JP2011225169A

JP2011225169A - 船舶

Info

Publication number: JP2011225169A
Application number: JP2010098809A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Ochi; 文俊越智
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】船体抵抗の低減効果が高い省エネ装置としてのフィンを有する船舶を提供する。
【解決手段】船尾部２に船尾部２から船体後方向に突出させて、プロペラの回転軸を回転可能に支持する船尾管５を設けた船舶１において、船尾部２の左右両側に夫々配置され、船尾管５近傍の船尾部２から船体幅方向外側及び船体上方向に向かって延びると共に船尾部２に生じる船尾渦Ｓを船尾渦Ｓの渦中心Ｘから半径方向に二方向でさえぎるフィン１０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、船尾部に該船尾部から船体後方向に突出させて、プロペラの回転軸を回転可能に支持する船尾管を設けた船舶に関する。

従来、船舶において、船体の後方では流れの剥離によって発生する船尾渦（ビルジ渦）により船体抵抗が増加する問題があった。

従来は、船体から左右に張り出した水平フィンなどにより船体近傍を船体に沿って流れる船尾渦の一部をせき止める効果により、船体抵抗の低減を図っていた。水平フィンが船尾渦を分断することにより船体近傍の流れが整流され、船体抵抗を低減することができる。

特開２００１−１３８９８７号公報

しかし、船体から左右に張り出した水平フィンでは、水平フィンによって船尾渦を船尾渦の渦中心から半径方向に一方向のみでさえぎるため、船体抵抗の低減効果が小さかった。

また、船体抵抗の低減効果を高めるために、例えば、特許文献１に開示されるように、プロペラ前方の船尾部にダクトを配置することが提案されている。特許文献１のダクトは、船尾伴流を船尾渦ごとプロペラ面へ導入して伴流利得を得るメカニズムとなっている。従って、特許文献１では、船尾伴流分布（伴流係数）ｗ＝１−Ｖ_A／Ｖが０．４〜０．５の等流速線と同等の形状となるようにダクトを配置すると記載されている（Ｖ_A：プロペラに流入する水の流れの船長方向速度、Ｖ：船の速度）。

しかし、特許文献１のダクトでは、船尾渦が回転したままプロペラ面へ導かれると思われるため、船尾渦の回転エネルギーは推進方向のエネルギーに戻らず、エネルギーの損失が多い問題点があると考えられる。

そこで、本発明の目的は、船体抵抗の低減効果が高い省エネ装置としてのフィンを有する船舶を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、船尾渦の回転エネルギーを推進方向のエネルギーに変換する効率が高い省エネ装置としてのフィンを有する船舶を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、船尾部に該船尾部から船体後方向に突出させて、プロペラの回転軸を回転可能に支持する船尾管を設けた船舶において、前記船尾部の左右両側に夫々配置され、前記船尾管近傍の前記船尾部から船体幅方向外側及び船体上方向に向かって延びると共に前記船尾部に生じる船尾渦を該船尾渦の渦中心から半径方向に二方向でさえぎるフィンを備えたものである。

前記フィンの各部分は、前記船尾渦による流れを受けて発生する揚力が船体前方向に向くような迎え角を有していても良い。

前記フィンは、前記船尾渦の渦中心よりも上方では船体前方から後方に向かって船体幅方向内側に傾斜された形状とされ、前記船尾渦の渦中心よりも下方且つ船体幅方向内側では船体前方から後方に向かって船体下方向に傾斜された形状とされ、前記船尾渦の渦中心の近傍では前記船尾渦の渦中心よりも上方の部分と渦中心よりも下方且つ船体幅方向内側の部分との間で傾斜の方向が変化する形状とされていても良い。

前記船尾渦による流れに対する前記迎え角が、８°〜１０°であっても良い。

前記フィンが、背面視円弧状に形成されていても良い。

本発明によれば、船体抵抗の低減効果が高い省エネ装置としてのフィンを有する船舶を提供することができるという優れた効果を奏する。

また、本発明によれば、フィンの各部分の迎え角を船尾渦による流れを考慮して適切に設定することにより、船尾渦の回転エネルギーを推進方向のエネルギーに変換する効率が高い省エネ装置としてのフィンを有する船舶を提供することができるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る船舶の要部斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る船舶の要部背面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る船舶の要部側面図である。図４は、フィンにおけるベクトル図である。図５は、フィン前縁位置での流場の様子を示す図である。図６は、他の実施形態に係る船舶の要部背面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１から図３に示すように、本実施形態に係る船舶１においては、船尾部２に船尾部２から船体後方向に突出させて、プロペラ３の回転軸４を回転可能に支持する船尾管５を設けている。また、本実施形態に係る船舶１においては、喫水線下方の船尾部２は、幅が船体前方から後方に向かい徐々に狭くなるような形状とされており、船尾管５後方の船底６は、船尾管５上方に位置し且つ船体前方から後方に向かい船体上方向へと傾斜するような形状とされている。また、図示はしないが、プロペラ３の後方には舵が配置されている。なお、図１及び図２においては、プロペラ３を図示せず、プロペラ外周を符号７で示している。

本実施形態に係る船舶１においては、船尾部２の左右両側に夫々、船尾管５近傍の船尾部２から船体幅方向外側及び船体上方向に延びるフィン（省エネ装置）１０を設けている。なお、図１から図３において、フィン１０の前縁を符号１０ｆで示し、フィン１０の後縁を符号１０ｒで示している。また、フィン１０の上端部を符号１０tで示し、フィン１０の下端部を１０ｂで示している。

フィン１０は、プロペラ３の前方に配置されており、背面視円弧状（１／４円弧状）に形成されている（図２参照）。また、フィン１０は、翼断面形状に形成されている（図４参照）。

フィン１０の上端部１０ｔ及び下端部１０ｂは共に、船体に固定されている。本実施形態では、フィン１０の上端部１０ｔは船尾管５よりも上方に位置する船底６に固定されており、フィン１０の下端部１０ｂは船尾管５前方の船尾部２の側面に固定されている。

フィン１０の延出方向（周方向）の各部分は、船尾部２に生じる船尾渦Ｓによる流れＦを受けて発生する揚力Ｌが船体前方向に向くような迎え角αを有している（図４参照）。船尾部２に生じる船尾渦Ｓによる流れＦに対する迎え角αは、８°〜１０°であることが好ましい。迎え角αが８°を下回って５°以下となるとフィン１０によって船尾渦Ｓから回収できるエネルギーが小さくなり、迎え角αが１０°を超えて１２°以上となると流れＦがフィン１０から剥離することが予想されるためである。

図１及び図２に示すように、本実施形態では、フィン１０は、船尾渦Ｓの渦中心Ｘよりも上方では船体前方から後方に向かって船体幅方向内側に傾斜された（縮径された）形状とされ、船尾渦Ｓの渦中心Ｘよりも下方且つ船体幅方向内側では船体前方から後方に向かって船体下方向に傾斜された（拡径された）形状とされ、船尾渦Ｓの渦中心Ｘの近傍では船尾渦Ｓの渦中心Ｘよりも上方の部分と渦中心Ｘよりも下方且つ船体幅方向内側の部分との間で傾斜の方向が変化する形状とされている。

また、図３に示すように、本実施形態では、フィン１０は、船体前後方向幅Ｗが船体前後方向に対して略一定とされており、前縁１０ｆと後縁１０ｒとが船体上下方向に沿って略平行とされている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図５は、フィン１０の延出方向（周方向）の各部分の迎え角αを適切に設定するために、フィン１０の前縁位置での流場をシミュレーションにより求めたものである。図５において、色が薄いほど流速が遅い状態を示しており、図中の矢印は流れの方向を示している。図５から、船尾渦Ｓは、船尾渦Ｓの渦中心Ｘ（流速が遅い箇所）よりも上方では船体幅方向外側から内側に向かって流れ、船尾渦Ｓの渦中心Ｘ（流速が遅い箇所）よりも下方且つ船体幅方向内側では上方から下方に向かって流れていることが分かる。

本実施形態に係る船舶１によれば、船尾部２の左右両側に夫々配置され、船尾管５近傍の船尾部２から船体幅方向外側及び船体上方向に向かって延びると共に船尾部２に生じる船尾渦Ｓを船尾渦Ｓの渦中心Ｘから半径方向に二方向でさえぎるフィン１０を備えることにより、船体の後方で発生した船尾渦Ｓ全体のエネルギーを船尾渦Ｓの渦中心Ｘから半径方向に二方向でさえぎることで、船尾渦Ｓを効果的に分断することができ、船体抵抗を効果的に低減することができる。つまり、本実施形態のフィン１０は、船尾渦Ｓの渦中心Ｘよりも上方の部分で船尾渦Ｓによる船体幅方向外側から内側に向かう流れをさえぎることができると共に、船尾渦Ｓの渦中心Ｘよりも下方且つ船体幅方向内側の部分で船尾渦Ｓによる上方から下方に向かう流れをさえぎることができ、船尾渦Ｓを船尾渦Ｓの渦中心Ｘから半径方向に一方向のみでさえぎる従来の水平フィンと比較して船体抵抗の低減効果を向上させることができる。

また、本実施形態に係る船舶１によれば、フィン１０の各部分は、船尾渦Ｓによる流れＦを受けて発生する揚力Ｌが船体前方向に向くような迎え角αを有することにより、フィン１０は船体に推進方向の推力を与えると共に、船尾渦Ｓの二次流れエネルギーを主流速方向のエネルギーに変化させることで、船尾渦Ｓのエネルギーを回収し、船体抵抗を効果的に低減させることができる。

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は限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、図６に示すように、フィン１０が、背面視直線状の分割フィン１０ｄを複数組み合わせて構成されていても良い。図６に示すフィン１０によっても、船尾渦Ｓを船尾渦Ｓの渦中心Ｘから半径方向に二方向でさえぎることができる。

１船舶
２船尾部
３プロペラ
４回転軸
５船尾管
１０フィン（省エネ装置）
Ｓ船尾渦
Ｘ渦中心

Claims

船尾部に該船尾部から船体後方向に突出させて、プロペラの回転軸を回転可能に支持する船尾管を設けた船舶において、前記船尾部の左右両側に夫々配置され、前記船尾管近傍の前記船尾部から船体幅方向外側及び船体上方向に向かって延びると共に前記船尾部に生じる船尾渦を該船尾渦の渦中心から半径方向に二方向でさえぎるフィンを備えたことを特徴とする船舶。
前記フィンの各部分は、前記船尾渦による流れを受けて発生する揚力が船体前方向に向くような迎え角を有する請求項１に記載の船舶。
前記フィンは、前記船尾渦の渦中心よりも上方では船体前方から後方に向かって船体幅方向内側に傾斜された形状とされ、前記船尾渦の渦中心よりも下方且つ船体幅方向内側では船体前方から後方に向かって船体下方向に傾斜された形状とされ、前記船尾渦の渦中心の近傍では前記船尾渦の渦中心よりも上方の部分と渦中心よりも下方且つ船体幅方向内側の部分との間で傾斜の方向が変化する形状とされている請求項１又は２に記載の船舶。
前記船尾渦による流れに対する前記迎え角が、８°〜１０°である請求項２に記載の船舶。
前記フィンが、背面視円弧状に形成された請求項１から４のいずれかに記載の船舶。