JP2017206078A - Stern shape having stern duct and marine vessel - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stern shape having a stern duct which enhances propulsion efficiency by use of a flow below a propeller, and a marine vessel.SOLUTION: A stern shape comprising a propeller 20 which is provided at a stern of a hull 10, and a stern duct 30 which is attached to the front of the propeller 20, in which a duct body 31 of the stern duct 30 has a substantially 3/4 cylindrical shape, and a rear edge of the duct body 31 has a substantially 3/4 circular lower part or a straight part 32 connected to a substantially 3/4 circle at a lower center when forward viewed from the rear of the hull 10. A cross-sectional shape of the straight part 32 in the side view has an internally convexed profile such that a rear part thereof is inclined upward within a range of two degrees or more and 10 degrees or less with respect to a horizontal plane, and an internal radius r of the substantially 3/4 circle is so set to as to fall within 40% or more and 80% or less of a radius of the propeller 20.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、推進効率を向上させる船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶に関する。   The present invention relates to a stern shape having a stern duct for improving propulsion efficiency and a ship.

船舶の船尾においてプロペラの前方に設置される船尾ダクトは、通常円形である。
図13(a)は従来の船尾ダクトの側面断面図である。なお、黒塗矢印は推力を示す。船尾ダクト周りの流場は、図13(a)に示すように、ダクト下部の形状と流れ込む流れが適合しない場合があり、ダクト下部で剥離を生ずる。すなわち、ダクト上部の迎角とダクト下部の迎角とが同じであるため、ダクト下部の迎角の角度が大きすぎて流れが剥離する。この剥離が抵抗増加をもたらし、1−t(推力減少係数)の悪化をもたらしている。
この悪化を小さくする観点から、テーパー型船尾ダクトが提案された。図13(b)は従来のテーパー型船尾ダクトの側面断面図である。テーパー型船尾ダクトは、図13(b)に示すように、ダクト下部の弦長をダクト上部の弦長よりも短くし、剥離を少なくして抵抗増加の減少を図るものである。
The stern duct installed in front of the propeller at the stern of the ship is usually circular.
FIG. 13A is a side sectional view of a conventional stern duct. Black arrows indicate thrust. As shown in FIG. 13A, the flow field around the stern duct may not match the shape of the lower part of the duct and the flowing flow, and separation occurs at the lower part of the duct. That is, since the angle of attack at the upper part of the duct and the angle of attack at the lower part of the duct are the same, the angle of attack at the lower part of the duct is too large and the flow is separated. This peeling causes an increase in resistance and a deterioration of 1-t (thrust reduction coefficient).
From the viewpoint of reducing this deterioration, a tapered stern duct was proposed. FIG. 13B is a side sectional view of a conventional tapered stern duct. As shown in FIG. 13B, the tapered stern duct has a chord length at the lower part of the duct that is shorter than that at the upper part of the duct to reduce peeling and reduce resistance.

ところで、特許文献1には、推進性能の向上を目的として、円弧状に湾曲した第1板状体と直線状の第2板状体とで構成されたダクトを、第1板状体を上側、第2板状体を下側となるように船体に取り付け、従来のダクトの下側部分を無くした船舶用ダクトが記載されている。
また、特許文献2には、省エネルギー効果を得ることを目的として、半筒状のダクトの後端部の内面に内側に突出する凸部を形成し、その半円筒状のダクトをステーによって船体に接続したダクト装置が記載されている。
また、特許文献3には、抵抗増加の要因を軽減し、推進効率の低下を小さくすることを目的として、複数個のフィンを備えたリアクションフィンにおいて、上方のリアクションフィンの長さよりも下方のリアクションフィンの長さを短くするとともに、リング状の補強材を、半円形の上部補強材と幅広で深さの浅い形状の下部補強材とによって構成することが記載されている。
また、特許文献4には、省エネルギー効果の効率を高くすることを目的として、ダクトが、略半円錐台形状の外殻と、外殻を船尾部に固定する2枚の連結板とを備え、外殻がプロペラの上半分の部分と相対するように外殻を配置した船舶のダクト装置が記載されている。
By the way, in Patent Document 1, for the purpose of improving the propulsion performance, a duct composed of a first plate-like body curved in an arc shape and a second plate-like body having a linear shape is provided, and the first plate-like body is placed on the upper side. A marine duct is described in which the second plate-like body is attached to the hull so as to be on the lower side, and the lower part of the conventional duct is eliminated.
Further, in Patent Document 2, for the purpose of obtaining an energy saving effect, a convex portion protruding inward is formed on the inner surface of the rear end portion of the semi-cylindrical duct, and the semi-cylindrical duct is formed on the hull by the stay. A connected duct device is described.
Patent Document 3 discloses a reaction fin having a plurality of fins for the purpose of reducing the cause of the increase in resistance and reducing the reduction in propulsion efficiency. It is described that the length of the fin is shortened and the ring-shaped reinforcing member is constituted by a semicircular upper reinforcing member and a wide and shallow lower reinforcing member.
Further, in Patent Document 4, for the purpose of increasing the efficiency of the energy saving effect, the duct includes a substantially semi-conical outer shell and two connecting plates for fixing the outer shell to the stern part. A marine duct device is described in which the outer shell is arranged so that the outer shell faces the upper half of the propeller.

特開2008−308023号公報JP 2008-308023 A 特開2015−127179号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-127179 実願昭57−37008号(実開昭58−139395号)のマイクロフィルムMicrofilm of Japanese Utility Model No. 57-37008 (Japanese Utility Model Publication No. 58-139395) 特開2008−137462号公報JP 2008-137462 A

図1に示す船尾ダクト及び図2に示すテーパー型船尾ダクトにおいては、前進方向とは逆向きの推力が発生している。従来は、プロペラ軸よりも下方のダクト形状は、極力抵抗にならないように考慮するのみであり、積極的にプロペラ下部の流れを前進方向の推力に変えるものではなかった。
また、特許文献1から特許文献4のいずれにおいても、プロペラ下部の流れを利用して船舶の推進効率を向上させることについては全く記載されていない。
In the stern duct shown in FIG. 1 and the tapered stern duct shown in FIG. 2, thrust in the direction opposite to the forward direction is generated. Conventionally, the duct shape below the propeller shaft is only considered so as not to become resistance as much as possible, and the flow under the propeller has not been positively changed to thrust in the forward direction.
Further, in any of Patent Documents 1 to 4, there is no description about improving the propulsion efficiency of a ship using the flow in the lower part of the propeller.

そこで本発明は、プロペラ下部の流れを利用して推進効率を向上させる船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the stern shape and ship which have the stern duct which improves the propulsion efficiency using the flow of the lower propeller.

請求項1記載に対応した船尾ダクトを有した船尾形状においては、船体の船尾に設けられたプロペラと、プロペラの前方に取り付けられた船尾ダクトとを備え、船尾ダクトのダクト本体が略3/4円筒状を成し、船体の後方から前方視した場合にダクト本体の後縁が略3/4円の下部又は下方の中央に略3/4円と接続される直線部を有した形状であり、直線部の側面視した断面形状が水平面に対して後部が上方に2度以上10度以下の範囲で傾いた内側に凸の翼型を成し、かつ略3/4円の内半径をプロペラの半径の40%以上80%以下の範囲に設定したことを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、略3/4円とすることにより剥離現象を少なくしてダクトによる抵抗増加を減少させ、翼型を成した直線部で上昇流を利用してプロペラ下部の流れを前進方向の推力に変えることができる。
The stern shape having a stern duct corresponding to claim 1 comprises a propeller provided at the stern of the hull and a stern duct attached to the front of the propeller, and the duct body of the stern duct is approximately 3/4. It has a cylindrical shape, and when viewed from the rear of the hull, the rear edge of the duct body has a straight portion connected to the lower part of the approximately 3/4 circle or the lower center of the duct and approximately 3/4 circle. The cross-sectional shape of the straight portion as viewed from the side forms an inwardly convex airfoil whose rear portion is inclined in the range of 2 degrees to 10 degrees upward with respect to the horizontal plane, and has an inner radius of about 3/4 circle. It is characterized by being set in the range of 40% or more and 80% or less of the radius.
According to the first aspect of the present invention, the separation phenomenon is reduced by reducing the separation phenomenon to approximately 3/4 yen, and the increase in resistance due to the duct is reduced. The lower flow can be changed to thrust in the forward direction.

請求項2記載の本発明は、直線部が略3/4円の中心線から下方のプロペラの半径の30%以上100%以下の範囲に設けられていることを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、ダクト本体の下部における剥離を低減し、更に有効に前進方向の推力を得ることができる。
The present invention according to claim 2 is characterized in that the straight line portion is provided in a range of 30% or more and 100% or less of the radius of the propeller below from the center line of approximately 3/4 circle.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to reduce peeling at the lower portion of the duct body, and to obtain thrust in the forward direction more effectively.

請求項3記載の本発明は、直線部の幅はプロペラの半径の40%以上120%以下の範囲に設けられていることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、推力を更に向上させることができる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that the width of the straight portion is provided in the range of 40% to 120% of the radius of the propeller.
According to the third aspect of the present invention, the thrust can be further improved.

請求項4記載の本発明は、直線部の水平面に対する傾きよりも、ダクト本体の上部の水平面に対する傾きのほうが大きいことを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、ダクト本体の上部の加速効果を高め、ダクト本体の下部における剥離を更に低減できる。
The present invention according to claim 4 is characterized in that the inclination of the upper portion of the duct body with respect to the horizontal plane is larger than the inclination of the straight portion with respect to the horizontal plane.
According to this invention of Claim 4, the acceleration effect of the upper part of a duct main body can be heightened, and peeling in the lower part of a duct main body can further be reduced.

請求項5記載の本発明は、ダクト本体が、ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成していることを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、流向に対するダクト本体の迎角が相対的に悪化して抵抗となるのを避け、従来の円環ダクトよりも高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。
According to a fifth aspect of the present invention, the duct body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct body is viewed from the side.
According to the fifth aspect of the present invention, the angle of attack of the duct body with respect to the flow direction is relatively deteriorated to avoid resistance, and the lower end companion is maintained while maintaining a higher thrust reduction coefficient than the conventional annular duct. You can earn current gain.

請求項6記載の本発明は、上底に対する下底の比が7%以上30%以下の範囲であることを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、更に高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。
The present invention according to claim 6 is characterized in that the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 7% to 30%.
According to the sixth aspect of the present invention, the wake gain at the lower end can be gained while maintaining a higher thrust reduction coefficient.

請求項7記載の本発明は、ダクト本体の後縁とプロペラの前縁との距離を、プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定したことを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、プロペラとの干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the distance between the rear edge of the duct body and the front edge of the propeller is set in a range of 1.0% to 50% of the diameter of the propeller.
According to the seventh aspect of the present invention, the effect of interference with the propeller can be enhanced and the propulsion efficiency can be further improved.

請求項8記載の本発明は、ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成していることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少率を高め、推進効率を上げることができる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that a cross-sectional shape of the duct main body forms an airfoil convex inward.
According to the eighth aspect of the present invention, the thrust reduction rate can be increased by using the propulsion direction component (thrust component) of the lift generated by the airfoil, and the propulsion efficiency can be increased.

請求項9記載の本発明は、略3/4円の内半径を、ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定したことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、ダクト本体より下流での流れを遅くして有効伴流係数を小さくでき、かつダクト本体の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。
The present invention according to claim 9 is characterized in that the inner radius of approximately 3/4 circle is set larger in the front part than in the rear part of the duct body.
According to the present invention described in claim 9, the effective wake coefficient can be reduced by slowing the flow downstream from the duct body, and the thrust component on the front side of the duct body is increased to increase the thrust. Can do.

請求項10記載の本発明は、ダクト本体の側面視した断面形状が水平面に対して前部が上方に0.5度以上10度以下の範囲で傾いていることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、流向に対して適正な迎角となるようにダクトを設置しやすくなる。
The present invention according to claim 10 is characterized in that the cross-sectional shape of the duct main body as viewed from the side is inclined such that the front portion is upward with respect to the horizontal plane in the range of 0.5 to 10 degrees.
According to the tenth aspect of the present invention, it is easy to install the duct so that the angle of attack is appropriate with respect to the flow direction.

請求項11記載の本発明は、ダクト本体を船尾に支持する翼型を成す支持部を有していることを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、支持部によってダクト本体を船体に取り付けることができるので、ダクト本体を設置しやすく、特にプロペラに対して適正な位置に配置しやすい。また、翼型を成す支持部によっても前進方向の推力を得ることができる。
The present invention according to claim 11 is characterized in that it has a support portion that forms an airfoil for supporting the duct body on the stern.
According to the eleventh aspect of the present invention, since the duct main body can be attached to the hull by the support portion, it is easy to install the duct main body, and it is particularly easy to arrange the duct main body at an appropriate position with respect to the propeller. Further, the thrust in the forward direction can also be obtained by the support portion forming the airfoil.

請求項12に記載の本発明は、支持部がプロペラの上部に位置する上部支持部と、プロペラの下部に位置する下部支持部からなり、上部支持部と下部支持部がプロペラに向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られていることを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、プロペラに向かう流れを対向流化することによって、プロペラの推力を高めることができる。
The present invention according to claim 12 comprises an upper support portion in which the support portion is located above the propeller and a lower support portion located in the lower portion of the propeller, and the upper support portion and the lower support portion face each other toward the propeller. It is characterized by being twisted in the opposite direction so as to form a flow.
According to the present invention described in claim 12, the thrust of the propeller can be increased by making the flow toward the propeller countercurrent.

請求項13に記載の本発明は、プロペラの後方に舵を備え、舵に船体を前方に推進する省エネ付加物を有したことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、省エネ付加物によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。
The invention according to claim 13 is characterized in that a rudder is provided behind the propeller, and the rudder has an energy saving additive for propelling the hull forward.
According to the present invention as set forth in claim 13, it is possible to obtain thrust with the energy-saving additive, achieve high propulsion efficiency, and further increase transportation efficiency.

請求項14に記載の本発明は、省エネ付加物の舵への縦方向における取付け位置が、プロペラのボス位置と略同一レベルであることを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。
The present invention according to claim 14 is characterized in that the mounting position of the energy-saving additive to the rudder in the vertical direction is substantially the same level as the boss position of the propeller.
According to the fourteenth aspect of the present invention, since the mounting position is easy to obtain a thrust, the energy-saving additive becomes easy to exert an effect, and high propulsion efficiency can be achieved.

請求項15記載に対応した船舶においては、請求項1から請求項14のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状を船体に備えたことを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、従来よりも省エネ効果が高い船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を提供することができる。
The ship corresponding to claim 15 is characterized in that the hull has a stern shape having the stern duct according to one of claims 1 to 14.
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to provide a ship having a stern shape having a stern duct having a higher energy saving effect than the conventional one.

本発明の船尾ダクトを有した船尾形状によれば、略3/4円とすることにより剥離現象を少なくしてダクトによる抵抗増加を減少させ、翼型を成した直線部で上昇流を利用してプロペラ下部の流れを前進方向の推力に変えることができる。   According to the stern shape having the stern duct of the present invention, the separation phenomenon is reduced by reducing to about 3/4 circle, and the increase in resistance due to the duct is reduced, and the upward flow is utilized in the straight portion forming the airfoil. Thus, the flow at the bottom of the propeller can be changed to thrust in the forward direction.

また、直線部が略3/4円の中心線から下方のプロペラの半径の30%以上100%以下の範囲に設けられている場合には、ダクト本体の下部における剥離を低減し、更に有効に前進方向の推力を得ることができる。   In addition, when the straight portion is provided in the range of 30% to 100% of the radius of the propeller below from the center line of about 3/4 circle, the peeling at the lower portion of the duct body is reduced and more effectively. A thrust in the forward direction can be obtained.

また、直線部の幅はプロペラの半径の40%以上120%以下の範囲に設けられている場合には、推力を更に向上させることができる。   In addition, when the width of the straight portion is provided in the range of 40% to 120% of the propeller radius, the thrust can be further improved.

また、直線部の水平面に対する傾きよりも、ダクト本体の上部の水平面に対する傾きのほうが大きい場合には、ダクト本体の上部の加速効果を高め、ダクト本体の下部における剥離を更に低減できる。   Moreover, when the inclination with respect to the horizontal surface of the upper part of a duct main body is larger than the inclination with respect to the horizontal surface of a linear part, the acceleration effect of the upper part of a duct main body can be heightened, and peeling in the lower part of a duct main body can further be reduced.

また、ダクト本体が、ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成している場合には、流向に対するダクト本体の迎角が相対的に悪化して抵抗となるのを避け、従来の円環ダクトよりも高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。   In addition, when the duct body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct body is viewed from the side, the angle of attack of the duct body with respect to the flow direction is relatively deteriorated. Therefore, the wake gain at the lower end can be gained while maintaining a higher thrust reduction coefficient than the conventional annular duct.

また、上底に対する下底の比が7%以上30%以下の範囲である場合には、更に高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。   Further, when the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 7% to 30%, the wake gain at the lower end can be earned while maintaining a higher thrust reduction coefficient.

また、ダクト本体の後縁とプロペラの前縁との距離を、プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定した場合には、プロペラとの干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。   In addition, when the distance between the rear edge of the duct body and the front edge of the propeller is set within the range of 1.0% to 50% of the propeller diameter, the effect of interference with the propeller is also increased and the propulsion efficiency is further improved. Can be made.

また、ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成している場合には、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少率を高め、推進効率を上げることができる。   Also, if the duct body has a wing shape with a convex inward shape, the thrust reduction rate is increased by using the propulsion direction component (thrust component) of the lift generated by the wing shape, and the propulsion efficiency is increased. Can be raised.

また、略3/4円の内半径を、ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定した場合には、ダクト本体より下流での流れを遅くして有効伴流係数を小さくでき、かつダクト本体の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。   Further, when the inner radius of about 3/4 circle is set larger in the front part than in the rear part of the duct body, the effective wake coefficient can be reduced by slowing the flow downstream from the duct body, and The thrust component can be increased by increasing the thrust component on the front side of the duct body.

また、ダクト本体の側面視した断面形状が水平面に対して前部が上方に0.5度以上10度以下の範囲で傾いている場合には、流向に対して適正な迎角となるようにダクトを設置しやすくなる。   In addition, when the cross-sectional shape of the duct body as viewed from the side is inclined in the range of 0.5 degrees to 10 degrees with respect to the horizontal plane, the angle of attack is appropriate for the flow direction. Easy to install ducts.

また、ダクト本体を船尾に支持する翼型を成す支持部を有している場合には、支持部によってダクト本体を船体に取り付けることができるので、ダクト本体を設置しやすく、特にプロペラに対して適正な位置に配置しやすい。また、翼型を成す支持部によっても前進方向の推力を得ることができる。   In addition, in the case of having a wing-shaped support part that supports the duct body on the stern, the duct body can be attached to the hull by the support part, so that the duct body can be easily installed, particularly with respect to the propeller. Easy to place in the proper position. Further, the thrust in the forward direction can also be obtained by the support portion forming the airfoil.

また、支持部がプロペラの上部に位置する上部支持部と、プロペラの下部に位置する下部支持部からなり、上部支持部と下部支持部がプロペラに向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られている場合には、プロペラに向かう流れを対向流化することによって、プロペラの推力を高めることができる。   In addition, the support part is composed of an upper support part located at the upper part of the propeller and a lower support part located at the lower part of the propeller, and the upper support part and the lower support part are in opposite directions so that the flow toward the propeller becomes a counter flow. When twisted, the propeller thrust can be increased by counterflowing the flow toward the propeller.

また、プロペラの後方に舵を備え、舵に船体を前方に推進する省エネ付加物を有した場合には、省エネ付加物によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。   If the propeller is equipped with a rudder and the rudder has an energy-saving adjunct that propels the hull forward, the energy-saving adjunct provides thrust to achieve high propulsion efficiency and further increase transportation efficiency. be able to.

また、省エネ付加物の舵への縦方向における取付け位置が、プロペラのボス位置と略同一レベルである場合には、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。   In addition, when the installation position of the energy-saving additive to the rudder in the vertical direction is approximately the same level as the boss position of the propeller, it becomes an attachment position where it is easy to obtain thrust, so the energy-saving additive becomes more effective. High propulsion efficiency can be achieved.

また、従来よりも省エネ効果が高い船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を提供することができる。   Moreover, the ship provided with the stern shape which has the stern duct with a higher energy-saving effect than before can be provided.

本発明の第一実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を示す概略構成図The schematic block diagram which shows the ship provided with the stern shape with the stern duct by 1st embodiment of this invention. 同船尾ダクトを有した船尾形状の概略図Schematic of stern shape with the stern duct 同船尾ダクトの側面断面図Side sectional view of the stern duct 同船尾ダクトを有した船尾形状の概略図Schematic of stern shape with the stern duct プロペラ面の流場を計測した図A diagram of the flow field on the propeller surface 本発明の第二実施形態による船尾ダクトの側面断面図Side sectional view of the stern duct according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第三実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図Schematic of stern shape with stern duct according to the third embodiment of the present invention 同船尾ダクトを示す図Diagram showing the stern duct 試験に用いた船尾ダクトの斜視図Perspective view of stern duct used for testing 試験に用いた船尾ダクトの側面図Side view of stern duct used for testing 試験に用いた船尾ダクトを有した船尾形状の圧力分布図Pressure distribution diagram of stern shape with stern duct used for testing 図11の部分拡大図Partial enlarged view of FIG. 従来の船尾ダクト及びテーパー型船尾ダクトの側面断面図Side sectional view of conventional stern duct and tapered stern duct

以下に、本発明の実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶について説明する。   Below, the stern shape and ship which have the stern duct by embodiment of this invention are demonstrated.

図1は本発明の第一実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を示す概略構成図である。
図2は本実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図であり、図2(a)は斜視図、図2(b)は正面図、図2(c)は側面図、図2(d)は上面図である。
図3は本実施形態による船尾ダクトの側面断面図である。図3において黒塗矢印は推力を示す。
図4は本実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図である。
図5はプロペラ面の流場を計測した図であり、図5(a)は従来の船尾ダクトを適用した場合を示し、図5(b)は本実施形態による船尾ダクトを適用した場合を示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a ship having a stern shape having a stern duct according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a stern shape having a stern duct according to the present embodiment, FIG. 2 (a) is a perspective view, FIG. 2 (b) is a front view, FIG. 2 (c) is a side view, and FIG. d) is a top view.
FIG. 3 is a side sectional view of the stern duct according to the present embodiment. In FIG. 3, black arrows indicate thrust.
FIG. 4 is a schematic view of a stern shape having a stern duct according to the present embodiment.
5A and 5B are diagrams in which the flow field on the propeller surface is measured, FIG. 5A shows a case where a conventional stern duct is applied, and FIG. 5B shows a case where a stern duct according to the present embodiment is applied. ing.

図1に示すように、本実施形態による船舶は、船体10の船尾に設けられたプロペラ20と、プロペラ20の前方に取り付けられた船尾ダクト30と、プロペラ20の後方に取り付けられた舵50を備える。   As shown in FIG. 1, the ship according to the present embodiment includes a propeller 20 provided at the stern of the hull 10, a stern duct 30 attached to the front of the propeller 20, and a rudder 50 attached to the rear of the propeller 20. Prepare.

図2に示すように、船尾ダクト30の中心は、プロペラ20の軸心と一致させている。船尾ダクト30は、ダクト本体31が略3/4円筒状を成しており、船体10の後方から前方視した場合(図2(b)参照)に、ダクト本体31の後縁が、略3/4円の下部の中央に、略3/4円と接続した直線部32を有した形状である。
なお、略3/4円とは、ダクト本体31の中心角が225度以上315度以下であって各部における内半径rのばらつきが±10%以下のものをいう。また、船尾ダクト30の中心とプロペラ20の軸心とは、プロペラ20の半径の±10%以内のずれを許容するものとする。
ダクト本体31の後部の略3/4円の内半径rは、プロペラ20の半径の所定範囲に設定されている。本実施形態では、ダクト本体31の後部の略3/4円の内半径rを、プロペラ20の半径の40%以上80%以下の範囲としている。
なお、略3/4円の内半径rのプロペラ20の半径に対する所定範囲は、40%以上60%以下がより好ましい。
また、図3に示すように、船尾ダクト30の直線部32は、側面視した断面形状が、水平面に対して後部が上方に所定角度α(迎角)の範囲内で傾くとともに、内側に凸の翼型を成している。本実施形態では所定角度αを、2度以上10度以下の範囲としている。一方、ダクト本体31の上部は、側面視した断面形状が、水平面に対して後部が下方に所定角度αよりも大きく(本実施形態では12度)傾くとともに、内側に凸の翼型を成している。
プロペラ20に流れ込む流れは、プロペラ軸より下方では、プロペラ軸中心部を除けば比較的安定した上昇する流れである。本実施形態のように、ダクト本体31を略3/4円筒状とし、ダクト本体31の下部に直線部32を設け、直線部32の迎角をダクト本体31の上部の迎角よりも小さい角度に設定することで、ダクト本体31の上部の加速効果を高め、下部を翼型を成した直線部32として迎角を適切に設定することで剥離を低減し、上昇流を利用してプロペラ20の下部の流れ(プロペラ20の下部に相当するダクト本体31部の流れ)を前進方向の推力に変えることができる。
また、ダクト本体31の断面形状が内側に凸の翼型を成していることによって、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少係数を高め、推進効率を上げることができる。
As shown in FIG. 2, the center of the stern duct 30 is aligned with the axis of the propeller 20. In the stern duct 30, the duct body 31 has a substantially 3/4 cylindrical shape, and when viewed from the rear of the hull 10 (see FIG. 2B), the rear edge of the duct body 31 is approximately 3%. In the center of the lower part of the / 4 circle, it has a shape having a straight part 32 connected to approximately 3/4 circle.
In addition, substantially 3/4 circle means that the central angle of the duct main body 31 is 225 degrees or more and 315 degrees or less, and the dispersion | variation in the inner radius r in each part is +/- 10% or less. Further, the center of the stern duct 30 and the axis of the propeller 20 are allowed to deviate within ± 10% of the radius of the propeller 20.
The inner radius r of the substantially 3/4 circle at the rear of the duct body 31 is set within a predetermined range of the radius of the propeller 20. In the present embodiment, the inner radius r of the approximately 3/4 circle at the rear of the duct body 31 is in the range of 40% to 80% of the radius of the propeller 20.
In addition, the predetermined range with respect to the radius of the propeller 20 of the inner radius r of about 3/4 circle is more preferably 40% or more and 60% or less.
Further, as shown in FIG. 3, the straight portion 32 of the stern duct 30 has a cross-sectional shape in a side view in which the rear portion is inclined upward within a range of a predetermined angle α (attack angle) with respect to the horizontal plane and protrudes inward. It has a wing shape. In the present embodiment, the predetermined angle α is in the range of 2 degrees to 10 degrees. On the other hand, the upper part of the duct body 31 has a cross-sectional shape as viewed from the side, and the rear part is inclined downward by a predetermined angle α (12 degrees in this embodiment) with respect to the horizontal plane, and forms a wing shape that is convex inward. ing.
The flow flowing into the propeller 20 is a relatively stable rising flow below the propeller shaft except for the central portion of the propeller shaft. As in the present embodiment, the duct body 31 has a substantially 3/4 cylindrical shape, the straight portion 32 is provided at the lower portion of the duct body 31, and the angle of attack of the straight portion 32 is smaller than the angle of attack of the upper portion of the duct body 31. By increasing the acceleration effect of the upper part of the duct main body 31 and setting the angle of attack appropriately by setting the lower part as a straight part 32 having a wing shape, the separation is reduced, and the propeller 20 is utilized by using the upward flow. The flow in the lower part (flow in the duct main body 31 corresponding to the lower part of the propeller 20) can be changed to thrust in the forward direction.
Further, since the cross-sectional shape of the duct body 31 forms an inwardly convex airfoil, the thrust reduction coefficient is increased by utilizing the propulsion direction component (thrust component) of lift generated by the airfoil, and the propulsion efficiency is increased. Can be raised.

ここで図5は、船長方向の速度分布を示している。従来の船尾ダクトを適用した図5(a)の場合、破線で囲んだ領域の流速は、船の速度を1とすると、0.05〜0.1程度となっており、プロペラ20の下部の流れに剥離が生じている。一方、本実施形態の船尾ダクト30を適用した図5(b)の場合、破線で囲んだ領域の流速は、0.25〜0.35程度となっており、プロペラ20の下部の流れに殆ど剥離が生じていないことが分かる。   Here, FIG. 5 shows the velocity distribution in the ship length direction. In the case of FIG. 5A in which the conventional stern duct is applied, the flow velocity in the area surrounded by the broken line is about 0.05 to 0.1 when the speed of the ship is 1, and is below the propeller 20. There is separation in the flow. On the other hand, in the case of FIG. 5B in which the stern duct 30 of the present embodiment is applied, the flow velocity in the region surrounded by the broken line is about 0.25 to 0.35, and almost no flow in the lower part of the propeller 20. It can be seen that no peeling occurred.

また、図2に示すように、直線部32は、ダクト本体31の後縁の略3/4円の中心線Xから下方に位置する。本実施形態では、中心線Xから直線部32までの距離Hを、プロペラ20の半径の35%としている。直線部32を中心線Xから所定距離下方に位置させることで、ダクト本体31の下部における剥離を低減し、更に有効に前進方向の推力を得ることができる。
距離Hは、プロペラ20の半径の30%以上100%以下とすることが好ましく、プロペラ20の半径の35%以上70%以下とすることがより好ましい。
Further, as shown in FIG. 2, the straight portion 32 is positioned below the center line X of a substantially 3/4 circle on the rear edge of the duct body 31. In the present embodiment, the distance H from the center line X to the straight line portion 32 is set to 35% of the radius of the propeller 20. By positioning the straight portion 32 below the center line X by a predetermined distance, separation at the lower portion of the duct body 31 can be reduced, and thrust in the forward direction can be obtained more effectively.
The distance H is preferably 30% to 100% of the radius of the propeller 20, and more preferably 35% to 70% of the radius of the propeller 20.

また、直線部32の幅W(図2(b)参照)は、プロペラ20の所定範囲内に設定している。本実施形態では、幅Wをプロペラ20の半径の60%としている。直線部32の幅Wを適正に設定することにより、更に推力を向上させることができる。
幅Wは、プロペラ20の半径の40%以上120%以下の範囲とすることが好ましく、プロペラ20の半径の50%以上100%以下の範囲とすることがより好ましい。
Further, the width W (see FIG. 2B) of the straight portion 32 is set within a predetermined range of the propeller 20. In the present embodiment, the width W is set to 60% of the radius of the propeller 20. The thrust can be further improved by appropriately setting the width W of the straight portion 32.
The width W is preferably in the range of 40% to 120% of the radius of the propeller 20, and more preferably in the range of 50% to 100% of the radius of the propeller 20.

また、ダクト本体31は、ダクト本体31を側方視した場合(図2(c)参照)に、上底31Aが下底31Bよりも長い、倒立した台形状を成している。本実施形態では、上底31Aに対する下底31Bの比を20%としている。ダクト本体31を倒立した台形状とすることにより、流向に対するダクト本体31の迎角が相対的に悪化して抵抗となるのを避け、従来の円環ダクトよりも高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。
上底31Aに対する下底31Bの比は、7%以上30%以下の範囲とすることが好ましく、15%以上30%以下の範囲とすることがより好ましい。
なお、上底31Aと下底31Bとは平行でなくともよい。
In addition, the duct body 31 has an inverted trapezoidal shape in which the upper base 31A is longer than the lower base 31B when the duct body 31 is viewed from the side (see FIG. 2C). In the present embodiment, the ratio of the lower base 31B to the upper base 31A is 20%. By making the duct body 31 an inverted trapezoidal shape, the angle of attack of the duct body 31 with respect to the flow direction is relatively deteriorated to avoid resistance, and the lower end while maintaining a higher thrust reduction coefficient than the conventional annular duct. The wake gain can be earned.
The ratio of the lower base 31B to the upper base 31A is preferably in the range of 7% to 30%, and more preferably in the range of 15% to 30%.
The upper base 31A and the lower base 31B do not have to be parallel.

また、ダクト本体31の後縁とプロペラ20の前縁との距離Lは、プロペラ20の直径の4%に設定している。ダクト本体31の後縁とプロペラ20の前縁との距離を近接させることによって、プロペラ20との干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。
距離Lは、プロペラ20の直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定することが好ましく、10%以上20%以下の範囲に設定することがより好ましい。
The distance L between the rear edge of the duct body 31 and the front edge of the propeller 20 is set to 4% of the diameter of the propeller 20. By making the distance between the rear edge of the duct body 31 and the front edge of the propeller 20 close, the effect of interference with the propeller 20 can be increased and the propulsion efficiency can be further improved.
The distance L is preferably set in the range of 1.0% to 50% of the diameter of the propeller 20, and more preferably set in the range of 10% to 20%.

また、ダクト本体31の後部の略3/4円の内半径rは、ダクト本体31の前部の略3/4円の内半径よりも小さく設定している。これにより、ダクト本体31より下流での流れを遅くして有効伴流係数を小さくでき、かつダクト本体31の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。   The inner radius r of the approximately 3/4 circle at the rear part of the duct body 31 is set to be smaller than the approximately 3/4 circle inner radius at the front part of the duct body 31. Thereby, the flow downstream from the duct main body 31 can be slowed to reduce the effective wake coefficient, and the thrust component on the front side of the duct main body 31 can be increased to increase the thrust.

また、ダクト本体31は、翼型を成す支持部40によって船尾に支持されている。支持部40によってダクト本体31を船体に取り付けることができるので、ダクト本体31を設置しやすく、特にプロペラ20に対して適正な位置に配置しやすい。また、翼型を成す支持部40によっても前進方向の推力を得ることができる。
支持部40は、プロペラ20の上部に位置する上部支持部41と、プロペラ20の下部に位置する下部支持部42とからなり、上部支持部41と下部支持部42とがプロペラ20に向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られている。
本実施形態では、プロペラ20は後方から前方視した場合、時計方向に回転するため、上部支持部41は、後縁が左舷側に0度以上5度以下の角度(好ましくは1度以上3度以下)を有する左舷側に凸の翼断面形状である。また、下部支持部42は、後縁が右舷側に0度以上5度以下の角度(好ましくは1度以上3度以下)を有する右舷側に凸の翼断面形状である。
プロペラ20に向かう流れを対向流化することによって、プロペラ20の推力を高めることができる。
なお、支持部40の形状は、本実施形態以外にもダクト本体31を支持する強度と、対向流化を満足する様々な形状が採用可能である。
Moreover, the duct main body 31 is supported by the stern by the support part 40 which comprises an airfoil. Since the duct main body 31 can be attached to the hull by the support portion 40, the duct main body 31 can be easily installed, and particularly easily disposed at an appropriate position with respect to the propeller 20. Further, the thrust in the forward direction can also be obtained by the support portion 40 forming the airfoil.
The support portion 40 includes an upper support portion 41 located at the upper portion of the propeller 20 and a lower support portion 42 located at the lower portion of the propeller 20. The upper support portion 41 and the lower support portion 42 flow toward the propeller 20. It is twisted in the opposite direction to create a counterflow.
In the present embodiment, since the propeller 20 rotates clockwise when viewed from the rear, the upper support portion 41 has an angle of 0 ° to 5 ° to the port side (preferably 1 ° to 3 °). It is a wing cross-sectional shape convex to the port side having the following). Further, the lower support portion 42 has a blade cross-sectional shape that is convex on the starboard side with a trailing edge having an angle of 0 ° to 5 ° (preferably 1 ° to 3 °) on the starboard side.
By making the flow toward the propeller 20 counter-current, the thrust of the propeller 20 can be increased.
In addition to the present embodiment, the shape of the support portion 40 may be various shapes that satisfy the strength for supporting the duct body 31 and the counterflow.

また、図4に示すように、舵50には、船体10を前方に推進する省エネ付加物60が設けられている。省エネ付加物60は例えばフィンである。省エネ付加物60の舵50への縦方向における取付け位置は、推力を得やすいプロペラ20のボス位置と略同一レベルとしている。省エネ付加物60を舵50に設けることにより、省エネ付加物60によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。更に、省エネ付加物60をプロペラ20のボス位置と略同一レベルに取り付けることによって、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物60が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。
なお、省エネ付加物60としては、フィン形状の省エネ付加物60以外にも、各種の形状が採用可能である。
In addition, as shown in FIG. 4, the rudder 50 is provided with an energy saving additive 60 that propels the hull 10 forward. The energy saving additive 60 is, for example, a fin. The mounting position of the energy-saving additive 60 on the rudder 50 in the vertical direction is set at substantially the same level as the boss position of the propeller 20 that is easy to obtain thrust. By providing the energy-saving additive 60 on the rudder 50, it is possible to obtain thrust also by the energy-saving additive 60, achieve high propulsion efficiency, and further increase transportation efficiency. Furthermore, by attaching the energy-saving additive 60 at substantially the same level as the boss position of the propeller 20, it becomes an attachment position where it is easy to obtain thrust, so that the energy-saving additive 60 is more effective and achieves high propulsion efficiency. Can do.
In addition to the fin-shaped energy-saving additive 60, various shapes can be employed as the energy-saving additive 60.

次に、本発明の第二実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶について説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
図6は、本実施形態による船尾ダクトの側面断面図である。
Next, a stern shape having a stern duct and a ship according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that members having the same functions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 6 is a side sectional view of the stern duct according to the present embodiment.

本実施形態において、ダクト30は、ダクト本体31の側面視した断面形状が水平面Aに対して前部が上方に所定角度β傾いている。これにより、流向に対して適正な迎角となるようにダクト30を設置しやすくなる。
なお、所定角度βは、0.5度以上10度以下の範囲とすることが好ましく、1度以上5度以下の範囲とすることがより好ましい。
In the present embodiment, the duct 30 has a cross-sectional shape viewed from the side of the duct main body 31 and the front portion thereof is inclined upward by a predetermined angle β with respect to the horizontal plane A. Thereby, it becomes easy to install the duct 30 so as to have an appropriate angle of attack with respect to the flow direction.
The predetermined angle β is preferably in the range of 0.5 ° to 10 °, more preferably in the range of 1 ° to 5 °.

次に、本発明の第三実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶について説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
図7は本実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図であり、図7(a)は斜視図、図7(b)は正面図、図7(c)は側面図、図7(d)は下面図である。
図8は、本実施形態による船尾ダクトを示す図であり、図8(a)は斜視図、図8(b)は正面図、図8(c)は側面図、図8(d)は下面図である。なお、図8においては、比較のために、第一実施形態で説明した直線部32の位置を併せて示している。
本実施形態において、ダクト本体31の後縁は、船体10の後方から前方視した場合(図7(b)参照)に、略3/4円の下方の中央に、略3/4円と接続した直線部132を有した馬蹄形状としている。すなわち、ダクト本体31の後縁は、略3/4円の下端に直線部32が接続される場合よりも下方に延伸されており、延伸された下端に直線部132が接続されている。
直線部132は、ダクト本体31の後縁の略3/4円の中心線Xから距離H下方に位置する。本実施形態では距離Hを、プロペラ20の半径の約55%としている。これにより、プロペラ20の下部における剥離を低減し、上昇流を利用してプロペラ20の下部の流れを前進方向の推力に変えることができる。
距離Hは、プロペラ20の半径の30%以上100%以下とすることが好ましく、プロペラ20の半径の35%以上70%以下とすることがより好ましい。あまり距離Hが大きいと、流速の速い領域に推力に寄与しない直線部132の端部や略3/4円の下部が臨むことになり、抵抗が増して好ましくない。
Next, a stern shape having a stern duct and a ship according to a third embodiment of the present invention will be described. Note that members having the same functions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 7 is a schematic view of a stern shape having a stern duct according to the present embodiment, in which FIG. 7 (a) is a perspective view, FIG. 7 (b) is a front view, FIG. 7 (c) is a side view, and FIG. d) is a bottom view.
FIG. 8 is a view showing a stern duct according to the present embodiment, in which FIG. 8A is a perspective view, FIG. 8B is a front view, FIG. 8C is a side view, and FIG. FIG. In addition, in FIG. 8, the position of the linear part 32 demonstrated in 1st embodiment is shown collectively for the comparison.
In the present embodiment, the rear edge of the duct body 31 is connected to the approximately 3/4 circle at the center below the approximately 3/4 circle when viewed from the rear of the hull 10 (see FIG. 7B). A horseshoe shape having the straight line portion 132 is used. That is, the rear edge of the duct body 31 is extended downward as compared with the case where the linear portion 32 is connected to the lower end of a substantially 3/4 circle, and the linear portion 132 is connected to the extended lower end.
The straight line portion 132 is located below the center line X of the approximately 3/4 circle at the rear edge of the duct body 31 by a distance H. In this embodiment, the distance H is about 55% of the radius of the propeller 20. Thereby, the peeling in the lower part of the propeller 20 can be reduced, and the flow in the lower part of the propeller 20 can be changed to the thrust in the forward direction using the upward flow.
The distance H is preferably 30% to 100% of the radius of the propeller 20, and more preferably 35% to 70% of the radius of the propeller 20. If the distance H is too large, the end portion of the straight portion 132 that does not contribute to thrust and the lower portion of about 3/4 circle face the region where the flow velocity is fast, which is not preferable because the resistance increases.

次に、本発明の実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶を、船型(81万トン型パナマックスバルク)の模型船を用いて曳航水槽で試験した結果を示す。
まず、第一実施形態の船尾ダクト30を適用した場合(実施例1、実施例2)と、船尾ダクト30無しの場合(比較例1)、及び従来のテーパー型船尾ダクトを適用した場合(比較例2)との比較結果を表1に示す。所定角度α(迎角)は、実施例1においては2度、実施例2においては4度とした。
Next, the result of having tested the stern shape and ship with the stern duct by embodiment of this invention in the towing tank using the ship model (810,000 ton type Panamax bulk) model ship is shown.
First, when the stern duct 30 of the first embodiment is applied (Example 1 and Example 2), when the stern duct 30 is not provided (Comparative Example 1), and when the conventional tapered stern duct is applied (Comparison) The results of comparison with Example 2) are shown in Table 1. The predetermined angle α (attack angle) was 2 degrees in Example 1 and 4 degrees in Example 2.

表1から、実施例1及び実施例2は、比較例1及び比較例2に比べて推力減少係数が大きくなり、推進効率が向上していることが分かる。また、所定角度αが2度のときよりも4度のときのほうが推力減少係数が大きくなっている。
なお、従来の船尾ダクトを適用した試験は行っていないが、船尾ダクトの省エネ効果は、有効伴流係数の減少から得られるものであり、実船馬力を推定する場合に、尺度影響のため模型船で得られた効果の半分程度に減少する。一方、本実施形態の船尾ダクト30を適用した場合は、尺度影響を受けない推力減少係数が増加する。すなわち、本実施形態の船尾ダクト30によれば、模型船で測定した省エネ効果と実船に適用した場合の省エネ効果との乖離が少ない。
From Table 1, it can be seen that in Example 1 and Example 2, the thrust reduction coefficient is larger than that in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the propulsion efficiency is improved. Further, the thrust reduction coefficient is larger when the predetermined angle α is 4 degrees than when the predetermined angle α is 2 degrees.
Although tests using conventional stern ducts have not been conducted, the energy-saving effect of stern ducts is obtained from a decrease in effective wake coefficient. It reduces to about half of the effect obtained by the ship. On the other hand, when the stern duct 30 of this embodiment is applied, the thrust reduction coefficient not affected by the scale increases. That is, according to the stern duct 30 of the present embodiment, there is little difference between the energy saving effect measured with the model ship and the energy saving effect when applied to the actual ship.

次に、ダクト本体31の後縁とプロペラ20の前縁との距離Lを変えて試験した結果を表2に示す。表2において、比較例3は船尾ダクト無しの場合である。実施例3及び実施例4は、第一実施形態の船尾ダクト30を適用した場合であり、距離Lは、実施例3ではプロペラ20の直径の10%、実施例4ではプロペラ20の直径の15%とした。なお、実施例3及び実施例4においては、所定角度αを2度とした。   Next, Table 2 shows the results of testing by changing the distance L between the rear edge of the duct body 31 and the front edge of the propeller 20. In Table 2, Comparative Example 3 is a case without a stern duct. Example 3 and Example 4 are cases where the stern duct 30 of the first embodiment is applied, and the distance L is 10% of the diameter of the propeller 20 in Example 3, and 15% of the diameter of the propeller 20 in Example 4. %. In Example 3 and Example 4, the predetermined angle α was set to 2 degrees.

表2から、実施例3及び実施例4は、比較例3に比べて推力減少係数が大きくなり、推進効率が向上していることが分かる。また、推力減少係数は、距離Lがプロペラ20の直径の10%のときよりも15%のときのほうが大きくなっている。   From Table 2, it can be seen that Example 3 and Example 4 have a larger thrust reduction coefficient than Comparative Example 3, and the propulsion efficiency is improved. The thrust reduction coefficient is larger when the distance L is 15% than when the distance L is 10% of the diameter of the propeller 20.

次に、直線部132の幅Wを変えて試験した結果を表3に示す。表3において、比較例4は船尾ダクト無しの場合である。実施例5から実施例7は、第三実施形態の船尾ダクト30を適用した場合であり、直線部132の幅Wは、実施例5における直線部132の幅W5を1(基準)として、実施例6における直線部132の幅W6を1.247、実施例7における直線部132の幅W7を1.488とした。実施例5における直線部132の幅W5は、プロペラ20の半径の60%である。なお、実施例5から実施例7においては、所定角度αを2度とした。
図9は試験に用いた船尾ダクト30の斜視図であり、図9(a)は実施例5から実施例7の直線部132の幅Wの比較図、図9(b)は実施例5の直線部132を示す拡大図、図9(c)は実施例7の直線部132を示す拡大図である。
Next, Table 3 shows the results of testing by changing the width W of the linear portion 132. In Table 3, Comparative Example 4 is the case without the stern duct. Example 5 to Example 7 are cases in which the stern duct 30 of the third embodiment is applied, and the width W of the straight part 132 is implemented by setting the width W5 of the straight part 132 in Example 5 to 1 (reference). The width W6 of the straight portion 132 in Example 6 was 1.247, and the width W7 of the straight portion 132 in Example 7 was 1.488. In the fifth embodiment, the width W5 of the straight portion 132 is 60% of the radius of the propeller 20. In Example 5 to Example 7, the predetermined angle α was set to 2 degrees.
FIG. 9 is a perspective view of the stern duct 30 used in the test. FIG. 9A is a comparative view of the width W of the straight portion 132 of the fifth embodiment to the seventh embodiment, and FIG. FIG. 9C is an enlarged view showing the straight portion 132 of the seventh embodiment.

表3から、比較例4を1(基準)としたときの効率アップ比は実施例5で最も大きくなっており、直線部132の幅Wが短いほど推力が大きいことが分かる。なお、これらの実施例5から7においては、断面形状が水平面Aに対して前部が上方に所定角度β傾いている。また、流場に応じて水平面Aに対する所定角度β(迎角β)の設定と直線部132の幅Wを調整することによって、推力がより大きくなるように調整することも可能であり、所定角度α、所定角度βによっては幅Wが長いほど推力が大きくなることもあり得る。
但し、あまり幅Wが長いと流速の速い領域に直線部132の両端部が臨むことになり、抵抗が増して好ましくない。
From Table 3, it can be seen that the efficiency increase ratio when the comparative example 4 is 1 (reference) is the largest in the example 5, and the thrust is larger as the width W of the straight part 132 is shorter. In Examples 5 to 7, the cross-sectional shape of the front portion is inclined upward by a predetermined angle β with respect to the horizontal plane A. It is also possible to adjust the thrust to be larger by setting the predetermined angle β (attack angle β) with respect to the horizontal plane A and adjusting the width W of the linear portion 132 according to the flow field. Depending on α and the predetermined angle β, the thrust may increase as the width W increases.
However, if the width W is too long, both ends of the straight portion 132 face a region where the flow velocity is high, which is not preferable because the resistance increases.

次に、倒立した台形状を成したダクト本体31の上底31Aの弦長を一定として下底31Bの弦長Dを変えて試験した結果を表4に示す。表4において、比較例5は船尾ダクト30無しの場合である。実施例8から実施例10は、第一実施形態の船尾ダクト30を適用した場合であり、下底31Bの弦長Dは、実施例9における下底31Bの弦長D9を1(基準)として、実施例8の弦長D8を0.5、実施例10の弦長D10を1.5とした。実施例9の上底31Aに対する下底31Bの比は15%である。
図10は試験に用いた船尾ダクト30の側面図であり、実施例8から実施例10の下底31Bの弦長Dを示している。図11は試験に用いた船尾ダクト30を有した船尾形状の圧力分布図であり、図11(a)は実施例8、図11(b)は実施例9、図11(c)は実施例10のものである。また、図12は図11の部分拡大図であり、図12(a)は実施例8、図12(b)は実施例9、図12(c)は実施例10のものである。
Next, Table 4 shows the results of testing by changing the chord length D of the lower base 31B while keeping the chord length of the upper base 31A of the duct body 31 having an inverted trapezoidal shape constant. In Table 4, Comparative Example 5 is the case without the stern duct 30. Examples 8 to 10 are cases where the stern duct 30 of the first embodiment is applied, and the chord length D of the lower base 31B is set to 1 (reference) as the chord length D9 of the lower base 31B in Example 9. The string length D8 of Example 8 was set to 0.5, and the string length D10 of Example 10 was set to 1.5. The ratio of the lower base 31B to the upper base 31A of Example 9 is 15%.
FIG. 10 is a side view of the stern duct 30 used in the test, and shows the chord length D of the lower base 31B of the eighth to tenth embodiments. FIG. 11 is a pressure distribution diagram of a stern shape having a stern duct 30 used in the test. FIG. 11 (a) is Example 8, FIG. 11 (b) is Example 9, and FIG. 11 (c) is Example. 10 things. 12 is a partially enlarged view of FIG. 11. FIG. 12 (a) shows Example 8, FIG. 12 (b) shows Example 9, and FIG. 12 (c) shows Example 10.

表4から、船尾ダクト30を適用すると、推力減少係数が増加して有効伴流係数が減少し、効率増加を得られることが分かる。また、実施例間における差は少ないが、上底31Aに対する下底31Bの比が15%のとき(実施例9)が最も良い値となっている。   From Table 4, it can be seen that, when the stern duct 30 is applied, the thrust reduction coefficient increases, the effective wake coefficient decreases, and an increase in efficiency can be obtained. Although the difference between the examples is small, the best value is obtained when the ratio of the lower base 31B to the upper base 31A is 15% (Example 9).

本発明の船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶は、1軸船のみならず2軸船や多軸船に適用でき、また、単胴船のみならず双胴船や多胴船にも適用できる。   The stern shape and ship having the stern duct of the present invention can be applied not only to a single-screw ship but also to a twin-screw ship and a multi-shaft ship, and also applicable to not only a single-hull ship but also a catamaran or a multi-hull ship. .

10 船体
20 プロペラ
30 船尾ダクト
31 ダクト本体
31A 上底
31B 下底
32、132 直線部
40 支持部
41 上部支持部
42 下部支持部
50 舵
60 省エネ付加物
r ダクト本体の後部の略3/4円の内半径
L ダクト本体の後縁とプロペラの前縁との距離
W 直線部の幅
X 略3/4円の中心線
10 Hull 20 Propeller 30 Stern Duct 31 Duct Body 31A Upper Bottom 31B Lower Bottom 32, 132 Straight Portion 40 Support Portion 41 Upper Support Portion 42 Lower Support Portion 50 Rudder 60 Energy Saving Additive r Inner radius L Distance between the rear edge of the duct body and the front edge of the propeller W Straight line width X Center line of approximately 3/4 circle

Claims (15)

船体の船尾に設けられたプロペラと、前記プロペラの前方に取り付けられた船尾ダクトとを備え、前記船尾ダクトのダクト本体が略3/4円筒状を成し、前記船体の後方から前方視した場合に前記ダクト本体の後縁が略3/4円の下部又は下方の中央に前記略3/4円と接続される直線部を有した形状であり、前記直線部の側面視した断面形状が水平面に対して後部が上方に2度以上10度以下の範囲で傾いた内側に凸の翼型を成し、かつ前記略3/4円の内半径を前記プロペラの半径の40%以上80%以下の範囲に設定したことを特徴とする船尾ダクトを有した船尾形状。   A propeller provided at the stern of the hull, and a stern duct attached to the front of the propeller, the duct body of the stern duct having a substantially 3/4 cylindrical shape, when viewed from the rear of the hull Further, the rear edge of the duct body has a shape having a straight part connected to the substantially 3/4 circle at the lower or lower center of the substantially 3/4 circle, and the cross-sectional shape of the straight part viewed from the side is a horizontal plane. In contrast, the rear part has an upwardly projecting airfoil inclined in the range of 2 degrees to 10 degrees upward, and the inner radius of the approximately 3/4 circle is 40% to 80% of the propeller radius. A stern shape with a stern duct characterized by being set in the range of 前記直線部が前記略3/4円の中心線から下方の前記プロペラの半径の30%以上100%以下の範囲に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   2. The stern duct according to claim 1, wherein the straight portion is provided in a range of 30% to 100% of a radius of the propeller below the center line of the approximately 3/4 circle. Stern shape. 前記直線部の幅は前記プロペラの半径の40%以上120%以下の範囲に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   2. The stern shape having a stern duct according to claim 1, wherein a width of the straight portion is provided in a range of 40% to 120% of a radius of the propeller. 前記直線部の水平面に対する傾きよりも、前記ダクト本体の上部の水平面に対する傾きのほうが大きいことを特徴とする請求項1から請求項3のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   4. The stern shape having a stern duct according to claim 1, wherein the inclination of the straight portion with respect to the horizontal plane is greater than the inclination of the upper portion of the duct body with respect to the horizontal plane. 前記ダクト本体が、前記ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成していることを特徴とする請求項1から請求項4のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   5. The duct body according to claim 1, wherein the duct body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct body is viewed from the side. Stern shape with the stern duct described in 2. 前記上底に対する下底の比が7%以上30%以下の範囲であることを特徴とする請求項5に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   6. The stern shape having a stern duct according to claim 5, wherein a ratio of the lower bottom to the upper bottom is in a range of 7% to 30%. 前記ダクト本体の前記後縁と前記プロペラの前縁との距離を、前記プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定したことを特徴とする請求項1から請求項6のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   The distance between the rear edge of the duct body and the front edge of the propeller is set in a range of 1.0% to 50% of the diameter of the propeller. A stern shape having the stern duct according to 1. 前記ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成していることを特徴とする請求項1から請求項7のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   8. The stern shape having a stern duct according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the duct main body forms a wing shape protruding inward. 前記略3/4円の内半径を、前記ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定したことを特徴とする請求項1から請求項8のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   9. The stern duct according to claim 1, wherein an inner radius of the approximately 3/4 circle is set larger at a front part than at a rear part of the duct body. Stern shape. 前記ダクト本体の側面視した断面形状が水平面に対して前部が上方に0.5度以上10度以下の範囲で傾いていることを特徴とする請求項1から請求項9のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   The cross-sectional shape of the duct main body as viewed from the side is such that the front part is inclined upward in a range of 0.5 degrees or more and 10 degrees or less with respect to a horizontal plane. Stern shape with the stern duct described in 2. 前記ダクト本体を前記船尾に支持する翼型を成す支持部を有していることを特徴とする請求項1から請求項10のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   11. The stern shape having a stern duct according to claim 1, further comprising a support portion that forms a wing shape for supporting the duct main body on the stern. 前記支持部が前記プロペラの上部に位置する上部支持部と、前記前記プロペラの下部に位置する下部支持部からなり、前記上部支持部と前記下部支持部が前記プロペラに向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られていることを特徴とする請求項11に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   The support part is composed of an upper support part located above the propeller and a lower support part located below the propeller, and the flow of the upper support part and the lower support part toward the propeller becomes an opposing flow. The stern shape having a stern duct according to claim 11, wherein the stern shape is twisted in the opposite direction. 前記プロペラの後方に舵を備え、前記舵に前記船体を前方に推進する省エネ付加物を有したことを特徴とする請求項1から請求項12のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   The stern duct according to claim 1, comprising a rudder behind the propeller, and the rudder having an energy saving additive for propelling the hull forward. Stern shape. 前記省エネ付加物の前記舵への縦方向における取付け位置が、前記プロペラのボス位置と略同一レベルであることを特徴とする請求項13に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。   The stern shape having a stern duct according to claim 13, wherein an attachment position of the energy-saving additive to the rudder in a vertical direction is substantially the same level as a boss position of the propeller. 請求項1から請求項14のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状を前記船体に備えたことを特徴とする船舶。
A ship comprising a stern shape having the stern duct according to claim 1 in the hull.
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