JP2020164037A - 船舶 - Google Patents
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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)。
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。
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
20 プロペラ
30 舵
50 船尾部
L 船尾プロファイル
Claims (6)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019066545A JP2020164037A (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 船舶 |
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CN113799914A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-17 | 广州文冲船厂有限责任公司 | 一种船艉结构及船舶 |
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2019
- 2019-03-29 JP JP2019066545A patent/JP2020164037A/ja active Pending
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