JP2006088778A - 船尾構造 - Google Patents

Abstract

【課題】船尾船体の形状を変更することなく、喫水の深さにかかわらず推進用プロペラに適切な水流を誘導することができ、しかも、船舶の航行時に発生する抵抗の増加を防ぐことができる船尾構造を提供する。
【解決手段】推進用プロペラ３より上方の船底２ａに配設された船尾付加部材を備えており、船尾付加部材が、推進用プロペラ３と対向する面が、推進用プロペラを覆うように形成されたトンネルフィン１０であり、トンネルフィン１０が、船底２ａを下方から見て、推進用プロペラ軸を通る延長線ＣＬを両側から挟む位置に一対の刃先１０ｃ，１０ｃを備えており、一対の刃先１０ｃ，１０ｃが、両者の間隔が船首側から船尾側に向けて狭くなるように配設されており、各刃先１０ｃが、船首から船尾に向かって下傾しており、その船尾側端部１０ｂが推進用プロペラ３の上端よりも下方に位置するように配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、船尾構造に関する。さらに詳しくは、推進用プロペラに流れる水流を整流して誘導する船尾構造に関する。

従来、タンカーやバルカー等の貨物を積載する大型船舶において、推進用プロペラに流れる水流を整流し、推進用プロペラによる推進力を向上させるためにトンネルフィン装置が設けられていた（例えば、特許文献１〜３）。かかるトンネルフィン装置は、推進用プロペラに対して、その上方前方の船体に取り付けられ、船舶に荷物を積んだ状態、つまり、推進用プロペラ全体が水没した状態において、推進用プロペラへの水流を整流できる位置に取り付けられている。
しかし、上記のごときトンネルフィン装置は、推進用プロペラへの整流作用は有するものの、水との間には摩擦抵抗等も生じるため、荷物を積載していない状態（軽喫水状態）では水面より上方に位置するように取り付けられている。

ところで、船舶では、航行の安全性を保つために所定の船橋視界を確保することが義務付けられている。かかる船橋視界は、荷物を満載している状態だけでなく軽喫水状態においても確保しなければならない。船舶は、船尾側にエンジン等の動力源が配置されているため、船首側に比べて船尾側の重量が重くなっており、船首喫水に比べて船尾喫水が深くなる。とくに、軽喫水状態で航行する船舶の場合には、船首側と船尾側の重量の差がより一層大きくなるため、船首喫水と船尾喫水の差がさらに大きくなり、所定の船橋視界の確保が困難になる。
そこで、船首側のバラストに水を入れて船首側の重量を重くし、船首喫水と船尾喫水の差を小さくすることが行われるが、この場合、船首喫水が深くなることによって船橋視界は確保できるものの、船尾喫水が浅くなってしまう。すると、推進用プロペラ全体が水中に浸漬されず、推進用プロペラの一部が水面から出てしまい、推進力が低下し、燃費も悪くなるという問題が生じる。

上記のごとき問題を解決する方法として、船尾船体をトンネル状に形成する技術があり（例えば、特許文献４〜６）、船尾をかかる形状に形成すれば、トンネル状部分の下方に盛り上がった水流を形成できるため、推進用プロペラ全体を水没させることができ、推進力が低下を防ぐことができる。

しかし、かかるトンネル形状の船尾は、軽喫水の状態のように推進用プロペラが水面から出てしまうような状態では上記のような効果を奏するものの、推進用プロペラ全体が水没するような状態、つまり、喫水が深い状態では、水と船体との間に発生する抵抗を大きくしてしまうという問題がある。また、船尾自体をトンネル形状とするのは、その製造が非常に困難である。
これらの事情から、船尾船体をトンネル形状とすることは、比較的喫水が浅く、船体形状を変更しなければプロペラと船体のクリアランスをとることができない高速艇等に採用されているにすぎず、貨物を積載する大型船舶には採用されず、また、大型船舶における推進用プロペラ全体を水没させる方法には適していない。

特開２００２‐１０４２８５号 特開昭６３‐１３９１９９号 特開昭６３‐１１５８９４号 特開平６‐２４７３７８号 特開平６‐２４７３８６号 特開平９‐２４０５６９号

本発明は上記事情に鑑み、船尾船体の形状を変更することなく、喫水の深さにかかわらず推進用プロペラに適切な水流を誘導することができ、しかも、船舶の航行時に発生する抵抗の増加を防ぐことができる船尾構造を提供することを目的とする。

第１発明の船尾構造は、推進用プロペラより上方の船底に配設された船尾付加部材を備えており、該船尾付加部材が、前記推進用プロペラと対向する面が、該推進用プロペラを覆うように形成されたトンネルフィンであり、該トンネルフィンが、船底を下方から見て、前記推進用プロペラ軸を通る延長線を両側から挟む位置に一対の刃先を備えており、該一対の刃先が、両者の間隔が船首側から船尾側に向けて狭くなるように配設されており、各刃先が、船首側から船尾側に向かって下傾しており、その船尾側端部が前記推進用プロペラの上端よりも下方に位置するようにように配設されていることを特徴とする。
第２発明の船尾構造は、第１発明において、前記トンネルフィンは、前記一対の刃先における船尾側端部が、前記推進用プロペラのブレードよりも船尾側に位置するように配設されていることを特徴とする。
第３発明の船尾構造は、第１発明において、前記トンネルフィンの推進用プロペラと対向する面が、該トンネルフィンの船首側端部から船尾に向うに従い前記推進用プロペラ軸から離間するように傾斜する前方傾斜面と、該前方傾斜面より船尾側に設けられ、船尾に向うに従い前記推進用プロペラ軸に近づくように傾斜する後方傾斜面とを備えており、該後方傾斜面が、前記推進用プロペラよりも船首側から該前記推進用プロペラよりも船尾側まで形成されていることを特徴とする。
第４発明の船尾構造は、第１発明において、前記トンネルフィンの推進用プロペラと対向する面が、筒状曲面に形成されており、該筒状曲面は、その中心軸が、船体中心線を含む平面上に位置し、かつ、前記推進用プロペラ軸に対して船首に向かって下傾するように配設されていることを特徴とする。
第５発明の船尾構造は、第４発明において、前記該筒状曲面が、船首側から船尾側に向かって半径が短くなるように形成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、一対の刃先が、船首側から船尾側に向かって下傾しており、しかも、その船尾側端部が前記推進用プロペラの上端よりも下方に位置するようにように配設されている。このため、軽喫水状態における航行時に船首喫水と船尾喫水の差を小さくしても、トンネルフィンの一対の刃先を水面と交差させることができる。しかも、一対の刃先は、船尾側に向うに従って両者の間隔が狭くなる、言い換えれば、トンネルフィンにより集められた水流の流路の幅が狭くなるように配設されている。このため、トンネルフィンの後端部側に向うに従いトンネルフィンの下方に位置する水面を盛り上がらせることができるから、船尾喫水が浅くなっても推進用プロペラ全体を水没させることができる。よって、軽喫水状態における航行時に船首喫水と船尾喫水の差を小さくして軽喫水状態における船橋視界は確保しても、推進力が低下することを防ぐことができる。そして、船尾にトンネルフィンを取り付けるだけであるから、製造が容易であり、かつ、喫水が深い状態における船尾船体の抵抗の増加も少なくすることができる。
第２発明によれば、トンネルフィンによって集めた水流をブレード後方まで案内することができるから、推進用プロペラに確実に水流を供給することができる。
第３発明によれば、前方傾斜面に沿って上昇した水面を、後方傾斜面によって下方に抑えることができるから、推進用プロペラ近傍での水面の乱れを抑えることができ、空気の巻き込み等による推進力の低下が生じることを防ぐことができる。
第４発明によれば、トンネルフィンの推進用プロペラと対向する面を筒状とすることによって、船体に沿って流れる水の流線に沿った滑らかな曲面とすることができるから、推進用プロペラと対向する面に沿ってスムースに水を流すことができ、トンネルフィンを設けたことによる抵抗の増加を防ぐことができる。
第５発明によれば、一対の刃先間に形成される水路内の水面を水面を盛り上がらせることができるから、推進用プロペラの一部が水面から出ることを防ぐことができ、推進力が低下することを防ぐことができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の船尾構造を有する船舶の船尾構造の概略説明図であって、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は船底から見た図である。図２は、本実施形態の船尾構造を有する船舶の船尾構造の概略説明図であって、（Ａ）は船尾から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図１および図２において、符号２はタンカーやバルカー等の船舶の船尾を示しており、符号３は船舶の推進用プロペラを示している。図１および図２に示すように、船舶の船尾２の船底２ａには、トンネルフィン１０が配設されている。このトンネルフィン１０は、船首側の部分が二股に分かれた一対の先端部１０Ａ，１０Ａと、この一対の先端部１０Ａ，１０Ａの船尾側端部同士を連結する連結部１０Ｂを備えており、一対の先端部１０Ａ，１０Ａが推進用プロペラ３よりも船首側の船体を挟むように取り付けられており、連結部１０Ｂが推進用プロペラ３の上方の船底２ａに取り付けられている。
図１（Ｂ）に示すように、トンネルフィン１０は、連結部１０Ｂから一対の先端部１０Ａ，１０Ａまで連続する下面１１を備えており、この下面１１において、一対の先端部１０Ａ，１０Ａに対応する部分は、その内端縁１１ｃが船体外板に取り付けられている。
また、図１（Ａ）および図２（Ａ）に示すように、トンネルフィン１０は、下面１１の外端縁と船体外板との間を連結する一対の外面１２，１２が設けられている。つまり、トンネルフィン１０は、一対の先端部１０Ａ，１０Ａでは、下面１１と一対の外面１２，１２によって船体に取り付けられており、連結部１０Ｂでは、一対の外面１２，１２によって船体に取り付けられているのである。

図１（Ａ）、図２（Ａ）および図３に示すように、トンネルフィン１０の下面１１は、船体幅方向において、その中央部よりもその両端部、つまり、下面１１の外端縁と一対の外面１２，１２の連結する部分（以下、刃先１０ｃという）が下方に位置するように形成されている。言い換えれば、下面１１は、刃先１０ｃから船体幅方向中央部に向かって上傾する面となるように形成されているのである。
このため、トンネルフィン１０において、連結部１０Ｂの位置に対応する部分は、その下面１１の下方に略逆Ｕ字状の空間が形成され、一対の先端部１０Ａ，１０Ａの位置に対応する部分は、その下面１１と船体との間に空間ＷＡ（図３参照）が形成されるのである。しかも、連結部１０Ｂの下方に形成される略逆Ｕ字状の空間内には、推進用プロペラ軸３ａが配置される。このトンネルフィン１０の下面１１が、特許請求の範囲にいう推進用プロペラ３と対向する面である。

また、図１（Ｂ）に示すように、トンネルフィン１０の一対の刃先１０ｃ，１０ｃは、船尾２を船底２ａ側からみたときに、推進用プロペラ軸３ａの中心軸の延長線ＣＬを両側から、言い換えれば、推進用プロペラ軸３ａの中心軸の延長線ＣＬを船体の幅方向から挟む位置に配置されており、しかも、両者の間隔が船首側から船尾側に向かうに従って狭くなるように形成されている。
そして、各刃先１０ｃは、いずれも、その船首側端部１０ａから船尾側端部１０ｂに向って下傾するようにように配設されており、その船尾側端部１０ｂが推進用プロペラ３の上端、つまり、推進用プロペラ３が回転したときに、そのブレード３ｃの先端が通過する経路の上端よりも下方に位置している。

上記のごとき構成であるから、船尾２の船底２ａに本実施形態のトンネルフィン１０を設ければ、船尾喫水が浅くなっても、トンネルフィン１０の一対の刃先10c，10cを、その船尾側端部１０ｂと船首側端部１０ａとの間において水面と交差させることができるから、トンネルフィン１０の一対の先端部１０Ａ，１０Ａでは、その下面１１と船体との間の空間に水を流すことができる。
ここで、一対の刃先１０ｃ，１０ｃが、船尾側に向うに従って両者の間隔が狭くなるように形成されているから、船尾側に向うに従って、一対の先端部１０Ａ，１０Ａにおける下面１１と船体との間の空間ＷＡ、つまり、トンネルフィン１０の下方に流入した水の流路の幅が狭くなる。このため、一対の先端部１０Ａ，１０Ａから連結部１０Ｂに向うに従って、トンネルフィン１０の下方に位置する水面を盛り上がらせることができる。すると、船尾喫水が浅くなっても、連結部１０Ｂの下方に位置する部分、つまり、推進用プロペラ３の位置における水面をトンネルフィン１０外の水面より高くすることができるから、推進用プロペラ３のブレード３ｃを回転させたときに、ブレード３ｃの一部が水面から出ることを防ぐことができる。

したがって、船舶が軽喫水状態で航行する場合において、船橋視界は確保するために、船首喫水を深くして船首喫水と船尾喫水の差を小さくする、言い換えれば、船尾喫水を浅くしても、船尾喫水が浅くなっても推進用プロペラ３全体を水没させることができるから、推進力が低下することを防ぐことができる。
そして、船尾にトンネルフィン１０を取り付けるだけであるから、船尾船体の形状を変化させる場合に比べて、船舶の製造が容易になるし、喫水が深い状態における船尾船体の抵抗の増加も少なくすることができる。
さらに、トンネルフィン１０によって水流を集めることにより、トンネルフィン１０の下方を流れる水流を整流する効果も得ることができるから、推進用プロペラ３よりも前方において水流の乱れが生じることを防ぐことができ、推進用プロペラ３に供給される水流の乱れによる推進力の低下も防ぐことができる。

とくに、各刃先10cの船尾側端部１０ｂが推進用プロペラ３のブレード３ｃよりも船尾側に位置するように配設しておけば、トンネルフィン１０によって集めた水流を推進用プロペラ３のブレード３ｃ後方まで案内することができる。このため、トンネルフィン１０による水面を上昇させる効果を、推進用プロペラ３の位置まで確実に維持することができ、推進用プロペラ３に確実に水流を供給することができる。そして、トンネルフィン１０による整流効果も推進用プロペラ３の位置まで維持することができるから、推進用プロペラ３に供給される水流の乱れによる推進力の低下もより確実に防ぐことができる。

なお、各刃先10cの船尾側端部１０ｂを推進用プロペラ３の上端より下方に配置していておけば、通常、各刃先10cの船尾側端部１０ｂは船舶の静止軽喫水線ＷＬよりも下方に位置することになる。すると、船舶が軽喫水状態で航行する場合において、船首喫水を深くして船首喫水と船尾喫水の差を小さくしても、トンネルフィン１０の一対の刃先１０ｃ,１０ｃを、船尾側端部１０ｂと船首側端部１０ａとの間において、確実に水面と交差させることができる。たとえ、静止軽喫水線ＷＬが推進用プロペラ３の上端よりも大きく下方に位置する場合であっても、各刃先１０ｃの船尾側端部１０ｂを静止軽喫水線ＷＬよりも下方に配置していておけば、トンネルフィン１０の一対の刃先１０ｃ,１０ｃを、船尾側端部１０ｂと船首側端部１０ａとの間において、確実に水面と交差させることができる。
さらになお、各刃先１０ｃがその船首側端部１０ａから船尾側端部１０ｂに向かって下傾する角度はとくに限定されないが、各刃先１０ｃを、船首側端部１０ａと船尾側端部１０ｂの間のほぼ中間で交差するようにしておけば、トンネルフィン１０による整流集水効果を高めつつ、トンネルフィン１０と水との間に発生する抵抗を抑えることができる。とくに、各刃先１０ｃが下傾する角度、つまり、各刃先10cが静止喫水線ＷＬに対してなす角度を、２〜１５°とすると好適である。各刃先１０ｃの下傾する角度が２°より小さくなると十分な整流集水効果が得られなくなり、１５°より大きくなるとトンネルフィン１０と水との間に発生する抵抗が大きくなりすぎ、整流集水効果を打ち消してしまう。よって、各刃先10cの下傾する角度は、２〜１５°が好適であり、３〜１０°がさらに好適であり、５〜８°がより一層好ましい。

また、トンネルフィン１０の下面１１を以下のような構成とすれば、推進力の低下をより効果的に防ぐことができる。
図２（Ｂ）に示すように、トンネルフィン１０の下面１１における船首側の部分を、船首側端部から船尾側に向かうに従い、推進用プロペラ軸３ａの中心軸から離間するように傾斜した前方傾斜面１１ａとする。また、トンネルフィン１０の下面１１における船尾側の部分を、前方傾斜面１１ａの後端と連続し、かつ、前方傾斜面１１ａの後端から船尾に向かうに従って推進用プロペラ軸３ａに近づくように傾斜する後方傾斜面１１ｂとする。そして、前方傾斜面１１ａと後方傾斜面１１ｂの連結する部分を、推進用プロペラ３のブレード３ｃよりも少し前方、具体的には、船尾２を側方から見たときに、推進用プロペラ３と船体端部２ｃとの間に位置するように配置し、後方傾斜面１１ｂの後端を、推進用プロペラ３よりも船尾側に配置する。
すると、トンネルフィン１０の一対の刃先１０ｃ，１０ｃは、その間隔が船首側から船尾側に向かうに従って狭くなるように形成されているから、一対の先端部１０Ａ，１０Ａにおける下面１１と船体との間の空間ＷＡにおける水面を、船首側から船尾側に向かうに従って前方傾斜面１１ａに沿って上昇させることができる。そして、前方傾斜面１１ａに沿って上昇した水面を、後方傾斜面１１ｂによって下方に抑えることができるから、後方傾斜面１１ｂの位置では水面を後方傾斜面１１ｂのレベル以上にならないように抑えることができ、後方傾斜面１１ｂと推進用プロペラ３との間を水によってほぼ満たすことができる。このため、両者の間に存在する空気の層を少なくしたり全くなくしたりすることができるから、推進用プロペラ３近傍での水面の乱れを抑えることができ、空気の巻き込み等による推進力の低下が生じることを防ぐことができる。

さらに、図２および図３に示すようにトンネルフィン１０の下面１１を推進用プロペラ軸３ａおよび船体中心線２Ａを含む平面上に中心軸ＬＡを有する筒状曲面の一部によって形成すれば、トンネルフィン１０の下面１１を、船体に沿って流れる水の流線に沿った滑らかな曲面とすることができる。すると、一対の先端部１０Ａ，１０Ａにおける下面１１と船体との間の空間ＷＡおよび連結部１０Ｂの下面１１の空間を流れる水を、これらの下面１１に沿ってスムースに流すことができるから、水とトンネルフィン１０の下面１１との間に発生する抵抗を抑えることができ、トンネルフィン１０を設けたことによる抵抗の増加を防ぐことができる。
そして、筒状曲面の中心軸ＬＡを、推進用プロペラ軸３ａに対して船首側に向かって下傾させ、かつ、筒状曲面の中心軸ＬＡからトンネルフィン１０の下面１１までの距離、つまり、筒状曲面の半径Ｒが船首側から船尾側に向かって短くなるように形成しておけば、船首側から船尾側に向かうに従って前方傾斜面１１ａを滑らかに上傾させつつ、前方傾斜面１１ａと船体との間に形成される空間を狭めていくことができる。すると、一対の先端部１０Ａ，１０Ａにおける下面１１と船体との間の空間ＷＡを流れる水の水面を、船首側から船尾側に向かってスムースに上昇させることができるから、推進用プロペラ３を回転させたときにそのブレード３ｃ一部が水面から出ることを防ぐことができ、推進力の低下を防ぐことができ、しかも、一対の先端部１０Ａ，１０Ａにおける下面１１と船体との間の空間ＷＡをスムースに水が流れるので、トンネルフィン１０を設けたことによる抵抗の増加をより効果的に防ぐことができる。

本発明の船尾構造は、タンカーやバルカー等のように、積載する貨物の量によって喫水が大きく変化し、かつ、船長が長い船舶に適している。

本実施形態の船尾構造を有する船舶の船尾構造の概略説明図であって、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は船底から見た図である。 本実施形態の船尾構造を有する船舶の船尾構造の概略説明図であって、（Ａ）は船尾から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 （Ａ）は図２（Ｂ）のIIIA−IIIA線断面矢視図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）のIIIB−IIIB線断面矢視図である。

符号の説明

２Ａ 船体中心線
２ 船尾
２ａ 船底
３ 推進用プロペラ
３ｃ ブレード
１０ トンネルフィン
１１ 下面
ＬＡ 筒状曲面の中心軸

Claims (5)

1. 推進用プロペラより上方の船底に配設された船尾付加部材を備えており、
   該船尾付加部材が、
   前記推進用プロペラと対向する面が、該推進用プロペラを覆うように形成されたトンネルフィンであり、
   該トンネルフィンが、
   船底を下方から見て、前記推進用プロペラ軸を通る延長線を両側から挟む位置に一対の刃先を備えており、
   該一対の刃先が、両者の間隔が船首側から船尾側に向けて狭くなるように配設されており、
   各刃先が、船首側から船尾側に向かって下傾しており、その船尾側端部が前記推進用プロペラの上端よりも下方に位置するようにように配設されている
   ことを特徴とする船尾構造。
2. 前記トンネルフィンは、
   前記一対の刃先における船尾側端部が、前記推進用プロペラのブレードよりも船尾側に位置するように配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の船尾構造。
3. 前記トンネルフィンの推進用プロペラと対向する面が、
   該トンネルフィンの船首側端部から船尾に向うに従い前記推進用プロペラ軸から離間するように傾斜する前方傾斜面と、
   該前方傾斜面より船尾側に設けられ、船尾に向うに従い前記推進用プロペラ軸に近づくように傾斜する後方傾斜面とを備えており、
   該後方傾斜面が、前記推進用プロペラよりも船首側から該前記推進用プロペラよりも船尾側まで形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の船尾構造。
4. 前記トンネルフィンの推進用プロペラと対向する面が、筒状曲面に形成されており、
   該筒状曲面は、
   その中心軸が、船体中心線を含む平面上に位置し、かつ、前記推進用プロペラ軸に対して船首に向かって下傾するように配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の船尾構造。
5. 前記該筒状曲面が、船首側から船尾側に向かって半径が短くなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項４記載の船尾構造。

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