JP2021091250A

JP2021091250A - 船尾構造

Info

Publication number: JP2021091250A
Application number: JP2019221417A
Authority: JP
Inventors: 哲也濱野; Tetsuya Hamano; 建二郎小橋; Kenjiro Kobashi; 成子大橋; Shigeko Ohashi; 梓乃横山; Shino Yokoyama
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: CN112918652A; JP6722340B1; KR20210071845A; KR102289493B1

Abstract

【課題】ビルジ渦を利用して推進性能をさらに向上させることができる船尾構造を提供する。【解決手段】船尾構造１は、プロペラ５の前方に位置する船尾ボス３と、船尾ボス３の上方の空間を囲うように船尾ボス３に設けられた扇形のダクト６と、船尾ボス３から横向きに突出するように船尾ボス３に設けられた、斜め下向きの流れを利用して推力を発生させるフィン７を含む。フィン７へ向かう斜め下向きの流れがダクト６内へ向かう流れに変わるように、上下方向においてフィン７の全体がダクト６の下方に位置するとともに船長方向においてフィン７の少なくとも一部がダクト６の前方に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、プロペラの直前の船尾構造に関する。

従来から、プロペラへ向かう流れを利用して推力を発生させるために、船尾ボスに扇形のダクトを設けることが行われている。具体的に、扇形のダクトは、船尾ボスの上方に位置する、断面形状が翼形状の円錐面部と、この円錐面部の両端部を船尾ボスと接続する一対の連結板を含む（例えば、特許文献１参照）。円錐面部の角度は例えば９０〜１８０度であり、円錐面部の半径は後方に向かって小さくなる。

特開２０１４−１５６２０２号公報

ところで、扇形のダクトを含む船尾構造においては、さらなる推進性能の向上が望まれる。この点、船尾ボスの側方には、ビルジ渦に起因する斜め下向きの流れが存在するため、この斜め下向きの流れを利用して推進性能を向上させることが考えられる。

なお、特許文献１の図１１には、扇形のダクトの円錐面部を貫通するように斜め上向きに突出する２つのリアクションフィンを設けることが記載されているが、これらのリアクションフィンはビルジ渦に起因する斜め下向きの流れを利用して推力を発生させるものではない。

そこで、本発明は、ビルジ渦を利用して推進性能をさらに向上させることができる船尾構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の船尾構造は、プロペラの前方に位置する船尾ボスと、前記船尾ボスの上方の空間を囲うように前記船尾ボスに設けられた、扇形のダクトと、前記船尾ボスから横向きに突出するように前記船尾ボスに設けられた、斜め下向きの流れを利用して推力を発生させるフィンと、を備え、前記フィンへ向かう斜め下向きの流れが前記ダクト内へ向かう流れに変わるように、上下方向において前記フィンの全体が前記ダクトの下方に位置するとともに船長方向において前記フィンの少なくとも一部が前記ダクトの前方に位置する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、ダクトによりプロペラへ向かう流れを利用して推力を発生させることができるとともに、フィンによりビルジ渦に起因する斜め下向きの流れを利用して推力を発生させることができる。従って、扇形のダクトだけの場合に比べて推進性能をさらに向上させることができる。しかも、フィンの全体がダクトの下方に位置するので、ダクトへ向かう流れが阻害されることがない。さらに、フィンによって、フィンに向かう斜め下向きの流れがダクト内へ向かう流れに変わり、かつ加速されるため、フィンが無い場合に比べて、ダクトによる効果を向上させることができる。

本発明によれば、ビルジ渦を利用して推進性能をさらに向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る船尾構造の側面図である。図１のII−II線に沿った断面図である。図１のIII−III線に沿った断面図である。フィンの断面図である。フィンの平面図である。変形例のフィンの平面図である。フィンを含まない船尾構造の側面図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る船尾構造１を示す。この船尾構造１は、プロペラ軸４に沿って船体２から突出する船尾ボス３を含む。プロペラ軸４の先端にはプロペラ５が設けられている。すなわち、船尾ボス３は、プロペラ５の前方に位置する。

上下方向から見たとき、プロペラ軸４の中心線ＳＣは船体２の幅方向の中心線と一致してもよいし、幅方向の中心線から離れた位置で当該中心線と平行であってもよい。船幅方向から見たとき、プロペラ軸４の中心線ＳＣは水平（換言すれば、船長方向と平行）であってもよいし、前方に向かって上向きまたは下向きに傾斜してもよい。

船尾ボス３には、図２に示すように、船尾ボス３の上方の空間を囲うように扇形のダクト６が設けられている。さらに、船尾ボス３には、図３に示すように、船尾ボス３から横向きに突出するように一対のフィン７が設けられている。

例えば、ダクト６は、プロペラ５から前方の、プロペラ５の直径Ｄｓ分の範囲内に配置される。ダクト６は、船尾ボス３の上方に位置する円錐面部６１と、この円錐面部６１の両端部を船尾ボス３と接続する一対の連結板６２を含む。プロペラ軸４の中心線ＳＣと直交する面上での円錐面部６１の半径は後方に向かって小さくなる。

図示は省略するが、円錐面部６１の断面形状は翼形状である。この翼形状により、プロペラ５へ向かう流れを利用して推力を発生させることができる。連結板６２は、プロペラ軸４の中心線ＳＣと平行であってもよいし、ひねられていてもよい。

本実施形態では、円錐面部６１の両端部が、船尾ボス３の両側に発生するビルジ渦の中心ＶＣに位置している。ただし、プロペラ軸４の中心線ＳＣ回りの円錐面部６１の角度はこれに限られるものではなく、例えば９０〜１８０度の範囲内で適宜決定可能である。

各フィン７は、上述したビルジ渦に起因する斜め下向きの流れ（図１中の矢印参照）を利用して推力を発生させるものである。また、各フィン７は、当該フィン７へ向かう斜め下向きの流れがダクト６内へ向かう流れに変わるように構成されている。すなわち、上下方向においてフィン７の全体がダクト６の下方に位置するとともに、船長方向においてフィン７の少なくとも一部がダクト６の前方に位置する。このため、各フィン７は、船長方向から見たときにはダクト６と重なり合わない。上下方向から見たときには、各フィン７はダクト６と重なり合う場合もあるし、重なり合わない場合もある。本実施形態では、各フィン７の全体がダクト６の前方に位置する。

具体的に、各フィン７は、図４に示すように、前縁（leading edge）７１が後縁（trailing edge）７２よりも上方に位置するように傾斜している。本実施形態では、図１に示すように、船幅方向から見たときに、フィン７の全体がプロペラ軸４の中心線ＳＣよりも下方に位置している。ただし、フィン７は、その最上点がダクト６の最下点（船尾ボス３への連結板６２の接続箇所）よりも下方に位置する限り、フィン７の一部または全体がプロペラ軸４の中心線ＳＣよりも上方に位置してもよい。

各フィン７の船長方向に沿った断面形状は、キャンバーライン７ａが下向きに凸となる翼形状である。上述したように、船尾ボス３の側方にはビルジ渦に起因する斜め下向きの流れが存在する。従って、フィン７は、図４に示すように斜め前向きに揚力Ｆを発生させる。この揚力Ｆの前向き方向の分力Ｆａが船舶の推力となる。

例えば、船長方向に沿った断面において、前縁７１と後縁７２とを結ぶ直線であるコードライン７ｂと、後縁７２を通って船長方向と平行な線８との間の角度θは、５度以上１５度以下である。

また、本実施形態では、上下方向から見たときに、図５に示すように、各フィン７の前縁７１が船幅方向外側に向かって後ろ向きに傾斜し、後縁７２がプロペラ軸４の中心線ＳＣと直交し、先端がプロペラ軸４の中心線ＳＣと平行な直線である。ただし、上下方向から見たときのフィン７の形状はこれに限られるものではなく、適宜変更可能である。

例えば、図６に示すように、フィン７の後縁７２が船尾ボス３の表面と略垂直であり、先端が船尾ボス３の表面と略平行であってもよい。あるいは、フィン７の先端は円弧状であってもよい。

図１に示すように、ダクト６から各フィン７の前縁７１までの距離Ｄは、プロペラ５の直径Ｄｓ以下であることが望ましい。この場合、フィン７がビルジ渦が十分に発達した領域に位置することになるため、フィン７による効果を顕著に得ることができるからである。

以上説明したように、本実施形態の船尾構造１では、ダクト６によりプロペラ５へ向かう流れを利用して推力を発生させることができるとともに、フィン７によりビルジ渦に起因する斜め下向きの流れを利用して推力を発生させることができる。従って、扇形のダクト６だけの場合に比べて推進性能をさらに向上させることができる。

ところで、ダクト６がなく、ビルジ渦を利用して推力を発生せるフィン７のみが採用された船尾構造としては、フィン７がプロペラ軸４の中心線ＳＣよりも上方に配置されたものもある（例えば、国際公開第２０１９／１０２９４５号参照）。しかし、このような構成に対して、扇形のダクト６を組み合わせた場合は、船長方向から見たときに、ダクト６とフィン７とが重なり合うこともある。この場合、フィン７がダクト６へ向かう流れを阻害するため、ダクト６内へ向かう流れが遅くなるとともにダクト６による効果が小さくなる。これに対し、本実施形態では、フィン７の全体がダクトの下方に位置するので、ダクト６へ向かう流れが阻害されることがない。

さらに、本実施形態では、フィン７によって、フィン７に向かう斜め下向きの流れがダクト６内へ向かう流れに変わり、かつ加速されるため、図７に示すようなフィン７が無い船尾構造１０に比べて、ダクト６による効果を向上させることができる。

（変形例）
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。

例えば、各フィン７は、フラットな板状であってもよい。この場合、各フィン７は、前記実施形態と同様に傾斜した状態で配置されてもよいし、水平に配置されてもよい。ただし、前記実施形態のような構成（前縁７１が後縁７２よりも上方に位置し、かつ、断面形状が翼形状）であれば、各フィン７がフラットな板状である場合よりも、大きな推力を発生させることができる。

（まとめ）
本発明の船尾構造は、プロペラの前方に位置する船尾ボスと、前記船尾ボスの上方の空間を囲うように前記船尾ボスに設けられた、扇形のダクトと、前記船尾ボスから横向きに突出するように前記船尾ボスに設けられた、斜め下向きの流れを利用して推力を発生させるフィンと、を備え、前記フィンへ向かう斜め下向きの流れが前記ダクト内へ向かう流れに変わるように、上下方向において前記フィンの全体が前記ダクトの下方に位置するとともに船長方向において前記フィンの少なくとも一部が前記ダクトの前方に位置する、ことを特徴とする。

例えば、前記フィンは、前縁が後縁よりも上方に位置するように傾斜してもよい。

船長方向に沿った前記フィンの断面形状は、キャンバーラインが下向きに凸となる翼形状であってもよい。この構成によれば、フィンがフラットな板状である場合よりも、大きな推力を発生させることができる。

前記ダクトから前記フィンの前縁までの距離は、前記プロペラの直径以下であってもよい。この構成によれば、フィンはビルジ渦が十分に発達した領域に位置することになるため、フィンによる効果を顕著に得ることができる。

１船尾構造
３船尾ボス
５プロペラ
６ダクト
７フィン
７１前縁
７２後縁
７ａキャンバーライン

Claims

プロペラの前方に位置する船尾ボスと、
前記船尾ボスの上方の空間を囲うように前記船尾ボスに設けられた、扇形のダクトと、
前記船尾ボスから横向きに突出するように前記船尾ボスに設けられた、斜め下向きの流れを利用して推力を発生させるフィンと、を備え、
前記フィンへ向かう斜め下向きの流れが前記ダクト内へ向かう流れに変わるように、上下方向において前記フィンの全体が前記ダクトの下方に位置するとともに船長方向において前記フィンの少なくとも一部が前記ダクトの前方に位置する、船尾構造。
前記フィンは、前縁が後縁よりも上方に位置するように傾斜している、請求項１に記載の船尾構造。
船長方向に沿った前記フィンの断面形状は、キャンバーラインが下向きに凸となる翼形状である、請求項２に記載の船尾構造。
前記ダクトから前記フィンの前縁までの距離は、前記プロペラの直径以下である、請求項１〜３の何れか一項に記載の船尾構造。