JP2004009951A

JP2004009951A - スラスタ吐出水流角度調節グリッド

Info

Publication number: JP2004009951A
Application number: JP2002168898A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suenaga; 末永　一夫
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】本発明は、船舶に横推力を付与するために船体に装備されたサイドスラスタの開口部に装着するグリッド群を提供する。
【解決手段】本発明のグリッド群は、それぞれ互いに略平行に延びる複数のグリッドを備えている。また、各グリッドは、サイドスラスタから吐出される水流が船体ボッシングやプロペラシャフトに当たらないように、それぞれサイドスラスタのスラスタトンネル内の水流に対して所定の仰角を有するように位置決めされる。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶に横推力を付与するために船体の船尾近傍に設けられたサイドスラスタの開口部に取り付けられたグリッド群に関する。
【０００２】
【従来の技術】
客船やフェーリ等は船体の安定性を確保すべくスクリュープロペラを２機備える二軸船が主流である。この二軸船の場合、更なる良好な港内操船を得るために船尾近傍に船体に横推力を与えるためのサイドスラスタが装備されている場合が多い。
【０００３】
このサイドスラスタは、船体を横方向に貫通するスラスタトンネル内の中間部にスクリュープロペラを設置し、該スクリュープロペラから水流を発生させ、海中に吐出することにより、船体に横推力を付与するものである。
【０００４】
通常、船尾近傍に位置するサイドスラスタは、船内装備品との関係上、配置場所に一定の制限を有する。具体的には、該サイドスラスタは船体のボッシングやプロペラシャフトの投影上に配置せざるを得ないことが多い。従って、上述するサイドスラスタから海中に吐出される水流は、船体のボッシングやプロペラシャフトに当たり、船体の横方向の移動は妨げられる。その結果、船体の横移動が適正に達成できないこととなる。すなわち、船尾近傍に位置するサイドスラスタの性能を適正に発揮することができない。
【０００５】
また、上記水流を吐出するためのサイドスラスタの開口部には、板部材であるグリッドが格子状に取り付けられている。このグリッドは、ごみ等の海中内の不純物をスラスタトンネル内に巻き込むことを防止するために設けられたものである。従って、不純物の巻き込み防止の観点から各グリッド同士の間隔及び配列は、海中に存在する不純物の大きさを考慮した上で決定されてきた。
【０００６】
さらに、特開昭第６１−６０３９４号において、上記グリッドを所定の仰角になるように位置決めし、スラスタから適正な水流を発生させる手段が開示されているが、この手段はスラスタトンネル内にスクリュープロペラから発生される回転流をグリッドによって整流化することにより横推力を増加させようとするものであり、水流が船体のボッシングやプロペラシャフトに当たるという上述の問題は解決されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、船尾近傍に位置するサイドスラスタから発生される水流が船体のボッシングやプロペラシャフトに当たらないようにするグリッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、本発明は、船舶に横推力を付与するために船体に装備されたサイドスラスタの開口部に装着するグリッド群であって、前記グリッド群は、それぞれ互いに略平行に延びる複数のグリッドを備え、前記グリッドは、それぞれ前記サイドスラスタのスラスタトンネル内の水流に対して所定の仰角を有するように位置決めされる、ことを特徴とするグリッド群を提供する。
【０００９】
本グリッド群では、サイドスラスタの開口部すなわち、スラスタトンネルと海中との境界に、複数のグリッドを従来のグリッドよりも互いに密な間隔で取り付け、さらに各グリッドがスラスタトンネル内の水流に対して所定の仰角をなすように傾斜させることとしている。各グリッドをこのように構成させることにより、スラスタトンネル内から海中に水流が吐出される際に、水流の角度を変化させることができる。各グリッドを翼と考えると、該各グリッドはスラストトンネル内の水流に対して所定の仰角を有するため、グリッドの下流の水流は上流の水流に対して曲げられる、すなわち水流の方向が変化する。また、互いに間隔が密である複数のグリッドを配置することにより、サイドスラスタの開口部を通過する水流の全域に亙って流れを変化させることができる。グリッドの数が少ない場合には該グリッドの近傍の水流しかグリッドの影響を受けずグリッドから離れた領域の水流はあまり変化しないが、グリッドを狭い間隔で複数設けた場合には水流全域に亙ってグリッドの影響を受けるからである。
【００１０】
従って、上記複数のグリッドの集合たる本グリッド群によってサイドスラスタから吐出される水流は、船体のボッシングやプロペラシャフトに当たらない、又は船体のボッシングやプロペラシャフトに当たる水流の量を減らすことができる。その結果、本グリッド群によって、船体の横方向の推力の損失が回避され、サイドスラスタの性能を十分に発揮させることができる。
【００１１】
さらに、従来のサイドスラスタでは、船体に対して横方向の水流しか吐出すことができなかったために船体のボッシングやプロペラシャフト等の投影上には配置できず、サイドスラスタの位置決めの自由度が小さかった。しかしながら、本グリッド群によれば、スラスタからの水流を変化させることによりボッシング等に水流が当たることを回避することができ、スラスタの位置決めの自由度が大きくなるという効果を奏する。
【００１２】
請求項２によれば、本発明は請求項１に記載のグリッド群であって、前記グリッドの仰角がそれぞれ定常である、ことを特徴とするグリッド群を提供する。
【００１３】
本グリッド群によれば、各グリッドをサイドスラスタの開口部に固定することとしている。従って、本グリッド群によれば、傾斜を設けることを除き従来のグリッドと同様にスラスタの開口部に取り付けるだけで上述する船体の横方向の推力損失を回避することができる。
【００１４】
請求項３によれば、本発明は請求項１に記載のグリッド群であって、前記グリッドの仰角は、それぞれ可変である、ことを特徴とするグリッド群を提供する。
【００１５】
船尾表面と同一平面を形成するスラスタの開口部に上記角度を持たせた多数のグリッドを設けると船舶の航海時における推進抵抗が増加する。従って、本グリッド群によれば、船舶の通常航行持には推進抵抗が少ない角度にグリッドを位置決めし、船舶に横推力を付与させるときにはスラスタが吐出す水流が船体のボッシング等に当たらない角度にグリッドを位置決めすることができる。これにより本グリッド群によれば、船舶の航行時の推進抵抗を増加させずに横推力の損失を回避することができ、船舶全体としてのエネルギ損失を減少させることができる。
【００１６】
請求項４によれば、本発明は請求項２又は３に記載のグリッド群であって、前記グリッドは、予め設定された標準流線のサイドスラスタ近傍における傾斜角度と略平行になるように位置決めされる、ことを特徴とするグリッド群を提供する。
【００１７】
船舶が推進時に海水により受ける抵抗は、通常航行においては船体の形状や標準速度により概ね標準化することができる。従って、船尾近傍に位置するスラスタ上を通過する海水の流れも概ね予測することができる。
本グリッド群によれば、通常航行時にスラスタ近傍の標準流れを予測することで標準流れの傾斜角度を規定し、該角度と略平行になるように各グリッドを位置決めすることができる。従って、グリッド群による船舶の推進抵抗の増加を最小限に抑制することができる。
【００１８】
以上、本発明の内容について説明してきた、以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明することにより本発明の内容を更に明白に理解できるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すれば、船舶の推進のためのプロペラシャフト１２と該プロペラシャフト１２を支持する船体ボッシング１４と、船体の船尾近傍に配置されたサイドスラスタ１０との位置関係を示している。サイドスラスタ１０は図１に示す通り２個備えられている。また、図２はサイドスラスタ１０の図１のラインＡ−Ａに沿った断面図を示している。サイドスラスタ１０は、船体を横方向に貫通するスラスタトンネル２０と該スラスタトンネル２０内の中間位置に配置されたスクリュープロペラ２２とを備えている。従って、サイドスラスタ１０を作動させるとスクリュープロペラ２２が回転し、スラスタトンネル２０内を一方向に流れる水流が発生し、該水流により船体に横推力を付与する。例えば、図２に示す場合には船体右側方向の水流が発生し、その結果、船体を船体左側に移動する。また、スクリュープロペラ２２を逆回転させると船体は船体右側に移動することとなる。
【００２０】
また、スラスタ１０は上述するように船体を横方向に貫通するスラスタトンネル２０を有するため、船内に種々の装備が存在する場所には配置することができない。従って、スラスタ１０の位置には制約が多く、図１に示すように船体ボッシング１４やプロペラシャフト１２の投影上に配置せざるを得ないことが多い。その結果、図２に示すスラスタトンネル２０から発生された水流は船体ボッシング１４やプロペラシャフト１２に当たり、船体に適当に横推力を付与することができない。すなわち、サイドスラスタ１０の性能を十分に発揮することができない。さらに、従来のサイドスラスタ１０の場合には、スラスタ１０の開口部２４すなわち、スラスタトンネル２０の端部に格子状のグリッド１６が取り付けられている。この従来式の格子状のグリッド１６は、スラスタトンネル２０内に海中内のごみ等が流入しないために取り付けられているためのものであり、上述する水流が船体ボッシング１４等に当たることを防止するためのものではない。
【００２１】
本発明の１つの実施形態では、この格子状のグリッド１６の代替として図３に示すようなグリッド３０をスラスタ１０の開口部２４に取り付けることによりスラスタ１０から流出する水流が船体ボッシング１４等に当たらないようにしている。
【００２２】
具体的に説明すれば、サイドスラスタ１０の開口部２４（詳細にはスラスタトンル２０の端部エッジ２６）には、互いに略平行な複数のグリッド３０の集合体としてのグリッド群が固定されている。各グリッド３０は、図１に示す従来の格子状のグリッド１６と異なり縦方向のグリッドが存在せず且つ従来グリッド１６よりも互いに密に配列されている。
【００２３】
また、図４は、図３のラインＢ−Ｂに沿ったサイドスラスタ１０の断面図が示されている。この図を参照すれば、各グリッド３０はスラスタトンネル２０の軸線Ｘに対してそれぞれ所定の角度α船底側方向に傾斜するように取り付けられた板状部材である。グリッド３０を傾斜されることにより、スクリュープロペラ２２から発生された軸線Ｘに略平行に進行する水流は、グリッド３０を通過する際に下向きすなわち船底側方向に曲げられる。すなわち、水流は仰角αの板形状の翼を通過した場合と同じ効果を奏する。
【００２４】
また、各グリッド３０は上述するように互いに密に配置されているため、水流を曲げる作用をより確実に奏することができる。各グリッド３０に当たった水流は、そのグリッド３０の上下面側、すなわち翼の腹縁部側及び背縁部側に分流されるが、図５に示すようにグリッド３０から離間される位置では、グリッド３０による影響が小さくなり、水流は元の水流方向に収束していく。しかしながら、図６に示すようにグリッド３０ａの近傍に更にグリッド３０ｂを配列した場合に、水流は互いに他のグリッドによる影響を受けるため元の水流に収束し難く、むしろ両グリッド３０ａ、３０ｂに挟まれた角度αを持った流路を形成することとなる。この効果は、グリッド３０ａ、３０ｂの間隔が密であるほど顕著である。従って、本実施の形態における密なグリッド３０配列によれば、水流を曲げる効果が大きくなる。
【００２５】
以上、ここに説明してきた本発明の実施の形態のグリッド３０群によりサイドスラスタ１０が吐出す水流を曲げることで、スラスタ１０が吐出す水流をプロペラシャフト１２及び船体ボッシング１４に当たらないようにすることができる。従って、サイドスラスタ１０が船体に付与する横推力の損失を回避することができる。
【００２６】
また、上記グリッド３０が有する所定の角度αの決定について説明すれば、該角度αはスラスタ１０とプロペラシャフト１２及び船体ボッシング１４との位置関係と、スラスタ１０が吐出す水流の強さに応じて決定される。すなわち、模型船で実際にプロペラシャフト１２及び船体ボッシング１４にスラスタ１０が吐出す水流が当たるか否か実験する等、種々の船舶のタイプ毎に決定される。
【００２７】
以上、サイドスラスタ１０の開口部２４に傾斜を有する各グリッド３０群を固定することにより、サイドスラスタ１０が吐出す水流を曲げる方法について説明してきたが、次に、各グリッドを可変に取り付ける本発明の第二の実施の形態について説明する。
【００２８】
図３及び４に示す固定式グリッド３０によれば、上述するように船体の横推力の損失を回避することができるが、サイドスラスタ１０を作動させない船舶の通常航行時には問題が生じ得る。船舶の通常航行時には、図１に示すような船舶の推進による水流Ｙがスラスタ１０を通過する。この際、該水流Ｙは、船舶の推進方向から各グリッド３０に当たることになる。従って、特にグリッド３０が図４に示すように傾斜している場合には、該グリッド３０が船舶の推進による水流Ｙ対して所定の仰角（角度αよりは小さくなる）を有する翼としての効果を奏することとなる。すなわち、船舶の推進による水流Ｙがスラスタ１０の開口部２４を通過することにより船底側に曲がることになる。ここで、水流が曲げられると推力を減退させることは上述する通りである。従って、図４に示すように各グリッド３０が船底側に傾斜する状態で船舶を航行させると船舶の進行方向の推力（以下、「縦推力」という）を損失させることとなる。
【００２９】
従って、本発明の第二の実施形態では、船舶の通常航行時には図８に示すように各グリッド３０を傾斜させず、船舶を横方向に移動させる時には図４に示すように傾斜させる機構を備える可変式のグリッド３０群を提供している。
【００３０】
図９を参照すれば、上記可変式グリッド３０群の可変機構の一例を示した断面図である。図９（Ａ）は、各グリッド３０のスラスタトンネル２０側の端部を一体に上下させることにより全グリッド３０を一体に傾斜させる機構を示している。具体的には、各グリッド３０をそれぞれ、スラスタトンネルの開口部２４近傍のエッジ２６又は該エッジと一体の支持部材４０に回転可能に取り付け、各グリッド３０のスラスタトンネル側端部を一体の連結部材４２に回転可能に取り付ける。従って、図９（Ａ）に示すように連結部材４２を上下させると各グリッド３０も一斉に回転する。なお、連結部材４２の上下には油圧シリンダ等のアクチュエータ４４を使用する。
【００３１】
また、図９（Ｂ）は、各グリッド３０の海中側の端部近傍を一体に上下させることにより全グリッド３０を一体に傾斜させる機構を示している。具体的には、各グリッド３０をそれぞれ、スラスタトンネルの開口部２４近傍のエッジ２６又は該エッジと一体の支持部材４０に回転可能に取り付け、各グリッド３０の海中側の端部近傍を一体の連結部材４３に回転可能に取り付ける。従って、図９（Ｂ）に示すように連結部材４３を上下させると各グリッド３０も一斉に回転する。なお、連結部材４２の上下には図９（Ａ）同様、油圧シリンダ等のアクチュエータ４４を使用する。
【００３２】
図９に示す可変グリッド３０群では、各グリッド３０がスラスタトンネル２０の軸線方向Ｘに対してすなわち船体の横方向に傾斜することによる船舶の推力の損失を回避するために提供されているが、船舶の推力は各グリッド３０を通過する水流が各グリッド３０に対して角度を持って当たる場合にも損失する。
【００３３】
図１０を参照すれば、サイドスラスタ１０と該スラスタ１０を通過する水流との関係を示している。図１０（Ａ）に示す参照符号Ｚは、通常航行時におけるスラスタ１０上を通過する水流の流線を標準化したものである。この標準流線Ｚは、船舶の速度と船体形状とにより決定されるものであるため通常航行時の標準速度を予め規定し、模型船で実験する等により決定される。
【００３４】
図１０（Ｂ）、（Ｃ）を参照すれば、上記決定された標準流線Ｚと該流線と交差する１つのグリッド３０との関係を示した図１０（Ａ）の点線で囲まれた領域の拡大図である。図１０（Ｂ）は、船体の長手方向に平行にグリッド３０が配列された場合を示している。図に示すように標準水流Ｚは、グリッド３０に対して角度βを有する。従って、グリッド３０は、仰角βで水流を迎える板形状の翼として作用する。上述してきた通り所定の仰角を有する板状の翼を水流が通過した場合にはエネルギ損失が生じるため、グリッド３０を図１０（Ａ）に示すように配列した場合には船舶の推力を損失させる。
【００３５】
これに対して、図１０（Ｃ）では標準流線Ｚに沿うようにグリッド３０を配列した場合を示している。この場合、グリッド３０は仰角０°で水流を迎える板形状の翼として作用するためエネルギ損失は生じず、船舶の推力損失を生じさせない。
従って、図１０に示す本発明の実施の形態によれば、個々のタイプの船舶の通常の航行時においてスラスタ１０上を通過する最も標準的な水流の流線を模型船実験等により決定し、該流線と同じ傾きを有するように各グリッド３０を配列している。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の概念と精神とを逸脱しない種々の変形例と改良例とが存在し得ることが当業者には明白であろう。
【００３７】
【発明の効果】
従来のサイドスラスタに取り付けられるグリッド群は、ごみ等の流入防止又は整流化のために設置されていたに過ぎなかったが、本発明のグリッド群によれば、各グリッドの間隔を密に取り付け、サイドスラスタが吐出す水流の角度を制御できるように各グリッドに角度を付けたグリッド群を提供することにより、該サイドスラスタが船体のボッシングやプロペラシャフトの投影上に配置される場合でも該船体のボッシングやプロペラシャフトに水流が当たらないようにすることができる。その結果、サイドスラスタが発揮する推力、すなわち船体の横推力の損失を回避することができる。
【００３８】
また、本発明のグリッド群によれば、各グリッドに付けた上記角度を可変とすることにより船体の長手方向の推力の損失を回避することができる。
さらに、本発明のグリッド群によれば、通常航行時の水流を標準化し、該水流の進行方向に沿うように各グリッドを配列することにより、船体の長手方向の推力の損失を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】船尾近傍に配置されるサイドスラスタ近傍を示す船体の略横側面図である。
【図２】図１のラインＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明のグリッド群を示すサイドスラスタの略図である。
【図４】各グリッドに角度を付けた場合の水流を示す図３のラインＢ−Ｂに沿った略断面図である。
【図５】グリッドが１枚のみの場合の水流を示す略図である。
【図６】グリッドを複数有する場合の水流を示す略図である。
【図７】本発明のサイドスラスタを上方から見た断面図である。
【図８】各グリッドが角度を有さない場合の水流を示す図３のラインＢ−Ｂに沿った略断面図である。
【図９】可変式グリッドを作動させる機構を示した略図である。
【図１０】船舶の通常航行時における標準流線とサイドスラスタとの関係を示した略図である。
【符号の説明】
１０…サイドスラスタ
１２…プロペラシャフト
１４…船体ボッシング
１６、３０…グリッド
２０…スラスタトンネル
２２…スクリュープロペラ
２４…開口部
２６…エッジ
４０…支持部材
４２、４３…連結部材
４４…アクチュエータ

Claims

船舶に横推力を付与するために船体に装備されたサイドスラスタの開口部に装着するグリッド群であって、
前記グリッド群は、それぞれ互いに略平行に延びる複数のグリッドを備え、
前記グリッドは、それぞれ前記サイドスラスタのスラスタトンネル内の水流に対して所定の仰角を有するように位置決めされる、ことを特徴とするグリッド群。
前記グリッドの仰角がそれぞれ定常である、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッド群。
前記グリッドの仰角は、それぞれ可変である、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッド群。
前記グリッドは、予め設定された標準流線のサイドスラスタ近傍における傾斜角度と略平行になるように位置決めされる、ことを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載のグリッド群。