JP2006347285A - 船舶の船尾部構造及びその設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】推進に要求される動力の更なる削減化を図ることができるようにする。
【解決手段】船舶の船尾部２７に、船体外壁２８に沿って発生する下降流をせき止めて整流するための船尾フィン３１を設ける。該船尾フィン３１の存在下にてプロペラ２９前方の船尾ダクト３２設置位置における作動流場を計測又は解析し、該作動流場にて最も動力削減効果が高くなる船尾ダクト３２を設計して設ける。上記船尾フィン３１及び船尾ダクト３２の存在下にて舵３４の左右両側に設けるラダーフィン３５ａ，３５ｂ設置位置における作動流場を計測又は解析し、該作動流場にて最も動力削減効果が高くなるようラダーフィン３５ａ，３５ｂを設計して設ける。船尾フィン３１と船尾ダクト３２とラダーフィン３５ａ，３５ｂの流体力学的干渉による相乗効果によって高効率の動力削減を達成して省エネルギー化が図られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の推進性能の向上化を図ることにより省エネルギー化できるようにするための船舶の船尾部構造及びその設計方法に関するものである。

船舶の推進性能の向上化を図る手法の一つとして、船舶の航行時に発生する船尾流れを整流するようにする手法が従来より提案されてきている。

この種の船尾流れの整流により船舶の推進性能を向上化させる手法の一つとしては、以下のようなものがある。すなわち、たとえば、図４は、船舶の船尾を最後端に向けて窄まるように形成して、水線ＷＬよりも下方となる船体外壁１の最後端に、推進用プロペラ２をプロペラ軸３を介し取り付け、且つ船尾の船体外壁１に、プロペラ軸３上方の横断面形状が外曲がりになるよう湾曲した船尾フレア部４を形成すると共に、プロペラ軸３から船底にかけて球面状になるように湾曲させて船尾ビルジ部５を形成してなる構成の一軸船が示してある。このような一軸船においては、航行時に、上記船尾ビルジ部５から生じる上昇流６と、上記船尾フレア部４から生じる下降流７によって船尾渦（３次元渦）が発生し、この船尾渦の渦中心と船体表面との間の強い下降流のために圧力損失が発生し、更に、この船尾渦は船尾端に近くなるほど強くなるため、上記圧力損失も船尾端へ行くほど強くなり、かかる圧力損失が船体抵抗の増大に結びつくようになってしまう。そこで、上記図４に示す一軸船の船尾の船体外壁１の左右両側に、左右一対の船尾フィン（船尾渦整流板）８を、上記船尾渦の渦中心まで水平に張り出すように設けた構成とすることが提案されている。かかる構成によれば、船尾ビルジ部５から船体後方へ向かう速い流れを伴った上昇流６にはさほど影響を与えることなく、船尾フレア部４からの強い下降流７を上記左右の船尾フィン８にて規制することができることから、上記下降流７は該船尾フィン８の上面に沿って軸流方向に整流される。このようにして上記強い下降流７を弱めることによって上記船尾フィン８の上方の船体表面圧力が高められるようになって、上記船尾フィン８がない場合に生じていた如き船体表面から渦中心までの強い下降流７に起因する圧力損失を低減させることができて、船体抵抗が効果的に低減されるようになるものとしてある（たとえば、特許文献１参照）。

又、船尾流れの整流により船舶の推進性能を向上化させるための別の手法としては、図５（イ）（ロ）（ハ）にその概略を示す如く、船体９の船尾部１０におけるプロペラ１１の前方位置に、円筒の上半部のみからなる半円弧形状の船尾ダクト（半円弧ダクト）１２を配置し、該船尾ダクト１２の両下端部を、船尾部の船体両側面に固定してある前後方向及び幅方向に延びる水平フィン１３に固定してなる構成の船尾部構造とすることが従来提案されている。

更に、上記船尾部構造における船尾ダクト１２は、前縁部から後縁部に向かって縮径されたテーパ形状とすること、及び、その内面に、前端から後端に向かって縮径された縮流曲面１４を備えてなる構成とすることも提案されている。かかる構成によれば、上述したと同様に、船尾ビルジ部１５から生じる上昇流１６と、上記船尾フレア部１７から生じる下降流１８によって船尾部１０に生じる船尾渦（３次元渦）による下降流のうち、プロペラ１１の吸引作用により更に増速されたプロペラ軸心１９より上での下降流が、その付近に位置する半円弧形状の船尾ダクト１２に作用することよって揚力と推力が発生し、この船尾ダクト１２による付加推力により船舶の推進効率が高められるものとしてある（たとえば、特許文献２参照）。

更に、船尾流れの整流により船舶の推進性能を向上化させるための更に別の手法としては、図６（イ）（ロ）（ハ）にその概略を示す如く、プロペラ２０の後方に配置される舵２１において、直立主翼（舵板）２２の左右両側面に、左右水平方向に突出するラダーフィン（水平補助翼）２３を設けてなる構成とすることが従来提案されている。

更に、図示してはいないが、上記ラダーフィン２３を、上記斜流の流れに適合するようにエアロフォイル形（翼形）とすることや、上記直立主翼２２の左右両側面に、上記水平方向に突出するラダーフィン２３に加えて、該各ラダーフィン２３と直立主翼２２との間に、それぞれ斜め上向き及び斜め下向きに突出する斜補助翼を設けてなる構成とすることも提案されている。かかる構成によれば、プロペラ２０の回転により生じる後流は、回転流を含んだ螺旋状の流れとなっていることから、この回転成分２４によって生じる斜流２５が上記ラダーフィン２３や斜補助翼に作用するときに発生する揚力２６中の軸方向成分を、新たな推力として直立主翼２２により得られる推力に加えることにより、プロペラ２０の推進流中の回転のエネルギをより有効に前進方向のエネルギに変換できるものとしてある（たとえば、特許文献３参照）。

特許第２６２３８９５号公報 特開２００３−１１８８０号公報 特開昭５８−１６９９５号公報

ところが、特許文献１に記載された船尾フィン８、特許文献２に記載された船尾ダクト１２、特許文献３に記載されたラダーフィン２３は、それぞれ船尾流れを整流して船舶の推進性能の向上化に有効に働くため、省エネルギー効果（動力の節減効果）が得られるものであるが、その省エネルギー化の効率、すなわち、動力の節減率は、最大でも４％程度にとどまっているのが実状である。一般商船のような船舶では、数％の動力の節減でも効果が大きいため、推進性能の更なる向上化を図って省エネルギー化を更に進めることが望まれている。

そこで、本発明者等は、船舶の推進性能を更に向上化させて、更なる省エネルギー化を図るため工夫、研究を重ねた結果、上記したような船尾フィンと船尾ダクトとラダーフィンを組み合わせることを考えた。しかし、上記の船尾フィンと船尾ダクトとラダーフィンを、それぞれ単独で設ける場合に有効な形状や配置のまま単に寄せ集めたとしても、それぞれを単独で設ける場合に達成される動力の節減率が加算された省エネルギー効果を得ることができるものではなく、むしろ悪化する虞も懸念されることが明らかとなった。

すなわち、上記船尾フィン、船尾ダクト、ラダーフィンの如き船体への付加物は、それぞれが船尾流れに影響を与えるものであるため、ある付加物と別の付加物が船体に対し前後方向の位置関係として設けられる場合には、後側の付加物は、前側に位置する付加物の影響によって通常の船尾流れとは異なった状態の船尾流れの中に配置されることとなるため、上記前側に位置する付加物より流体力学的な干渉を受けるようになる。したがって、後側の付加物は、該付加物を単独で設ける場合に有効な形状や配置のままではその効果を十分に発揮することができない。

これらの点に鑑みて、本発明者等は、船尾フィンと船尾ダクトとラダーフィンを最適に組み合わせるための設計方法を見出し、本発明の船舶の船尾部構造をなした。

したがって、本発明の目的とするところは、船尾フィンと船尾ダクトとラダーフィンとの相乗効果により、従来の船尾フィン、船尾ダクト、ラダーフィンを各々単独で設ける場合に比して、船舶の推進性能の更なる向上化を図って省エネルギー化を更に進めることができる船舶の船尾部構造及びその設計方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、船舶の船尾部における船体外壁の所要位置に、航行時に発生する船尾流れ中の船体外壁に沿う下降流をせき止めるように船尾フィンを左右方向に張り出して設け、且つ該船尾フィンの後方で且つプロペラの前方位置に、上記船尾フィンで下降流がせき止められてプロペラに流入する流れを減速させるように船尾ダクトを取り付け、更に、プロペラ後方となる舵の所要位置に、プロペラ後方の回転流を整流させるようにラダーフィンを取り付けてなる構成を有する船舶の船尾部構造とし、更に具体的には、船尾ダクトを、船尾フィンでせき止められない下降流に対して前方に向く揚力成分を発生するように設置した構成としたり、船尾ダクトは、船尾フィンの存在下における船尾ダクト取付位置での作動流場の中で良好な動力削減効果を発揮できる形状に設計し、且つラダーフィンは、上記船尾フィン及び船尾ダクトの存在下におけるラダーフィン取付位置での作動流場の中で良好な動力削減効果を発揮できる形状に設計した構成とする。

又、請求項３に対応して、船尾部の船体外壁に設ける船尾フィンを、船舶の船尾部に生じる船尾流れ中の船体外壁に沿う下降流をせき止める位置に取り付けるよう設計し、次に、上記設計した船尾フィンが存在するときの上記船尾フィンの後方で且つプロペラ前方の船尾ダクト設置位置での作動流場を計測又は解析して、該作動流場の中で良好な動力削減効果を得ることができるように船尾ダクトを設計し、次いで、上記設計した船尾フィン及び船尾ダクトが船尾部に存在するときのプロペラ後方のラダーフィン設置位置での作動流場を計測又は解析して、該作動流場の中で良好な動力削減効果を得ることができるようにラダーフィンを設計する船舶の船尾部構造の設計方法とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）船尾部における船体外壁の所要位置に、航行時に発生する船尾流れ中の船体外壁に沿う下降流をせき止めるための船尾フィンを左右方向に張り出して設け、且つ該船尾フィンの後方で且つプロペラの前方位置に、上記船尾フィンで下降流がせき止められてプロペラに流入する流れを減速させるように船尾ダクトを取り付け、更に、プロペラ後方となる舵の所要位置に、プロペラ後方の回転流を整流させるようにラダーフィンを取り付けてなる構成を有する船舶の船尾部構造とし、更に具体的には、船尾ダクトを、船尾フィンでせき止められない下降流に対して前方に向く揚力成分を発生するように設置した構成としたり、上記船尾ダクトは、船尾フィンの存在下における船尾ダクト取付位置での作動流場の中で良好な動力削減効果を発揮できる形状に設計し、且つラダーフィンは、上記船尾フィン及び船尾ダクトの存在下におけるラダーフィン取付位置での作動流場の中で良好な動力削減効果を発揮できる形状に設計した構成としてあるので、船体外壁に沿う下降流を船尾フィンによりせき止めて該下降流に起因する圧力損失を低減させて、船体抵抗を効果的に低減でき、且つ該船尾フィンの存在により影響を受けた船尾流れの中で船尾ダクトにより良好な動力削減効果を得ることができ、更に、上記船尾フィン及び船尾ダクトの存在により影響を受けた船尾流れの中でラダーフィンによる良好な動力削減効果を得ることができる。そのため、動力の削減率を、従来、船尾フィン、船尾ダクト、ラダーフィンをそれぞれ個別に設けていた場合に比して高めることができて、更なる省エネルギー化を進めることが可能となる。
（２）船尾フィンを、船舶の船尾部の船体外壁に沿う下降流をせき止める位置に取り付けるよう設計し、次に、上記船尾フィンが存在するときの船尾ダクト設置位置での作動流場を計測又は解析して、該作動流場の中で良好な動力削減効果を得ることができるよう船尾ダクトを設計し、次いで、上記船尾フィン及び船尾ダクトが存在するときのラダーフィン設置位置での作動流場を計測又は解析して、該作動流場の中で良好な動力削減効果を得ることができるようにラダーフィンを設計することを特徴とする船舶の船尾部構造の設計方法とすることにより、上記（１）に記載した如き優れた省エネルギー化効果を有する船舶の船尾部構造を容易に設計できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１（イ）（ロ）及び図２は本発明の船舶の船尾部構造及びその設計方法の実施の一形態を示すもので、基本的には、船尾を最後端に向けて窄まるように形成して、水線（図示せず）よりも下方となる船体外壁２８の最後端に推進用プロペラ２９をプロペラ軸３０を介し取り付けた構成としてある船舶の船尾部２７を対象とし、該船舶の船尾部２７の船体外壁２８の左右両側に、図４に示した船尾フィン８と同様に、船舶の航行時に発生する船尾渦（３次元渦）に起因して生じる船体外壁２８に沿った下降流（図示せず）をせき止めて整流するための船尾フィン３１を、左右方向に水平に張り出すよう設ける。該船尾フィン３１の後方で且つプロペラ２９の前方位置に、円筒の上半部のみからなる半円弧形状の船尾ダクト３２を、上記船尾フィン３１により船体外壁２８に沿った下降流がせき止められて整流された船尾流れの中にて良好な動力削減効果を発揮できるように配置して、該船尾ダクト３２の両下端部を、上記船体外壁２８の左右両側に水平な取付部材３３を介し取り付ける。更に、プロペラ２９の後方に設けてある舵３４の左右両側面における所要位置に、左右水平方向に張り出すラダーフィン３５ａ，３５ｂを、上記船尾フィン３１及び船尾ダクト３２により整流された船尾流れの中でプロペラ２９が回転駆動されるときに生じるプロペラ後流の中で良好な動力削減効果を発揮できるようそれぞれ取り付けた構成とする。

以下、詳述する。

前述したように、船体に２つの付加物が前後方向の位置関係で設けられるときには、後側に位置する付加物は前側に位置する他の付加物より流体力学的な干渉を受けるようになるということに鑑みて、上記船尾部２７に前方より順に配される船尾フィン３１、船尾ダクト３２、ラダーフィン３５ａ，３５ｂは、船尾フィン３１をベースにして、船尾ダクト３２、ラダーフィン３５ａ，３５ｂの順に設計を行い設置して行くようにする。

具体的には、先ず、船舶の船尾部２７に付加物がない場合に、船舶の航行時に生じることとなる船尾流れを解析し、該解析結果を基に、船尾渦に起因して船体外壁２８に沿って生じることとなる下降流をせき止めることができるように、該船尾部２７における船尾フィン３１の取付位置、及び、該船尾フィン３１の前後長及び左右方向に水平に張り出す幅寸法を設定（設計）して（ステップ１：Ｓ１）、船体外壁２８の左右両側面に取り付けるようにする。

次に、上記ステップ１にて取付位置や前後長及び幅寸法が設定された船尾フィン３１が船舶の船尾部２７に取り付けられている状態下における船尾ダクト３２設置位置での作動流場について、流場計測又は解析を実施する（ステップ２：Ｓ２）。該作動流場の計測又は解析の結果、得られた船尾ダクト３２設置位置へ達する船尾流れの流入角度及び流入速度を考慮した船尾ダクト３２の設計、すなわち、船尾流れの流入角度、流入速度に対して、良好な動力削減効果を得ることができる船尾ダクト３２のコード長（前後長）、スパン（径）、ダクトトップ位置での該船尾ダクト３２のノーズ・テールラインとベースラインがなす角度（以下、船尾ダクト３２の取付角度という）等の船尾ダクト３２の形状を設定（設計）して（ステップ３：Ｓ３）、船尾ダクト３２を取り付けるようにする。

更に、上記ステップ３（Ｓ３）においては、船尾ダクト３２を、上記ステップ１（Ｓ１）で取付位置、前後長、幅寸法を設定した船尾フィン３１によってもせき止められない下降流が作用する場合に前方に向く揚力成分を発生できるようにすることが好ましい。

次いで、船尾部２７に上記船尾フィン３１及び船尾ダクト３２が取り付けられている状態下におけるラダーフィン３５ａ，３５ｂ設置位置での作動流場について、流場計測又は解析を実施し（ステップ４：Ｓ４）、ラダーフィン３５ａ，３５ｂ設置位置における作動流場の計測又は解析の結果を考慮して、良好な動力削減効果を得ることができるように、すなわち、具体的には、プロペラ２９後方の回転流を利用し、該回転流がラダーフィン３５ａ，３５ｂに作用することにより発生する揚力成分が前方に向くようにプロペラ２９後方の回転流を整流できるようラダーフィン３５ａ，３５ｂのスパン（幅寸法）、コード長（前後長）、該ラダーフィン３５ａ，３５ｂのノーズ・テールラインとプロペラ軸３０の軸心（シャフトセンター）ＳＣとのなす角度（以下、ラダーフィン３５ａ，３５ｂの取付角度という）等のラダーフィン３５ａ，３５ｂの形状を設定（設計）して（ステップ５：Ｓ５）、舵３４の左右両側に取り付けるようにする。更には、上記各ラダーフィン３５ａ，３５ｂを上記のように形状を設定して設ける結果、プロペラ流入速度を減速させる効果も期待できるように、プロペラ２９後方の回転流を整流させるようにしてある。

なお、図１（イ）における符号３６は船尾部２７の船底に設けたスケグである。又、図１（ロ）における符号３７はフレームライン、ＣＬは船体中心線を示す。

上記の構成としてあるので、船体外壁２８に沿う下降流をせき止めて該下降流に起因する圧力損失を低減させて、船体抵抗を効果的に低減できる船尾フィン３１と、該船尾フィン３１の存在により影響を受けた船尾流れの中で良好な動力削減効果を得ることができる船尾ダクト３２と、上記船尾フィン３１及び船尾ダクト３２の存在により影響を受けた船尾流れの中で良好な動力削減効果を得ることができるラダーフィン３５ａ，３５ｂとを組み合わせたものとすることができるため、後述する実施例の結果より明らかなように、動力の削減率を約６％まで高めることができ、従来、船尾フィン、船尾ダクト、ラダーフィンをそれぞれ個別に設けていた場合に比して更に省エネルギー化を進めることが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、船舶の船尾部２７の形状等、適用する船舶の設計に応じて船尾流れが変化する場合には、該船尾流れ中の下降流の発生領域に対応して船尾フィン３１の取付位置や前後長及び幅寸法等の設計を変更でき、更に該船尾フィン３１により影響を受ける船尾流れの変化に合わせて船尾ダクト３２の設計を、又、上記船尾フィン３１と船尾ダクト３２により影響を受ける船尾流れの変化に合わせてラダーフィン３５ａ，３５ｂの設計をそれぞれ変更してもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

以下、本発明者等の行った船尾フィン３１、船尾ダクト３２、ラダーフィン３５ａ，３５ｂの各形状を設計するときの検証結果について説明する。

（１）
図１に示した船舶の船尾部２７に、付加物を何も設置しない状態（裸殻状態）と、上記ステップ１（Ｓ１）にて船体外壁２８に沿う下降流をせき止めることができるよう設定した船尾フィン３１を設けた状態について、上記ステップ２（Ｓ２）に示したように、船尾ダクト３２の前縁位置での流場計測を実施した。

その結果、図３（イ）に線ａで示す如く、船尾フィン３１を設けた場合には、裸殻状態の場合（線ｂ）に比して、船尾ダクト３２の前縁位置に流入する船尾流れの流入角度が１０〜２０度程度減少していることが判明した。又、図３（ロ）に線ｃで示す如く、裸殻状態の場合（線ｄ）に比して流速も遅くなっていることが判明した。なお、図３（イ）（ロ）における横軸は、上記船尾ダクト３２上の位置を、該船尾ダクト３２の左右方向の中央、すなわち、船舶のセンターラインＣＬと重なる位置を０ｄｅｇとして、船尾ダクト３２の半円弧形状の中心からの角度で示してある。

更に、上記図３（イ）（ロ）に示した流場計測の結果から明らかなように、船尾ダクト３２が推力を得ている流場は主として上記船尾ダクト３２における０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇ付近の強い下降流場であると考えられる。しかし、船尾フィン３１を装備した場合には、この付近の流場の下降流が弱くなり、船尾ダクト３２に対する流入角度が浅くなるため、船尾ダクト３２を、船尾フィン３１がない場合と同様の設計とした場合には、推力を得ることが困難になると考えられることが明らかとなった。

そこで、上記の船尾フィン３１を設けた状態下での作動流場の流入角度に合せた取付角度の船尾ダクト３２を設計して、上記船尾フィン３１と船尾ダクト３２を共に設ける場合における馬力を推定し、省エネルギー効果の確認を実施した。

その結果、最も省エネルギー効果が高かったのは、船尾ダクト３２の取付角度を１５度とした場合であり、裸殻状態に比して４〜５％程度、又、船尾フィン３１のみを設けた場合に比して３％程度の動力の削減を行うことが可能となることが判明した。更に、船尾ダクト３２の取付角を１０度とした場合にも、ほぼ同程度の省エネルギー効果を得られることが判明した。

（２）
次に、上記（１）において最も良好な省エネルギー効果を得られた船尾フィン３１と船尾ダクト３２を組み合わせた設計条件の下で、ラダーフィン３５ａ，３５ｂの設置位置での流場計測を実施した。

その結果、上記船尾フィン３１と船尾ダクト３２を設けた場合においても、ラダーフィン３５ａ，３５ｂの設置位置における船尾流れの流入角度は、裸殻状態とあまり変化していないが、流入角度の変化の度合いは、左舷側よりも右舷側の方がやや大きいことが判明した。

よって、船尾フィン３１及び船尾ダクト３２がラダーフィン３５ａ，３５ｂの流場に対して与える影響は比較的少なく、船舶の船尾部２７に従来のようにラダーフィンを単独で設ける場合と大幅な設計変更をする必要は無いと考えられることが明らかとなったが、更なる省エネルギー化を図るために、ラダーフィン３５ａ，３５ｂの取付角度の最適化を行うべく、左舷側と右舷側の各ラダーフィン３５ａと３５ｂについて、それぞれの取付角度を変更した場合における馬力を推定し、省エネルギー効果を検証した。なお、上記左舷側と右舷側のラダーフィン３５ａと３５ｂに流入するプロペラ２９の後流は、該プロペラ２９の回転方向に伴われた斜流となるため、プロペラ２９の回転方向を右回りに設定すると、左舷側のラダーフィン３５ａは上面側が負圧側、下面側が正圧側となり、一方、右舷側のラダーフィン３５ｂは上面側が正圧側、下面側が負圧側となる。このため、上記左舷側のラダーフィン３５ａの取付角度は、前縁が後縁よりも下方となるように傾斜する角度を示し、一方、右舷側のラダーフィン３５ｂの取付角度は、前縁が後縁よりも上方となるように傾斜する角度を示すようにしてある。更に、上記のように各ラダーフィン３５ａ，３５ｂの取付角度を変更するときの回転中心は、各ラダーフィン３５ａ，３５ｂのそれぞれのノーズ・テールラインと、船尾垂線ＡＰの交点としてある。

具体的には、先ず、右舷側のラダーフィン３５ｂを省いて左舷側のラダーフィン３５ａのみを装備する場合について、該左舷側のラダーフィン３５ａの取付角度を２度と７度の２通りに設定した場合における馬力をそれぞれ推定し、省エネルギー効果の確認を実施した。

その結果、左舷側のラダーフィン３５ａは、取付角度を７度とする方がより動力削減効率が高いことが判明し、船尾フィン３１及び船尾ダクト３２を設けた場合に比して、より動力削減効果を高めることができることが判明した。なお、上記左舷側のラダーフィン３５ａの取付角度を２度とした場合の動力削減効果は、船尾フィン３１と船尾ダクト３２のみ設けた場合とほぼ同等であった。

その後、上記のように、船尾フィン３１と船尾ダクト３２に加えて取付角度を７度に設定した左舷側のラダーフィン３５ａを装備した条件下にて、右舷側のラダーフィン３５ｂの取付角度を０度、５度、１０度の３通りに設定した場合における馬力をそれぞれ推定し、省エネルギー効果を確認を実施した。

その結果、右舷側ラダーフィン３５ｂの取付角度は１０度とする場合が最も省エネルギー効果が高く、裸殻状態に比して６％程度の動力削減効率を得ることができることが判明した。又、取付角度５度の場合もほぼ同程度の省エネルギー効果を得ることができることが判明した。

以上の結果から、上記検証に用いた船舶では、船尾部２７の左右位置における船体外壁２８に、船体外壁２８に沿う下降流をせき止めるための所要形状の船尾フィン３１を水平方向に張り出して設け、該船尾フィン３１の後方で且つプロペラ２９の前方に、取付角度を１５度に設定した半円弧形状の船尾ダクト３２を設け、更に、舵３４の左側面に取付角度を７度に設定した左舷側ラダーフィン３５ａを、又、右側面に取付角度を１０度に設定した右舷側ラダーフィン３５ｂをそれぞれ設けてなる船舶の船尾部構造を構成することにより、裸殻状態に比して６％程度の動力削減効率を達成することが可能になる。よって、この動力削減効率６％程度という高効率の省エネルギー化効果は、上記船尾フィン３１と船尾ダクト３２とラダーフィン３５ａ，３５ｂの流体力学的干渉による相乗効果によって達成されるものであることが明らかとなった。

なお、上記において、ラダーフィン３５ａ，３５ｂを設けることによる省エネルギー効果は、船尾フィン３１と船尾ダクト３２のみを設けた場合の省エネルギー効果に比して、１〜２％程度の改善にとどまっているが、該ラダーフィン３５ａ，３５ｂは、プロペラ２９の後流による回転流場を主として利用することによって省エネルギー効果を発揮しているものであるため、該プロペラ２９の回転流場との関係を見直す等、今後更に改良することによって、従来、船舶にラダーフィンのみを単体で設ける場合に得られていたと同様の動力削減効率６＋３〜４％の改善効果を、上記船尾フィン３１と船尾ダクト３２による省エネルギー効果に加えて得ることは可能であると考えられる。

本発明の船舶の船尾部構造及びその設計方法の実施の一形態を示すもので、（イ）は船尾部の概略側面図、（ロ）は船尾方向より見た図である。 図１の船舶の船尾部構造の設計方法の手順を示すフロー図である。 船尾ダクトの前縁位置で実施した流場計測の結果を示すもので、（イ）は船尾流れの流入角度を、（ロ）は船尾流れの流速を示す図である。 船舶の推進性能を改善して省エネルギー化を図るために従来提案されている船尾フィンの一例を示す概要図である。 船舶の推進性能を改善して省エネルギー化を図るために従来提案されている船尾ダクトの一例を示すもので、（イ）は舵を省略して船体後方より見た図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図、（ハ）は（ロ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。 船舶の推進性能を改善して省エネルギー化を図るために従来提案されているラダーフィンの一例の概略を示すもので、（イ）は舵を後方より見た図、（ロ）は舵の左側面図、（ハ）は舵の右側面図である。

符号の説明

２７ 船尾部
２８ 船体外壁
２９ プロペラ
３１ 船尾フィン
３２ 船尾ダクト
３４ 舵
３５ａ，３５ｂ ラダーフィン

Claims (4)

1. 船舶の船尾部における船体外壁の所要位置に、航行時に発生する船尾流れ中の船体外壁に沿う下降流をせき止めるように船尾フィンを左右方向に張り出して設け、且つ該船尾フィンの後方で且つプロペラの前方位置に、上記船尾フィンで下降流がせき止められてプロペラに流入する流れを減速させるように船尾ダクトを取り付け、更に、プロペラ後方となる舵の所要位置に、プロペラ後方の回転流を整流させるようにラダーフィンを取り付けてなる構成を有することを特徴とする船舶の船尾部構造。
2. 船尾ダクトを、船尾フィンでせき止められない下降流に対して前方に向く揚力成分を発生するように設置した請求項１記載の船舶の船尾部構造。
3. 船尾ダクトは、船尾フィンの存在下における船尾ダクト取付位置での作動流場の中で良好な動力削減効果を発揮できる形状に設計し、且つラダーフィンは、上記船尾フィン及び船尾ダクトの存在下におけるラダーフィン取付位置での作動流場の中で良好な動力削減効果を発揮できる形状に設計した請求項１又は２記載の船舶の船尾部構造。
4. 船尾部の船体外壁に設ける船尾フィンを、船舶の船尾部に生じる船尾流れ中の船体外壁に沿う下降流をせき止める位置に取り付けるよう設計し、次に、上記設計した船尾フィンが存在するときの上記船尾フィンの後方で且つプロペラ前方の船尾ダクト設置位置での作動流場を計測又は解析して、該作動流場の中で良好な動力削減効果を得ることができるように船尾ダクトを設計し、次いで、上記設計した船尾フィン及び船尾ダクトが船尾部に存在するときのプロペラ後方のラダーフィン設置位置での作動流場を計測又は解析して、該作動流場の中で良好な動力削減効果を得ることができるようにラダーフィンを設計することを特徴とする船舶の船尾部構造の設計方法。

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