JP2019094043A - Stern fin, and ship equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、比較的速度の速い船舶の船尾部、例えば計画航海速力のフルード数が0.17以上の船舶の船尾部に取り付けられた船尾フィンおよびそれを備えた船舶に関する。 The present invention relates to a stern fin attached to a stern portion of a relatively fast ship, for example, a stern portion of a ship having a Froude number of 0.17 or more of planned sailing speed, and a ship equipped with the stern fin.
一般に、船舶が航走する際、船舶の船尾部におけるプロペラの前方では、ビルジ渦が発生する。ビルジ渦は、船舶航走時の抵抗を増加させることにつながる。このため、従来から船舶の推進効率を向上すべく、船体の船尾部にフィンを設けて、ビルジ渦を弱めるよう整流したり、ビルジ渦を船舶の推進力に利用したりする試みがなされている。 In general, a bilge vortex is generated in front of the propeller at the stern of the ship as the ship runs. Bilge vortices lead to increased resistance when sailing. For this reason, in order to improve the propulsion efficiency of the ship, attempts have been made to provide fins at the stern of the hull to rectify the bilge vortices to weaken or to use the bilge vortices for ship propulsion. .
特許文献1には、船体表面におけるプロペラの前方に取り付けられた、断面形状が翼型で、そのキャンバーラインが下に凸の船尾フィンが開示されている。ビルジ渦は、その中心より船体側では船体の表面に沿って斜め下方に流れる下降流となっており、ビルジ渦の中心より外側では斜め上方に流れる上昇流となっている。特許文献1の船尾フィンには、ビルジ渦の下降流を受けることで揚力が作用し、この揚力の前向き成分は船体に作用する推力となる。また、船尾フィンの翼端部は、ビルジ渦のほぼ中心に位置しており、当該翼端部のまわりにビルジ渦とは逆方向に発生する翼端渦により、ビルジ渦を打ち消す。このように、船尾フィンを設けることにより、ビルジ渦の回転エネルギーを推力に変換するとともに、ビルジ渦による船体抵抗を低減して、船舶の推進をアシストしている。 Patent Document 1 discloses a stern fin having a wing-shaped cross-sectional shape and a camber line convex downward, which is attached to the front of a propeller on a surface of a hull. The bilge vortex is a downward flow flowing obliquely downward along the surface of the hull on the hull side from the center thereof, and is an upward flow flowing obliquely upward outside the center of the bilge vortex. Lift force acts on the stern fin of Patent Document 1 by receiving the downward flow of the bilge vortex, and the forward component of the lift is the thrust acting on the hull. Further, the tip end of the stern fin is located approximately at the center of the bilge vortex, and the bilge vortex is canceled by the tip vortex generated in the opposite direction to the bilge vortex around the tip. Thus, by providing the stern fins, the rotational energy of the bilge vortex is converted into a thrust, and the hull resistance due to the bilge vortex is reduced to assist the propulsion of the vessel.
ところで、比較的速度の速い船舶(例えば、計画航海速力のフルード数が0.17以上の船舶)では、ビルジ渦が発生しないことがあり、ビルジ渦が発生したとしても低速船に比べてビルジ渦の回転エネルギーが弱い。このため、ビルジ渦のほぼ中心位置に翼端部を位置づけるように設計された上述の船尾フィンを船尾部に取り付けたとしても、ビルジ渦の回転エネルギーを推力に変換することによる推進アシスト効果が小さい。それどころか、比較的速度が速いため船尾フィン自体の抵抗が大きくなることで、船尾フィンの存在がかえって船舶の推進に悪影響を与えることもあり得る。このため、船舶の推進をアシストする効率を確実に向上させる船尾フィンには、比較的速度の速い船舶に適した設計を行う必要がある。 By the way, bilge vortices may not occur in vessels with relatively high speeds (for example, vessels with a Froude number of planned voyage speed of 0.17 or more), and even if bilge vortices occur, bilge vortices may be generated compared to low speed vessels. The rotational energy of is weak. For this reason, even if the above-mentioned stern fin designed to position the wing tip approximately at the center of the bilge vortex is attached to the stern, the propulsion assist effect by converting the rotational energy of the bilge vortex into thrust is small . On the contrary, the relatively high speed makes the resistance of the stern fins themselves greater, and the presence of the stern fins may adversely affect the propulsion of the ship. For this reason, it is necessary to design a stern fin suitable for a relatively fast ship, for the stern fin to surely improve the efficiency of assisting the propulsion of the ship.
そこで、本発明は、比較的速度の速い船舶の船尾部に取り付けられた船尾フィンであって、船舶の推進をアシストする効率を確実に向上させることができる船尾フィンおよびそれを備えた船舶を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a stern fin attached to the stern of a relatively fast ship, which can surely improve the efficiency of assisting the propulsion of the ship, and a ship equipped with the stern fin. The purpose is to
上記の課題を解決するために、本発明に係る船尾フィンは、プロペラが設けられ、計画航海速力のフルード数が0.17以上である船舶の船尾部の側面に取り付けられた船尾フィンであって、前記船尾フィンは、前記プロペラより前記船舶の進行方向前方側で且つ前記プロペラの回転軸の高さ近傍に位置し、前記船尾フィンの前記船尾部の側面からの張り出し方向に対して垂直な前記船尾フィンの断面形状における、前記船尾フィンの上面と下面との中点を順々に結んで得られる中心線は、下に凸であり、前記張り出し方向における前記船尾部の側面からの前記船尾フィンの最大張り出し長さは、前記プロペラの直径の2%以上で且つ15%以下である。 In order to solve the above problems, the stern fin according to the present invention is a stern fin provided on a side surface of a stern of a ship provided with a propeller and having a Froude number of planned voyage speed of 0.17 or more. The stern fin is located forward of the propeller in the traveling direction of the ship and near the height of the rotary shaft of the propeller, and is perpendicular to the overhanging direction of the stern fin from the side of the stern portion. In the cross-sectional shape of the stern fin, a center line obtained by sequentially connecting the middle points of the upper surface and the lower surface of the stern fin is convex downward, and the stern fin from the side surface of the stern in the projecting direction The maximum overhang length of the blade is 2% or more and 15% or less of the diameter of the propeller.
上記の構成によれば、張り出し方向における船尾部の側面からの船尾フィンの最大張り出し長さが、プロペラの直径の15%以下であり、流れの速度が遅い領域に船尾フィンを設置するため、船尾フィン自体による抵抗が低減されて、船舶の推進をアシストする効率を確実に向上させることができる。 According to the above configuration, the stern fin is installed in a region where the maximum stern fin length from the side of the stern in the overhang direction is 15% or less of the diameter of the propeller and the flow velocity is low. The resistance due to the fins themselves is reduced, and the efficiency of assisting the propulsion of the ship can be reliably improved.
例えば、前記船尾フィンの前記断面形状は、翼型である。 For example, the cross-sectional shape of the stern fin is a wing shape.
上記の船尾フィンにおいて、前記船尾フィンの後縁は、前記プロペラから前記船舶の進行方向前方側に前記プロペラの直径の2倍だけ離れた位置より、前記船舶の進行方向後方側に位置してもよい。船体近傍の下降流は、粘性の影響のため流速が遅い。しかし、この構成によれば、船尾フィンがプロペラの前方近傍に配置されるため、駆動するプロペラのサクション効果により、船体近傍であってもより速い水の流れを船尾フィンに受けさせることができる。これにより、船尾フィンが下降流を受けて発生させる推力を大きくすることができる。 In the above-mentioned stern fin, the trailing edge of the stern fin may be positioned on the rear side in the traveling direction of the ship from a position at a distance of twice the diameter of the propeller on the front side in the traveling direction of the ship. Good. Downflow near the hull is slow due to the effect of viscosity. However, according to this configuration, since the stern fins are disposed in the vicinity of the front of the propeller, the stern fins can receive a faster flow of water even in the vicinity of the hull due to the suction effect of the driven propeller. As a result, it is possible to increase the thrust generated by the stern fin in response to the downward flow.
上記の船尾フィンにおいて、前記船尾フィンの最下点が前記プロペラの回転軸の高さより上方に位置する場合、前記最下点から前記回転軸の高さまでの上下方向の距離は、前記プロペラの直径の10%以下であり、前記最下点が前記回転軸の高さより下方に位置する場合、前記最下点から前記回転軸の高さまでの上下方向の距離は、前記プロペラの直径の30%以下であってもよい。船体近傍の下降流は、粘性の影響のため流速が遅い。しかし、この構成によれば、船尾フィンがプロペラの前方近傍に配置されるため、駆動するプロペラのサクション効果により、船体近傍であってもより速い水の流れを船尾フィンに受けさせることができる。これにより、船尾フィンが下降流を受けて発生させる推力を大きくすることができる。 In the above-mentioned stern fin, when the lowest point of the stern fin is positioned above the height of the rotation shaft of the propeller, the vertical distance from the lowest point to the height of the rotation shaft is the diameter of the propeller And the vertical distance from the lowest point to the height of the rotation shaft is 30% or less of the diameter of the propeller when the lowest point is located below the height of the rotation shaft. It may be Downflow near the hull is slow due to the effect of viscosity. However, according to this configuration, since the stern fins are disposed in the vicinity of the front of the propeller, the stern fins can receive a faster flow of water even in the vicinity of the hull due to the suction effect of the driven propeller. As a result, it is possible to increase the thrust generated by the stern fin in response to the downward flow.
上記の船尾フィンにおいて、前記船舶の前後方向における前記船尾フィンの前縁から後縁までの長さの平均値は、前記プロペラの直径の50%以下であってもよい。船舶の前後方向における船尾フィンの前縁から後縁までの長さが一定以上長くなると、船尾フィンが下降流を受けて発生させる推力よりも、船尾フィンが水流を受けることによる抵抗の影響が大きくなる。この構成によれば、船舶の前後方向における船尾フィンの前縁から後縁までの長さの平均値がプロペラの直径の50%以下に制限しているため、船尾フィンが水流を受けることによる抵抗の影響を小さくしつつ、船尾フィンが下降流を受けて発生させる推力を大きくすることができる。 In the above-mentioned stern fin, the average value of the length from the leading edge to the trailing edge of the stern fin in the front-rear direction of the ship may be 50% or less of the diameter of the propeller. When the length from the leading edge to the trailing edge of the stern fin in the longitudinal direction of the ship is longer than a certain length, the effect of resistance due to the stern fin receiving water flow is greater than the thrust generated by the stern fin receiving downward flow Become. According to this configuration, since the average value of the length from the leading edge to the trailing edge of the stern fin in the longitudinal direction of the ship is limited to 50% or less of the diameter of the propeller, the resistance due to the stern fin receiving water flow While reducing the influence of the stern fins, the thrust generated by the stern fins can be increased.
また、本発明に係る船舶は、上記の船尾フィンを備える船舶である。 Moreover, the ship which concerns on this invention is a ship provided with said stern fin.
本発明によれば、船舶の推進をアシストする効率を確実に向上させることができる船尾フィンおよびそれを備えた船舶を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stern fin which can improve reliably the efficiency which assists the propulsion of a ship, and a ship provided with the same can be provided.
(本発明の着眼点)
まず、本発明の着眼点について、図7A〜図7Cを参照して説明する。図7Aは、比較的速度の遅い低速船のプロペラ位置におけるプロペラ右側の水の流れを示した伴流分布図の一例である。図7Bは、比較的速度の速い中速船のプロペラ位置におけるプロペラ右側の水の流れを示した伴流分布図の一例である。図7Cは、速度の速い高速船のプロペラ位置におけるプロペラ右側の水の流れを示した伴流分布図の一例である。
(The point of view of the present invention)
First, the point of view of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7C. FIG. 7A is an example of a wake distribution diagram showing the flow of water on the right side of the propeller at the propeller position of a relatively slow, low speed ship. FIG. 7B is an example of a wake distribution diagram showing the flow of water on the right side of the propeller at the propeller position of a relatively fast medium-speed ship. FIG. 7C is an example of a wake distribution diagram showing the flow of water on the right side of the propeller at the propeller position of a high-speed high-speed ship.
なお、本明細書において、低速船とは、計画航海速力のフルード数Fnが0.17未満の船舶をいい、中速船とは、計画航海速力のフルード数Fnが0.17以上で且つ0.19未満の船舶をいい、高速船とは、計画航海速力のフルード数Fnが0.19以上の船舶をいう。フルード数Fnは下記の式で表される。
Fn=U/(L×g)1/2
なお、Uは、計画航海速力[m/s]であり、Lは、水線長さ[m]であり、gは、重力加速度[m/s2]である。
In this specification, a low-speed ship refers to a ship whose Froude number Fn of the planned voyage speed is less than 0.17, and a medium-speed ship means a Froude number Fn of the planned voyage speed of 0.17 or more. A ship less than 19 is meant, and a high-speed ship is a ship with a Froude number Fn of 0.19 or more for the planned voyage speed. The Froude number Fn is expressed by the following equation.
Fn = U / (L × g) 1/2
Here, U is the planned sailing speed [m / s], L is the water line length [m], and g is the gravitational acceleration [m / s 2 ].
図7A〜図7Cには、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸が示されている。Z軸は、船舶の中心ラインに一致するように、船舶の上下方向に延びるように示されている。Y軸は、プロペラ軸を通過し、船舶の幅方向に延びるように示されている。X軸は、プロペラ軸に一致し、船舶の船長方向に延びるように示されている。図7A〜図7Cに示すベクトルは、YZ平面の水の流れの向きと大きさを示している。また、図7Aおよび図7Bに示す等値線は、XZ平面の水の流れの分布を示す。等値線は、船速(より詳しくは計画航海速力)に対する水の流速のX成分の比率が等しい点を結んだ線であり、その比率が各等値線の近傍に示されている。また、図7A〜図7Cでは、プロペラの羽根部(ブレード)が回転する際に当該羽根部の翼端部が描く円を破線で示す。 7A to 7C show X, Y, and Z axes orthogonal to one another. The Z-axis is shown as extending in the vertical direction of the vessel to coincide with the centerline of the vessel. The Y axis is shown passing through the propeller axis and extending in the width direction of the vessel. The X-axis is shown as coinciding with the propeller axis and extending in the direction of the length of the vessel. The vectors shown in FIGS. 7A to 7C indicate the direction and magnitude of water flow in the YZ plane. Also, the contours shown in FIGS. 7A and 7B show the distribution of water flow in the XZ plane. An isoline is a line connecting points at which the ratio of the X component of the flow velocity of water to the boat speed (more specifically, the planned voyage speed) is equal, and the ratio is shown in the vicinity of each isoline. Moreover, in FIG. 7A-FIG. 7C, when the blade part (blade) of a propeller rotates, the circle which the wing end part of the said blade part draws is shown with a broken line.
図7Aに示す低速船の伴流分布図では、YZ平面のベクトルが示すように、プロペラの回転軸の高さ近傍、言い換えればY軸の近傍における船体中心ラインから一定の距離離れた位置に上下方向の流れが交差して回転流、すなわちビルジ渦が発生している。また、図7Aの等値線を見てみると、この渦の近傍は、船速に対する水の流速のX成分の比率(つまり、船長方向における船体に対する水の相対速度)が小さい領域となっている。このように、低速船では、船尾フィンをビルジ渦の中心まで張り出させたとしても、船体から渦に向かうにつれて水の流速が遅くなっており、船尾フィン自体が抵抗にはなりにくい。 In the wake distribution map of the low-speed ship shown in FIG. 7A, as indicated by the vector on the YZ plane, it is located at a certain distance from the ship center line near the height of the propeller rotation axis, in other words, near the Y axis. Flows in the direction cross each other to generate rotational flow, that is, a bilge vortex. Also, looking at the isopleth in FIG. 7A, the vicinity of this vortex is a region where the ratio of the X component of the flow velocity of water to the ship speed (that is, the relative velocity of water to the hull in the ship length direction) is small. There is. As described above, in a low speed ship, even if the stern fin is extended to the center of the bilge vortex, the flow velocity of water is decreased as it goes from the hull to the vortex, and the stern fin itself is unlikely to be resistant.
一方、図7Bに示す中速船の伴流分布図および図7Cに示す高速船の伴流分布図では、YZ平面のベクトルが示すように、図7Aのようなはっきりとした渦が見られない。また、図7Bおよび図7Cの等値線を見てみると、船体の中心ラインから離れた位置に図7Aに示されたような水の流速が遅い領域は生じておらず、低速船とは異なり、船体から離れるにつれて水の流速が速くなる。このため、本願発明者らは、計画航海速力のフルード数Fnが0.17以上である中速船および高速船では、船体から張り出す長さが大きくなるように設計された船尾フィンが、船尾フィン自体の抵抗が大きくなることで、かえって船舶の推進に悪影響を与える可能性があると考えた。本発明は、このような着眼点に基づきなされた発明である。 On the other hand, in the wake distribution map of the medium-speed ship shown in FIG. 7B and the wake distribution map of the high-speed ship shown in FIG. 7C, no clear vortices as shown in FIG. . Also, looking at the isopleths in FIGS. 7B and 7C, there is no area where the flow velocity of water is slow as shown in FIG. 7A at a position away from the center line of the hull, and Differently, the flow velocity of water increases with distance from the hull. For this reason, in the medium speed vessels and high speed vessels where the Froude number Fn of the planned sailing speed is 0.17 or more, the inventors of the present invention have stern fins designed to increase the length of overhang from the hull. It was thought that the increase in the resistance of the fins themselves could adversely affect the propulsion of the ship. The present invention is an invention made based on such a point of view.
(実施形態)
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施形態に係る船舶1Aの船尾部3の概略側面図である。本実施形態の船舶1Aは、計画航海速力のフルード数Fnが0.17以上の中速船または高速船である。また、船舶1Aは、その船体2の中央にプロペラ4が設けられた一軸船である。
FIG. 1 is a schematic side view of a stern 3 of a
図1に示すように、プロペラ4は、船体2における船尾部3に配置され、この船尾部3にプロペラ4は設けられている。なお、本明細書において、「船尾部」とは、船体2のうち、プロペラ4から前方に船長の40%を占める部分をいう。プロペラ4は、船長方向に沿って延び、船体2から後方に突出する軸部5と、当該軸部5のまわりに周方向に並ぶ複数の羽根部6を備える。プロペラ4は、軸部5に沿って延びる回転軸SCを中心に回転する。また、船尾部3には、プロペラ4の後方に舵7が配置される。
As shown in FIG. 1, the propeller 4 is disposed at the stern 3 of the
船体2におけるプロペラ4より進行方向前方側(船首側)には、一対の船尾フィン10が設けられている。船尾フィン10は、船体2の表面に沿って斜め下後方に流れる下降流Saを受けて、船舶1Aの推進をアシストするためのものである。
A pair of
図2は、図1におけるII-II矢視断面図である。一対の船尾フィン10は、それぞれ船体2における船尾部3の左右の各側面から左右方向(即ち、船幅方向)に水平に張り出すように取り付けられている。なお、図2では、簡単化のため、船尾部3右側のみ示し、船尾部3左側は省略する。図2に示すように、船舶1Aの船尾部3の表面の近傍では、船体2の表面に沿って斜め下後方に流れる下降流Saが生じており、また、船尾部3の表面から離れた箇所では、斜め上後方に流れる上昇流Sbが生じている。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The pair of
図3は、図1における船尾フィン10を拡大した側面図である。図3に示すように、船尾フィン10の船体2の側面からの張り出し方向に対して垂直な船尾フィン10の断面形状は翼型である。船尾フィン10における上面14と下面15との中点を順々に結んで得られる中心線(キャンバーライン)L1は、下に凸である。
FIG. 3 is an enlarged side view of the
また、船尾フィン10は、その前縁11が後縁12より上方に位置するように船体2側面に取り付けられている。具体的には、船尾フィン10は、前縁11と後縁12を結んだ直線である翼弦線(コードライン)L2が下降流Saに概ね沿うように船体2に取り付けられている。例えば、船尾フィン10は、水平面に対して翼弦線L2のなす角(取付角度)θ1が、下記の式(1)を満たすように、船体2に取り付けられている。
0°<θ1≦20° ・・・(1)
The
0 ° <θ1 ≦ 20 ° (1)
船尾フィン10がこのような形状および姿勢(取付角度)をとるため、船尾フィン10は、船体2近傍を流れる下降流Saを受けて、図3に示すように斜め前方に揚力Fを発生させる。そして、この揚力Fの前向き成分Faが、船舶1Aの推進に利用される。
Since the
図4は、図1におけるIV-IV矢視断面図である。なお、図4では、簡単化のため、船尾部3左側は省略し、また、プロペラ4は省略する。船尾フィン10の前縁11および後縁12は、船体2の側面から船幅方向に延びる。より具体的には、前縁11は、船体2の左右方向における中心ラインCLに垂直な方向に対して、所定の角度(後退角)θ2だけ後方に傾いて延び、後縁12は、船体2の中心ラインCLに対して垂直に延びる。船尾フィン10の翼端部13は、前縁11および後縁12の船体2から遠位側端部同士をつなぐように、船長方向に平行に延びる。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. In addition, in FIG. 4, the
本実施形態では、船尾フィン10は、プロペラ4の直径Dに対する最大張り出し長さWの割合が所定の範囲内に収まるよう制限されている。具体的には、船長方向に垂直である張り出し方向(本実施形態では、船幅方向)における船尾フィン10の船体2側面からの最大張り出し長さWは、プロペラ4の直径Dの2%以上で且つ15%以下であり、より好ましくは4%以上で且つ10%以下である。即ち、張り出し方向における船尾フィン10の船体2側面からの最大張り出し長さWは、少なくとも下記の式(2)を満たす。
W≦D×0.15 ・・・(2)
なお、最大張り出し長さとは、船尾フィン10の翼根部(すなわち、前縁11における船体2に近位側端部11aから後縁12における船体2に近位側の端部12aまでの部分)から翼端部13までの張り出し方向に沿った長さが最大となる値である。
In the present embodiment, the
W ≦ D × 0.15 (2)
Note that the maximum overhang length refers to the wing root of the stern fin 10 (that is, the portion from the
プロペラ4の直径Dに対する最大張り出し長さWの割合について、図5を参照しながら説明する。図5は、フルード数Fnが0.14の低速船、フルード数Fnが0.17の中速船、フルード数Fnが0.20の高速船について、本発明者らが実施した試験の結果を示すグラフである。図5のグラフの横軸は、プロペラ4の直径Dに対する船尾フィン10の最大張り出し長さWの割合(以下、「張り出し量」と称し、単位は[%]とする。)である。即ち、張り出し量は、プロペラ4の直径Dを100としたときの船尾フィン10の最大張り出し長さWの値であり、「最大張り出し長さ÷プロペラ直径×100」という式で算出される。図5のグラフの縦軸は、船舶1Aの推進をアシストする効率を示しており、具体的には、船体2を所定の速度で進行させるためにプロペラ4の回転に必要となる馬力に関して、船体2に船尾フィン10を取り付けない場合の馬力に対する船体2に船尾フィン10を取り付けた場合の馬力の減少率(以下、「馬力減少率」と称する。)である。
The ratio of the maximum overhang length W to the diameter D of the propeller 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the results of tests conducted by the present inventors on a low speed ship having a fluid number Fn of 0.14, a medium speed ship having a fluid number Fn of 0.17, and a high speed ship having a fluid number Fn of 0.20. FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 5 is the ratio of the maximum extension length W of the
図5に示すように、低速船では、張り出し量が30%以下の範囲において、張り出し量が大きくなるにつれ馬力減少率が大きくなっている。これに対し、中速船および高速船では、馬力減少率は、張り出し量が大きくなるにつれて大きくなり2%以上で且つ15%以下のある値で最大となった後、徐々に低減する。中速船および高速船では、少なくとも張り出し量が2%以上で且つ15%以下である範囲における馬力減少率が、それ以外の範囲の馬力減少率に比べて大きい。すなわち、図5から、張り出し量が少なくとも2%以上15%以下の範囲にあれば、船舶1Aの推進に悪影響を及ぼすことがなく、且つ十分な馬力減少率が得られることが分かる。
As shown in FIG. 5, in a low speed ship, the rate of decrease in horsepower increases as the amount of overhang increases in the range where the amount of overhang is 30% or less. On the other hand, in the medium-speed and high-speed vessels, the horsepower reduction rate increases as the overhang amount increases and gradually decreases after reaching a maximum value of 2% or more and 15% or less. In the medium-speed and high-speed vessels, the reduction in horsepower at least in the range where the overhang amount is 2% or more and 15% or less is larger than the reduction in horsepower in the other range. That is, it can be seen from FIG. 5 that if the overhang amount is in the range of at least 2% to 15%, the propulsion of the
図4に戻って、本実施形態では、船体2の船尾部3下部は、後方にいくにつれて先細るように形成されている。このため、張り出し方向における船尾フィン10の船体2側面からの張り出し長さは、船体2の中心ラインCLに対して垂直に延びる後縁12において最大となっている。即ち、本実施形態では、船尾フィン10の最大張り出し長さWは、後縁12における船体2に近位側の端部12aから、船体2から遠位側の端部12bまでの長さである。
Returning to FIG. 4, in the present embodiment, the lower portion of the
船体2の前後方向における船尾フィン10の前縁11から後縁12までの長さが一定以上長くなると、船尾フィン10が下降流Saを受けて発生させる推力よりも、船尾フィン10が水流を受けることによる抵抗の影響が大きくなる。このため、本実施形態では、船尾フィン10の前後方向の長さは、一定以下になるように制限されている。
When the length from the leading
具体的には、船体2の前後方向における船尾フィン10の前縁11から後縁12までの長さの平均値Eaが、プロペラ4の直径Dの50%以下となるように制限されている。本実施形態では、前縁11が、船体2の中心ラインCLに対し垂直な方向に対して後方に傾いて延びており、後縁12が、船体2の中心ラインCLに対して垂直に延びているため、船尾フィン10における前縁11から後縁12までの長さは、船体2から離れるにつれて短くなる。即ち、船体2の前後方向における船尾フィン10の前縁11から後縁12までの長さは、前縁11における船体2に近位側端部11aで最大となり、前縁11における船体2から遠位側端部11bで最小となる。本実施形態では、前縁11および後縁12が平面視して直線状であるため、前縁11の端部11aから後縁12までの長さをE1、前縁11の端部11bから後縁12までの長さをE2とすると、前縁11から後縁12までの長さの平均値Eaは、下記の式(3)で表される。
Ea=(E1+E2)/2 ・・・(3)
Specifically, the average value Ea of the lengths from the leading
Ea = (E1 + E2) / 2 (3)
そして、船尾フィン10は、前縁11から後縁12までの長さの平均値Eaが、プロペラ4の直径Dの50%以下、即ち下記の式(4)を満たすように取り付けられる。
Ea≦D×0.5 ・・・(4)
Then, the
Ea ≦ D × 0.5 (4)
船体2近傍の下降流Saは、粘性の影響のため流速が遅い。本実施形態では、駆動するプロペラ4のサクション効果を利用して、船体2近傍であってもより速い水の流れを受けるよう、船尾フィン10は、プロペラ4の前方近傍で且つプロペラ4の回転軸SCの高さ近傍に配置される。ここで、プロペラ4の回転軸SCの高さ近傍とは、プロペラ4の回転軸SCの高さまでの上下方向の距離Hがプロペラ4の直径Dの30%以下の範囲をいい、当該範囲に船尾フィン10の最下点が位置するときに、船尾フィン10がプロペラ4の回転軸SCの高さ近傍に配置されているものとする。
The downflow Sa near the
船尾フィン1の上下方向の位置に関して、好ましくは、船尾フィン10の最下点がプロペラ4の回転軸SCの高さより上方に位置する場合には、船尾フィン10は、当該最下点から回転軸SCの高さまでの上下方向の距離Hがプロペラ4の直径Dの10%以下となるように、船体2に配置される。また、好ましくは、船尾フィン10の最下点がプロペラ4の回転軸SCの高さより下方に位置する場合には、船尾フィン10は、当該最下点から回転軸SCの高さまでの上下方向の距離Hがプロペラ4の直径Dの30%以下となるように、船体2に配置される。なお、本実施形態では、図1に示すように、船尾フィン10は、その最下点とプロペラ4の回転軸SCの高さが一致するように、船体2に配置されている。言い換えれば、本実施形態の船尾フィン10は、当該船尾フィン10の最下点からプロペラ4の回転軸SCの高さまでの上下方向の距離Hがゼロとなるように配置されている。距離Hがゼロであるため、図1において距離Hは省略する。
With regard to the vertical position of the stern fin 1, preferably, when the lowermost point of the
また、船尾フィン1の前後方向に関しては、船尾フィン10の後縁12は、プロペラ4から船体2の進行方向前方側にプロペラ4の直径Dの2倍だけ離れた位置より、船体2の進行方向後方側に位置する。言い換えれば、図1に示すプロペラ4の軸部5から船尾フィン10の後縁12までの船体2の前後方向における距離Gは、プロペラ4の直径Dの2倍以下であり、下記の式(5)を満たす。
G≦D×2.0 ・・・(5)
Further, with respect to the longitudinal direction of the stern fin 1, the trailing
G ≦ D × 2.0 (5)
以上説明したように、本実施形態に係る船尾フィン10を備えた中速船または高速船の船舶1Aでは、張り出し方向における船尾フィン10の船体2の側面からの最大張り出し長さWが、プロペラ4の直径Dの15%以下であり、流れの速度が遅い領域に船尾フィンを設置するため、船尾フィン10自体による抵抗が低減されて、船舶1Aの推進をアシストする効率を確実に向上させることができる。
As described above, in the
また、本実施形態では、船尾フィン10の後縁12は、プロペラ4から船体2の進行方向前方側にプロペラ4の直径Dの2倍だけ離れた位置より、船体2の進行方向後方側に位置する。また、船尾フィン10は、その最下点からプロペラ4の回転軸SCの高さまでの上下方向の距離Hが所定の範囲内に制限されるように、船体2に配置されている。このように、船尾フィン10がプロペラ4の前方近傍に配置されるため、駆動するプロペラ4のサクション効果により、船体2近傍であってもより速い水の流れを船尾フィン10に受けさせることができる。これにより、船尾フィン10が下降流Saを受けて発生させる推力を大きくすることができる。
Further, in the present embodiment, the trailing
また、本実施形態では、船体2の前後方向における船尾フィン10の前縁11から後縁12までの長さの平均値がプロペラ4の直径Dの50%以下に制限しているため、船尾フィン10が水流を受けることによる抵抗の影響を小さくしつつ、船尾フィン10が下降流Saを受けて発生させる推力を大きくすることができる。
Further, in the present embodiment, since the average value of the length from the leading
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、船尾フィン10は、張り出し方向に対して垂直な断面形状が翼型であったが、本発明の船尾フィンの形状はこれに限定されず、当該船尾フィンの上面と下面との中点を順々に結んで得られる中心線が下に凸であればよい。例えば、本発明の船尾フィンは、張り出し方向に対して垂直な断面形状が全体として下に凸であり、且つ、船尾フィンの上面と下面との上下方向の厚みが前縁から後縁にかけて概ね一定である板状部材であってもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、船尾フィン10の取付位置や大きさは、上記実施形態に限定されない。例えば、船尾フィン10の後縁12が、プロペラ4から船体2の進行方向前方側にプロペラ4の直径Dの2倍より離れていてもよいし、また、船尾フィン10の最下点からプロペラ4の回転軸SCの高さまでの上下方向の距離Hは、船尾フィン10の最下点がプロペラ4の回転軸SCの高さより上方に位置する場合に、プロペラ4の直径Dの10%より大きくてもよいし、また、船尾フィン10の最下点がプロペラ4の回転軸SCの高さより下方に位置する場合に、プロペラ4の直径Dの30%より大きくてもよい。船体2の前後方向における船尾フィン10の前縁11から後縁12までの長さの平均値Eaは、プロペラ4の直径Dの50%より大きくてもよい。
Moreover, the attachment position and magnitude | size of the
また、上記実施形態では、船尾フィン10の前縁11が後縁12より上方に位置していたが、これに限定されず、前縁11と後縁12が同じ高さであってもよい。即ち、水平面に対して船尾フィン10の翼弦線L2のなす角θ1は0°であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、前縁11が、船体2の中心ラインCLに垂直な方向に対して、所定の角度(後退角)θ2だけ後方に傾いて延びていたが、これに限定されず、例えば、前縁11が船体2の中心ラインCLに垂直な方向に延びていてもよい。また、上記実施形態では、後縁12が、船体2の中心ラインCLに対して垂直に延びていたが、これに限定されず、後縁12が、船体2の中心ラインCLに垂直な方向に対して所定の角度だけ前方または後方に傾いて延びていてもよい。また、前縁11および後縁12を平面視したときの各形状は、直線状でなくてもよい。例えば、前縁11および後縁12を平面視したときの各形状は、曲線状であってもよいし、船体2から延びる直線部が前方または後方に1回または複数回折れ曲がった形状であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、船尾フィン10は、船体2の側面から水平に張り出していたが、船尾フィン10は船体2の側面から遠ざかるにつれて上方または下方に傾斜するように延びていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、船尾部には、本発明の船尾フィン以外のフィンが設けられていてもよい。 Moreover, fins other than the stern fin of this invention may be provided in the stern part.
また、上記実施形態では、船尾フィン10が一軸船に取り付けられる例を説明したが、本発明の船尾フィンは、多軸船にも適用可能である。例えば船尾フィンは、二軸船に取り付けられてもよい。図5に、二軸船である船舶1Bの船尾部3を後方から見た模式図を示す。図5において、上記実施形態と実質同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。図5に示すように、船舶1Bの船体2は、下方に突出する一対のスケグ部8を有する。一対のスケグ部8は、船体2の左右方向に離間しており、船体2の中心ラインCLに対して左右対称な位置にある。各スケグ部8には、上記実施形態と同様に、回転軸SCを中心に回転する図略のプロペラが設けられている。各スケグ部8の左右の各側面に、上記実施形態と同様に、船尾フィン10が取り付けられる。図5に示した二軸船の船舶1Bでも、上記実施形態で示した一軸船の船舶1Aと同様の効果を得ることができる。
Moreover, although the example in which the
なお、図5に示した船舶1Bは、各スケグ部8に2つの船尾フィン10が取り付けられていたが、船尾フィン10は、各スケグ部8の船体2中央側にのみ設けられてもよいし、各スケグ部8の船体2外方側にのみ設けられてもよい。これらの場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the
1A,1B :船舶
2 :船体
3 :船尾部
4 :プロペラ
10 :船尾フィン
11 :前縁
12 :後縁
14 :上面
15 :下面
1A, 1B: ship 2: hull 3: stern 4: propeller 10: stern fin 11: leading edge 12: trailing edge 14: upper surface 15: lower surface
Claims (5)
前記船尾フィンは、前記プロペラより前記船舶の進行方向前方側で且つ前記プロペラの回転軸の高さ近傍に位置し、
前記船尾フィンの前記船尾部の側面からの張り出し方向に対して垂直な前記船尾フィンの断面形状における、前記船尾フィンの上面と下面との中点を順々に結んで得られる中心線は、下に凸であり、
前記張り出し方向における前記船尾部の側面からの前記船尾フィンの最大張り出し長さは、前記プロペラの直径の2%以上で且つ15%以下である、船尾フィン。 A stern fin attached to the side of the stern of a ship provided with a propeller and having a Froude number of 0.17 or more for the planned sailing speed,
The stern fin is located forward of the propeller in the traveling direction of the ship and near the height of the rotation axis of the propeller.
A center line obtained by sequentially connecting middle points between the upper surface and the lower surface of the stern fin in the cross-sectional shape of the stern fin perpendicular to the overhanging direction of the stern fin from the side surface of the stern part is lower Is convex,
A stern fin, wherein the maximum overhang length of the stern fin from the side surface of the stern in the overhang direction is 2% or more and 15% or less of the diameter of the propeller.
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