JP2011098702A - 推進装置及びそれを用いた船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】外回りに回転するオーバーラッピングプロペラを有する二軸船において、中心線付近に前方プロペラが形成する上向きの旋回流により、後方プロペラの推進効率が低下する。その後方側プロペラの推進効率の低下を抑制する。
【解決手段】前方プロペラ５−２よりも船首側で、左右方向に前方プロペラと後方プロペラ５−１との間に、フィン８を配置する。フィンは船尾側に向って下がる迎角を有する。このフィンが水流に下向きの成分を加えることにより、後方プロペラの推進効率の低下が抑制される。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、推進装置及びそれを用いた船舶に関する。

船舶の推進装置の一例として、１機一軸（１機の主機と１基のプロペラ）の方式、及び２機二軸（２機の主機と２基のプロペラ）の方式が知られている。一般商船の推進装置としては、これら１機一軸方式、又は２機二軸方式を採用することが多い。それぞれ、前者を採用した船舶は一軸船、後者を採用した船舶は二軸船とも呼ばれている。

近年の船舶の大型化に伴い、一軸船では、プロペラの荷重度の増加に伴う推進効率の低下や、キャビテーション範囲の拡大に伴う船体振動の増加及びエロージョンの発生が問題となるケースがある。それらの問題は船舶を二軸船とすることで解決できることが知られている。二軸船においては、１基当たりのプロペラ荷重度が低減され、プロペラ効率が向上し、キャビテーション発生範囲が低減できるからである。

船尾に２基のプロペラを配置する例としては、オーバーラッピングプロペラ（ＯＬＰ；Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ）の方式、インターロックプロペラの方式、及び、プロペラを左右並列する方式などがある。ＯＬＰ方式では、２基のプロペラを前後にずらし、船尾から見た場合に２基のプロペラが重なるように配置する。ＯＬＰ方式を採用することで推進性能が一軸船から５〜１０％程度改善できる。インターロックプロペラ方式では、一方のプロペラの翼と翼との間に他方のプロペラの翼が入るように配置する。プロペラを左右並列する方式では、プロペラを船長方向の同じ位置に並べて配置する。

二軸船において、一軸船型の船尾構造が採用される場合がある。一軸船方の船尾構造においては、船尾船体が中央部分において薄いスケグの形状を有する。このような船尾船体の形状により、２基のプロペラを船体中心線の近くに配置することができる。二軸船において、一軸船型の船尾構造は以下のような点で有利である。

船尾において、通常の一軸船においてプロペラが配置される位置に、船体中心線に対称な１組の内回りに回転するビルジ渦のような遅い流れの縦渦が発生する。プロペラは流れの遅い場所で高い推進効率を発揮するため、その縦渦付近にてプロペラを回転させ、船体中心線付近の遅い流れや縦渦を回収することで、推進効率を向上させることができる。ＯＬＰ方式の場合では、船体中心近傍の縦渦を効率良く回収して推進性能向上が図られるよう、プロペラ回転方向は外回りが採用されることが多い。

ＯＬＰの参考技術として、例えば特許文献１（ＷＯ２００６／０９５７７４号公報）には、一軸船型の船尾構造にＯＬＰを採用した場合のプロペラ荷重度やキャビテーションの発生を低減させる技術が記載されている。図１Ａ及び図１Ｂは、特許文献１の二軸船の船尾の構成の一部を示す模式図である。図１Ａは二軸船の船尾を船底側から見た模式図であり、図１Ｂは船尾から見た図１ＡのＡＡ’断面の模式図である。

二軸船１００は、一軸船型の船尾を有し、船尾に右舷プロペラ１１０、左舷プロペラ１２０、及び舵１０５を備えている。右舷プロペラ１１０は、右舷船尾管１１１内に挿通されている右舷プロペラ軸１１２の一端に接続されている。右舷プロペラ軸１１２は、他端を船体内部の右舷主機１３１に接続されている。右舷主機１３１は、右舷プロペラ軸１１２を介して右舷プロペラ１１０を回転させる。左舷プロペラ１２０は、左舷船尾管１２１内に挿通されている左舷プロペラ軸１２２の一端に接続されている。左舷プロペラ軸１２２は、他端を船体内部の左舷主機１３２に接続されている。左舷主機１３２は左舷プロペラ軸１２２を介して左舷プロペラ１２０を回転させる。右舷船尾管１１１と船尾船体１０３との間、及び左舷船尾管１２１と船尾船体１０３との間はそれぞれブラケットフィン１０８、１０９にて結合されている。舵１０５は、右舷プロペラ１１０及び左舷プロペラ１２０の後方、船体中心線上に設けられている。

図２は、ＯＬＰを船尾方向から見た図である。右舷プロペラ１１０は左舷プロペラ１２０よりも船尾側に位置する。ビルジ渦１４１−１、１４２−２は内回りである。すなわち、船尾側から見て、左舷側のビルジ渦１４１−１は時計回りであり、右舷側のビルジ渦１４１−２は反時計回りである。それと反対にプロペラは外回りである。すなわち左舷プロペラ１２０の回転方向１４０−１は反時計回りであり、右舷プロペラ１１０の回転方向１４０−２は時計回りである。

ＷＯ２００６／０９５７７４号公報

ところでＯＬＰの場合、後方プロペラ（より船尾側に配置されたプロペラ）は、前方プロペラの回転による水流（旋回流）の影響を受ける。図２に、船体の中心線付近における旋回流１４２を示す。プロペラが外回りであるために、前方プロペラ（左舷側プロペラ１２０）の回転による旋回流１４２は、中心線付近において上向きである。この流れは、後方プロペラ（右舷側プロペラ１１０）の回転と同じ向きである。後方プロペラはビルジ渦を回収することによって推進効率を向上するために外回りに回転しているが、旋回流１４２は後方プロペラの推進効率を低下させる。

オーバーラッピングプロペラを有する二軸船において、後方側プロペラの効率低下を抑制する技術が望まれる。

以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の一側面における推進装置は、船尾船体（２）の左舷側と右舷側とに配置され外回りに回転する一対のプロペラ（５−１、５−２）を備える。一対のプロペラのうち後方プロペラ（５−２）は前方プロペラ（５−１）に対して船尾側に配置される。一対のプロペラ（５−１、５−２）は、船尾から見て前方プロペラ（５−１）と後方プロペラ（５−２）とが重なるオーバーラッピングプロペラである。推進装置は更に、左右方向に一対のプロペラ（５−１、５−２）の間に、且つ前方プロペラ（５−１）に対して船首側に配置され、船尾側に向って下がる迎角を有するフィン（８、１０−１、１０−２）を備える。

本発明の他の側面において、推進装置は更に、船体（１）から下方側に延長し前方プロペラ（５−１）の軸を支持する前方プロペラ軸支持部材（９−１）と、船体（１）から下方側に延長し後方プロペラ（５−２）の軸を支持する後方プロペラ軸支持部材（９−２）とを備える。フィンは、前方プロペラ軸支持部材（９−１）と船尾船体（２）との間に配置された前方プロペラ側フィン（１０−１）と、後方プロペラ軸支持部材（９−２）と船尾船体（２）との間に配置された後方プロペラ側フィン（１０−２）とを有する。

本発明の更に他の側面において、推進装置は更に、前方プロペラの軸（４−１）と後方プロペラの軸（４−２）の間に支持され、船尾側に向って下がる迎角を有する第２フィン（８）を備える。

本発明の一側面における船舶は、本発明による推進装置が発生する推力によって推進する。

本発明により、オーバーラッピングプロペラを有する二軸船において、後方側プロペラの効率低下を抑制する技術が提供される。

図１Ａは、参考技術におけるＯＬＰを有する船舶を示す底面図である。 図１Ｂは、参考技術におけるＯＬＰを有する船舶を示す側面図である。 図２は、ＯＬＰを船尾側から見た図である。 図３Ａは、第１実施形態における推進装置の上面図である。 図３Ｂは、第１実施形態における推進装置の側面図である。 図４Ａは、第２実施形態における推進装置の上面図である。 図４Ｂは、第２実施形態における推進装置の側面図である。 図４Ｃは、図４ＢのＡ−Ａ’断面を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図３Ａは、第１実施形態における船舶の船尾船体に配置される推進装置を示す上面図である。図３Ｂは右舷側から見た側面図である。船体１は、スケグやＶ字船体などの船尾船体２を備える。船体１に、主機３−１、３−２、右舷プロペラ軸４−１、右舷プロペラ５−１、左舷プロペラ軸４−２、左舷プロペラ５−２、フィン８を有する推進装置が設置される。

船体１の内部に、右舷側の主機３−１と左舷側の主機３−２とが設置される。主機３−１には右舷プロペラ軸４−１を介して右舷プロペラ５−１が取り付けられる。主機３−２には左舷プロペラ軸４−２を介して左舷プロペラ５−２が取り付けられる。右舷プロペラ軸４−１と左舷プロペラ軸４−２とはそれぞれ船体１に固定されたボッシング７によって支持される。右舷プロペラ５−１と左舷プロペラ５−２との後方の船体２の中心線上に舵６が取り付けられる。

本実施形態における船舶はＯＬＰを備えた二軸船である。すなわち、右舷プロペラ５−１は船体２の中心線よりも少し右側に配置される。左舷プロペラ５−２は船体２の中心線よりも少し左側に配置される。左舷プロペラ軸４−２の後端は、右舷プロペラ軸４−１の後端よりも船尾側に長く延長している。そのため左舷プロペラ５−２は右舷プロペラ５−１よりも後方に位置する。すなわち右舷プロペラ５−１は前方プロペラ、左舷プロペラ５−２は後方プロペラである。この前後関係は逆であってもよい。すなわち右舷プロペラ５−１が後方プロペラであり左舷プロペラ５−２が前方プロペラであってもよい。右舷プロペラ軸４−１と左舷プロペラ軸４−２との間の距離は、右舷プロペラ５−１や左舷プロペラ５−２の回転面の直径よりも小さく、半径よりも大きい。従って図２に示したように、船尾側から見ると、右舷プロペラ５−１の回転面と左舷プロペラ５−２の回転面とは、船体１の中心線付近で一部が重なる。

右舷プロペラ軸４−１と左舷プロペラ軸４−２との間の船体１の外部に露出した位置にフィン８が配置される。フィン８の右端は右舷プロペラ軸４−１を支持するボッシング７に固定される。フィン８の左端は左舷プロペラ軸４−２を支持するボッシング７に固定される。フィン８は、水流に下向きの成分を加えるために、船尾側に向って下がる迎角を有する。

このような構成の推進装置は、以下のように動作する。主機３−１、主機３−２が駆動すると、ＯＬＰを構成する右舷プロペラ５−１と左舷プロペラ５−２が水中で外回りに回転し、船体１が船首方向に進行する。船体１の周りには相対的に後ろ向きの水流が形成される。船尾船体２の後ろにビルジ渦が形成される。

フィン８によって、船尾船体２の後方の水流に下向きの成分が加えられる。フィン８の後方において、右舷プロペラ５−１の回転による旋回流が水流に加えられる。その後方の水流の中で左舷プロペラ５−２が回転する。

左舷プロペラ５−２の船体中心線付近における水流には、右舷プロペラ５−１により、左舷プロペラ５−２と同じ上向きの旋回流が与えられている。しかしフィン８によって左舷プロペラ５−２の位置の水流にプロペラの回転と逆の下向きの成分が与えられていることにより、上向きの旋回流が抑制される。その結果、左舷プロペラ５−２の推進効率が向上する。

次に、本発明の第２実施形態について図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明する。図４Ａは船舶の船尾船体に配置される推進装置を示す上面図である。図４Ｂは右舷側から見た側面図である。図４Ａには第１実施形態と同様のフィン８が描かれているが、本実施形態においては、このフィン８よりも上方に他のフィン１０−１、１０−２が配置される。

本実施形態においては、船体にストラット９−１、９−２が取り付けられる。ストラット９−１は船尾船体２の右舷側において船体１から下方に向って突き出す支柱である。ストラット９−２は船尾船体２の左舷側においてストラット９−１と平行して船体１から下方に向って突き出す支柱である。ストラット９−１は、ボッシング７を介して右舷プロペラ軸５−１を支持するプロペラ軸支持部材として機能する。ストラット９−２は、ボッシング７を介して左舷プロペラ軸５−２を支持するプロペラ軸支持部材として機能する。

図４Ｃは図４ＢのＡ−Ａ’断面を示す上面図である。本実施形態においては、ストラット９−１、９−２と船尾船体２との間にフィン１０−１、１０−２が取り付けられる。前方プロペラ側フィンである右舷側のフィン１０−１は、船尾船体２の右舷側の側面とストラット９−１との間に取り付けられる。後方プロペラ側フィンである左舷側のフィン１０−２は、船尾船体２の左舷側の側面とストラット９−２との間に取り付けられる。フィン１０−１、１０−２は、そこを通過する水流が前方プロペラに流入する位置に固定される。フィン１０−１、１０−２は、いずれも第１実施形態におけるフィン８と同様に、水流に下向きの成分を与えるために、船尾側に向って下がる迎角を有する。本実施形態における推進装置には更に、第２のフィンとして、第１実施形態と同様のフィン８も設けられる。

このような構成により、第１実施形態と同様に、後方に配置された左舷プロペラ５−２の推進効率を向上させることができる。更に、船体１の外部に露出した左右のボッシング７をストラット９−１、９−２で支持することにより、右舷プロペラ軸４−１、左舷プロペラ軸４−２を安定させることができる。その結果、第１実施形態のようなフィン８が取り付けられる余裕長さのあるプロペラ軸を安定的に支持することができる。

第１実施形態におけるフィン８を設けずに、第２実施形態で説明したストラット９−１、９−２に支持されるフィン１０−１、１０−２のみを設けることによっても、後方プロペラの推進効率を向上させることができる。

１ 船体
２ 船尾船体
３−１、３−２ 主機
４−１ 右舷プロペラ軸
４−２ 左舷プロペラ軸
５−１ 右舷プロペラ
５−２ 左舷プロペラ
６ 舵
７ ボッシング
８ フィン
９−１、９−２ ストラット
１０−１、１０−２ フィン
１００ 二軸船
１０３ 船尾船体
１０５ 舵
１０８、１０９ ブラケットフィン
１１０ 右舷プロペラ
１１１ 右舷船尾管
１１２ 右舷プロペラ軸
１２０ 左舷プロペラ
１２１ 左舷船尾管
１２２ 左舷プロペラ軸
１３１ 右舷主機
１３２ 左舷主機
１４０−１、１４０−２ 回転方向
１４１−１、１４１−２ ビルジ渦
１４２ 旋回流

Claims (4)

1. 船尾船体の左舷側と右舷側とに配置され外回りに回転する一対のプロペラを具備し、
   前記一対のプロペラのうち後方プロペラは前方プロペラに対して船尾側に配置され、
   前記一対のプロペラは、船尾から見て前記前方プロペラと前記後方プロペラとが重なるオーバーラッピングプロペラであり、
   更に、左右方向に前記一対のプロペラの間に且つ前記前方プロペラに対して船首側に配置され、船尾側に向って下がる迎角を有するフィン
   を具備する推進装置。
2. 請求項１に記載された推進装置であって、
   更に、船体から下方側に延長し前記前方プロペラの軸を支持する前方プロペラ軸支持部材と、
   前記船体から下方側に延長し前記後方プロペラの軸を支持する後方プロペラ軸支持部材とを具備し、
   前記フィンは、前記前方プロペラ軸支持部材と前記船尾船体との間に配置された前方プロペラ側フィンと、前記後方プロペラ軸支持部材と前記船尾船体との間に配置された後方プロペラ側フィンとを有する
   推進装置。
3. 請求項２に記載された推進装置であって、
   更に、前記前方プロペラの軸と前記後方プロペラの軸の間に支持され、船尾側に向って下がる迎角を有する第２フィン
   を具備する推進装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された推進装置が発生する推力によって推進する船舶。

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