JP2021501089A - 推進効率向上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】推進効率向上装置が提供される。【解決手段】本発明の実施形態による推進効率向上装置は、プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含む。【選択図】図1

Description

本発明は推進効率向上装置に関する。

最近、船舶を運用する過程で消費されるエネルギを削減するための多様な技術開発が行われているという実情がある。

エネルギ節減技術の一例として、プロペラの前方に配置されるダクトがある。

ダクトは船体の表面に沿って後方に移動する流動を通過させながら追加的な推力を発生させる。この場合、ダクトは推進効率を増加させる要因になり得る。

しかし、ダクトは他の側面からみると抵抗として作用するので、推進効率を減少させる要因にもなる。

本発明の技術的課題は、推進効率を向上させるための装置を提供することである。

前記技術的課題を解決するための本発明の推進効率向上装置の一側面（ａｓｐｅｃｔ）によれば、プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含む推進効率向上装置が提供され得る。

前記ダクトは、前記船尾ボス部に向かう方向に凸状のキャンバーを有し、前記複数の前流固定翼は、前記プロペラの回転方向に凸状のキャンバーを有し得る。

前記推進効率向上装置は、前記ダクトの前記プロペラの回転方向への第１終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼を相互連結する第１連結部と、前記ダクトの前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼を相互連結する第２連結部と、をさらに含み、前記第１連結部は、キャンバー形状が相異する前記ダクトの第１終端部と前記第１外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有し、前記第２連結部は、キャンバー形状が同じ前記ダクトの第２終端部と前記第２外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有し得る。

前記ダクトは、前記ダクトが形成する円弧の中心線に対して左側下方領域から右側上方領域にわたって延びた円弧形状を有し、前記複数の前流固定翼は、前記ダクトが形成する円弧の中心線に対して左側下方領域から右側上方領域にわたって相互離隔して配置され得る。

前記プロペラは、後方から見るとき時計回りに回転し、前記複数の前流固定翼のうち船体の左舷に位置する前流固定翼の個数は右舷に位置する前流固定翼の個数より多くてもよい。

前記ダクトが形成する円弧の中心線は、前記プロペラの回転軸より上方に位置し得る。

前記ダクトが形成する円弧の中心線と前記プロペラの回転軸との間の距離は、前記プロペラの半径の０．１倍以上０．４倍以下であり得る。

前記ダクトは、前記プロペラの回転領域内に位置し得る。

本発明の推進効率向上装置の他の側面によれば、プロペラの前方で船尾ボス部に支持され、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、前記複数の前流固定翼の終端部に支持され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、前記ダクトと前記前流固定翼を相互連結する連結部と、を含む。

前記ダクトは、前記船尾ボス部に向かう方向に凸状のキャンバーを有し、前記複数の前流固定翼は、前記プロペラの回転方向に凸状のキャンバーを有し得る。

前記連結部は、前記ダクトの前記プロペラの回転方向への第１終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼を相互連結する第１連結部と、前記ダクトの前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼を相互連結する第２連結部と、をさらに含み、前記第１連結部は、キャンバー形状が互いに相異する前記ダクトの第１終端部と前記第１外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有し、前記第２連結部は、キャンバー形状が同じ前記ダクトの第２終端部と前記第２外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有し得る。

前記第１連結部および前記第２連結部は、それぞれ前記ダクト、前記第１外側前流固定翼および前記第２外側前流固定翼とは別に製作されて結合され得る。

本発明の推進効率向上装置のまた他の側面によれば、プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含み、前記ダクトは、前記プロペラの回転方向への第１終端部から前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部に行くほどコード長さが変化する形状を有し得る。

前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼は、ルートからチップに行くほどコード長さが減少する形状を有し、前記ダクトは、前記プロペラの回転方向への第１終端部から前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部に行くほどコード長さが増加してから減少する形状を有し、前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼は、ルートからチップに行くほどコード長さが減少する形状を有し得る。

前記ダクトの前記プロペラの回転方向への第１終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼との間に介在する第１連結部と、前記ダクトの前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼との間に介在する第２連結部と、をさらに含み、前記第１連結部は、前記第１外側前流固定翼のチップから前記ダクトの第１終端部に行くほどコード長さが減少してから増加する形状を有し、前記第２連結部は、前記第２外側前流固定翼のチップから前記ダクトの第２終端部に行くほどコード長さが減少してから増加する形状を有し得る。

前記ダクトの外側に向かう一面を展開した展開図において、前記ダクトのリーディングエッジがなす曲線は単一曲率を有し得る。

本発明の推進効率向上装置のまた他の側面によれば、プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含み、前記複数の前流固定翼は、船体の長さ方向に他の位置に位置する。

前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼と前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼との間に位置する内側前流固定翼は、前記第１外側前流固定翼および前記第２外側前流固定翼より前方に位置し得る。

前記内側前流固定翼は、一つ以上の個数を有し、前記ダクトの内側面に固定される前記内側前流固定翼のチップは、その前端が前記ダクトのリーディングエッジより後方に位置し、その後端が前記ダクトのトレーリングエッジより前方に位置し得る。

前記内側前流固定翼と前記第１外側前流固定翼と前記第２外側前流固定翼は、いずれもルートとチップにおいて同じコード長さを有し、前記内側前流固定翼と前記第１外側前流固定翼および前記第２外側前流固定翼の前後距離は、前記内側前流固定翼のルートのコード長さの０．０５倍以上０．１５倍以下であり得る。

本発明の実施形態によれば、ダクトを支持する支持体としてプロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる前流固定翼を用いることによって、一般的な構造を用いてダクトを支持していた従来とは異なり、プロペラの推力を増加させて推進効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図である。 図１のプロペラが除去された斜視図である。 本発明の一実施形態による推進効率向上装置を後方から見た図である。 本発明の一実施形態による推進効率向上装置を左側から見た図である。 本発明の一実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、ダクトと前流固定翼に断面形状を追加した図である。 本発明の一実施形態による一部を左側から見た図であり、ダクトが省略された状態を示す図である。 本発明の一実施形態によるダクト、第１外側前流固定翼、第２外側前流固定翼の結合体の外側面に対する展開図を示す図である。 本発明の第２実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図である。 図８のプロペラが除去された斜視図である。 本発明の第２実施形態による推進効率向上装置を後方から見た図である。 本発明の第２実施形態による推進効率向上装置を左側から見た図である。 本発明の第２実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、ダクトと前流固定翼に断面形状を追加した図である。 本発明の第２実施形態によるダクト、第１外側前流固定翼、第２外側前流固定翼の結合体の外側面に対する展開図を示す図である。 本発明の第３実施形態による推進効率向上装置を左側から見た図である。 図１４のダクトが省略された図である。 本発明の第３実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図である。 本発明の第４実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図である。 図１７のプロペラが除去された斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置の効果を説明するための図である。 本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置の効果を説明するための図である。 本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置の効果を説明するための図である。 本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置の効果を説明するための図である。 本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置の効果を説明するための図である。 本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置の効果を説明するための図である。

本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有し得るため、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。本発明を説明するにあたり、関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。添付図面を参照して説明するにあたり、同一または対応する構成要素は同じ図面番号を付与し、それに対する重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、図２は図１のプロペラが除去された斜視図であり、図３は本発明の一実施形態による推進効率向上装置を後方から見た図であり、図４は本発明の一実施形態による推進効率向上装置を左側から見た図である。参考までに、図１ないし図４においてＸ方向プラス側は前方を意味し、Ｙ方向プラス側は左側方向を意味する。

図１ないし図４を参照すると、本実施形態の一実施形態による推進効率向上装置１００は、ダクト１１０と、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）を含む。

ダクト１１０はプロペラ３０の前方に配置される。プロペラ３０は船尾ボス部２０の後方に配置される。プロペラ３０は回転して推力を発生させる。本実施形態ではプロペラ３０は図１ないし図３を参照する場合時計回りに回転する。すなわち、プロペラ３０は後方から見るとき時計回りに回転する。

ダクト１１０は円弧形状を有する。

一例として、ダクト１１０は、図１ないし図３に示すようにダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤに対して左側下方領域から右側上方領域にわたって延びた円弧形状を有し得る。

他の例として、図面に示していないが、ダクトはダクトが形成する円弧の中心線に対して左側上方領域から右側上方領域にわたって延びた円弧形状を有し得る。

ダクト１１０が形成する円弧の円弧角は１８０度未満が好ましい。

ダクト１１０は船尾ボス部２０を部分的に囲む構造を有する。

ダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤは、図４に示すようにプロペラ３０の回転軸ＡＰより上方に位置し得る。

このとき、ダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤとプロペラ３０の回転軸ＡＰとの間の距離Ｈは、プロペラ３０の半径以上０．４倍以下であり得る。ダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤとプロペラ３０の回転軸ＡＰとの間の距離Ｈがプロペラ３０の０．４倍を超えると前流固定翼を設置できる範囲が顕著に制限される。

さらに、ダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤとプロペラ３０の回転軸ＡＰとの間の距離Ｈは、プロペラ３０の半径の０．１倍以上０．４倍以下であり得る。

ダクト１１０はプロペラ３０の回転領域内に位置する。このとき、ダクト１１０を通過する流動が整列した形態でプロペラ３０に流入することができ、プロペラ３０の推進効率が向上することができる。

このとき、ダクト１１０の半径は、プロペラの半径からダクト１１０円弧の中心線ＡＤとプロペラ３０の回転軸ＡＰとの間の距離を引いた値より小さいか同じである。

ダクト１１０は推力を発生させる。例えば、ダクト１１０は翼形断面を有し、船尾ボス部２０に向かう方向に凸状のキャンバーを有する。これについて後述する。

船体１０に沿って後方に移動する流動がダクト１１０を通る過程でダクト１１０の断面に揚力が発生する。揚力のうち船体１０の長さ方向（例えばＸ軸方向）と並ぶ成分は船体１０を推進するための推力として作用する。

ダクト１１０は別途の支持部材（図示せず）により船体１０の船尾部に支持され得る。

前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、ダクト１１０を船尾ボス部２０に対して支持する。

前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、複数で提供される。

一例として、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）の個数は、図１ないし図３に示すように４個であり得る。

他の例として、前流固定翼の個数は、図面に示していないが、３個または５個などであり得る。

複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、図１ないし図３に示すようにプロペラ３０の回転方向に離隔して配置される。言い換えると、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、図２および図３のようにダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤを中心に円弧方向に離隔配置され得る。

一例として、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、図２および図３に示すようにダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤに対して左側下方領域から右側上方領域にわたって相互離隔して配置され得る。

他の例として、複数の前流固定翼は、図面に示していないが、ダクトが形成する円弧の中心線に対して左側上方領域から右側上方領域にわたって相互離隔して配置され得る。

複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、プロペラ３０の回転方向と逆方向の旋回流を発生させる。

前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）による旋回流は、プロペラ３０に流入してプロペラ３０の回転方向の旋回流を減少させることによって推進効率を向上させる。言い換えると、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）によりプロペラ３０の回転方向と逆方向の旋回流が発生すると、プロペラ３０に流入する流動の迎角が増加し、プロペラ３０で発生する推力が増加し、これにより推進効率が向上する。

図５は本発明の一実施形態による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、ダクトと前流固定翼に断面形状を追加した図である。

図５を参照すると、本実施形態でプロペラ（図示せず）は後方から見るとき時計回りに回転する。このとき、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、プロペラ（図示せず）の回転方向と逆方向の旋回流を発生させるために、図５に示すようにプロペラ（図示せず）の回転方向に凸状のキャンバーを有する。

上述した本発明の一実施形態による推進効率向上装置１００は、推力を発生させるダクト１１０を船尾ボス部２０に対して支持する支持体としてプロペラ３０の回転方向と逆方向の旋回流を発生させる前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）を用いる。

これと関連して、通常プロペラの前方に配置されて推力を発生させるダクトを支持するために、本実施形態による前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）とは異なり、シンプルな形状の支持部材が用いられる。このようなシンプルな形状の支持部材は抵抗として作用し、船舶の抵抗を増加させる要因になった。

しかし、本発明の一実施形態による推進効率向上装置１００は、ダクト１１０を支持する支持体としてプロペラ３０の回転方向と逆方向の旋回流を発生させる前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）を用いることによって、従来とは異なり、プロペラ３０の推力を増加させて推進効率を向上させる。

本実施形態で複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）のうち船体１０の左舷に位置する前流固定翼（１３２、１３３、１３４）の個数は右舷に位置する前流固定翼１３１の個数より多い。

より詳細には、通常前流固定翼がない裸船（ｂａｒｅｈｕｌｌ）状態でプロペラに流入する伴流の分布を調べると、左舷ではプロペラの回転方向と同じ方向の伴流が発生し、右舷ではプロペラの回転方向と逆方向の伴流が発生する。

プロペラ３０の回転方向と同じ方向の伴流が生成される左舷において前流固定翼（１３２、１３３、１３４）は、小さいピッチ角（取付角）で前流固定翼（１３２、１３３。１３４）に流入する流入流をプロペラ３０の回転方向の逆方向に変更可能であるが、プロペラ３０の回転方向と逆方向の伴流が生成される右舷では前流固定翼１３１が左舷よりさらに大きいピッチ角（取付角）で設置される場合にのみ前流固定翼１３１に流入する流入流をプロペラ３０の回転方向の逆方向に変更することができる。

この場合、小さいピッチ角でプロペラ３０の回転方向の逆方向の旋回流を発生し得る左舷では前流固定翼（１３２、１３３、１３４）の取り付けによる抵抗増加は小さいが、大きいピッチ角でのみプロペラ３０の回転方向の逆方向の旋回流を発生させ得る右舷では前流固定翼１３１の取り付けによる抵抗増加が過度になる。したがって、高い推進効率のためには右舷よりは左舷にさらに多くの前流固定翼を配置することが好ましい。

本実施形態では、ダクト１１０のプロペラ３０の回転方向への第１終端部と複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）のうちプロペラ３０の回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼１３１は相互連結される。第１外側前流固定翼１３１は、図３に示すようにダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤに対して右側上方領域に位置し得る。

ダクト１１０のプロペラ３０の回転方向の逆方向への第２終端部と複数の前流固定翼（１３１，１３２，１３３，１３４）のうちプロペラ３０の回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼１３２は相互連結される。第２外側前流固定翼１３２は図３のようにダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤに対して左側下方領域に位置し得る。

本実施形態では、ダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１はキャンバー形状において相異する。

より詳細には、ダクト１１０は図５に示すように船尾ボス部２０に向かって凸状のキャンバーを有し、第１外側前流固定翼１３１はプロペラ３０の回転方向に凸状のキャンバーを有する。

言い換えると、ダクト１１０はダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２で囲まれた空間の内部に向かって凸状のキャンバーを有し、第１外側前流固定翼１３１はダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２で囲まれた空間の外部に向かって凸状のキャンバーを有する。

本実施形態で、上記のようにキャンバー形状が相異するダクト１１０の第１終端部と第１外側前流固定翼１３１は連続的に連結される。

例えば、図５に示すように相互逆方向に凸状のキャンバーを有するダクト１１０の第１終端部と第１外側前流固定翼１３１はその境界に行くほど徐々にキャンバーが消滅する形状を有する。

本実施形態では、ダクト１１０と第２外側前流固定翼１３２はキャンバー形状において同じである。

より詳細には、ダクト１１０は図５に示すように船尾ボス部２０に向かって凸状のキャンバーを有し、第２外側前流固定翼１３２はプロペラ３０の回転方向に凸状のキャンバーを有する。

言い換えると、ダクト１１０と第２外側前流固定翼１３２は、いずれもダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２で囲まれた空間の内部に向かって凸状のキャンバーを有する。

本実施形態では、上記のようにキャンバー形状が同じダクト１１０の第２終端部と第２外側前流固定翼１３２は連続的に連結される。

図６は本発明の一実施形態による一部を左側から見た図であり、ダクトが省略された状態を示す図である。

図５および図６を参照すると、第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２と内側前流固定翼（１３３、１３４）は後退翼形状を有し得る。このとき、第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２と内側前流固定翼（１３３、１３４）は、リーディングエッジがルートからチップに行くほど後方に垂れ下がる形状を有する。

本実施形態において複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、それぞれトレーリングエッジが、ダクト１１０が形成する円弧の中心線ＡＤに垂直な同一平面上に置かれ得る。このとき、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）は、プロペラ（図示せず）と最も近接することにより、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）で発生するプロペラ３０の回転方向と逆方向の旋回流がプロペラ３０に直ちに流入することができ、推進効率が向上する。

本実施形態では、第１外側前流固定翼１３１、第２外側前流固定翼１３２および内側前流固定翼（１３３、１３４）は、いずれもルートでのコード長さが同じであり得る。そして、第１外側前流固定翼１３１、第２外側前流固定翼１３２および内側前流固定翼（１３３、１３４）は、いずれもチップでのコード長さが同じであり得る。そして、第１外側前流固定翼１３１、第２外側前流固定翼１３２および内側前流固定翼（１３３、１３４）は、いずれもルートでのコード長さがチップでのコード長さより大きくてもよい。

図５を参照すると、本実施形態で、内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップは、ダクト１１０の内側面に固定され得る。

このとき、内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップの前端はダクト１１０のリーディングエッジより後方に位置し、内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップの後端はダクト１１０のトレーリングエッジより前方に位置する。

この場合、内側前流固定翼（１３３、１３４）のリーディングエッジを構成する丸棒がダクト１１０のリーディングエッジを構成する丸棒と干渉せず、内側前流固定翼（１３３，１３４）のトレーリングエッジを構成する丸棒がダクト１１０のトレーリングエッジを構成する丸棒と干渉しなくなり作業性が向上することができる。参考までに、一の棒の終端を他の棒の側面に結合させることは、一の棒の終端を平板の一面に結合させることより作業性が非常に低い。

図７は本発明の一実施形態によるダクト、第１外側前流固定翼、第２外側前流固定翼の結合体の外側面に対する展開図を示す図である。

図７を参照すると、展開図上でダクト１１０のトレーリングエッジ１１０ｂは直線形状を有し、ダクト１１０のリーディングエッジ１１０ａは前方に凸状の曲線を有し得る。

この場合、ダクト１１０の展開図における最も凸状のピーク部分が船体１０に近づいてダクト１１０を船体１０に固定することが容易になる。

より詳細には、図７に示すような展開図を有するダクト１１０は、ピーク部分が図４に示すように前方に突出した構造を有する。このとき、ピーク部分が船体１０と近づくことによって長さが短い支持部材（図示せず）でもダクト１１０を船体１０に対して支持することができる。長さが短い支持部材は、構造上長さが長い支持部材に比べて剛度が大きいので、ダクト１１０を船体１０に安定的に支持することができる。

図７を参照すると、展開図上においてダクト１１０のリーディングエッジ１１０ａがなす曲線は単一曲率Ｒを有し得る。この場合、ダクト１１０は、第１終端部１１０ｃから第２終端部１１０ｄに行くほどコード長さが増加してから減少する形状を有する。

通常、ダクトは、リーディングエッジを構成する丸棒に圧力面と吸入面を構成する板が結合される構造を有する。

展開図上においてダクト１１０のリーディングエッジ１１０ａがなす曲線が単一曲率Ｒを有するようにダクト１１０を製作するためには、丸棒は一つの曲率を有するようにベンディング加工される。この場合、丸棒を二つ以上の曲率を有するようにベンディング加工する場合に比べて作業性が大きく向上する。

図７を参照すると、第１外側前流固定翼１３１は、ルート１３１ｃからチップ１３１ｄに行くほどコード長さが減少する形状を有する。第２外側前流固定翼１３２は、ルート１３２ｃからチップ１３２ｄに行くほどコード長さが減少する形状を有する。

図８は本発明のその他の実施形態（第２実施形態）による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、図９は図８のプロペラが除去された斜視図であり、図１０は本発明のその他の実施形態（第２実施形態）による推進効率向上装置を後方から見た図であり、図１１は本発明のその他の実施形態（第２実施形態）による推進効率向上装置を左側から見た図であり、図１２は本発明のその他の実施形態（第２実施形態）による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、ダクトと前流固定翼に断面形状を追加した図である。参考までに、図８ないし図１２においてＸ方向プラス側は前方を意味し、Ｙ方向プラス側は左側方向を意味する。

図８ないし図１２を参照すると、本発明のその他の実施形態（第２実施形態）による推進効率向上装置１００’は、ダクト１１０、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）、第１連結部１５０および第２連結部１６０を含み得る。本発明のその他の実施形態による推進効率向上装置１００’は、第１連結部１５０と第２連結部１６０をさらに含む点で上述した本発明の一実施形態による推進効率向上装置１００と相異する。

第１連結部１５０は、ダクト１１０のプロペラ３０の回転方向への第１終端部と複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）のうちプロペラ３０の回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼１３１を相互連結する。

第１連結部１５０は、ダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１とは別に製作され、第１連結部１５０の両側端部は、第１外側前流固定翼１３１とダクト１１０の第１終端部にそれぞれ結合され得る。

第２連結部１６０は、ダクト１１０のプロペラ３０の回転方向の逆方向への第２終端部と複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）のうちプロペラ３０の回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼１３２を相互連結する。

第２連結部１６０は、ダクト１１０と第２外側前流固定翼１３２とは別に製作され、第２連結部１６０の両側端部は、第２外側前流固定翼１３２とダクト１１０の第２終端部にそれぞれ結合され得る。

本実施形態では、ダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１はキャンバー形状において相異する。

より詳細には、ダクト１１０は、図５に示すように船尾ボス部２０に向かって凸状のキャンバーを有し、第１外側前流固定翼１３１はプロペラ３０の回転方向に凸状のキャンバーを有する。

言い換えると、ダクト１１０は、ダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２で囲まれた空間の内部に向かって凸状のキャンバーを有し、第１外側前流固定翼１３１は、ダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２で囲まれた空間の外部に向かって凸状のキャンバーを有する。

本実施形態による第１連結部１５０は、上記のようにキャンバー形状が相異するダクト１１０の第１終端部と第１外側前流固定翼１３１を連続的に連結する形状を有する。

例えば、第１連結部１５０は、図５に示すようにダクト１１０のキャンバーと同じ方向に凸状のキャンバーを有する第１領域１５１と、第１外側前流固定翼１３１のキャンバーと同じ方向に凸状のキャンバーを有する第２領域１５２を含む。第１領域１５１と第２領域１５２のキャンバーは、それぞれ第１領域１５１と第２領域１５２の境界に近づきながら徐々に消滅する。

本実施形態では、ダクト１１０と第２外側前流固定翼１３２はキャンバー形状において同一である。

より詳細には、ダクト１１０は、図５に示すように船尾ボス部２０に向かって凸状のキャンバーを有し、第２外側前流固定翼１３２はプロペラ３０の回転方向に凸状のキャンバーを有する。

言い換えると、ダクト１１０と第２外側前流固定翼１３２は、いずれもダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２で囲まれた空間の内部に向かって凸状のキャンバーを有する。

本実施形態による第２連結部１６０は、上記のようにキャンバー形状が同じダクト１１０の第２終端部と第２外側前流固定翼１３２を連続的に連結する形状を有する。

例えば、第２連結部１６０は、図５に示すようにダクト１１０と第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１６０で囲まれた空間の内部に向かって凸状のキャンバーを有する。

図１３は本発明のその他の実施形態（第２実施形態）によるダクト、第１外側前流固定翼、第２外側前流固定翼の結合体の外側面に対する展開図を示す図である。

図１３を参照すると、展開図上においてダクト１１０のトレーリングエッジ１１０ｂは直線形状を有し、ダクト１１０のリーディングエッジ１１０ａは前方に凸状の曲線を有し得る。

この場合、ダクト１１０の展開図において最も凸状のピーク部分が船体１０に近づいてダクト１１０を船体１０に固定することが容易になる。

図１３を参照すると、展開図上におけるダクト１１０のリーディングエッジ１１０ａがなす曲線は単一曲率を有し得る。この場合、ダクト１１０は第１終端部１１０ｃから第２終端部１１０ｄに行くほどコード長さが増加してから減少する形状を有する。

図１３を参照すると、第１外側前流固定翼１３１は、ルート１３１ｃからチップ１３１ｄに行くほどコード長さが減少する形状を有する。第２外側前流固定翼１３２は、ルート１３２ｃからチップ１３２ｄに行くほどコード長さが減少する形状を有する。

そして、第１連結部１５０は、第１外側前流固定翼１３１のチップ１３１ｄからダクト１１０の第１終端部１１０ｃに行くほどコード長さが減少してから増加する形状を有する。特に、第１連結部１５０でコード長さが減少してから増加する部分は、第１連結部１５０で最もコードが短い部分１５３になる。第１連結部１５０で最もコードが短い部分１５３は、第１領域（図１０の１５１）と第２領域（図１０の１５２）の境界に該当する。第２連結部１６０は、第２外側前流固定翼１３２のチップ１３２ｄからダクト１１０の第２終端部１１０ｄに行くほどコード長さが減少してから増加する形状を有し得る。

図面符号１３１ａ、１５０ａ、１１０ａ、１６０ａ、１３２ａはリーディングエッジを示し、図面符号１３１ｂ、１５０ｂ、１１０ｂ、１６０ｂ、１３２ｂはトレーリングエッジを示す。

図１４は本発明のその他の実施形態（第３実施形態）による推進効率向上装置を左側から見た図であり、図１５は図１４のダクトが省略された図である。図１６は本発明のその他の実施形態（第３実施形態）による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図である。

図１４ないし図１６を参照すると、本発明のその他の実施形態（第３実施形態）による推進効率向上装置１００”は、ダクト１１０と、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）と、第１連結部１５０と、第２連結部１６０と、を含む。

本発明のその他の実施形態（第３実施形態）による推進効率向上装置１００”は、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）の前後方向位置において、上述した本発明の一実施形態による推進効率向上装置１００’と相異する。

本実施形態では、内側前流固定翼（１３３、１３４）は第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２より前方に位置する。

この場合においても、内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップの前端はダクト１１０のリーディングエッジより後方に位置し、内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップの後端はダクト１１０のトレーリングエッジより前方に位置する。

本実施形態における内側前流固定翼（１３３、１３４）と第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２の前後距離Ｌは、内側前流固定翼（１３３、１３４）または第１外側前流固定翼１３１または第２外側前流固定翼１３２のルートのコード長さの０．０５倍以上０．１５倍以下であり得る。参考までに、本実施形態における内側前流固定翼（１３３、１３４）と第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２のルートのコード長さはいずれも同一である。

このように、内側前流固定翼（１３３、１３４）が第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２に比べて前方に位置する場合、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）がいずれも船体１０の長さ方向に同じ位置に位置する場合に比べて船体１０に作用する抵抗が減少する。

これは、内側前流固定翼（１３３、１３４）が第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２と前方に所定の距離Ｌだけ離隔して位置することによって、内側前流固定翼（１３３、１３４）と第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２との間で発生するベンチュリー効果が弱まり、船体１０にかかる抵抗が低減されるからである。

内側前流固定翼（１３３、１３４）と第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２の前後距離が、上記のような範囲を超える場合、内側前流固定翼（１３３、１３４）とプロペラ（図示せず）との間の距離が遠くなり、内側前流固定翼（１３３、１３４）により誘導される流動が、プロペラ（図示せず）に十分に流入されず推進効率が低下し得る。

内側前流固定翼（１３３、１３４）と第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２の前後距離が上記のような範囲より小さい場合、内側前流固定翼（１３３、１３４）と第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２の間で発生するベンチュリー効果によって船体１０にかかる抵抗が増加し得る。

図１７は本発明のその他の実施形態（第４実施形態）による推進効率向上装置を左側後方から見た斜視図であり、図１８は図１７のプロペラが除去された斜視図である。

図１７および図１８を参照すると、本発明のその他の実施形態（第４実施形態）による推進効率向上装置１００ａは、ダクト１１０、複数の前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）を含む。

ダクト１１０の展開図は、図７を参照して説明したように、ダクト１１０のトレーリングエッジ１１０ｂは直線形状を有し、ダクト１１０のリーディングエッジ１１０ａは前方に凸状の曲線を有し得る。ダクト１１０は、ピーク部分が図４に示すように前方に突出した構造を有する。このとき、ピーク部分が船体１０と近づくことによって、長さが短い支持部材（図示せず）でもダクト１１０を船体１０に対して支持することができる。長さが短い支持部材は、構造上長さが長い支持部材に比べて剛度が大きいので、ダクト１１０を船体１０に安定的に支持することができる。一方、図８ないし図１６で説明した内容とは異なり、別途の連結部（１５０、１６０）を含まなくてもよい。

内側前流固定翼（１３３、１３４）は、図１４ないし図１６で説明したように、第１外側前流固定翼１３１と第２外側前流固定翼１３２より前方に位置する。

内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップの前端はダクト１１０のリーディングエッジより後方に位置し、内側前流固定翼（１３３、１３４）のチップの後端はダクト１１０のトレーリングエッジより前方に位置する。

このように、内側前流固定翼（１３３、１３４）が第１外側前流固定翼１３１および第２外側前流固定翼１３２に比べて前方に位置する場合、前流固定翼（１３１、１３２、１３３、１３４）がいずれも船体１０の長さ方向に同じ位置に位置する場合に比べて船体１０に作用する抵抗が減少する。

以下、図１９ないし図２２を参照して、本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置（１００、１００’、１００”、１００ａ）の燃料節減効果をさらに具体的に説明する。

まず、図１９はプロペラの前方に複数の前流固定翼（図１ないし図１８の１３１、１３２、１３３、１３４を参照）のみを設置した場合である。図２０はプロペラの前方に複数の前流固定翼と円形ダクト（すなわち、ｆｕｌｌ ｄｕｃｔ）を設置した場合である。円形ダクトは前流固定翼を円形で周辺を囲むように形成された形状である。図２１は、本発明のいくつかの実施形態による推進効率向上装置のように、プロペラの前方に複数の前流固定翼と一部のダクト（すなわち、ｐａｒｔｉａｌ ｄｕｃｔ）を設置した場合である。

前流固定翼のみ設置した場合（図１９を参照）、前流固定翼と円形ダクトを設置した場合（図２０を参照）、前流固定翼と一部のダクトを設置した場合（図２１を参照）を、プロペラのみ設置された場合（すなわち、比較対象の場合）と比較して燃料節減効果をテストし、その結果を図２２に図示した。図２２において、ｓｔａｔｏｒは前流固定翼を、ｆｕｌｌ ｄｕｃｔは円形ダクトを、ｐａｒｔｉａｌ ｄｕｃｔは一部のダクトを意味する。

図２２を参照すると、前流固定翼のみ設置した場合（図１９を参照）は比較対象の場合に比べて２．０％燃料節減効果があった。前流固定翼と円形ダクトを設置した場合（図２０を参照）は比較対象の場合に比べて１．０％燃料節減効果があった。前流固定翼と一部のダクトを設置した場合（図２１を参照）は比較対象の場合に比べて３．０％燃料節減効果があった。

前流固定翼と円形ダクトを設置した場合（図２０を参照）の燃料節減効果が、他の場合に比べて比較的低い理由を確認するために追加テストを行い、その結果を図２３および図２４に示した。

図２３および図２４を比較すると、図２３では船尾ボス部の下と円形ダクトとの間で船体の圧力降下が発生することがわかる（Ｄ１を参照）。これに対し、図２４では船尾ボス部の下で船体の圧力降下が発生しないことがわかる（Ｄ２を参照）。船体の圧力降下が発生すると、これによって船体の下部で負の圧力が発生して船体抵抗が大きくなる。したがって、燃料節減効果が低下する。

一方、前流固定翼のみ設置された場合（図１９を参照）と比較するとき、前流固定翼と一部のダクトを設置した場合（図２１を参照）の燃料節減効果が良い理由は次のとおりである。

一部のダクトを用いた場合（図２１を参照）において、すべての前流固定翼は一部のダクトと多点支持構造に連結される（すなわち、ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ）。したがって、一部のダクトを用いた場合（図２１を参照）は、カンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）形態である前流固定翼のみ設置された場合（図１９を参照）に比べて構造的安定性が高い。

また、旋回流を発生させる前流固定翼は、終端渦流による空洞現象が発生し得る。したがって、前流固定翼のみ設置した場合（図１９を参照）では、終端空洞現象を減少させるためにウィングレット（ｗｉｎｇｌｅｔ）のような付加形状を取り付けなければならない。しかし、一部のダクトを用いる場合（図２１を参照）は、すべての前流固定翼が一部のダクトで囲まれている形状であるため、終端渦流が基本的に封鎖される。したがって、ウィングレットのような追加的な装置が不必要である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などによって本発明を多様に修正および変更させることができ、これもまた本発明の権利範囲内に含まれ得る。

１０：船体、
２０：船尾ボス部、
３０：プロペラ、
１００：推進効率向上装置、
１１０：ダクト、
１３１：第１外側前流固定翼、
１３２：第２外側前流固定翼、
１３３、１３４：内側前流固定翼、
１５０：第１連結部、
１６０：第２連結部。

Claims (20)

1. プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、
   前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含む、推進効率向上装置。
2. 前記ダクトは、前記船尾ボス部に向かう方向に凸状のキャンバーを有し、
   前記複数の前流固定翼は、前記プロペラの回転方向に凸状のキャンバーを有する、請求項１に記載の推進効率向上装置。
3. 前記ダクトの前記プロペラの回転方向への第１終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼を相互連結する第１連結部と、
   前記ダクトの前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼を相互連結する第２連結部と、をさらに含み、
   前記第１連結部は、キャンバー形状が互いに相異する前記ダクトの第１終端部と前記第１外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有し、
   前記第２連結部は、キャンバー形状が同じ前記ダクトの第２終端部と前記第２外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有する、請求項２に記載の推進効率向上装置。
4. 前記ダクトは、前記ダクトが形成する円弧の中心線に対して左側下方領域から右側上方領域にわたって延びた円弧形状を有し、
   前記複数の前流固定翼は、前記ダクトが形成する円弧の中心線に対して左側下方領域から右側上方領域にわたって相互離隔して配置される、請求項１に記載の推進効率向上装置。
5. 前記プロペラは、後方から見るとき時計回りに回転し、
   前記複数の前流固定翼のうち船体の左舷に位置する前流固定翼の個数は右舷に位置する前流固定翼の個数より多い、請求項１に記載の推進効率向上装置。
6. 前記ダクトが形成する円弧の中心線は、前記プロペラの回転軸より上方に位置する、請求項１に記載の推進効率向上装置。
7. 前記ダクトが形成する円弧の中心線と前記プロペラの回転軸との間の距離は、前記プロペラの半径の０．１倍以上０．４倍以下である、請求項１に記載の推進効率向上装置。
8. 前記ダクトは、前記プロペラの回転領域内に位置する、請求項１に記載の推進効率向上装置。
9. プロペラの前方で船尾ボス部に支持され、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、
   前記複数の前流固定翼の終端部に支持され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、
   前記ダクトと前記前流固定翼を相互連結する連結部と、を含む、推進効率向上装置。
10. 前記ダクトは、前記船尾ボス部に向かう方向に凸状のキャンバーを有し、
    前記複数の前流固定翼は、前記プロペラの回転方向に凸状のキャンバーを有する、請求項９に記載の推進効率向上装置。
11. 前記連結部は、
    前記ダクトの前記プロペラの回転方向への第１終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼を相互連結する第１連結部と、
    前記ダクトの前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼を相互連結する第２連結部と、をさらに含み、
    前記第１連結部は、キャンバー形状が互いに相異する前記ダクトの第１終端部と前記第１外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有し、
    前記第２連結部は、キャンバー形状が同じ前記ダクトの第２終端部と前記第２外側前流固定翼を連続的に連結する形状を有する、請求項１０に記載の推進効率向上装置。
12. 前記第１連結部および前記第２連結部は、それぞれ前記ダクト、前記第１外側前流固定翼および前記第２外側前流固定翼とは別に製作されて結合される、請求項１１に記載の推進効率向上装置。
13. プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、
    前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含み、
    前記ダクトは、前記プロペラの回転方向への第１終端部から前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部に行くほどコード長さが変化する形状を有する、推進効率向上装置。
14. 前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼は、ルートからチップに行くほどコード長さが減少する形状を有し、
    前記ダクトは、前記プロペラの回転方向への第１終端部から前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部に行くほどコード長さが増加してから減少する形状を有し、
    前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼は、ルートからチップに行くほどコード長さが減少する形状を有する、請求項１３に記載の推進効率向上装置。
15. 前記ダクトの前記プロペラの回転方向への第１終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼との間に介在する第１連結部と、
    前記ダクトの前記プロペラの回転方向の逆方向への第２終端部と前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼との間に介在する第２連結部と、をさらに含み、
    前記第１連結部は、
    前記第１外側前流固定翼のチップから前記ダクトの第１終端部に行くほどコード長さが減少してから増加する形状を有し、
    前記第２連結部は、
    前記第２外側前流固定翼のチップから前記ダクトの第２終端部に行くほどコード長さが減少してから増加する形状を有する、請求項１３に記載の推進効率向上装置。
16. 前記ダクトの外側に向かう一面を展開した展開図において、
    前記ダクトのリーディングエッジがなす曲線は単一曲率を有する、請求項１３に記載の推進効率向上装置。
17. プロペラの前方に配置され、円弧形状を有し、推力を発生させるダクトと、
    前記ダクトを船尾ボス部に支持し、前記プロペラの回転方向と逆方向の旋回流を発生させる複数の前流固定翼と、を含み、
    前記複数の前流固定翼は、船体の長さ方向に他の位置に位置する、推進効率向上装置。
18. 前記複数の前流固定翼のうち前記プロペラの回転方向に最後に位置する第１外側前流固定翼と前記プロペラの回転方向の逆方向に最後に位置する第２外側前流固定翼との間に位置する内側前流固定翼は、前記第１外側前流固定翼および前記第２外側前流固定翼より前方に位置する、請求項１７に記載の推進効率向上装置。
19. 前記内側前流固定翼は、一つ以上の個数を有し、
    前記ダクトの内側面に固定される前記内側前流固定翼のチップは、その前端が前記ダクトのリーディングエッジより後方に位置し、その後端が前記ダクトのトレーリングエッジより前方に位置する、請求項１８に記載の推進効率向上装置。
20. 前記内側前流固定翼と前記第１外側前流固定翼と前記第２外側前流固定翼は、いずれもルートとチップにおいて同じコード長さを有し、
    前記内側前流固定翼と前記第１外側前流固定翼および前記第２外側前流固定翼の前後距離は、前記内側前流固定翼のルートのコード長さの０．０５倍以上０．１５倍以下である、請求項１８に記載の推進効率向上装置。