JP2013199272A

JP2013199272A - ガイドフィン装置

Info

Publication number: JP2013199272A
Application number: JP2013060658A
Authority: JP
Inventors: Chen-Yueh Lin; チェンユエリン; Po-Fan Chen; ポーファンチェン; Liang-Chun Chen; リアンチュンチェン; Kuo-Cheng Tseng; クオチョンツォン
Original assignee: CSBC Corp Taiwan
Current assignee: CSBC Corp Taiwan
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-10-03
Also published as: TW201339052A; TWI488772B; KR20130108142A; EP2641827A3; EP2641827A2

Abstract

【課題】簡単な構成で従来と同等以上の効果を提供できるガイドフィン装置の提供。
【解決手段】船尾部の推進用プロペラに流入する水の流れを制御するために、推進用プロペラの上流側にある配置位置から、異なる３方向にそれぞれ延伸する右舷フィン２１と、第１左舷フィン２２と、第２左舷フィン２３とを略Ｙ字状になるように配置される３本のガイドフィンを備えたガイドフィン装置を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明はガイドフィン装置に関し、特に、船舶に使用される非対称式ガイドフィン装置に関する。

図１は従来の船舶に使用される推進部の構成が示されている側面図であり、該船舶１は船体１１と、船体１１の船尾で水線部以下に取付けられているプロペラ１２とを備えている。該船舶１は、プロペラ１２の回転によって生じる推進力で前進する構成になっている。

プロペラ１２はその推進原理上、推進力を発生させると共に、周辺の水を掻き混ぜて水流の乱れを生じさせるので、プロペラ１２を回転させるエネルギーにおけるかなりの割合が水流の乱れに食われることになる。従って、プロペラ１２の出力が向上しても、効率よく推進力に転換することが難しい。

プロペラの出力を効率よく推進力に転換するため、特許文献１ではプロペラ周辺の水流を案内することによって推進力に転換することができるガイドフィンが提案されている。

図２、図３に特許文献１に記載されているガイドフィンの構成が示されており、図示されているように、特許文献１に記載されているガイドフィン１３はプロペラ１２の前方に６つ取付けられており、プロペラ１２に流れ込む水流の方向を予め整理することによって、推進力の転換効率を高めることができる。

しかし、プロペラ１２のサイズが船体１１に対応するように、船体１１のサイズが大きくなると、ガイドフィン１３のサイズも大きくする必要がある。このため、ガイドフィン１３を６つも設置するコストは無視できない。

中国特許公告第１０４８４６１Ｃ号明細書

上記のように、６つ必要である従来のガイドフィンではコストが高い問題点があり、本発明は簡単な構成で同等以上の効果を提供できるガイドフィン装置の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、船尾部の推進用プロペラに流入する水の流れを制御するために、前記推進用プロペラの上流側にある配置位置から、前記推進用プロペラのプロペラ軸を中心にほぼ放射状に張り出された複数のガイドフィンを備えたガイドフィン装置において、前記配置位置から異なる３方向にそれぞれ延伸する右舷フィンと、第１左舷フィンと、第２左舷フィンとを備え、前記右舷フィンは、前記プロペラ軸から右舷側へ延伸する長さ方向を有し、該長さ方向が前記プロペラ軸から上方へ延伸する垂直軸と所定の周方向において７０°〜１１０°の円周角を成すように構成され、前記第１左舷フィンは、前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する長さ方向を有し、該長さ方向が前記プロペラ軸から上方へ延伸する垂直軸と前記所定の周方向において２２５°〜２５５°の円周角を成すように構成され、前記第２左舷フィンは、前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する長さ方向を有し、該長さ方向が前記プロペラ軸から上方へ延伸する垂直軸と前記所定の周方向において２８５°〜３１５°の円周角を成すように構成されていることを特徴とするガイドフィン装置を提供する。

上記ガイドフィン装置において、前記右舷フィンは前記推進用プロペラの推進方向における後端側にある後端縁と、前記推進用プロペラの推進方向における前端側にある前端縁とを有し、該後端縁から該前端縁までの幅方向が、後端縁が比較的高く、そして前端縁が比較的低くなると共に、前記プロペラ軸と９°〜１５°の第１の迎角を成すことが好ましい。

上記ガイドフィン装置において、前記第１左舷フィンは前記推進用プロペラの推進方向における後端側にある後端縁と、前記推進用プロペラの推進方向における前端側にある前端縁とを有し、該後端縁から該前端縁までの幅方向が、前端縁が比較的高く、そして後端縁が比較的低くなると共に、前記プロペラ軸と４°〜１０°の第２の迎角を成すことが好ましい。

上記ガイドフィン装置において、前記第２左舷フィンは前記推進用プロペラの推進方向における後端側にある後端縁と、前記推進用プロペラの推進方向における前端側にある前端縁とを有し、該後端縁から該前端縁までの幅方向が、前端縁が比較的高く、そして後端縁が比較的低くなると共に、前記プロペラ軸と２°〜８°の第３の迎角を成すことが好ましい。

上記ガイドフィン装置において、前記右舷フィンが前記プロペラ軸から右舷側へ延伸する先端と前記プロペラ軸との最短距離と、前記第１左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端と前記プロペラ軸との最短距離と、前記第２左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端と前記プロペラ軸との最短距離とは、いずれも前記推進用プロペラの半径の１倍〜１.２倍の間にあることが好ましい。

上記ガイドフィン装置において、前記右舷フィンが前記プロペラ軸から右舷側へ延伸する先端と、前記第１左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端と、前記第２左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端とは、いずれも翼端付加物が取付けられていることが好ましい。

上記ガイドフィン装置において、前記右舷フィンと前記第１左舷フィンと前記第２左舷フィンとは、いずれも台形、または三角形、または四角形、または楕円形に形成されていることが好ましい。

上記ガイドフィン装置において、前記右舷フィンの付け根と前記第１左舷フィンの付け根と前記第２左舷フィンの付け根とは、いずれも前記推進用プロペラと前記推進用プロペラの直径の０.２倍〜２倍の距離があるように取付けられていることが好ましい。

上記構成により、本発明のガイドフィン装置は、異なる３方向にそれぞれ延伸する右舷フィンと、第１左舷フィンと、第２左舷フィンとのみで推進用プロペラに流れ込む水流の方向を予め整理することによって、推進用プロペラの駆動力を効率よく推進力に転換することができるので、６つ必要である従来のガイドフィンと比べて、低いコストで同等以上の効果を提供することができる。

従来の船舶に使用される推進部の構成が示される側面図である。従来の船舶に使用されるガイドフィンの一例の側面図である。従来の船舶に使用されるガイドフィンの一例の背面図である。本発明のガイドフィン装置の側面図である。本発明のガイドフィン装置の背面図である。本発明のガイドフィン装置における右舷フィンと第１左舷フィンと第２左舷フィンとの第１の変化例が示されている説明図である。本発明のガイドフィン装置における右舷フィンと第１左舷フィンと第２左舷フィンとの第２の変化例が示されている説明図である。本発明のガイドフィン装置における右舷フィンと第１左舷フィンと第２左舷フィンとの第３の変化例が示されている説明図である。本発明のガイドフィン装置における右舷フィンと第１左舷フィンと第２左舷フィンとの第４の変化例が示されている説明図である。本発明のガイドフィン装置における右舷フィンの取付け位置が示されている説明図である。本発明のガイドフィン装置における第１左舷フィンの取付け位置が示されている説明図である。本発明のガイドフィン装置における第２左舷フィンの取付け位置が示されている説明図である。本発明に係る実験例と対照例の実験結果を示す図である。本発明のガイドフィン装置において流線状の翼端付加物が取り付けられている様子が示されている背面図である。本発明のガイドフィン装置において流線状の翼端付加物が取り付けられている様子が示されている一部斜視図である。本発明のガイドフィン装置においてプレート状の翼端付加物が取り付けられている様子が示されている背面図である。本発明のガイドフィン装置においてプレート状の翼端付加物が取り付けられている様子が示されている一部斜視図である。本発明のガイドフィン装置において湾曲板状の翼端付加物が取り付けられている様子が示されている背面図である。本発明のガイドフィン装置において湾曲板状の翼端付加物が取り付けられている様子が示されている一部斜視図である。

以下では各図面を参照しながら、本発明のガイドフィン装置について詳しく説明する。

図４は本発明のガイドフィン装置の側面図であり、図５は本発明のガイドフィン装置の背面図である。即ち、図５における奥行きの方向が図４に示される推進用プロペラの推進方向Ｍ（図４参照）の方向である。

図４に示されているように、本発明のガイドフィン装置２は船尾部２００の推進用プロペラ２０１に流入する水の流れを制御するために、推進用プロペラ２０１の上流側にある配置位置２０から、推進用プロペラ２０１のプロペラ軸Ｌを中心にほぼ放射状に張り出された複数のガイドフィンを備えてなるものである。

ちなみに、この説明では推進用プロペラ２０１（後述）の回転軸方向であるプロペラ軸Ｌと、プロペラ軸Ｌから上方へ延伸する垂直軸Ｓと、推進用プロペラの推進方向Ｍとが使用されているが、これらは本発明のガイドフィンと船舶の推進用プロペラ２０１などの位置関係を解りやすく説明するために用いられる架空の軸線や方向であり、実際に存在する部品ではない。

本発明のガイドフィン装置２が備える複数のガイドフィンとしては、異なる３方向にそれぞれ延伸する右舷フィン２１と、第１左舷フィン２２と、第２左舷フィン２３がある。

配置位置２０において、右舷フィン２１の付け根２１１と第１左舷フィン２２の付け根２２１と第２左舷フィン２３の付け根２３１とは、いずれも推進用プロペラ２０１と距離Ｔを空けるように配置されている。図４において、距離Ｔは、推進用プロペラの直径Ｄの約０.２５倍、すなわち約４分の１に設定されているが、距離Ｔはこれに限らず、直径Ｄの０.２倍〜２倍の範囲内であれば、本発明の効果を発揮することが可能である。

右舷フィン２１は、プロペラ軸Ｌから右舷側へ延伸する長さ方向を有し、図５に示されている実施形態では、該長さ方向が垂直軸Ｓと所定の周方向（図中では時計方向）において９０°の円周角（θ１）を成すように構成されている。しかし、右舷フィン２１の円周角（θ１）は９０°に限らず、７０°〜１１０°の範囲内であれば、本発明の効果を発揮することが可能である。

第１左舷フィン２２は、プロペラ軸Ｌから左舷側へ延伸する長さ方向を有し、図５に示されている実施形態では、該長さ方向が垂直軸Ｓと前記所定の周方向（図中では時計方向）において２３０°の円周角θ２を成すように構成されている。しかし、第１左舷フィン２２の円周角θ２は２３０°に限らず、２２５°〜２５５°の範囲内であれば、本発明の効果を発揮することが可能である。

第２左舷フィン２３は、プロペラ軸Ｌから左舷側へ延伸する長さ方向を有し、図５に示されている実施形態では、該長さ方向が垂直軸Ｓと前記所定の周方向（図中では時計方向）において３００°の円周角θ３を成すように構成されている。しかし、第２左舷フィン２３の円周角θ３は３００°に限らず、２８５°〜３１５°の範囲内であれば、本発明の効果を発揮することが可能である。

また、図５に示されている右舷フィン２１がプロペラ軸Ｌから右舷側へ延伸する先端２１２とプロペラ軸Ｌとの最短距離Ｈ１と、第１左舷フィン２２がプロペラ軸Ｌから左舷側へ延伸する先端２２２とプロペラ軸Ｌとの最短距離Ｈ２と、第２左舷フィン２３がプロペラ軸Ｌから左舷側へ延伸する先端２３２とプロペラ軸Ｌとの最短距離Ｈ３とは、いずれも図４に示されている推進用プロペラ２０１の半径Ｒの１.０５倍に設定されているが、本発明はこれに限らず、推進用プロペラ２０１の半径Ｒの１倍〜１.２倍の範囲内であれは、本発明の効果を発揮することが可能である。

ちなみに、この実施形態では右舷フィン２１と第１左舷フィン２２と第２左舷フィン２３とは同じ長さに形成されているが、本発明はこれに限らず、例え長さが異なっても、上記のように推進用プロペラ２０１の半径Ｒの１倍〜１.２倍の範囲内であれは、本発明の効果を発揮することが可能である。

図４、図５に示されている実施形態では、右舷フィン２１と第１左舷フィン２２と第２左舷フィン２３とは、いずれも図６に示されているように台形に形成されているが、本発明はこれに限らず、例えば図７に示されているように先端が丸くなるように形成されたり、あるいは図８に示されているように三角形、または図９に示されているように四角形に形成されることも可能である。

更に、図５、図１０に示されているように、本発明において右舷フィン２１は推進用プロペラ２０１の推進方向Ｍにおける後端側にある後端縁２１３と、推進用プロペラ２０１の推進方向Ｍにおける前端側にある前端縁２１４とを有し、該後端縁２１３から該前端縁２１４までの幅方向が、後端縁２１３が比較的高く、そして前端縁２１４が比較的低くなると共に、プロペラ軸Ｌと９°〜１５°の第１の迎角α１を成すことが好ましい。

更に、図５、図１１に示されているように、第１左舷フィン２２は推進用プロペラ２０１の推進方向Ｍにおける後端側にある後端縁２２３と、推進用プロペラ２０１の推進方向Ｍにおける前端側にある前端縁２２４とを有し、該後端縁２２３から該前端縁２２４までの幅方向が、前端縁２２３が比較的高く、そして後端縁２２４が比較的低くなると共に、プロペラ軸Ｌと４°〜１０°の第２の迎角α２を成すことが好ましい。

更に、図５、図１２に示されているように、前記第２左舷フィンは推進用プロペラ２０１の推進方向Ｍにおける後端側にある後端縁２３３と、推進用プロペラ２０１の推進方向Ｍにおける前端側にある前端縁２３４とを有し、該後端縁２３３から該前端縁２３４までの幅方向が、前端縁２３３が比較的高く、そして後端縁２３４が比較的低くなると共に、プロペラ軸Ｌと２°〜８°の第３の迎角α３を成すことが好ましい。

上記本発明のガイドフィン装置２の効果を証明するため、発明者は台湾国際造船会社（ＣＳＢＣＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔａｉｗａｎ）製１８００ＴＥＵのコンテナ船を例として、ハンブルク船型試験水槽（ＨＳＶＡ）で試験を行った結果が、図１３及び以下の表１、表２に示されている。実験例に本発明のガイドフィン装置２が取り付けられており、対照例では取り付けられていない。

実験例に使用された本発明のガイドフィン装置２は、右舷フィン２１の付け根２１１と第１左舷フィン２２の付け根２２１と第２左舷フィン２３の付け根２３１と推進用プロペラ２０１との距離Ｔは、推進用プロペラの直径Ｄの約０.２倍に設定されている。また、右舷フィン２１の長さ方向と垂直軸Ｓとが成す円周角θ１は９０°に設定され、第１左舷フィン２２の長さ方向と垂直軸Ｓとが成す円周角θ２は２３０°に設定され、第２左舷フィン２３の長さ方向と垂直軸Ｓとが成す円周角θ３は３００°に設定されている。更に、右舷フィン２１の幅方向とプロペラ軸Ｌとが成す第１の迎角α１は１３°に設定され、そして第１左舷フィン２２の幅方向とプロペラ軸Ｌとが成す第２の迎角α２及び第２左舷フィン２３の幅方向とプロペラ軸Ｌとが成す第３の迎角α３は、４°に設定されている。更にまた、右舷フィン２１の先端２１２とプロペラ軸Ｌとの最短距離Ｈ１と、第１左舷フィン２２の先端２２２とプロペラ軸Ｌとの最短距離Ｈ２と、第２左舷フィン２３の先端２３２とプロペラ軸Ｌとの最短距離Ｈ３とは、いずれも推進用プロペラ２０１の半径Ｒの１.０５倍に設定されている。

以下の表１及ぶ表２に示されているように、馬力が同じく１２７２３ｋｗの場合、本発明のガイドフィン装置２が取り付けられた実験例は対照例より速くなっていると共に、速度が同じく２０.００ノットの場合、本発明のガイドフィン装置２が取り付けられた実験例が要する馬力は対照例より約５％低くなっている。この上、図１３に示されているように、本発明のガイドフィン装置２が取り付けられた実験例の第１段階プロペラ起振力は対照例より約３０％低くなっている。

従って、実験の結果より、本発明のガイドフィン装置２が取り付けられた実験例は、取り付けられていない対照例より、推進用プロペラ２０１の起振力及びキャビテーションを減らすことができることが明白である。

図１４、図１５に示されているように、右舷フィン２１の先端２１２と、第１左舷フィン２２の先端２２２と、第２左舷フィン２３の先端２３２とに、翼端付加物２４を取り付けることもできる。

翼端付加物２４を取り付けることは上記推進用プロペラ２０１の起振力及びキャビテーションを減らす効果を妨げない上、推進用プロペラ２０１に生じやすいチップ・ボルテックス・キャビテーションやバブル・キャビテーションを更に減らすことができる。

また、翼端付加物２４の形状は図１４、図１５に示されている流線状に限らず、例えば図１６、図１７に示されているプレート状、または図１８、図１９に示されている湾曲板状に形成することも可能である。

上記構成により、本発明のガイドフィン装置２は、推進用プロペラ２０１を通過した水のエネルギー損失を減らすように、異なる３方向にそれぞれ延伸する右舷フィン２１と、第１左舷フィン２２と、第２左舷フィン２３とのみで推進用プロペラ２０１に流れ込む水流の方向を予め整理するので、従来より低いコストで同等以上の効果を提供することができ、水中でプロペラにより駆動される各種の船舶に適用することができる。

２ガイドフィン装置
２０配置位置
２００船尾部
２０１推進用プロペラ
２１右舷フィン
２１１付け根（右舷フィン）
２１２先端（右舷フィン）
２１３後端縁（右舷フィン）
２１４前端縁（右舷フィン）
２２第１左舷フィン
２２１付け根（第１左舷フィン）
２２２先端（第１左舷フィン）
２２３後端縁（第１左舷フィン）
２２４前端縁（第１左舷フィン）
２３第２左舷フィン
２３１付け根（第２左舷フィン）
２３２先端（第２左舷フィン）
２３３後端縁（第２左舷フィン）
２３４前端縁（第２左舷フィン）
２４翼端付加物

Claims

船尾部の推進用プロペラに流入する水の流れを制御するために、前記推進用プロペラの上流側にある配置位置から前記推進用プロペラのプロペラ軸を中心にほぼ放射状に張り出された複数のガイドフィンを備えたガイドフィン装置において、
前記配置位置から異なる３方向にそれぞれ延伸する右舷フィンと、第１左舷フィンと、第２左舷フィンとを備え、
前記右舷フィンは、前記プロペラ軸から右舷側へ延伸する長さ方向を有し、該長さ方向が前記プロペラ軸から上方へ延伸する垂直軸と所定の周方向において７０°〜１１０°の円周角を成すように構成され、
前記第１左舷フィンは、前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する長さ方向を有し、該長さ方向が前記プロペラ軸から上方へ延伸する垂直軸と前記所定の周方向において２２５°〜２５５°の円周角を成すように構成され、
前記第２左舷フィンは、前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する長さ方向を有し、該長さ方向が前記プロペラ軸から上方へ延伸する垂直軸と前記所定の周方向において２８５°〜３１５°の円周角を成すように構成されている、ことを特徴とするガイドフィン装置。
前記右舷フィンは前記推進用プロペラの推進方向における後端側にある後端縁と、前記推進用プロペラの推進方向における前端側にある前端縁とを有し、該後端縁から該前端縁までの幅方向が、後端縁が比較的高く、そして前端縁が比較的低くなると共に、前記プロペラ軸と９°〜１５°の第１の迎角を成す、ことを特徴とする請求項１に記載のガイドフィン装置。
前記第１左舷フィンは前記推進用プロペラの推進方向における後端側にある後端縁と、前記推進用プロペラの推進方向における前端側にある前端縁とを有し、該後端縁から該前端縁までの幅方向が、前端縁が比較的高く、そして後端縁が比較的低くなると共に、前記プロペラ軸と４°〜１０°の第２の迎角を成す、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガイドフィン装置。
前記第２左舷フィンは前記推進用プロペラの推進方向における後端側にある後端縁と、前記推進用プロペラの推進方向における前端側にある前端縁とを有し、該後端縁から該前端縁までの幅方向が、前端縁が比較的高く、そして後端縁が比較的低くなると共に、前記プロペラ軸と２°〜８°の第３の迎角を成す、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のガイドフィン装置。
前記右舷フィンが前記プロペラ軸から右舷側へ延伸する先端と前記プロペラ軸との最短距離と、前記第１左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端と前記プロペラ軸との最短距離と、前記第２左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端と前記プロペラ軸との最短距離とは、いずれも前記推進用プロペラの半径の１倍〜１.２倍の間にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のガイドフィン装置。
前記右舷フィンが前記プロペラ軸から右舷側へ延伸する先端と、前記第１左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端と、前記第２左舷フィンが前記プロペラ軸から左舷側へ延伸する先端とは、いずれも翼端付加物が取付けられている、ことを特徴とする請求項５に記載のガイドフィン装置。
前記右舷フィンと前記第１左舷フィンと前記第２左舷フィンとは、いずれも台形、または三角形、または四角形、または楕円形に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のガイドフィン装置。
前記右舷フィンの付け根と前記第１左舷フィンの付け根と前記第２左舷フィンの付け根とは、いずれも前記推進用プロペラと前記推進用プロペラの直径の０.２倍〜２倍の距離があるように取付けられている、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のガイドフィン装置。