JP2020164037A - 船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラの大型化を可能にする一方、推進性能を低下させない船尾形状の船舶を提供する。【解決手段】低回転大型プロペラ２０を装備した船舶１０の船尾部５０において、中央ラインに沿った船尾プロファイルＬを、プロペラ２０の位置Ｐから後方側で変化させ（傾斜を下げ）、喫水線ＷＬに沿った直線Ｌ２で構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、プロペラを装備する船舶の船尾形状に関する。

商用貨物船などの排水量型船舶では、推進性能を向上させるため、プロペラ効率を向上させることが要求される。プロペラ効率とプロペラ荷重度との間には負の相関関係があり、プロペラ荷重度が小さいほどプロペラ効率が高くなる。そのため、プロペラ直径を大きくし、プロペラ回転数を低減させることで、プロペラ荷重度を下げる取り組みが行われている。

プロペラの大型化は、プロペラとプロペラ上側の船底とのクリアランスを狭めることになり、これによって、プロペラ回転に伴う水圧変動が船体表面により伝わって船体の振動が大きくなる。これを避けるためには、船尾形状を変更しなければならない。プロペラの大型化を回避しながらプロペラ効率を上げるため、例えば、肥大船に対して２つのプロペラを船尾に装備し、プロペラ翼掃過面積の大きさを調整する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００７−２３０５４１号公報

プロペラの形状、数などを設計変更することによってプロペラ効率を上げるのは、従来の一軸型の船舶では対応できない場合が生じる。また、プロペラの大型化に合わせてクリアランスを確保するように船尾形状を変更すると、排水量減少を伴い、これを補うために別の箇所で船型を肥大化させると、推進性能が低下する。

したがって、プロペラの大型化を可能にする一方、推進性能を低下させない船尾形状の船舶を提供することが求められる。

本発明の船舶は、例えば、船尾端がトランサムスターン型の肥大船に適用することが可能であり、プロペラを装備している。

本発明の船尾部のオーバーハング部分（以下、船尾オーバーハングという）は、横断面が下方に凸形状であって、船尾端に向けて横断面および幅が縮小している。船尾造波抵抗を減少させるような形状、例えば、中央部で上方に向けてアーチ形に窪んだ形状ではなく、また、幅が船尾端方向へ一定幅を維持する形状とも相違する。

そして本発明では、船尾オーバーハングの船体中心ラインに沿った喫水線下の船尾プロファイルにおいて、プロペラの位置と船尾端との区間で、傾斜が、排水量増加方向に変わる。ただし、喫水線から離れる方向を除く。このような船尾プロファイルは、従来のように船尾造波抵抗の低減という観点ではなく、大型プロペラの装備という観点から初めて導かれたものである。ここで、「傾斜」は、直線によるラインであればその傾き度合い（傾斜角）で程度を表すことが可能であり、曲線によるラインであれば、曲率の大きさなど曲がり具合によってその程度を表すことができる。船尾プロファイルは、例えば、曲線と直線とを繋ぐラインで構成し、曲線から直線に変わる点で傾斜を変化させるようにすることが可能であり、また、傾斜角の異なる直線、あるいは曲率の異なる曲線を用いて船尾プロファイルを構成することも可能である。

プロペラの後方に配置された舵を船尾オーバーハングの船底部に取り付ける場合、舵の取り付け位置とプロペラの位置の区間で、傾斜が変わるように構成することができる。特に、傾斜を、プロペラの位置で変わるようにすることができる。例えば、船尾プロファイルにおいて、傾斜が変化する変曲点から船尾端まで、傾斜角一定とすることが可能であり、あるいは、上方に傾斜せず喫水線に沿った直線にすることも可能である。また、傾斜の変わる変曲点から船尾端までのラインが、変曲点より前側と比べて曲率が小さい、すなわち緩やかに湾曲する曲線で構成することもできる。

本発明によれば、プロペラの大型化を可能にする一方、推進性能を低下させない船尾形状の船舶を提供することができる。

本実施形態である船舶の船尾側の概略的側面図である。 図１の船体後方から見た船尾正面図（正面線図）である。 図１の船舶の側面図（側面線図）である。 従来型の船尾形状を示す船舶の側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である船舶の船尾側の概略的側面図である。

船舶１０はプロペラ２０を装備した一軸型の船舶であり、ここでは肥大船として構成されている。また、船舶１０は、船尾部５０の船尾端５０Ｅが切り立った平面をもつトランサムスターン型の船として構成されている。舵３０の前方に対向配置されるプロペラ２０は、ここでは低回転大直径プロペラとして構成されている。舵３０は、船尾部５０の突出部分である船尾オーバーハング５０Ａの船底部５０Ｂに舵柱３２を介して取り付けられ、ここでは高揚力舵（例えば、フラップ舵）で構成されている。船尾オーバーハング５０Ａの船底部５０Ｂは、喫水線（計画満載喫水線）ＷＬ以下、すなわち水面下にある。

図２は、図１の船体後方から見た船尾正面図である。

船舶１０の船尾部５０は、下方に凸型に湾曲した形状であって、船尾端５０Ｅに向けて絞り込むように連続的に縮径している。すなわち、船尾部５０は、幅および横断面が船尾端５０Ｅに向けて縮小する曲面形状になっている。このような船尾形状は、高速船などで見られるような、中央部で上方に向けてアーチ形に窪んだ形状や、幅が船尾端方向へ向けて一定幅を維持する船尾形状とは相違し、また、船底部５０Ｂ全体が喫水線ＷＬより下にある点からも相違する。

図３は、図１の船舶１０の側面図である。図４は、従来型の船尾部をもつ船舶の側面図である。ただし、図３では、図１のプロペラ２０、舵３０の側面図を合わせて図示している。

舵３０は、船体中央ラインに沿った位置が従来と比べて船尾端５０Ｅに近く、舵３０の前端部３０Ｐも船尾端５０Ｅに寄っている。それに合わせてプロペラ２０の位置も、船尾端５０Ｅ側に位置している。一方、プロペラ２０付近の船底部６０とプロペラ２０との距離間隔Ｓは従来と変わらず、プロペラ２０より前方側で従来と比べて大きなスペースが生じないプロファイルが採用されている。

図３に示すように、船体中央ラインに沿った船尾オーバーハング５０Ａの船尾プロファイルＬは、プロペラ２０の位置Ｐより前方側（船尾オーバーハング５０Ａの奥側）は曲線Ｌ１で構成される一方、プロペラ２０の位置Ｐから船尾端５０Ｅまでの区間Ｄは、直線Ｌ２で構成されている。曲線Ｌ１、直線Ｌ２は、いずれも喫水線ＷＬより下に位置する。

船尾プロファイルＬの曲線Ｌ１は、プロペラ２０の頂部と船尾オーバーハング５０Ａの船底部５０ＢとのクリアランスＣがプロペラ振動の影響を与えない距離を確保するように、その曲がり具合（曲率）が定められている。一方、直線Ｌ２は、喫水線ＷＬに沿った直線となっている。本実施形態では、互いに異なるラインである曲線Ｌ１と直線Ｌ２との境界となる変曲点Ｔが、プロペラ位置Ｐに一致する。

このように喫水線下にある船尾オーバーハング５０Ａの船尾プロファイルＬを構成することにより、船尾オーバーハング５０Ａの船底部５０Ｂでは、従来のような船尾端５０Ｅに向けて上方に一定角度で傾斜する形状５０’（図４参照）と比べ、排水量が確保される。

上述したように、プロペラ２０が低回転大型プロペラで構成される場合、プロペラ振動（プロペラ回転に伴う水圧変動が船体表面に伝わることによる船体の振動）を抑えるため、プロペラ２０の頂部と船底部５０Ｂとの間に十分なクリアランスＣが確保されている。しかしながら、このクリアランスＣの確保は、仮に従来のように上方に向けて船尾オーバーハング５０Ａの船底部５０Ｂが傾斜していると、プロペラ位置Ｐから船尾端５０Ｅまでの区間Ｄで排水量が減少してしまう。しかしながら、プロペラ２０の位置Ｐから船尾プロファイルＬの傾きを喫水線ＷＬに沿ったラインに変化させているため、プロペラ２０の位置Ｐの後方側で、図１、図３においてＷで示した部分の排水量が確保される。

そのため、低回転大直径プロペラ２０の採用に伴う排水量減少をプロペラ２０の位置よりも前側で確保する必要がなく、船体の肥大度を上げなくて済み、推進効率が低下しない。また、プロペラ２０とその付近の船底部６０との距離間隔も、従来船型と同等の距離間隔を維持しており、このことも船体の肥大度を上げないことに貢献している。

また、船尾プロファイルＬの傾斜が変化する変曲点Ｔが、クリアランスＣの確保の観点から最も前方側に当たるプロペラ２０の位置Ｐに相当するため、それより後方側で十分な排水量を確保することができ、特に、喫水線ＷＬに沿った直線Ｌ２に定めることによって、排水量を十分確保することができる。そしてこのような船尾プロファイルＬを定めることによって、船尾部５０の形状を複雑な曲面形状にしなくて済み、建造が容易となる。

このように本実施形態によれば、低回転大直径プロペラ２０を装備した船舶１０の船尾部５０において、中央ラインに沿った喫水線ＷＬ下にある船尾オーバーハング５０Ａの船尾プロファイルＬを、プロペラ２０の位置Ｐを変曲点Ｔとしてその後方側で変化させ（従来よりも傾斜を下げ）、喫水線ＷＬに沿った直線Ｌ２で構成する。排水量を増加させる方向に変化させることで、低回転大直径プロペラ２０を採用しても推進性能を低下させなくて済む。

船尾プロファイルＬは、プロペラ位置Ｐでなく、それよりも後端側で変曲点Ｔを設け、その傾斜度合いを変化させてもよい。変曲点Ｔは、従来型高速船の船尾プロファイルのように流速変化を伴う流場変化をもたらすために設けられるものではなく、排水量確保の観点から設けられるものであるから、プロペラ位置Ｐから船尾端５０Ｅまでの区間Ｄで任意に設けることが可能である。例えば、船尾オーバーハング５０Ａの船底部５０の形状が舵３０の取り付けやすさに影響することを考えれば、舵３０の取り付け位置とプロペラ位置Ｐとの区間Ｅ（図３参照）に変曲点Ｔを設定してもよい。直線Ｌ２は、喫水線ＷＬに沿ったラインではなく、従来と比べて傾斜角の低い一定傾斜角の直線に定めてもよい。あるいは直線ではなく、喫水線ＷＬに平行なラインに対して漸近するような曲線にしてもよい。

なお、オーバーハング５０Ａの船底部５０Ｂは喫水線ＷＬより下に位置するため、下方、すなわち喫水線ＷＬから離れる方向に傾斜する部分を船尾プロファイルに含めると、推進性能が低下する。したがって、喫水線ＷＬから離れる方向に傾斜させない範囲で、プロペラ位置Ｐと船尾端５０Ｅとの区間Ｄに傾斜（曲率を含む）が排水量増加方向（傾斜角０°以上）に変化する変曲点Ｔをもつ船尾プロファイルＬを規定すればよい。

船舶としては、トランサムスターン型以外の肥大船であってもよく、排水量型の船舶に適用可能である。また、複数のプロペラを装備する船舶にも適用可能である。

１０ 船舶
２０ プロペラ
３０ 舵
５０ 船尾部
Ｌ 船尾プロファイル

Claims (6)

1. プロペラを装備した船舶であって、
   横断面が下方に凸形状であって、船尾端に向けて横断面および幅が縮小していく船尾オーバーハングを設け、
   前記船尾オーバーハングの船体中心ラインに沿った喫水線下の船尾プロファイルにおいて、前記プロペラの位置と船尾端との区間で、傾斜が、排水量増加方向（喫水線から離れる方向を除く）に変わることを特徴とする船舶。
2. 前記プロペラの後方に舵を備え、
   前記船尾プロファイルにおいて、傾斜が、前記プロペラの位置と前記船尾オーバーハングの船底部に対する前記舵の取り付け位置との区間で変わることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
3. 前記船尾プロファイルにおいて、傾斜が、前記プロペラの位置で変わることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶。
4. 前記船尾プロファイルにおいて、傾斜の変わる変曲点から船尾端までのラインが、傾斜角一定もしくは喫水線に沿った直線で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の船舶。
5. 前記船尾プロファイルにおいて、傾斜の変わる変曲点から船尾端までのラインが、前記変曲点より前側と比べて曲率が小さい曲線で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の船舶。
6. 前記船尾端がトランサムスターン型の肥大船であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の船舶。

Images