示,成为如下构成的第四-第六实施方式的船舶:具有弯折部分13的L字型船尾整流板5和不具有该弯折部分13的船尾整流板6的构成与第一-第三实施方式的船舶中在左右舷相互交换。
并且,该向上方弯折而成的弯折部分13的弯折角γ(参照图2)为60度以上且120度以下,优选的是80度以上且100度以下。并且,该弯折部分13也可以使基板部分10的板向上方弯折的方式制作,还可以通过将弯折部分13焊接于基板部分10的端部进行接合来制作。
接下来,在下文中参照图14-图19对图8的第一实施方式的船舶1的L字型船尾整流板5和船尾整流板6的配置位置进行说明,而对于第二-第六实施方式的船舶的L字型船尾整流板5和船尾整流板6的配置,通过根据螺旋桨的旋转方向交换左右舷来考虑也能够应用。
关于第一实施方式的船舶1中的螺旋桨3从船尾方向观察向右旋转的情况下的右舷侧的L字型船尾整流板5在船体前后方向上的配置位置,如图14所示构成为配置于第一范围R1内,上述第一范围R1为螺旋桨毂前端的位置X1、与从船尾垂线A.P.向前垂线间长Lpp的0.1倍的长度量的位置X2之间。
并且,如图15和图17所示,该L字型船尾整流板5的基板部分10的后缘12的末端12a的部位的高度位置Ha构成为配置于从位置H2到螺旋桨旋转轴Pc的第二范围R2内,上述位置H2比螺旋桨旋转轴Pc向上方高出螺旋桨直径Dp的0.4倍的高度量。
进而,如图17所示,船尾整流板5、6的后缘12的末端12a的部位的船体宽度方向位置Ba构成为:在船体表面B3处于船尾整流板5、6的后缘12的根部12b的情况下,处于从船体表面B3到位置B32的第三范围R3内,上述位置B32自船体表面B3离开螺旋桨直径Dp的0.4倍的宽度量。
另外,在船体表面B不处于船尾整流板5、6的后缘12的根部12b的情况下,船尾整流板5、6的后缘12的末端12a的部位的船体宽度方向位置Ba构成为处于第三范围R3内,该第三范围R3是从自船体中心线Lc离开螺旋桨直径Dp的0.05倍的宽度量的位置B31到自船体中心线Lc离开螺旋桨直径Dp的0.4倍的宽度量的位置B32的范围。
并且,通过构成为将该L字型船尾整流板5的基板部分10的后缘12的末端12a的部位配置于上述第二范围内和第三范围内,能够将L字型船尾整流板5配置于大多数商用船舶的计划航行速度中的航海中的船舶1的舭涡的中心Pw的附近内,能够将L字型船尾整流板5的基板部分10的后缘12的末端12a配置于舭涡的中心Pw的附近内,因此只有具有向下分量的水流流入到L字型船尾整流板5,即使是简单形状的L字型船尾整流板5也能够高效地进行整流,能够在整流时获得更大的作用于L字型船尾整流板5的推力分量。
进而,如图15和图18所示,L字型船尾整流板5的基板部分10的前缘11的末端11a的部位的高度位置Hf构成为配置于第四范围R4内,上述第四范围R4是从比螺旋桨旋转轴Pc向上方高出螺旋桨直径Dp的0.4倍的高度量的位置H2到船底H4的范围。
并且,如图18所示,L字型船尾整流板5的基板部分10的前缘11的末端11a的部位的船体宽度方向位置Bf构成为配置于第五范围R5内,上述第五范围R5是从船体表面B5到自船体表面B5离开螺旋桨直径Dp的0.4倍的宽度量的位置B52的范围。
通过构成为将该L字型船尾整流板5的基板部分10的前缘11的末端11a配置于第四范围R4内和第五范围R5内,能够将L字型船尾整流板5的基板部分10的前缘11安置于船体2产生的舭涡的产生部分的附近,因此能够有效地利用由舭涡引起的水流,能够高效地进行整流或者获得推力。
进而,如图14所示,将右舷侧的L字型船尾整流板5的基板部分10配置成以后方侧处于上方的方式相对于螺旋桨旋转轴Pc以0度以上且20度以下的范围内的角度(迎角)β倾斜。
在该右舷侧的L字型船尾整流板5中,通过将基板部分10以后方侧处于上方的方式倾斜配置,能够在舭涡的中心的内侧更有效地对与螺旋桨3的旋转方向相反方向的分量的水流进行整流,在整流时能够获得作用于L字型船尾整流板5的更大的推进分量。
并且,在能够容易地实施船舶1的水槽实验、或使用流体解析程序来实施基于数值计算的流体模拟从而能够推定舭涡的中心Pw的位置的情况下,如图19所示优选的是,将右舷侧的L字型船尾整流板5的后缘12的末端12a的位置配置于圆C1内的第六范围R6内,所述圆C1以不设置L字型船尾整流板5时产生的船尾舭涡的中心Pw为中心,其半径ra是螺旋桨直径Dp的0.2倍的半径。另外,通过水槽实验或基于流体解析程序的计算,能够容易地将不设置该L字型船尾整流板5时的船尾舭涡的中心Pw的位置特定。
根据该构成,由于能够更高精度地将L字型船尾整流板5的后缘12的末端12a配置于舭涡的中心Pw的附近,因此能够进一步最大限度地利用在利用L字型船尾整流板5进行整流时作用于L字型船尾整流板5的力的推力分量,并且由于还能够最大限度地实现基于L字型船尾整流板5的螺旋桨3的效率的提高,因此能够进一步提高船舶的推进性能。
并且,在螺旋桨3从船尾观察向右旋转的情况下的第一和第二实施方式的船舶中,如图16所示构成为,将左舷侧的船尾整流板6(或者弯折部分的高度小的L字型船尾整流板5)配置成与螺旋桨旋转轴Pc大致平行,使该左舷侧的船尾整流板6的长度Lb比图14和图15所示的右舷侧的L字型船尾整流板5的长度La形成得长。另外,所谓该大致平行并不只表示完全平行,还包括5度以内程度的倾斜范围。
并且,关于左舷侧的船尾整流板6的基板部分10的前缘11的末端11a的部位的高度位置Hf以及后缘12的末端12a的部位的高度位置Ha,在图16中也示出了与右舷侧的L字型船尾整流板5大致同样的配置位置,但是关于左舷侧的船尾整流板6,本发明并非限定于该配置位置。
接下来对左右舷的L字型船尾整流板5和船尾整流板6的作用进行说明。在螺旋桨3从船尾观察向右旋转的情况下的右舷侧(向左旋转的情况下的左舷侧),在船尾扩展的舭涡以这样的方式发挥作用:在舭涡的中心内侧赋予与螺旋桨3的旋转方向相同方向的流速,在舭涡的中心的外侧赋予与螺旋桨3的旋转方向相反方向的流速,因此,舭涡中心的外侧的水流自由,只对舭涡中心的内侧的水流进行整流即可。
并且,在左舷侧(右舷侧),在舭涡的中心的内侧以赋予与螺旋桨3的旋转方向相反方向的流速的方式发挥作用,在舭涡的中心的外侧以赋予与螺旋桨3的旋转方向相同方向的流速的方式发挥作用。并且,螺旋桨3在半径方向上外侧(末梢附近)比内侧(毂附近)推力更大,因此在左舷侧(右舷侧),与其留下比舭涡的中心靠内侧的与螺旋桨3相反方向的水流,通过在舭涡的开始扩展的部位设置成为妨碍舭涡扩展的障碍物的弯折高度小的L字型船尾整流板5或者船尾整流板6,来抑制舭涡的产生以及扩展,由此在舭涡的中心的外侧,能够减弱与螺旋桨3的旋转方向相同方向的分量的流速,能够提高螺旋桨效率。
因此,在舭涡的中心的内侧舭涡产生与螺旋桨3的旋转方向相同方向的分量的水流的右舷侧(左舷侧),由于需要在舭涡中心的内侧抑制舭涡的作用效果,因此将略短的L字型船尾整流板5仅配置于舭涡充分扩展的船尾端附近。
也就是说,比舭涡的中心Pw靠外侧的位置残留与螺旋桨旋转相反方向的上升流,另一方面,比舭涡的中心Pw靠内侧的位置需要对与螺旋桨旋转相同方向的下降流进行整流的右舷侧(左舷侧),虽然舭涡充分扩展,但是为了只对内侧的下降流进行整流,而将略短的L字型船尾整流板5配置于船尾端附近。
另一方面,在舭涡的中心的内侧舭涡产生与螺旋桨3的旋转方向相反方向的分量的水流的左舷侧(右舷侧),在舭涡的中心的外侧需要抑制舭涡的作用效果,不仅在舭涡充分扩展的船尾端附近,而且到漩涡没有充分扩展的前方,都配置略长的船尾整流板6。
也就是说,与留下比舭涡的中心Pw靠内侧的位置的与螺旋桨旋转相反方向的下降流相比需要对比舭涡的中心Pw靠外侧的位置的与螺旋桨旋转相同方向的上升流进行整流的左舷侧(右舷侧),为了防止产生外侧的上升流,而配置略长的船尾整流板6。
由此,能够量材委用地配置短的L字型船尾整流板5和长的船尾整流板6,能够以比较简单的构成获得更大的推进力和更大的螺旋桨效率。因此,能够以比较简单且轻量的构成提高螺旋桨效率。
并且,在螺旋桨3的旋转方向从船尾观察是向右旋转的情况下的右舷侧的L字型船尾整流板5和左舷侧的船尾整流板6中,使相对于船体前后方向的迎角β不同地形成。也就是说,在比舭涡的中心靠内侧的位置,对于抑制与螺旋桨3的旋转方向相同方向的分量的水流的右舷侧的L字型船尾整流板5,为了增强与螺旋桨3的旋转方向相反方向的水流,使其以后方侧处于上方的方式较大地倾斜,由此尽可能地加速与螺旋桨3的旋转方向相反方向的分量的水流。另一方面,在比舭涡的中心靠内侧的位置,对于抑制与螺旋桨3的旋转方向相反方向的分量的水流的左舷侧的船尾整流板6,通过为大致水平的小的倾斜,来尽可能维持与螺旋桨3的旋转方向相反方向分量的大水流。通过上述构成,能够更加有效地产生与螺旋桨3的旋转相反方向的分量的大水流。
因此,根据上述构成的船舶1,通过将L字型船尾整流板5以L字型船尾整流板5的后缘12的末端12a位于在船尾扩展的舭涡的中心Pw的附近的方式配置,对于在舭涡的内侧产生与螺旋桨3的旋转方向相同方向的水流的一侧配置的L字型船尾整流板5中,通过仅在基板部分10的端部设置向上方弯折而成的弯折部分13这一简单的结构,抑制了朝向L字型船尾整流板5的向下分量的水流从基板部分10的端部向外侧逸出,能够提高只对比舭涡的中心Pw靠内侧的水流进行整流的效果,由此能够进一步提高螺旋桨3的效率。
并且,在该L字型船尾整流板5中,通过在基板部分10的端部设置向上方弯折而成的弯折部分13来提高整流效果,能够使得整流时L字型船尾整流板5承受的力也增大,因此,还能够增大作为其推进方向分量即船舶1的推力获得的量,由此能够提高船舶1的推进性能。
并且,在舭涡的内侧产生与螺旋桨的旋转方向相反的水流的一侧,若配置没有设置弯折部分13的船尾整流板6,则由此能够抑制比舭涡的中心Pw靠外侧的与螺旋桨旋转相同方向的水流的发展,通过该整流时作用于船尾整流板6的力的推力方向分量,即使少也能够获得成为众多船舶1的推力的力。
工业实用性
根据本发明的L字型船尾整流板和船舶,通过利用设置于船体的船尾的L字型船尾整流板对流入到螺旋浆面的水流进行整流,能够进一步提高螺旋桨的效率,并且在整流时进一步增大作用于L字型船尾整流板的推力分量,增大推进方向的力,从而能够提高推进性能,因此能够用于多数的船舶。

Claims (7)

1.一种L字型船尾整流板,沿船体宽度方向突出地设置于船舶的船体的船尾的外板上,其特征在于,具有:基板部分,沿船体宽度方向延伸;和弯折部分,设置于该基板部分的船体宽度方向的端部且向上方弯折。
2.根据权利要求1所述的L字型船尾整流板,其特征在于,
上述弯折部分的船体高度方向的高度为上述基板部分的后缘的宽度的0.05倍以上且0.5倍以下的高度,并且上述弯折部分的安装于上述基板部分的根部的长度为上述基板部分的安装于上述船体的根部的长度的0.5倍以上且1.0倍以下的长度。
3.一种船舶,其特征在于,
在船体的船尾的螺旋桨从船尾观察向右旋转的情况下,至少在右舷侧配置有权利要求1或2所述的L字型船尾整流板,在上述螺旋桨从船尾观察向左旋转的情况下,至少在左舷侧配置有权利要求1或2所述的L字型船尾整流板。
4.根据权利要求3所述的船舶,其特征在于,
上述L字型船尾整流板的船体前后方向上的配置位置构成为处于第一范围内,所述第一范围为螺旋桨毂前端的位置与从船尾垂线向前垂线间长Lpp的0.1倍的长度量的位置之间。
5.根据权利要求3或4所述的船舶,其特征在于,
上述L字型船尾整流板的上述基板部分的后缘的末端部位的高度位置处于从比螺旋桨旋转轴向上方高出螺旋桨直径的0.4倍的高度量的位置到螺旋桨旋转轴的第二范围内,
上述L字型船尾整流板的上述基板部分的后缘的末端部位的船体宽度方向的位置构成为,
在船体表面处于上述后缘的根部的情况下,处于从船体表面到自船体表面离开螺旋桨直径的0.4倍的宽度量的位置的第三范围内,在船体表面不处于上述后缘的根部的情况下,处于从自船体中心线离开螺旋桨直径的0.05倍的宽度量的位置到自船体中心线离开螺旋桨直径的0.4倍的宽度量的位置的第三范围内。
6.根据权利要求3-5中的任一项所述的船舶,其特征在于,
上述L字型船尾整流板的上述基板部分的前缘的末端部位的高度位置处于从比螺旋桨旋转轴向上方高出螺旋桨直径的0.4倍的高度量的位置到船底的第四范围内,
上述L字型船尾整流板的上述基板部分的前缘的末端部位的船体宽度方向的位置构成为处于从船体表面到自船体表面离开螺旋桨直径的0.4倍的宽度量的位置的第五范围内,
将上述L字型船尾整流板的上述基板部分配置成以后方侧处于上方的方式相对于螺旋桨旋转轴以0度以上20度以下的范围内的角度倾斜。
7.根据权利要求3-6中的任一项所述的船舶,其特征在于,
将上述L字型船尾整流板的上述基板部分的后缘的末端位置配置于圆内的第六范围内,该圆以在不设置上述L字型船尾整流板时产生的船尾舭涡的中心位置为中心,且其半径是螺旋桨直径的0.2倍的半径。
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