JP2013043634A - 非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法 - Google Patents

非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】航海の際、プロペラに流入する流速の分布を均一化し、プロペラ後流の回転流動によるエネルギー遺失を減少させることができる非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法を提供する。
【解決手段】（ａ）複数の船尾付加物１２１〜１２４を準備する段階；（ｂ）航海中の船舶１００に形成される流体の流れをモデリングする段階；及び（ｃ）前記モデリングされた流体の流れに基づいて前記船舶のエネルギー遺失量を減少させるために、前記複数の船尾付加物のそれぞれの付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度を決定する段階を含み、前記複数の船尾付加物は、全部ではないが少なくとも一部において、互いに異なる付着位置及び長さを有し、（ｉ）互いに異なる回転軸を中心にねじれた構造または（ｉｉ）互いに非対称的な断面構造の中で少なくとも１つを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法に係り、より詳しくは、船舶の航海の際、プロペラに流入する流速の分布を均一にし、プロペラ後流の回転流動で発生するエネルギー遺失量を減少させることができる非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法に関する。
船舶は船尾に結合されるプロペラの回転によって推力を得る。プロペラは水を押し出し、この力に対する反作用で船舶が前方に進むことになる。しかし、プロペラ前後の海水の流れは完全な直線方向の流れになることができず、船尾形状の急激な変化によって不均一な回転流となってプロペラに流入して船舶の速度性能とプロペラの空洞性能を低下させる。そして、プロペラ後流の回転流動はエネルギー遺失を発生させる。したがって、プロペラに流入する流速の分布を均一化し、プロペラ後流の回転流動によるエネルギー遺失量を最少化する解決策が必要である。
本発明は、航海の際、プロペラに流入する流速の分布を均一化し、プロペラ後流の回転流動によるエネルギー遺失を減少させることができる非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法を提供する。
実施例の中で、非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法は、（ａ）複数の船尾付加物を準備する段階；（ｂ）航海中の船舶に形成される流体の流れをモデリングする段階；及び（ｃ）前記モデリングされた流体の流れに基づいて前記船舶のエネルギー遺失量を減少させるために、前記複数の船尾付加物のそれぞれの付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度を決定する段階を含み、前記複数の船尾付加物は、全部ではないが少なくとも一部において、互いに異なる付着位置及び長さを有し、（ｉ）互いに異なる回転軸を中心にねじれた構造または（ｉｉ）互いに非対称的な断面構造の中で少なくとも１つを持つ。
一実施例において、前記複数の船尾付加物は前記（ｉ）及び（ｉｉ）の両方を持つことができる。
一実施例において、前記（ｂ）段階は、（ｂ１）複数の船尾付加物、推進体と舵が付着された船体の周りに対する流動をシミュレーションしてエネルギー節減効果を分析する段階をさらに含むことができる。
一実施例において、前記（ｃ）段階は、（ｃ１）前記複数の船尾付加物の付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度の初期設計値を選定して流動をシミュレーションして所要エネルギー量を分析する段階；（ｃ２）前記シミュレーション結果に基づいて船尾付加物の付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度を再設計して流動をシミュレーションしてエネルギー節減量を分析する段階；及び（ｃ３）前記（ｃ２）過程で求めた模型船スケールの複数船尾付加物に対して実線スケールに対する形状を決定する段階をさらに含むことができる。
本発明は、航海の際、船舶推進体の作動で発生する推進体後流の回転流動によるエネルギー遺失量を減少させることができる。
また、船舶航海の際、船尾部のプロペラ面に流入する流速を均一にし、プロペラ空洞性能を向上させることができる。
本発明の一実施例による船舶を示す斜視図である。 図１の船舶の船尾部及び船尾構造部を示す拡大斜視図である。 図１の非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法を示す図である。
本発明についての説明は構造的ないし機能的説明のための実施例に過ぎないので、本発明の権利範囲は詳細な説明に説明された実施例によって制限されるものとして解釈されてはいけない。すなわち、実施例は多様な変更が可能で、さまざまな形態を持つことができるので、本発明の権利範囲は技術的思想を実現することができる均等物を含むものとして理解されなければならない。また、本発明で提示された目的または効果は特定実施例がこれをすべて含まなければならないとかそのような効果のみを含まなければならないという意味ではないので、本発明の権利範囲はこれによって制限されるものとして理解されてはいけないであろう。
一方、本発明で開示される用語の意味は次のように理解されなければならない。
“第１”、“第２”などの用語は一構成要素を他の構成要素と区別するためのもので、これらの用語によって権利範囲が限定されてはいけない。例えば、第１構成要素は第２構成要素に名付けられることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素に名付けられることができる。
ある構成要素が他の構成要素に“連結されて”いると言及されたときには、その他の構成要素に直接連結されることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならない。一方、ある構成要素が他の構成要素に“直接連結されて”いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないものとして理解されなければならない。一方、構成要素との関係を説明する他の表現、すなわち“〜の間に”と“すぐ〜の間に”または“〜に隣合う”と“〜に直接隣合う”なども同様に解釈されなければならない。
単数の表現は、文脈上他の明示的な指示がない限り、複数の表現を含むものとして理解されなければならず、“含む”または“持つ”などの用語は開示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在するものを指定しようとするものであり、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものとして理解されなければならない。
各段階において、識別符号（例えば、ａ、ｂ、ｃなど）は説明の便宜上使われるもので、識別符号は各段階の手順を説明するものではなく、各段階は文脈上明白に特定の手順を記載しない限り、明示された手順とは違うように起こることができる。すなわち、各段階は明示された手順と同様に起こることもでき、実質的に同時に遂行されることもでき、逆順に遂行されることもできる。
ここで使われるすべての用語は他に定義されない限り、本発明が属する分野で通常の知識を持った者によって一般的に理解されるものと同様な意味を持つ。一般的に使われる辞書上の定義されている用語は関連技術が文脈上持つ意味と一致するものとして解釈されなければならず、本発明で明示的に定義しない限り、理想的にまたは過度に形式的な意味を持つものとして解釈できない。
図１は本発明の一実施例による船舶を示す斜視図、図２は図１の船舶の船尾部と船尾構造部を示す拡大斜視図である。
図１及び図２を参照すれば、船舶１００は船尾部１１０と船尾構造部１２０を含む。
船尾部１１０は推進体１１２及び舵１１４を含み、船舶１００の航海の際、海水面下に位置して船舶１００の航海を推進し、回転流を制御することができる。一実施例において、推進体１１２はプロペラで具現されることができる。推進体１１２は航海方向の反対方向に海水を押し出すことで航海方向への推力を発生させる。推力が発生されれば、推進体１１２の回転によって推進体の回転方向に渦流状の回転流が発生する。回転流は、推進体１１２の中心軸を基準として上部と下部かつ左舷と右舷に非対称的な構造を持つ。結果として、回転流によって多量のエネルギーが遺失される。
船尾構造部１２０は複数の船尾付加物１２１〜１２４を含み、推進体１１２による回転流に変化を生じさせて船舶１００の航海時に発生するエネルギー遺失量を減少させる。一実施例において、複数の船尾付加物１２１〜１２４は回転強度及び流速を変化させて、推進体１１２に流入する流速と入射角を変化させることで、航海の際に発生するエネルギー遺失量を減少させることができる。
複数の船尾付加物１２１〜１２４のそれぞれは、回転流から発生する海水の回転エネルギーを減少させるために、全部ではないが少なくとも一部において互いに異なる長さに形成され、互いに異なる位置に付着される。よって、回転流が船尾部１１０で不規則な大きさ及び方向に発生するため、船尾部１１０で発生する回転流を考慮して長さ及び付着位置が決定できる。
一実施例において、複数の船尾付加物１２１〜１２４のそれぞれはいずれも互いに同じ長さに、あるいは互いに異なる長さに形成できる。
また、複数の船尾付加物１２１〜１２４のそれぞれは互いに異なる回転軸を中心にねじれた構造または互いに非対称的な断面構造の中で少なくとも１つに形成される。これは、回転流がねじれた構造または非対称的な断面構造に沿って流れながら回転方向が減少または相殺されることができ、結果として、回転流を海水の元の流れ方向に変化させてエネルギー遺失量を減少させるためである。
一実施例において、複数の船尾付加物１２１〜１２４は互いに異なる付着位置及び長さを有し、互いに異なる回転軸を中心にねじれた構造と互いに非対称的な断面構造に形成されることができる。
図３は図１の非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法を示す図である。
図３において、船尾構造部１２０の付着ために、複数の船尾付加物１２１〜１２４に対する初期案を準備する（段階Ｓ２１０）。
航海中の船舶１００に形成される海水（以下、流体という）の流れをシミュレーションして所要エネルギー量を推定する（段階Ｓ２２０）。一実施例において、流体の流れは複数の船尾付加物１２１〜１２４と推進体１１２で発生する回転流を含むことができる。
船尾付加物１２１〜１２４の初期案（Ｓ２１０段階）から、付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度などを変化させて改善案を選定する（Ｓ２３０）。
船尾付加物１２１〜１２４の改善案（Ｓ２３０段階）による流動をシミュレーションしてエネルギー節減効果を分析する（段階Ｓ２４０）。
非適合の判定が算出されれば、船尾付加物１２１〜１２４の改善案（Ｓ２３０段階）を再び導出して流動をシミュレーションしてエネルギー節減効果を分析する（段階Ｓ２４０）過程を繰り返す（Ｓ２５０）。
前記の繰り返し過程によってエネルギー遺失量が最少となる複数の船尾付加物１２１〜１２４が選定されれば、船体の周りの流動特性を推定及び分析して実線スケールの形状を決定する（段階Ｓ２６０）。一実施例において、実線スケールの流動シミュレーションは数値解釈を用いることができる。
実線スケールの複数の付加物１２１〜１２４は船尾構造部１２０を形成して船舶１００に結合され、推進体の作動で発生する回転流による回転エネルギー遺失量を減少させることにより、エネルギー節減効果のある船舶１００となる（段階Ｓ２７０）。
以上、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者は下記の特許請求範囲に開示された本発明の思想及び領域から逸脱しない範疇で本発明を多様に修正及び変更することができるのが理解可能であろう。
本発明は、航海の際、プロペラに流入する流速の分布を均一化し、プロペラ後流の回転流動によるエネルギー遺失を減少させることができる非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法に適用可能である。
１００ 船舶
１１０ 船尾部
１２０ 船尾構造部

Claims (4)

  1. （ａ）複数の船尾付加物を準備する段階；
    （ｂ）航海中の船舶に形成される流体の流れをモデリングする段階；及び
    （ｃ）前記モデリングされた流体の流れに基づいて前記船舶のエネルギー遺失量を減少させるために、前記複数の船尾付加物のそれぞれの付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度を決定する段階を含み、
    前記複数の船尾付加物は、全部ではないが少なくとも一部において、互いに異なる付着位置及び長さを有し、（ｉ）互いに異なる回転軸を中心にねじれた構造または（ｉｉ）互いに非対称的な断面構造の中で少なくとも１つを持つことを特徴とする、非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法。
  2. 前記複数の船尾付加物は前記（ｉ）及び（ｉｉ）の両方を持つことを特徴とする、請求項１に記載の非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法。
  3. 前記（ｂ）段階は、
    （ｂ１）複数の船尾付加物、推進体と舵が付着された船体の周りに対する流動をシミュレーションしてエネルギー節減効果を分析する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法。
  4. 前記（ｃ）段階は、
    （ｃ１）前記複数の船尾付加物の付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度の初期設計値を選定して流動をシミュレーションして所要エネルギー量を分析する段階；
    （ｃ２）前記シミュレーション結果に基づいて船尾付加物の付着位置、大きさ、付着角度及びねじれ角度を再設計して流動をシミュレーションしてエネルギー節減量を分析する段階；及び
    （ｃ３）前記（ｃ２）過程で求めた模型船スケールの複数船尾付加物に対して実線スケールに対する形状を決定する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の非対称ねじれ流動制御フィンが付着された船舶の船尾構造部の形成方法。
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