JP2017178181A - ツインスケグ船の船底構造及びツインスケグ船 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】船底13の船尾側に船体幅方向に間隔をあけて設けられた一対のスケグ15L,15Rと、一対のスケグ15L,15Rの船尾側に個別に設置され、互いに内回りに回転するプロペラと、前記一対のスケグ15L,15Rの相互間において船底13に形成され、前記船尾側に向かって上方傾斜する傾斜面131とを備えた、ツインスケグ船の船底構造であって、傾斜面131の横断面は、第1位置Bでは、前記船体幅方向に沿った平坦形状に形成され、前記第1位置Bよりも前記船尾側の第2位置Aでは、前記船体幅方向に間隔をあけて設けられ上方に凹んだ一対の凹状部131bと、一対の凹状部131bの相互間に設けられ下方に凸となる凸状部131aとを有する起伏形状に形成される。
【選択図】図1
Description
船底凹部を形成することで、航行時、船尾傾斜面に沿って後方のプロペラに向かって上昇する水の上昇流が得られる。両プロペラは内回り、つまり、両プロペラの相互間の上昇流に対向して下向きに回転するので、これによって推進効率を向上することができる。
ツインスケグ船においても、空気潤滑システムを装備したものが種々開発されている(例えば特許文献1)。
また、ツインスケグ船において空気潤滑システムを装備した場合、プロペラ相互間の船底凹部により、気泡が水流と共にプロペラ相互間へと案内され、且つ、その形状(トンネル状の凹部)により気泡流の逃げ道がなくなる(つまり気泡流がプロペラ外方に反れて流れることが規制される)ため、気泡流がプロペラに流入しやすい。気泡流がプロペラに流入すると、キャビテーションが増加して、それに伴うリスク(プロペラのエロージョン、変動圧増加による船体の振動や騒音)が高くなるおそれがある。
また、本発明は、空気潤滑システムにより船底に噴出された気泡が、プロペラへ流入することを抑制できるようにした、ツインスケグ船の船底構造及びツインスケグ船を提供することを目的とする。
抉り深さ=(前記凹状部の上端の高さ)−(前記凸状部の下端の高さ)…[1]
抉り深さ=(前記凹状部の上端の高さ)−(前記平坦面の高さ)…[2]
抉り深さ=(前記凹状部の上端の高さ)−(前記横断面における、前記プロペラの回転中心よりもプロペラ半径だけ前記内側の位置における高さ)…[3]
これにより、傾斜面の後方に向かう上方傾斜が、スケグのそれぞれの内方に設けられた凹状部がある分だけ急傾斜となるので、傾斜面に沿ってプロペラへ流れる上昇流の上向き成分が大きくなり、上昇流に対し下向きに回転するするプロペラにより高い推進力が得られ、推進効率を向上することができる。
さらに、凹状部の相互間には、凸状部が設けられているので、凸状部が存在する分だけ、スケグと傾斜面との間に形成される上昇流の流路断面積が小さくなって、その分だけ、凹状部の上昇流の速度が速くなり、この点でも推進効率を向上することができる。
なお、以下の説明では、船舶1の船首11側(進行方向)を前方とし、船尾12側を後方とし、前方を基準に左右を定め、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。また、船体前後方向(以下「前後方向」ともいう)Xと直交する水平方向を船体幅方向(以下「幅方向」又は「船幅方向」ともいう)Yとし、船幅方向YのセンターラインCLに近づく側を内側とし、その逆にセンターラインCLから離れる側を外側として説明する。
[1−1.船舶の全体構成]
本発明の第1実施形態としての船舶の全体構成について、図1(a),(b)を参照して説明する。
船舶1は、図1(a),(b)に示すように、船舶1の本体である船体10と、船舶1の各種制御が行われるコントロールルーム20と、空気潤滑システム30とを備える。
船舶1は、ツインスケグ船であり、船底13の後部側には、下方に突出したスケグ15が、幅方向Yに間隔をあけて、センターラインCLの左右両側に一対に設けられると共に、各スケグ15の後部に、互いに内回りするプロペラ16がそれぞれ取り付けられている。また、各プロペラ16の後方には、船体10の進行方向を定める舵17がそれぞれ設置されている。なお、プロペラ16の内回りとは、プロペラ16の上部において内側(センターラインCL側)へ回転することである。
以下、左右のスケグ15を区別する場合には、左側のスケグ15をスケグ15Lと表記し、右側のスケグ15をスケグ15Rと表記する。同様に左右のプロペラ16を区別する場合には、左側のプロペラ16をプロペラ16Lと表記し、右側のプロペラ16をプロペラ16Rと表記する。
なお、スケグ15L,15Rの形状及び配置、並びに、プロペラ16L,16Rの配置など、船体10の基本的な構造はセンターラインCLに対して対称である。
具体的には、空気潤滑システム30は、例えばブロアやコンプレッサにより構成される空気供給源31と、船底13の船首11寄りに設置された複数の気泡噴出部33と、空気供給源31と各気泡噴出部33とを繋ぐ空気供給通路32とを備えて構成され、空気供給源31を作動させることで、各気泡噴出部33から船尾12に向けて気泡100が噴出される。
船底13の船尾傾斜面131に関して、図1(a),(b)に加え図2(a),(b)を参照してさらに説明する。
図1(a),(b)に示す位置(第2位置)A及び位置(第1位置)Bは、後述するように船尾傾斜面131の形状を規定するための位置である。
位置Aは、位置Bよりも後方の位置であって、プロペラ16の前後方向Xに関する位置(以下「プロペラ位置」と呼ぶ)Pよりも所定距離LAだけ前方の位置として定義され、位置Bはプロペラ位置Pよりも所定距離LBだけ前方の位置として定義される。
ここで、プロペラ位置Pとはプロペラ16の前後方向の中心LPの位置をいう。また、所定距離LAは、プロペラ16の直径Dpの0.5倍〜1.5倍の範囲で設定される(Dp×0.5≦LA≦Dp×1.5)。所定距離LBは、これに限定されるものではないが例えば船長L0の10%として設定される(LB=L0×0.1)。なお、図1では便宜的に所定距離LBを長めに示している。
船底13の船尾傾斜面131は、図2に示すように、位置Bでは平坦な形状をしており、センターラインCLを含む中央部が平坦部131fとして形成されている。平坦部131fは、例えばセンターラインCLを中心にプロペラ直径Dpと同じ長さの幅寸法Wfを有している(Wf=Dp)。
本実施形態では、凸状部131aは、センターラインCLに下端131a_btmを有する湾曲形状の凸状部であり、各窪み部131bは、スケグ15の内壁面15inに連設され、スケグ15の内側の付け根部に設けられた湾曲形状の凹状部である。
下式(1)中のh1aは、横断面形状における凸状部131aの下端131a_btmの高さ(換言すれば横断面形状におけるセンターラインCL上の船底13の高さ)である。下式(1)中のh1bは、横断面形状における窪み部131bの上端131b_tpの高さ(換言すれば、横断面形状における船底13の最大高さ)である。
Δh1=h1b−h1a・・・(1)
なお、計画吃水h0とは、計画上の吃水であり、実航行時に想定される代表的な積載重量時の喫水をいう。
また、図2では、凸状部131aの下端131a_btmの高さh1a及び窪み部131bの上端131b_tpの高さh1bを、プロペラ16の回転中心Cpの高さを基準として示している。
本発明の第1実施形態によれば、図1及び図2に示すように、船尾傾斜面131を、位置Bでは平坦な形状とし、位置Bよりも後方の位置Aでは、プロペラ16が取り付けられたスケグ15の直ぐ内側に窪み部131bをそれぞれ形成した。これにより、船尾傾斜面131の後方に向かう上方傾斜が、窪み部131bの深さ(抉り深さ)Δh1分だけ急傾斜となる。これにより、船尾傾斜面131に沿って位置Bから位置Aに向かって(つまり後方に向かって)プロペラ16へ流れる上昇流Fupを、窪み部131bを設けない場合よりも強い上昇流とすることができる。
したがって、矢印AL,ARで示すように上昇流Fupに対して対向回転するプロペラ16L,16Rにより、窪み部131bを設けない場合よりも高い推進力が得られ、推進効率を向上することができる。
さらに、凸状部131aが設けられているので、凸状部131aが存在する分だけ、スケグ15の相互間の横断面積、すなわち上昇流Fupの流路断面積が少なくなって、その分だけ、上昇流Fupを強くすることができ、この点でも推進効率を向上することができる。
したがって、気泡100がプロペラ16へ流入することを抑制できる。
[2−1.構成]
本発明の第2実施形態の船舶について、図4及び図5を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態は、第1実施形態に対し、位置Aにおける船尾傾斜面131の横断面形状の凸状部の形状が主に異なる。
具体的には、図4に示すように、凸状部231aは、センターラインCLを跨ぐように形成された平坦面231fを備え、横断面視で略台形状のステップ状凸状部として構成されている。また、凸状部231aとスケグ15の内壁面15inとの間に形成される各窪み部(凹状部)231bの形状は、凸状部231aが平坦面231fを備え分だけ、第1実施形態の窪み部131bに較べて幅寸法が狭くなって鋭角化している。
Δh2=h2b−h2a・・・(2)
上式(2)中のh2aは、横断面形状における平坦面231fの高さ(なお、平坦面231fが水平ではなく傾斜を有している場合には、平坦面231fの平均高さ)であり、上式(2)中のh2bは、横断面形状における窪み部231bの上端231b_tpの高さ(換言すれば、横断面形状における船底13の最大高さ)である。
なお、図4では、平坦面231fの高さh2a及び窪み部231bの上端231b_tpの高さh2bを、プロペラ16の回転中心Cpの高さを基準として示している。
この他の構成は第1実施形態と同様なので説明を省略する。
本発明の第2実施形態によれば、図4に示すように、船尾傾斜面131に凸状部231a及び窪み部231bを設けると共に、範囲RA(図1(b)参照)において、横断面形状の抉り深さΔh2の最大値が、計画吃水h0の4%以上且つ6%以下になるように設定しているので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
加えて、凸状部231aを、平坦面231fを備えて構成した分、平坦面231fの分だけ、凸状部231aの内容積を増やすことができるので船舶の積載可能な貨物量を増加することができる。
さらに、凸状部231aを、平坦面231fを備えて構成した分、平坦面231fの分だけ、第1実施形態よりも、スケグ15の相互間の横断面積、すなわち上昇流Fupの流路断面積が少なくなって、その分だけ、上昇流Fupを強くすることができ、推進効率を一層向上することができる。
したがって、気泡100がプロペラ16へ流入することを抑制できる。さらに、窪み部231bの幅寸法が狭くなった分、窪み部231bの上に向く角度が相対的に鋭角化して、窪み部231bに入り込んだ気泡100は窪み部231bから外れて流れにくくなり、気泡100がプロペラ16へ流入することを一層抑制することができる。
[3−1.構成]
本発明の第3実施形態の船舶について、図6及び図7を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態は、第1実施形態に対し、位置Aにおける船尾傾斜面131の横断面形状の凸状部の形状が主に異なる。
具体的には、図6に示すように、位置Aにおける傾斜面131の横断面形状は、第1実施形態及び第2実施形態のように凸状部131a,231aの両側に窪み部131b,231bがなく、単一の窪み部(凹所)331bよりなる形状となっている。窪み部331bは、本実施形態では、プロペラ16よりも上方に凹んでおり、スケグ15の内壁面15inに連設され、センターラインCL上に上端331b_tpが位置する湾曲形状となっている。つまり、窪み部331bは、その上端がプロペラ16よりもセンターラインCL側(内側)に設定されている。
下式(3)において、h3aは、窪み部331bの上端331b_tpの高さ(すなわちセンターラインCL上の船底13の高さ)、h3bは、プロペラ16の回転中心Cpよりもプロペラ半径(=0.5×プロペラ直径Dp)だけ内側の位置における船底13の高さである。
Δh3=h3a-h3b・・・(3)
なお、図6では、前記の高さh3a及びh3bを、プロペラ16の回転中心Cpの高さを基準として示している。
この他の構成は第1実施形態と同様なので説明を省略する。
本発明の第3実施形態によれば、図6に示すように、船尾傾斜面331に窪み部331bを設けると共に、範囲RA(図1(b)参照)において、抉り深さΔh3の最大値を、計画吃水h0の4%以上且つ6%以下になるように設定しているので、船体の船尾側における積載可能な貨物量が減少すると共に発電機等の機器配置の自由度を狭めてしまうといった不具合なく、第1実施形態と同様に、推進効率を向上することができる。
また、図7に示すように、プロペラ16よりも内側に設けられた窪み部331bを設けると共に、抉り深さΔh3を上記範囲で設定することで、積載可能な貨物量の減少及び機器配置の自由度の制限をそれぞれ緩和しつつ、気泡100を内側に寄せてプロペラ16へ気泡100が流入することを防止できる。
上記各実施形態では、本発明を、空気潤滑システム30を備えた船舶に適用した例を説明したが、本発明は、空気潤滑システム30を備えない船舶に適用することも可能である。本発明を空気潤滑システム30を備えない船舶に適用しても、推進効率を向上する効果が得られる。
10,10A 船体
13 船底
131 傾斜面
131a 凸状部
131a_btm 凸状部131aの下端
131b 窪み部(凹状部)
131b_tp 窪み部131bの上端
131f 平坦面
132 凹所
231a 凸状部
231f 平坦面(凸状部231aの下端)
231b 窪み部(凹状部)
231b_tp 窪み部131bの上端
331b 窪み部(凹状部)
331b_tp 窪み部331bの上端
15,15L,15R スケグ
16,16L,16R プロペラ
16X プロペラ面
30 船体摩擦空気潤滑システム
33 気泡噴出部
CL 船幅方向Yのセンターライン
CP プロペラ16の回転中心
A 第2位置
B 第1位置
Dp プロペラ16の直径
h0 計画吃水
h1a 凸状部131aの下端131a_btmの高さ
h1b 窪み部131bの上端131b_tpの高さ
h2a 平坦面231fの高さ
h2b 窪み部231bの上端231b_tpの高さ
h3a 窪み部331bの上端331b_tpの高さ
h3b プロペラ16の回転中心Cpよりもプロペラ半径だけ内側の位置における船底13の高さ
Δh1,Δh2,Δh3 抉り深さ
P プロペラ位置
LA,LB 所定距離
Claims (8)
- 船底の船尾側に船体幅方向に間隔をあけて設けられた一対のスケグと、
前記一対のスケグの船尾側に個別に設置され、互いに内回りに回転するプロペラと、
前記一対のスケグの相互間において前記船底に形成され、前記船尾側に向かって上方傾斜する傾斜面とを備えた、ツインスケグ船の船底構造であって、
前記傾斜面の横断面は、
第1位置では、前記船体幅方向に沿った平坦形状に形成され、
前記第1位置よりも前記船尾側の第2位置では、前記船体幅方向に間隔をあけて設けられ上方に凹んだ一対の凹状部と、前記一対の凹状部の相互間に設けられ下方に凸となる凸状部とを有する起伏形状に形成された
ことを特徴とする、ツインスケグ船の船底構造。 - 前記凸状部は、湾曲状凸状部である
ことを特徴とする、請求項1に記載のツインスケグ船の船底構造。 - 前記第2位置は、前記プロペラから前記プロペラの直径の0.5倍だけ前方の位置と、前記プロペラから前記プロペラの直径の1.5倍だけ前方の位置との間において設定され、
前記プロペラと前記第2位置との間の範囲において、下式[1]により規定される抉り深さの最大値が、計画吃水の4%以上且つ6%以下である
ことを特徴とする、請求項2に記載のツインスケグ船の船底構造。
抉り深さ=(前記凹状部の上端の高さ)−(前記凸状部の下端の高さ)…[1] - 前記凸状部は、前記船体幅方向で中央に平坦面を備えたステップ状凸状部である
ことを特徴とする、請求項1に記載のツインスケグ船の船底構造。 - 前記第2位置は、前記プロペラから前記プロペラの直径の0.5倍だけ前方の位置と、前記プロペラから前記プロペラの直径の1.5倍だけ前方の位置との間において設定され、
前記プロペラと前記第2位置との間の範囲において、下式[2]により規定される抉り深さの最大値が、計画吃水の4%以上且つ6%以下である
ことを特徴とする、請求項4に記載のツインスケグ船の船底構造。
抉り深さ=(前記凹状部の上端の高さ)−(前記平坦面の高さ)…[2] - 船底の船尾側に船体幅方向に間隔をあけて設けられた一対のスケグと、
前記一対のスケグの船尾側に個別に設置され、互いに内回りに回転するプロペラと、
前記一対のスケグの相互間において前記船底に形成され、前記船尾側に向かって上方傾斜する傾斜面とを備えた、ツインスケグ船の船底構造であって、
前記傾斜面は、
第1位置では、前記船体幅方向に沿った平坦形状に形成され、
前記第1位置よりも前記船尾側の第2位置では、前記プロペラよりも前記船体幅方向のセンターライン側に上端が配置されると共に上方に凹んだ単一の凹状部を有する凹形状に形成され、
前記第2位置は、前記プロペラから前記プロペラの直径の0.5倍だけ前方の位置と、前記プロペラから前記プロペラの直径の1.5倍だけ前方の位置との間において設定され、
前記プロペラと前記第2位置との間の範囲において、下式[3]により規定される抉り深さの最大値が、計画吃水の4%以上且つ6%以下である
ことを特徴とする、ツインスケグ船の船底構造。
抉り深さ=(前記凹状部の上端の高さ)−(前記横断面における、前記プロペラの回転中心よりもプロペラ半径だけ前記内側の位置における高さ)…[3] - 請求項1〜6の何れか一項に記載の船底構造を備えた
ことを特徴とする、ツインスケグ船。 - 前記船底に気泡を噴出する空気潤滑システムを備えた
ことを特徴とする、請求項7に記載のツインスケグ船。
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