JP2011042201A - 小翼付き船尾ダクト及び船舶 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロペラ2前方の船尾部に配置される筒状のダクト本体21と、ダクト本体21の内部に設けられ、船尾部の左舷側および右舷側に取り付けられる複数の小翼22sとを備える小翼付きダクト20を船舶100に装備する。ダクト本体21は、たとえばその内側に翼型のキャンバーを持つ断面を有するものとし、小翼22sは非対称翼もしくは対称翼で構成する。
【選択図】図1
Description
また、ダクト内部に複数のステーを設けたものも提案されている(たとえば、特許文献2参照)。これは、ダクトの剛性を高め振動を抑制する目的で開発されたものであり、該ステーは補強のためであって翼型とはなっていない。
図1は本発明の実施の形態1に係る小翼付き船尾ダクト10を装備した船舶100の船尾部分を示す概略側面図である。
この実施の形態1に係る船舶100は、船体1と、プロペラ2と、舵3と、省エネデバイスとして、本発明に係る小翼付き船尾ダクト20とを装備したものである。
図2は小翼付きダクト20を左舷側及び右舷側から見たときの断面側面図で、(a)は左舷側断面側面図、(b)は右舷側断面側面図である。図3は小翼付きダクト20のダクト中心での断面上面図で、図中の点線は、船尾Water Line(小翼の船尾取付線)をあらわしている。また、図4は小翼付きダクト20の作用説明図で、(a)はダクト本体21での推力発生説明図、(b)は小翼22sでの推力発生図である。
小翼付きダクト20は、一つの筒状のダクト本体21と、このダクト本体21の内部の左舷側および右舷側にそれぞれ配置された小翼22p、22sとを備える。ここで、記号「p」はport(左舷)側、「s」はstarboard(右舷)側をあらわす。以下同様である。
Dd=60%Dp
L1=55.7%Dp
L2=7.2%Dp
Cr=20〜40%Dp
Ct=10〜20%Dp
α=0〜25゜
である。
上記のように構成された小翼付きダクト20を船舶100の船尾に取り付けると、この小翼付きダクト20に対して船尾流れが図4に示すように作用する。なお、図4は右舷側を示すが、左舷側も同様である。ここでは、特に断らない限り右舷側について説明する。
ダクト本体21は、筒状の円錐形状の一部として形成されており、内側には断面がキャンバーを持つ翼形状に形成されているので、船尾流れの流入方向に対して垂直方向に揚力51が発生し、その揚力51の水平方向成分である推力53が発生する。
また、ダクト本体21の内部の右舷側には翼形状の右舷側小翼22sが配置されているので、この右舷側小翼22sに対しても船尾流れの流入方向に対して垂直方向に揚力52sが発生し、その揚力52sの水平方向成分である推力54sが発生する。
したがって、右舷側では上記の二つの推力53、54sが発生し、左舷側でも同様に二つの推力53、54p(不図示)が右舷側と同じ方向に発生するので、ダクト本体21のみに比べて、より大きな省エネ効果(馬力低減効果)が得られることになる。また、小翼22p、22sの後方には速度の遅い流れが生じ、この遅い流れがプロペラ2に導入されるので、伴流利得によりプロペラ2の効率アップを図ることができる。
・省エネデバイス無し
・ダクト型省エネデバイス付き(従来例)
・小翼付きダクト付き(本発明)
ここで、小翼の迎角は、p側、s側ともに0゜とした。
また、表中の省エネ効果は、省エネデバイス無しの場合の馬力に対する馬力低減率をあらわしたものである。
小翼の迎角は−角度(図2のαと反対方向の迎角)以外はほとんど省エネ効果があるが、約1%以上の馬力減少を目安とすれば、p側は0〜17.5゜、s側は0〜25゜の範囲が好ましい。なお、図5において、n・Q/Vm3(但し、nはプロペラ回転数、Qはトルク、Vmは船速)は馬力比を表す指標であり、値が小さいほど省エネ効果が大きいことを表す。
(1)プロペラ前方の船尾部に配置された小翼付きダクト20は主として船尾縦渦を回収する。このとき、ダクトを通過した流れは、渦成分が回収され、整流した(2次速度ベクトル流れの少ない)流れとなる。
(2)さらにダクト内に小翼22p、22sを配置することで、プロペラ2に流れ込む流れをさらに整流することができる。このとき、小翼22p、22sはダクト内に生じた流れを推力としてとらえ、後流は伴流利得としてプロペラ2で回収される。
表2に、上記模型試験におけるプロペラ作動状態の自航要素を示す。1−tは推力減少係数と呼ばれる係数で、この値が大きいほどプロペラが作動したときの抵抗が小さいことを示す。1−wは伴流係数と呼ばれる係数で、この値が小さいほどプロペラ作動時の効率が良くなることを示す。
2 プロペラ
3 舵
2a プロペラ軸心
3p 左舷側舵
3s 右舷側舵
20 小翼付きダクト
21 ダクト本体
20a ダクト中心
22p 左舷側小翼
22s 右舷側小翼
100 船舶
Claims (5)
- プロペラ前方の船尾部に配置される筒状のダクト本体と、
前記ダクト本体の内部に設けられ、前記船尾部の左舷側および右舷側に取り付けられる複数の小翼と、
を備えることを特徴とする小翼付き船尾ダクト。 - 前記ダクト本体のプロペラ軸方向の取付位置は、該ダクト本体の後端位置がプロペラ位置からプロペラ直径の100%以内となるように配置することを特徴とする請求項1記載の小翼付き船尾ダクト。
- 前記ダクト本体の上下方向の取付位置は、ダクト中心の高さがプロペラ軸心の高さよりプロペラ直径の±50%以内となるようにプロペラ軸と同軸または平行に配置することを特徴とする請求項1または2記載の小翼付き船尾ダクト。
- 前記小翼は、非対称または対称の翼型であり、左舷側小翼は船首側が上がる方向に傾斜し、右舷側小翼は船首側が下がる方向に傾斜しており、各小翼とも迎角が0〜25゜の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の小翼付き船尾ダクト。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の小翼付き船尾ダクトを装備したことを特徴とする船舶。
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