CN107428403A - 船舶 - Google Patents

Abstract

将导管部件（11）和支承件（12a、12b）的连接部位（13）配置于未设置导管（10）的情况下在船尾处产生的舭涡的附近，将导管部件形成为，具有前端侧与后端侧相比相对于螺旋桨旋转轴线（Lp）处于外侧的0°以上40°以下的开角（α），并且将支承件设置成，关于船体前后方向（X），具有以使与螺旋桨旋转方向（R）相反的方向的流动成分增加的方式引导的角度（γa、γb）。由此，在将导管配置于船尾的船舶（1）处，得到由导管部件产生的推力，并且借助导管部件和支承件的连接部位将舭涡整流，减弱与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，并且借助支承件，使流入螺旋桨面（Sp）的水流的方向向与螺旋桨（3）的旋转方向相反的方向进行方向变换，提高螺旋桨效率。

Description

船舶

技术领域

本发明涉及在船尾具备导管的船舶。

背景技术

在一般的商用船等排水量型的船舶中，在比螺旋桨轴的高度靠上方处，由于由船尾侧的船体产生的舭涡，从船尾观察向右旋转的螺旋桨的情况下，在左舷侧在舭涡的外侧引起与螺旋桨旋转相同朝向的流动，在右舷侧在舭涡的内侧引起与螺旋桨旋转相同朝向的流动，在左旋转的螺旋桨的情况下与之相反，所以有流入螺旋桨的水流的相对流速变慢、螺旋桨效率变差的问题。

作为相对于此的对策之一，例如，如日本申请的特开2008-137462号公报所记载的那样，作为节约能量效果较高、制造较容易的船舶的导管装置，提出如下船舶的导管装置，前述船舶的导管装置具备外壳和两张连结板，前述外壳在将大致圆锥台形状的筒在包括中心轴的平面切断成大致一半的大致半圆锥台形状，前述两张连结板将外壳固定于船尾部，将外壳配置成，使外壳的直径较短的一方朝向螺旋桨侧，并且外壳与螺旋桨的上半部分相对。

在该船舶的导管装置中，对于在通常的圆形的导管中的比螺旋桨旋转轴靠下的部分上产生阻力、与基于导管的推力相比阻力变大而节约能量效果下降的问题，采用排除圆形的导管的下侧部分、仅留下产生推力的导管的上部分(外壳)的半圆弧导管，来设定该外壳的尺寸和高度位置，使得导管有效地产生推力且提高整流效果。

然而，在该船舶的导管装置中，关于与将外壳固定于船尾部的外壳的两端部连接的两张连结板，优选相对于穿过导管装置的水流难以成为阻力的形状，但仅只作为外壳的支承构造而被使用。

进而，与此相关，例如，日本申请的特开2011-178222号公报所记载的那样，提出一种船舶，为了对在半圆形的导管的侧面部分处推力的产生量较小进行改良而具备螺旋桨、导管、主翼片，前述螺旋桨被设置于船尾部，前述导管被配置于在螺旋桨的前方且比在船尾部产生的船尾纵涡的中心位置靠上方的位置，为从船舶后方向前方扩径的圆弧状，前述主翼片分别在导管的两下端部和船尾部的侧面之间向螺旋桨的半径方向伸出，以从船舶后方朝向前方而前高后低的方式倾斜。

在该船舶中，主翼片形成为向下方凸起的翼截面形状，并且从船舶后方朝向前方前高后低地倾斜，从在导管的内侧从上方向下方流动的下降流得到辅助推力，由此能够高效率地产生推力，此外，不会增加阻力。

此外，延伸地连接于其外侧的辅助翼片形成为向上方凸起的翼截面形状，并且从船舶后方向前方前低后高地倾斜，从在导管的外侧从下方向上方流动的上升流得到辅助推力，由此能够高效地产生推力，此外，不会增加阻力。

专利文献1 : 日本申请的特开2008-137462号公报。

专利文献2 : 日本申请的特开2011-178222号公报。

发明内容

该多位发明人考虑该导管(外壳)和支承该导管的支承件(连结板、主翼片)的流体的效果，结果，需要支承件的导管支承功能，但在现有技术中，导管和支承件都以得到推力为目的来确定其形状。但是，本发明想到，考虑能否不仅能够具有将舭涡整流来减弱与螺旋桨的旋转方向相同方向的流动的功能、使流入螺旋桨面的水流的方向为与螺旋桨的旋转方向相反的流向变换功能，得到推力，还能够在螺旋桨效率的提高上发挥较大的作用。

本发明是鉴于上述的状况而作出的，其目的在与提供一种船舶，前述船舶将导管配置于在螺旋桨的正前方比螺旋桨旋转轴线靠上方的位置，前述导管构成为在船尾上具有导管部件和将该导管部件支承的支承件，借助导管部件和支承该导管部件的支承件，得到由导管部件产生的推力，并且借助导管部件和支承件的连接部位将舭涡整流，减弱与螺旋桨的旋转方向相同方向的流动，并且借助支承件，使流入螺旋桨面的水流的方向向与螺旋桨的旋转方向相反的方向方向转换，能够提高螺旋桨效率。

用于实现上述目的的船舶将导管配置于在螺旋桨的正前方比螺旋桨旋转轴线靠上方的位置，前述导管构成为具有导管部件和将该导管部件支承于船体的支承件，前述船舶构成为，将前述支承件连接于前述导管部件的两端部，将前述导管部件和前述支承件的连接部位配置于未设置前述导管的情况下在船尾处产生的舭涡的中心的附近，将前述导管部件形成为，具有前端侧与后端侧相比相对于前述螺旋桨旋转轴线处于外侧的0°以上40°以下的开角，并且将前述支承件设置成，关于船体前后方向，具有以使与螺旋桨旋转方向相反的方向的流动成分增加的方式引导的角度。

根据该结构，在导管部件处，通过由流入螺旋桨面的上部的沿船体流动的向下的水流产生的翼效果来产生升力，将该升力的船体前后方向成分作为推力来利用。另一方面，在将导管部件支承于船体的支承件处，相对于流入来的水流的方向具有角度地配置，进行水流的方向变换，即，使流入螺旋桨面的水流改变成与螺旋桨旋转方向相反的方向的流动的成分增加，由此具有提高螺旋桨的推进效率的效果。

进而，在船尾发展的舭涡为，从船尾观察，在右旋转的螺旋桨的情况下在左舷侧在舭涡的外侧，在右舷侧在舭涡的内侧，引起与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，在左旋转的螺旋桨的情况下在左舷侧在舭涡的内侧，在右舷侧在舭涡的外侧，引起与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，所以螺旋桨效率变差，但将导管部件和支承件的连接部位配置于舭涡的中心附近，由此借助导管部件和支承件，将舭涡整流，能够减弱与舭涡的螺旋桨旋转方向相同方向的流动。

在上述船舶中，若构成为，将前述支承件的截面形状形成为，具有向螺旋桨旋转的方向侧凸起的弧形的形状，则借助支承件，在流入螺旋桨面的水流中，能够使向与螺旋桨的旋转方向相反的方向流动的成分变大，所以能够提高螺旋桨效率。

在上述船舶中，若构成为，将前述导管部件的截面形状形成为具有向内侧凸起的弧形的翼形，则能够使由导管部件产生的升力更加变大，能够使从导管得到的推力变大。

在上述船舶中，若构成为，将前述支承件的截面形状形成为翼形，则在维持具有使水流的方向变化的功能的状态下，能够减弱作用于支承件的阻力成分，能够使支承件的阻力变小。

在上述船舶中，若构成为，将前述导管部件构成为多边形形状，则与将导管形成为圆弧形状的情况相比，能够将导管的部件配置于更适合产生升力的部位，并且能够使导管部件的迎角为多角形的各个边相对于导管部件的位置最合适的角度，能够使由导管部件产生的推力增加。另外，若为多边形形状，则与圆弧形状相比，导管部件的焊接等的连接作业增加，但不需要对导管部件进行弯曲加工，所以工作性不会变差。

在上述船舶中，若构成为，设置第1水平翼片，抑制前述舭涡的外侧的与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，前述第1水平翼片在前述螺旋桨的正前方，在螺旋桨旋转轴线的高度上，在螺旋桨旋转方向从船尾观察为右旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向左舷侧伸出，或在螺旋桨旋转方向从船尾观察为左旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向右舷侧伸出，末端位置为螺旋桨旋转圆的附近，即，若构成为，借助第1水平翼片，抑制螺旋桨前方的舭涡的外侧的上升流，则从船尾观察在右旋转的螺旋桨的情况下在左舷侧，从船尾观察在左旋转的螺旋桨的情况下在右舷侧，在具有与螺旋桨旋转方向相同方向的流动的区域配置第1水平翼片的末端侧，以呈与螺旋桨旋转方向相反的方向的流动的方式来引导水流，所以能够提高螺旋桨效率。

在上述船舶中，若构成为，设置第2水平翼片，抑制前述舭涡的内侧的与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，前述第2水平翼片在前述螺旋桨的正前方，在螺旋桨旋转轴线的高度上，在螺旋桨旋转方向从船尾观察为右旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向右舷侧伸出，或在螺旋桨旋转方向从船尾观察为左旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向左舷侧伸出，末端位置为前述舭涡的中心的船宽度方向位置的附近，即，若构成为，借助第2水平翼片，抑制比舭涡的中心靠内侧产生的下降流，则仅在至舭涡的中心的船宽度方向位置的附近的范围，能够配置水平翼片，所以借助该水平翼片，以呈与螺旋桨旋转方向相反方向的流动的方式引导水流，能够提高螺旋桨效率，前述舭涡从船尾观察为右旋转的螺旋桨的情况下在右舷侧，从船尾观察为左旋转的螺旋桨的情况下在左舷侧，具有与螺旋桨旋转方向相同方向的流动。

另外，该“第1水平翼片”和“第2水平翼片”中的“水平翼片”是指从正后方观察船舶的情况下大致水平地安装，例如以水平加・减10°以内的角度安装的翼片。此外，该第1水平翼片和第2水平翼片的截面形状优选为前边缘位于船首侧、后边缘位于船尾侧的翼形。

根据本发明，通过导管部件的翼效果产生推力，并且通过流入支承导管部件的支承件处的螺旋桨面的水流的方向变换的效果，能够提高螺旋桨的推进效率。进而，将导管部件和支承件的连接部位配置于舭涡的中心附近，由此将在船尾处产生的舭涡整流，能够减弱与舭涡的螺旋桨旋转方向相同方向的流动，能够提高螺旋桨效率。

附图说明

图1是示意地表示本发明的实施方式的船舶的导管的配置的侧视图。

图2是示意地表示从图1的船舶的后方观察的导管的配置的后视图。

图3是用于说明导管部件的开角的侧视图。

图4是用于表示导管部件和支承件的截面位置的后视图。

图5是表示导管部件的截面的图4的Y1-Y1剖视图。

图6是表示右舷侧的支承件的截面的图4的Y2-Y2剖视图(从船尾观察为右旋转螺旋桨的情况)。

图7是表示左舷侧的支承件的截面的图4的Y3-Y3剖视图(从船尾观察为右旋转螺旋桨的情况)。

图8是示意地表示四边形形状的导管的后视图。

图9是示意地表示五边形形状的导管的后视图。

图10是示意地表示六边形形状的导管的后视图。

图11是示意地表示第1水平翼片和第2水平翼片的后视图。

具体实施方式

以下，参照附图，同时对本发明的实施方式的船舶进行说明。如图1所示，该船舶1构成为，在船体2的后部具有螺旋桨3和舵4，在船尾处，在螺旋桨3的正前方且比螺旋桨旋转轴线Lp靠上方处，配置导管10。

如图1及图2所示，该导管10构成为，具有导管部件11和将该导管部件11支承于船体2的支承件12a、12b。该支承件12a、12b被设置于导管部件11的端部和船体2之间，在导管部件11的右舷侧端部连接有右舷侧的支承件12a，在导管部件11的左舷侧端部连接有左舷侧的支承件12b。即，在导管部件11的两端部连接有支承件12a、12b。另外图2的圆20表示螺旋桨3的末端描绘的圆(螺旋桨旋转圆)，该圆20的直径为螺旋桨直径Dp。

并且，在本发明中，如图2所示，将该导管部件11和支承件12a、12b的连接部位13配置于未设置有导管10的情况下在船尾处产生的舭涡的中心Pw的附近。换言之，将该连接部位13的前端配置成比圆C1靠内侧，前述圆C1在包括该前端的垂直于螺旋桨旋转轴线Lp的面内，以未设有导管10的情况下在船尾处产生的舭涡的中心Pw为中心，半径ra为螺旋桨直径Dp的0.15倍。另外，未设有该导管10时的舭涡的中心Pw的位置通过水槽试验、基于流体解析程序的计算，能够容易地特定。

由此，在导管10中，将导管部件11带至舭涡的中心Pw，由此能够以适当的迎角来得到水向导管部件11流入的推力，此外，借助支承件12a、12b能够将与由舭涡产生的螺旋桨旋转方向相同的朝向的流动变换成相反方向，所以能够提高推进性能、螺旋桨效率。

进而，如图3所示，将导管部件11形成为，前端侧与后端侧相比，具有相对于螺旋桨旋转轴线Lp处于外侧的0°以上40°以下的开角α。由此，在导管部件11处，借助基于流入螺旋桨面Sp的上部的沿船体2流动的向下的水流W的翼效果（翼効果）产生升力L，将该升力L的船体前后方向成分Lf作为推力利用。

进而，如图5所示，优选地将导管部件11的截面形状形成为具有向内侧凸起的弧形的翼形。由此，能够使由导管部件11产生的升力L更大，能够使从导管10所得到的推力Lf更大。

此外，如图6及图7所示，关于支承件12a、12b，优选为相对于船体的前后方向，使连结支承件12a、12b的前边缘和后边缘的线的角度γa、γb为0°~20°。

根据该结构，关于将导管部件11支承于船体2的支承件12a、12b，相对于流入来的水流W的方向具有角度βa、βb地配置，进行水流W的方向变换，即，能够使流入螺旋桨面Sp的水流W的朝向与螺旋桨旋转方向R相反的流动的成分增加，所以能够得到提高螺旋桨3的推进效率的效果。

此外，如图6及图7所示，若构成为，将支承件12a、12b的截面形状形成为具有向螺旋桨3旋转的方向一侧R凸起的弧形的形状，借助支承件12a、12b，能够增加流入螺旋桨面Sp的水流W中与螺旋桨旋转方向R相反的方向的成分，所以能够提高螺旋桨效率。

此外，若将支承件12a、12b的截面形状形成为翼形，则在维持使水流W的方向改变的功能的状态下，能够减弱作用于支承件12a、12b的阻力成分，能够使支承件12a、12b的阻力变少。

此外，如图8~图10所示的导管10A、10B、10C所示，若构成为四边形形状、五边形形状、六边形形状等多边形形状，则与将导管10以圆弧形状形成的情况相比，能够在更适合升力L的产生的部位配置导管部件11，并且能够使导管部件11的开角(迎角)α为，各个多角形的边相对于导管部件11的位置为最适合的角度，能够使由导管部件11产生的推力Lf增加。另外，若设为多变形形状，则与圆弧形状相比，导管部件11的焊接等的连接作业增加，但不需要将导管部件11弯曲的加工，所以工作性不会变差。

进而，构成为，如图11所示，在螺旋桨3的正前方在螺旋桨旋转轴线Lp的高度上，螺旋桨旋转方向R从船尾观察为右旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向左舷侧伸出，或虽图中未示出，但在螺旋桨旋转方向从船尾观察为左旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向右舷侧伸出，设置末端位置为螺旋桨旋转圆20的附近的第1水平翼片14，抑制与舭涡的外侧的螺旋桨旋转方向R相同朝向的流动。即，设置末端位置为螺旋桨旋转圆20的附近R1的第1水平翼片14。从横向观察该第1水平翼片14时，将前边缘相对于后边缘位于上方的角度设为正时，配置成具有±30°以内、优选地为±20°以内、更优选为-10°以上20°以下的角度。借助该第1水平翼片14，以抑制与螺旋桨旋转方向R相同朝向的流动的方式引导水流。即，借助第1水平翼片14，抑制第1水平翼片14的末端侧处的螺旋桨前方的上升流，换言之，抑制舭涡的外侧的上升流。另外，在图11中，为了容易观察，舭涡仅图示有右舷侧。

由此，从船尾观察为右旋转的螺旋桨的情况下在左舷侧、或从船尾观察为左旋转的螺旋桨的情况下在右舷侧，在具有与螺旋桨旋转方向R相同的朝向的流的区域上配置第1水平翼片14的末端侧，以抑制与螺旋桨旋转方向R相同的朝向的流动的方式引导水流，所以能够提高螺旋桨效率。

此外，如图11所示，构成为，螺旋桨3的正前方，在螺旋桨旋转轴线Lp的高度，在螺旋桨旋转方向R从船尾观察为右旋转的情况下，从船体外板在船宽度方向上向右舷侧伸出，或虽图中未示处，但在螺旋桨旋转方向从船尾观察为左旋转的情况下，从船体外板在船宽度方向上向左舷侧伸出，设置末端位置为舭涡的中心Pw的船宽度方向位置的附近的第2水平翼片15，抑制与舭涡的内侧的螺旋桨旋转方向R相同的方向的流动。即，设置末端位置为舭涡的中心Pw的船宽度方向位置的附近R2的第2水平翼片15。该第2水平翼片15配置成，从横向观察时，设前边缘相对于后边缘处于上方的角度为正时具有±30°以内、优选地为±20°以内、更优选为-10°以上20°以下的角度。借助该第2水平翼片15，以抑制与螺旋桨旋转方向R相同的方向的流动的方式引导水流。即，借助第2水平翼片15，抑制在比舭涡的中心Pw靠内侧产生的下降流。

由此，在从船尾观察为右旋转的螺旋桨3的情况下在右舷侧、在从船尾观察为左旋转的螺旋桨3的情况下在左舷侧，仅在具有与螺旋桨旋转方向R相同方向的流动的、舭涡的中心Pw至船宽度方向位置的附近R2的范围，能够配置第2水平翼片15，所以借助该第2水平翼片15，以抑制与螺旋桨旋转方向R相同方向的流动的方式引导水流，能够提高螺旋桨效率。

另外，该第1水平翼片14和第2水平翼片15以从正后方观察船舶的情况下为大致水平的方式，例如，以水平的正·负10°以内的角度被安装。此外，该第1水平翼片14和第2水平翼片15的截面形状优选为前边缘处于船首侧、后边缘处于船尾侧的翼形。

此外，表示该第1水平翼片14的末端位置的螺旋桨旋转圆20的附近的范围R1相对于螺旋桨直径Dp在Dp×0.5倍的圆和Dp×1.15倍的圆之间，表示第2水平翼片15的末端位置的舭涡的中心Pw的船宽度方向位置的附近的范围R2为，距船体中心线的水平距离相对于从船体中心线至舭涡的中心Pw的距离，加·减螺旋桨直径Dp的0.15倍的距离的范围的内侧R2。

根据上述的结构的船舶1，借助由导管部件11的翼效果产生的推力Lf和流入支承导管部件11的支承件12a、12b的螺旋桨面Sp的水流W的方向变换的效果，能够提高螺旋桨3的推进效率。进而，将导管部件11和支承件12a、12b的连接部位13配置于舭涡的中心Pw的附近，由此将舭涡整流，能够使与螺旋桨旋转方向R相同方向的舭涡的流动变弱，能够提高螺旋桨效率。

产业上的可利用性

根据本发明的船舶，借助由导管部件的翼效果产生的推力、向支承导管部件的支承件的螺旋桨面流入的水流的方向变换效果，能够提高螺旋桨的推进效率。进而，将导管部件和支承件的连接部位配置于舭涡的中心附近，由此将舭涡整流，能够使与螺旋桨旋转方向相同方向的舭涡的流动变弱，能够提高螺旋桨效率，所以能够利用于较多的船舶。

附图标记说明

1　 船舶

2　 船体

3　 螺旋桨

4　 舵

10、10A、10B、10C　 导管

11　 导管部件

12a、12b 支承件

13　 连接部位

14　 第1水平翼片

15　 第2水平翼片

20　 螺旋桨的末端轨迹的圆(螺旋桨旋转圆)

C1　 圆(舭涡的附近)

Dp　 螺旋桨径

L　 升力

Lf　 推力

Lp　 螺旋桨旋转轴线

Ls　 升力L的铅垂方向成分

Pc　 螺旋桨旋转中心

Pw　 舭涡的中心

R　 螺旋桨旋转方向

ra　 圆的半径

Sp　 螺旋桨面

W　 水流

α　 导管部件的开角

βa、βb　 支承件相对于水流的角度

γa、γb　 支承件相对于船体前后方向的角度

δ　 水流相对于船体前后方向的角度。

Claims (7)

1.一种船舶，前述船舶将导管配置于在螺旋桨的正前方比螺旋桨旋转轴线靠上方的位置，前述导管构成为具有导管部件和将该导管部件支承于船体的支承件，其特征在于，

将前述支承件连接于前述导管部件的两端部，将前述导管部件和前述支承件的连接部位配置于未设置前述导管的情况下在船尾处产生的舭涡的中心的附近，

将前述导管部件形成为，具有前端侧与后端侧相比相对于前述螺旋桨旋转轴线处于外侧的0°以上40°以下的开角，

并且将前述支承件设置成，关于船体前后方向，具有以使与螺旋桨旋转方向相反的方向的流动成分增加的方式引导的角度。

2.如权利要求1所述的船舶，其特征在于，

将前述支承件的截面形状形成为，具有向螺旋桨旋转的方向侧凸起的弧形的形状。

3.如权利要求1或2所述的船舶，其特征在于，

将前述导管部件的截面形状形成为具有向内侧凸起的弧形的翼形。

4.如权利要求1至3中任一项所述的船舶，其特征在于，

将前述支承件的截面形状形成为翼形。

5.如权利要求1至4中任一项所述的船舶，其特征在于，

将前述导管部件构成为多边形形状。

6.如权利要求1至5中任一项所述的船舶，其特征在于，

构成为，设置第1水平翼片，抑制前述舭涡的外侧的与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，前述第1水平翼片在前述螺旋桨的正前方，在螺旋桨旋转轴线的高度上，在螺旋桨旋转方向从船尾观察为右旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向左舷侧伸出，或在螺旋桨旋转方向从船尾观察为左旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向右舷侧伸出，末端位置为螺旋桨旋转圆的附近。

7.如权利要求1至6中任一项所述的船舶，其特征在于，

构成为，设置第2水平翼片，抑制前述舭涡的内侧的与螺旋桨旋转方向相同方向的流动，前述第2水平翼片在前述螺旋桨的正前方，在螺旋桨旋转轴线的高度上，在螺旋桨旋转方向从船尾观察为右旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向右舷侧伸出，或在螺旋桨旋转方向从船尾观察为左旋转的情况下，在船宽度方向上从船体外板向左舷侧伸出，末端位置为前述舭涡的中心的船宽度方向位置的附近。