JP2010006175A

JP2010006175A - 船体構造

Info

Publication number: JP2010006175A
Application number: JP2008166146A
Authority: JP
Inventors: Michio Takai; 通雄高井; Kyoji Murakami; 恭二村上; Takeshi Aono; 健青野; Saburo Iwamoto; 三郎岩本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Marine and Engineering Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Marine and Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: JP5095521B2; KR20100002086A; KR101204287B1; CN101612978A; CN101612978B

Abstract

【課題】推進性能を充分に向上させることができる船体構造を提供する。
【解決手段】船体１０は、右舷船側１２及び左舷船側のそれぞれにおいて外側に張り出すように設けられた第１のフィン１４及び第２のフィン１５を有している。第１及び第２のフィン１４，１５は、水平方向に延在し、船尾垂線ＡＰと該船尾垂線ＡＰから垂線間長Ｌｐｐの１０％前方位置との間に設けられている。よって、これら第１及び第２のフィン１４，１５でもって下降流Ｄｆを好適に遮断し低減することができる。また、第２のフィン１５の下方に位置する第１のフィン１４の前端１４ａは、第２のフィン１５の前端１５ａよりも前方に位置している。よって、第１のフィン１４で抑制された下降流Ｄｆの流れを第１及び第２のフィン１４，１５間に導き、下降流Ｄｆを後方に向かう水平方向の流れへと整流し且つ加速させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、船体構造に関し、特に、船体の船尾部における船体構造に関する。

従来の船体構造では、船体外側の船尾部周辺の流れに剥離を伴う下降流が発生し、この下降流の悪影響で推進性能が低下してしまうという問題が懸念されている。そこで、例えば特許文献１に記載されているように、右舷船側及び左舷船側のそれぞれにおいて外側に張り出すように設けられた第１のフィン及び第２のフィンを備える船体構造が開発されている。このような船体構造では、同形状を呈する第１及び第２のフィンが、船尾部の推進用プロペラ近傍位置において上下方向に並設されている。これにより、船尾部周辺の海水の流れを、推進用プロペラの軸流方向へ整流させることが図られている。
特開平６−１２８１号公報

しかしながら、上述したような船体構造では、船尾部周辺で発生する下降流を充分に低減することができず、推進性能を充分に向上させるに至らない場合がある。特に、肥大船の船体構造においては、かかる下降流の発生が顕著であることから、推進性能が未だ低下してしまうことがある。

そこで、本発明は、推進性能を充分に向上させることができる船体構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る船体構造は、右舷船側及び左舷船側のそれぞれにおいて外側に張り出すように設けられた第１のフィン及び第２のフィンを備え、第１及び第２のフィンは、船尾垂線と該船尾垂線から垂線間長の１０％前方位置との間に設けられていると共に、水平方向に沿って延在しており、第１のフィンは、第２のフィンの下方に位置し、第１のフィンの前端は、第２のフィンの前端よりも前方に位置していることを特徴とする。

本発明の船体構造では、船尾部周辺で発生する下降流を充分に低減することができる。これは、次の理由による。すなわち、船尾部周辺の下降流は、船尾部の推進用プロペラ近傍だけでなく、船尾垂線と該船尾垂線から垂線間長の１０％前方位置との間において特に発生することが見出される。よって、水平方向に沿って延在する第１及び第２のフィンを、船尾垂線と該船尾垂線から垂線間長の１０％前方位置との間に設けると、これら第１及び第２のフィンで下降流を好適に遮断し低減できるためである。さらに、本発明の船体構造では、第２のフィンの下方に位置する第１のフィンの前端を、第２のフィンの前端よりも前方に位置させている。よって、第１のフィンで抑制された下降流の流れを第１及び第２のフィン間に導き、下降流を後方に向かう水平方向の流れへと整流し且つ加速させることが可能となる。従って、本発明によれば、粘性抵抗を低減できると共に、船尾部周辺の流場を安定化させることができ、推進性能を充分に向上させることが可能となる。

ここで、第１及び第２のフィンは、推進用プロペラのシャフト軸中心よりも上方、且つ推進用プロペラの回転円における上端よりも下方となる高さ位置に設けられていることが好ましい。この場合、船尾部周辺で発生する下降流を一層充分に低減することができる。これは、船尾部周辺の下降流は、推進用プロペラのシャフト軸中心よりも上方、且つ推進用プロペラの回転円における上端よりも下方となる高さ位置において特に発生することが見出されるためである。

また、第１及び第２のフィンは、水平方向に張り出していることが好ましい。この場合、下降流を一層好適に遮断し低減できると共に、下降流を後方に向かう水平方向の流れへと一層整流し且つ加速させることが可能となる。

また、上記作用効果を好適に発揮する構成として、具体的には、側方視において、第１のフィンの前端と第２のフィンの前端との間の水平方向長さは、第１のフィンの長手方向長さの２５％〜７５％とされている構成が挙げられる。また、側方視において、第１及び第２のフィンの長手方向長さは、垂線間長の５％以下とされている構成が挙げられる。

また、第１及び第２のフィンの張出し長さは、船尾周辺の流れの境界層厚さに基づいて設定されていること好ましい。この場合、例えば、第１及び第２のフィンの張出し長さが長過ぎて強度不足となるのを防止できる。つまり、上記作用効果を発揮する上で、第１及び第２のフィンの張出し長さが適度なものとなる。

また、船尾ダクトをさらに備えることが好ましい。この場合、第１及び第２のフィンと船尾ダクトとが互いに好適に協動され、推進性能が一層充分に向上されることになる。

本発明によれば、推進性能を充分に向上させることが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」の語は、船体の前後方向、左右（幅）方向及び上下方向にそれぞれ対応したものである。

図１は本発明の第１実施形態に係る船体構造を含む船舶を示す概略側面図、図２は図１の船舶の船尾部を示す拡大側面図、図３は図２のIII−III線に沿って端面図、図４は図２のIV−IV線に沿っての左舷船側を示す端面図である。図１，２に示すように、本実施形態の船舶１は、タンカー等の肥大船であり、船体１０、推進用プロペラ２及び舵３を備えている。

船体１０の船尾部１１は、図３に示すように、左右対称構造とされている。右舷の船側外板である右舷船側１２と、左舷の船側外板である左舷船側１３とのそれぞれは、船尾部１１の下側で曲面状を呈している。具体的には、船尾部１１の下側において右舷船側１２及び左舷船側１３は、後方から見て、下端部で外側に膨らむと共にその上方で内側に凹むような曲面状とされている。また、船尾部１１の下側において右舷船側１２及び左舷船側１３は、図３に示すように、上方から見て、後方に行くに従って内側に傾斜するような曲面状とされている。

図２に戻り、推進用プロペラ２は、船舶１を推進させるものであり、例えばプロペラシャフトが用いられている。この推進用プロペラ２は、その回転軸であるシャフト２ａを水平方向に沿う状態にして船尾部１１に設けられている。舵３は、船舶１の推進方向を制御するものであり、推進用プロペラ２の後方に位置するように船尾部１１に設けられている。

ここで、図３に示すように、本実施形態の船体１０は、第１のフィン１４及び第２のフィン１５を有している。第１のフィン１４は、右舷船側１２及び左舷船側１３のそれぞれにおいて外側に張り出すように左右対称に一対設けられている。第２のフィン１４は、第１のフィン１４と同様に、右舷船側１２及び左舷船側１３のそれぞれにおいて外側に張り出すように左右対称に一対設けられている。

これら第１及び第２のフィン１４，１５は、図２に示すように、水平方向に沿って延在している。また、第１及び第２のフィン１４，１５は、船尾垂線（after perpendicular：AP）と、この船尾垂線ＡＰから垂線間長（length betweenperpendiculars：Lpp）の１０％前方位置と、の間に設けられている。なお、「船尾垂線」とは、舵３の回転の中心である舵軸３ａを通る垂直線を意味し、「垂線間長」とは、船尾垂線及び船首垂線（満載喫水線と船首材との交点）間の水平方向長さを意味する。

また、第１及び第２のフィン１４，１５は、推進用プロペラのシャフト２ａ軸中心の上方で、且つ推進用プロペラ２の回転円における上端（つまり、翼上端）２ｂの下方となる高さ位置Ｈに設けられている。これら第１及び第２のフィン１４，１５の長手方向長さは、下降流Ｄｆの低減（後述）のために好ましいとして、側方視において垂線間長Ｌｐｐの５％以下とされている。ここでは、より好ましいとして、側方視において垂線間長Ｌｐｐの３％前後とされている。

また、第１のフィン１４は、第２のフィン１５の下方に位置しており、第１のフィン１４の前端１４ａは、第２のフィン１５の前端１５ａよりも前方に位置している。ここでは、側方から見て、前端１４ａ，１５ａ間の水平方向長さは、第１のフィン１４の長手方向長さの２５％〜７５％（２５％以上７５％以下）とされている。

第１及び第２のフィン１４，１５は、図３に示すように、水平方向に張り出している。これらの第１及び第２のフィン１４，１５の張出し長さＢは、船尾周辺の流れの境界層厚さδに基づいて設定されている。具体的には、張出し長さＢは、下式（１）示すように、船長Ｌと計画船速Ｖとの関係からなる境界層厚さδに基づいて設定されている。なお、ここでの張出し長さＢは、フィンの基端から先端までの長さを意味している。また、境界層厚さとは、流れにおいて粘性による影響を強く受ける層の厚さを意味する。
Ｂ＝ａ_１×δ
＝［ａ_２×Ｌ＾（４／５）×（１．２^−６／Ｖ）＾（１／５）］／Ｌ …（１）
但し、ａ_１〜ａ_２：所定の定数

ここで、従来、航走時においては、船体１０の船尾部１１周辺の海水の流れに、剥離を伴う下降流Ｄｆが発生することがある。特に、下降流Ｄｆは、船尾垂線ＡＰと該船尾垂線から垂線間長Ｌｐｐの１０％前方位置との間において特に発生することがある。

この点、本実施形態では、上述したように、船尾垂線ＡＰと該船尾垂線ＡＰから垂線間長Ｌｐｐの１０％前方位置との間に、第１及び第２のフィン１４，１５が設けられている。そのため、これら第１及び第２のフィン１４，１５でもって下降流Ｄｆを好適に遮断し、下降流Ｄｆ及び流れの剥離を低減することができる。そして、本実施形態では、第２のフィン１５の下方に位置する第１のフィン１４の前端１４ａを、第２のフィン１５の前端１５ａよりも前方に位置させていることから、第１のフィン１４で抑制された下降流Ｄｆの流れを第１及び第２のフィン１４，１５間に導くことができる。その結果、下降流Ｄｆを後方（推進用プロペラ２）に向かう水平方向の流れへと整流し且つ加速させることが可能となる。

従って、本実施形態によれば、粘性抵抗を低減できると共に、船尾部１１周辺の流場の安定化・均一化を実現することができる。その結果、推進性能を充分に向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、上述したように、第１及び第２のフィン１４，１５が、推進用プロペラ２のシャフト２ａ軸中心よりも上方、且つ推進用プロペラ２の回転円における上端２ｂよりも下方となる高さ位置Ｈに設けられている。これにより、船尾部１１周辺で発生する下降流Ｄｆを一層充分に低減することができる。これは、かかる高さ位置Ｈにおいて下降流Ｄｆが特に発生するためである。

また、本実施形態では、上述したように、第１及び第２のフィン１４，１５が、水平方向に張り出している。この場合、下降流Ｄｆが一層好適に遮断されて低減されると共に、この下降流Ｄｆが後方に向かう水平方向の流れへと一層整流され且つ加速されることとなる。

また、本実施形態では、上述したように、第１及び第２のフィン１４，１５の張出し長さが、船尾周辺の流れの境界層厚さδに基づいて設定されている。これにより、推進性能を充分に向上させるという上記効果を発揮する上で、第１及び第２のフィン１４，１５の張出し長さが適度なものとなる。よって、第１及び第２のフィン１４，１５の張出し長さが長過ぎて強度不足となるということを防止できる。

また、本実施形態では、上述したように、第１のフィン１４の前端１４ａと第２のフィン１５の前端１５ａとの間の水平方向長さが、側方視において第１のフィン１４の長手方向長さの２５％〜７５％とされている。前端１４ａ，１５ａ間の水平方高長さが２５％よりも短いと、下降流Ｄｆの流れを第１及び第２のフィン１４，１５間に導くことが困難となる。他方、前端１４ａ，１５ａ間の水平方向長さが２５％よりも長いと、下降流Ｄｆを後方に向かう水平方向の流れへと整流し且つ加速させることが困難となる。

また、本実施形態では、上述したように、第１及び第２のフィン１４，１５の長手方向長さが、側方視において垂線間長Ｌｐｐの５％以下とされている。これは、第１及び第２のフィン１４，１５の長手方向長さが垂線間長Ｌｐｐの５％よりも長いと、かえって船尾部１１周辺の流場の安定化・均一化を阻害してしまうことがあるためである。

ところで、通常、船舶が肥大化した場合、船体１０の船尾部１１における右舷船側１２及び左舷船側１３の曲面形状の変化（勾配）が大きくなることから、剥離を伴う下降流Ｄｆの発生が顕著となる。この点、本実施形態では、船舶１が肥大船である場合でも、下降流Ｄｆを低減し推進性能を充分に向上させるという効果が奏され、よって、かかる効果は特に有効である。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る船体構造を含む船舶の船尾部を示す拡大側面図である。図５に示すように、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点は、船体１０（図２参照）に代えて、船尾ダクト５２をさらに有する船体５０を備えた点である。

船尾ダクト５２は、推進用プロペラ２に向けて流れを整流及び加速させるものであり、その外形が略円環状とされている。この船尾ダクト５２は、その軸線方向を前後方向とした状態で、推進用プロペラ２の前方の船尾部５１に設けられている。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、下降流Ｄｆを低減すると共に、下降流Ｄｆを後方に向かう水平方向の流れへと整流し且つ加速させ、推進性能を充分に向上させることが可能となる。さらに、本実施形態では、船尾ダクト５２をさらに有することから、第１及び第２のフィン１４，１５と船尾ダクト５２とが互いに好適に協動され、推進性能が一層充分に向上されることになる。

図６は、上記の船体１０，５０それぞれに関しての推進力増加率を示す線図である。図中の推進力増加率は、第１及び第２のフィン１４，１５及び船尾ダクト５２を備えていない従来の船体（以下、単に「従来船体」という）においての推進力（馬力）を基準とした推進力の増加割合を示している。

図６に示すように、船体１０によれば、推進力が従来船体に対し約８％向上することがわかる。さらに、船体５０にあっては、推進力が従来船体に対し約１３％向上することがわかる。これらにより、本実施形形態による上記効果、すなわち、推進性能を充分に向上させるという効果を確認することができる。

図７は、推進用プロペラのスラスト変動を示す線図である。図７（ａ）は従来船体においての変動を示し、図７（ｂ）は船体１０においての変動を示し、図７（ｃ）は船体５０においての変動を示している。また、図中において、縦軸はスラスト力を示し、横軸は時間を示している。図７に示すように、船体１０，５０によれば、推進用プロペラ２のスラスト変動Ｐを低減することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、船舶１を肥大船としたが、本発明は、あらゆる船舶に適用することができる。

なお、上記実施形態における「水平方向」とは、ほぼ水平方向を意味しており、例えば寸法公差や製造上の誤差等によるばらつきを含むものである。

本発明の第１実施形態に係る船体構造を含む船舶を示す概略側面図である。図１の船舶の船尾部を示す拡大側面図である。図２のIII−III線に沿っての船体を示す端面図である。図２のIV−IV線に沿っての左舷船側を示す端面図である。本発明の第２実施形態に係る船体構造を含む船舶の船尾部を示す拡大側面図である。推進力増加率を示す線図である。推進用プロペラのスラスト変動を示す線図である。

符号の説明

２…推進用プロペラ、２ａ…シャフト、２ｂ…回転円の上端、１０，５０…船体、１２…右舷船側、１３…左舷船側、１４…第１のフィン、１４ａ…第１のフィンの前端、１５…第２のフィン、１５ａ…第２のフィンの前端、５２…船尾ダクト、ＡＰ…船尾垂線、Ｌｐｐ…垂線間長。

Claims

右舷船側及び左舷船側のそれぞれにおいて外側に張り出すように設けられた第１のフィン及び第２のフィンを備え、
前記第１及び第２のフィンは、船尾垂線と該船尾垂線から垂線間長の１０％前方位置との間に設けられていると共に、水平方向に沿って延在しており、
前記第１のフィンは、前記第２のフィンの下方に位置し、
前記第１のフィンの前端は、前記第２のフィンの前端よりも前方に位置していることを特徴とする船体構造。
前記第１及び第２のフィンは、推進用プロペラのシャフト軸中心よりも上方、且つ前記推進用プロペラの回転円における上端よりも下方となる高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の船体構造。
前記第１及び第２のフィンは、水平方向に張り出していることを特徴とする請求項１又は２記載の船体構造。
側方視において、前記第１のフィンの前端と前記第２のフィンの前端との間の水平方向長さは、前記第１のフィンの長手方向長さの２５％〜７５％とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の船体構造。
側方視において、前記第１及び第２のフィンの長手方向長さは、垂線間長の５％以下とされていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の船体構造。
前記第１及び第２のフィンの張出し長さは、船尾周辺の流れの境界層厚さに基づいて設定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の船体構造。
船尾ダクトをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載の船体構造。