JP2004074886A - 船舶 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】船尾に配置されたスクリュープロペラ2の前方に位置するボッシング1aに設けられたフィンボス5aから放射状に突出する複数枚のフィン5bからなり、前記スクリュープロペラ2に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるリアクションフィン5と、前記スクリュープロペラ2の後方に配置された舵4の前縁部で、かつ前記スクリュープロペラ2のプロペラボス2a後端部の直後に位置する部分に設けられた膨錘体からなり、前記スクリュープロペラ2の前記プロペラボス2a後端部から発生するボス渦を抑制する舵バルブ6と、を具備することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は船舶、特に推進性能向上のために採用されるステータフィン、リアクションフィンなどの推進性能向上装置を具備した船舶に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、船舶に装備されて船舶の推進性能を向上させる推進性能向上装置(同じ馬力を用いて船速を向上させる装置)としては、たとえばリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラが考案されている。
【0003】
図9は船尾側から見て右回転する、ある種のスクリュープロペラの直後における流場を示す図である。図中において、矢印の向きはその面内における流れの向き、矢印の長さは流れの大きさを示している。
図9から流れの大きさは外側から内側にかけて徐々に大きくなっていることがわかる。これは内側ではプロペラボス後端部からボス渦が発生するからである。
これらリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラはいずれも、スクリュープロペラの羽根による回転流、すなわち外側に発生する流れを打ち消して、船舶の推進効率を向上させようとするものである。
【0004】
一方、これらリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラを組み合わせて、さらなる推進性能の向上を図ることも試みられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらリアクションフィン、ステータフィン、二重反転プロペラは、いずれもプロペラの羽根により発生する回転流、すなわち外側に発生する流れを打ち消すことにより効率を向上させようとするものであり、このように同じ原理を利用して推進性能を向上させようとするものを組み合わせても、良い方の効率しか得られなかったり、あるいは単に推進抵抗にしかならず、かえって推進効率が低下してしまうといったこともあり、思うように推進性能の向上を図ることができなかった。
【0006】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、既存の推進性能向上装置を最適に組み合わせることにより、推進性能をより一層向上させることのできる船舶を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の船舶では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の船舶によれば、船尾に配置されたスクリュープロペラの前方に位置するボッシングに設けられたフィンボスから放射状に突出する複数枚のフィンからなり、前記スクリュープロペラに流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるリアクションフィンと、前記スクリュープロペラの後方に配置された舵の前縁部で、かつ前記スクリュープロペラのプロペラボス後端部の直後に位置する部分に設けられた膨錘体からなり、前記スクリュープロペラの前記プロペラボス後端部から発生するボス渦を抑制する舵バルブと、を具備することを特徴とする。
【0008】
この船舶においては、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなる。
したがって、スクリュープロペラの回転により発生する回転流が低減されることとなる。
【0009】
請求項2に記載の船舶によれば、請求項1に記載の船舶において、前記膨錘体は、下半分が上半分よりも膨出した上下非対称の形状を有していることを特徴とする。
【0010】
この船舶においては、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなる。
したがって、スクリュープロペラの回転により発生する回転流が低減されることとなる。
【0011】
請求項3に記載の船舶によれば、請求項1または2に記載の船舶において、前記膨錘体には、この膨錘体から放射状に突出する複数枚のフィンが設けられていることを特徴とする。
【0012】
この船舶においては、膨錘体から放射状に延在する複数枚のフィンによりボス渦が広い範囲にわたって抑制されることとなる。
したがって、スクリュープロペラの回転により発生する回転流がさらに低減されることとなる。
【0013】
請求項4に記載の船舶によれば、請求項3に記載の船舶において、前記複数枚のフィンのうち、前記スクリュープロペラの回転により発生する回転流と、前記舵の前縁で左舷側および右舷側に分けられる水流とが足し合わされて強い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが最も長くなるように設定されていることを特徴とする。
【0014】
この船舶においては、スクリュープロペラの回転により発生する回転流と、舵の前縁で左舷側および右舷側に分けられる水流とが足し合わされて強い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが最も長くなるように設定され、弱い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが短くなるように設定されている。
したがって、流れが強い部分ではボス渦が広い範囲にわたって抑制され、流れが弱い部分では中心側のボス渦のみが抑制されるとともに推進抵抗が低減されるようになっている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る船舶の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明による船舶の第一実施形態を示す要部側断面図であり、図2は図1のII−II矢視断面図である。
図1において符号1は船体の船尾部、符号2はスクリュープロペラである。また、符号3は舵4を装着できるように船体から下方に突設されたラダーホーンである。
【0016】
図1に示すように、本実施形態による船舶にはリアクションフィン5と、舵バルブ6とが設けられている。
リアクションフィン5は、船尾部1のボッシング1aに設けられたフィンボス5aから放射状に突出する複数枚、たとえば4枚のフィン5bからなるものであり、後方に位置するスクリュープロペラ2に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるものである。
なお、ボッシング1aは船尾部1の後端部に設けられたスターンフレーム1bに固着して設けられたものであり、その内部にはプロペラ軸が回転可能に貫通している。
【0017】
舵バルブ6は、舵4の前縁部でかつスクリュープロペラ2のプロペラボス2aと対向する位置に設けられた膨錘体である。図1(a)に示すように、舵バルブ6はプロペラボス2aと対向する船首側端面から舵4の前縁部にかけて急激に拡径するとともに、舵4の前縁部から後縁部にかけて緩やかに縮径している。
なお、この舵バルブ6は図1(b)に示すように、ラダーホーン3の前縁部に設けることもできる。
【0018】
また、図2に示すように、その断面形状は略円形とされており、この断面は船首側から船尾側にかけてのどの位置においても同じ形状とされている。
このような舵バルブ6は、プロペラボス2aの後端から発生するボス渦を抑制するもの、すなわちプロペラボス2aの後端から発生する流れを舵バルブ6の表面に沿わせて流すようにすることによりボス渦を弱めるとともに渦抵抗を減らして推進効率を向上させようとするものである。
【0019】
したがって、リアクションフィン5によりスクリュープロペラ2に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流が与えられるとともに、舵バルブ6によりプロペラボス2aの後端から発生するボス渦が弱められることとなる。
すなわち、スクリュープロペラ2の羽根による回転流がリアクションフィン5により発生される回転流により相殺され、かつスクリュープロペラ2のプロペラボス2aの後端部から発生するボス渦が舵バルブ6により回収されることとなる。
【0020】
ここで、推進効率が4%向上するリアクションフィン5と、推進効率が2%向上する舵バルブ6とを具備する船舶を航走させて得られた実験結果を図3に示す。
図3において横軸は速力(kn:ノット)、縦軸は馬力(ps)である。また、図中の左下から右上にかけて描いた実線は、リアクションフィン5および舵バルブ6を装備していない船舶から得られたデータであり、図中の左下から右上にかけて描いた一点鎖線は、リアクションフィン5および舵バルブ6を装備している船舶から得られたデータである。
図3に示すように、たとえば推進効率が4%向上するリアクションフィン5と、推進効率が2%向上する舵バルブ6とを具備する船舶を航走させた場合、速力16knにおいて馬力を5%低減させることができるという結果を得た。
従来のように、同じ原理を利用して推進性能を向上させようとするものでは、良い方の効率しか得られなかったり、あるいは単に推進抵抗にしか寄与せず、かえって推進効率が低下してしまっていた。しかしながら、上記のように組み合わせることにより、リアクションフィン5あるいは舵バルブ6が単体で有する推進性能よりも良い性能を発揮させることができることとなる。
【0021】
つぎに、図4は本発明による船舶の第二実施形態を示す図であって、図2と同様、図1のII−II矢視断面図である。
図4に示す実施形態は、舵バルブ6’の断面形状が第一実施形態のものと異なっている。したがって以下、この点についてのみ説明することにする。
【0022】
図1および図2に示す舵バルブ6の断面形状は前述したように略円形であるのに対して、図4に示す舵バルブ6’の断面形状は上方よりも下方が横方向(図4において左右方向)に突出した、平面視瓢形をしている。
【0023】
このような舵バルブ6’は、プロペラボス2aの後端から発生するボス渦を抑制するもの、すなわちプロペラボス2aの後端から発生する流れを舵バルブ6’の表面に沿わせて流すようにすることによりボス渦を弱めるとともに渦抵抗を減らして推進効率を向上させようとするものである。
【0024】
したがって、リアクションフィン5によりスクリュープロペラ2に流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流が与えられるとともに、舵バルブ6’によりプロペラボス2aの後端から発生するボス渦が弱められることとなる。
すなわち、スクリュープロペラ2の羽根による回転流がリアクションフィン5により発生される回転流により相殺され、かつスクリュープロペラ2のプロペラボス2aの後端部から発生するボス渦が舵バルブ6’により回収されることとなる。
【0025】
図5および図6は本発明による船舶の第三実施形態を示す図であって、図5は要部側断面図、図6は図5のVI−VI矢視断面図である。
図5に示す実施形態は、舵バルブ6に複数枚、たとえば6枚のフィン7が設けられている点で図1および図2に示す第一実施形態のものと異なっている。したがって以下、この点についてのみ説明することにする。
【0026】
図5および図6に示すように、フィン7は、舵バルブ6の大径部(最も大きな径を有する部分)から放射状に突出するとともに、プロペラ後流中のボス渦エネルギーを回収する向きの捻りまたは傾斜が付与されたものである。
また、フィン7は舵バルブ6で回収しきれないボス渦エネルギーを回収できればよいので長さとしてはさほど必要ではなく、リアクションフィン5のフィン5bよりも短いものとされている。
【0027】
このように、舵バルブ6にフィン7を設けるようにすることにより、舵バルブ6で回収しきれなかったボス渦エネルギーをさらに回収することができて、推進効率をさらに向上させることができる。
【0028】
図7は本発明による船舶の第四実施形態を示す図であって、図6と同様、図5のVI−VI矢視断面図である。
図7に示す実施形態は、フィン7の長さが左右非対称となっている点で第三実施形態のものと異なっている。したがって以下、この点についてのみ説明することにする。
【0029】
図5および図6に示すフィン7の長さはすべて同じであるのに対して、図7に示すフィン7の長さは鉛直上方から鉛直下方にかけて右回りに短くなるとともに、鉛直下方から鉛直上方にかけて右回りに短くなっている。
すなわち、図7において右上と左下に位置するフィン7の長さが最も長く、右下と左上に位置するフィン7の長さが最も短く、正横に位置するフィン7の長さが最も長いフィンと最も短いフィンとの略中間の長さを有するように設定されている。
このような長さとされるのは、スクリュープロペラ2の回転方向が船尾側から見て右回り(時計回り)の場合であり、スクリュープロペラ2の回転方向が船尾側から見て左場合の場合には前述したフィン7の長さは左右反対となる。
【0030】
つぎに、このようにフィン7の長さが左右非対称とされる理由について、図8を用いて説明する。
図8において上下に描いた一点鎖線は舵4の回動軸線に相当するものである。
また、最も内側に位置する実線矢印で描いた円はスクリュープロペラ2の回転方向(この場合、船尾側から見て右回転とする)を示し、最も外側に位置する実線矢印は舵4の前縁で左右に分けられた水の流れを示している。
【0031】
このように、舵4の前縁部近傍では、舵4の前縁により左右に分けられる水の流れと、スクリュープロペラ2の回転による回転流とが存在することとなる。
すなわち、図8において鉛直上方(0゜)から右回りに90゜の位置までは舵4の前縁により右舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ2の回転による回転流とが合計された流れ(白抜き矢印で示す)となり、90゜〜180゜(鉛直下方)の位置までは舵4の前縁により右舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ2の回転による回転流とが打ち消しあう流れとなる。
また、180゜から右回りに270゜の位置までは舵4の前縁により左舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ2の回転による回転流とが合計された流れ(白抜き矢印で示す)となり、270゜〜0゜の位置までは舵4の前縁により左舷側に分けられた水の流れとスクリュープロペラ2の回転による回転流とが打ち消しあう流れとなる。
したがって、0゜から90゜の位置、および180゜から270゜の位置において回転流(ここではボス渦エネルギー)が特に大きくなるので、この部分に長いフィン7を配置すればより効果的にボス渦エネルギーを回収できるようになる。
逆に、ボス渦エネルギーが小さい部分(90゜から180゜の位置、および270゜から0゜の位置)ではプロペラボス2a近傍の強いボス渦エネルギーのみを回収することができ、かつ推進抵抗を低減させることができるようにフィン7の長さを短くしておくと有利である。
【0032】
このように、ボス渦エネルギーが強い部分のフィン7の長さを長くしてボス渦エネルギーを回収するとともに、ボス渦エネルギーが弱い部分のフィン7の長さを短くして推進抵抗を減らすことにより、図5および図6に示すものよりも推進効率をさらに向上させることができる。
【0033】
したがって、図7に示すフィン7’のうち、右上と左下に位置するフィン7’だけを設けるようにして、その他のフィン7’をすべて省略することも可能である。
【0034】
なお、本発明は図1に示すようなリアクションフィンと舵バルブとの組み合わせ、図5に示すようなリアクションフィンとフィン付き舵バルブとの組み合わせに限定されるものではなく、たとえば二重反転プロペラと舵バルブとの組み合わせ、あるいは二重反転プロペラとフィン付き舵バルブとの組み合わせとすることも可能である。
すなわち、スクリュープロペラの羽根による回転流を相殺(あるいは回収)できるものと、プロペラボスによるボス渦を相殺(あるいは回収)できるものとを組み合わせることにより推進性能をより向上させることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明の船舶によれば、以下の効果を奏する。
請求項1に記載の船舶によれば、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなるので、スクリュープロペラの回転により発生する回転流を低減させることができて、推進効率を向上させることができる。
【0036】
請求項2に記載の船舶によれば、スクリュープロペラの羽根による回転流がリアクションフィンにより発生される回転流によりキャンセルされ、かつスクリュープロペラのプロペラボスによるボス渦が舵バルブによりキャンセルされることとなるので、スクリュープロペラの回転により発生する回転流を低減させることができて、推進効率を向上させることができる。
【0037】
請求項3に記載の船舶によれば、膨錘体から放射状に延在する複数枚のフィンによりボス渦が広い範囲にわたって抑制されることとなるので、スクリュープロペラの回転により発生する回転流をさらに低減させることができて、推進効率をより一層向上させることができる。
【0038】
請求項4に記載の船舶によれば、流れが強い部分ではボス渦を広い範囲にわたって抑制することができ、流れが弱い部分では中心側のボス渦のみを抑制するとともに推進抵抗を低減させることができるので、推進効率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による船舶の第一実施形態を示す要部側断面図である。
【図2】図1のII−II矢視断面図である。
【図3】図1および図2に示す船舶を航走させて得られた実験結果を示すグラフである。
【図4】本発明による船舶の第二実施形態を示す図であって、図2と同様の図である。
【図5】本発明による船舶の第三実施形態を示す要部側断面図である。
【図6】図5のVI−VI矢視断面図である。
【図7】本発明による船舶の第四実施形態を示す図であって、図6と同様の図である。
【図8】舵の前縁部近傍における水の流れを説明するための図である。
【図9】スクリュープロペラ直後の流場を説明するための図である。
【符号の説明】
1a ボッシング
2 スクリュープロペラ
2a プロペラボス
4 舵
5 リアクションフィン
5a フィンボス
5b フィン
6 舵バルブ
6’ 舵バルブ
7 フィン
7’ フィン
Claims (4)
- 船尾に配置されたスクリュープロペラの前方に位置するボッシングに設けられたフィンボスから放射状に突出する複数枚のフィンからなり、前記スクリュープロペラに流入する流れにプロペラの回転方向と逆方向の回転流を与えるリアクションフィンと、
前記スクリュープロペラの後方に配置された舵の前縁部で、かつ前記スクリュープロペラのプロペラボス後端部の直後に位置する部分に設けられた膨錘体からなり、前記スクリュープロペラの前記プロペラボス後端部から発生するボス渦を抑制する舵バルブと、を具備することを特徴とする船舶。 - 請求項1に記載の船舶において、
前記膨錘体は、下半分が上半分よりも膨出した上下非対称の形状を有していることを特徴とする船舶。 - 請求項1または2に記載の船舶において、
前記膨錘体には、この膨錘体から放射状に突出する複数枚のフィンが設けられていることを特徴とする船舶。 - 請求項3に記載の船舶において、
前記複数枚のフィンのうち、前記スクリュープロペラの回転により発生する回転流と、前記舵の前縁で左舷側および右舷側に分けられる水流とが足し合わされて強い流れが生じる部分に位置するフィンの長さが最も長くなるように設定されていることを特徴とする船舶。
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