JP3477568B2 - Bilge vortex energy recovery system for ships - Google Patents
Bilge vortex energy recovery system for shipsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラ前方の船
尾船体表面上に取り付けて船体抵抗の低減および推進効
率の向上を達成するための船舶用ビルジ渦エネルギー回
収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】船舶においては、図７（船底面からみた
斜視図）に示すように、船体１の船尾１’両舷のビルジ
部１ａ後端付近では、船底１ｂから上方に回り込む上向
き流２と、船側から内側へ流れ込もうとする下降流３と
が交差して、この部分を発生源としたビルジ渦中心４を
有するビルジ渦５が発生する。ビルジ渦は、右舷側にも
左舷側と逆向きのビルジ渦５’を形成する。特に肥大船
等では、前記ビルジ渦５、５’はプロペラ６前方の船体
表面上に大規模な３次元剥離を生じさせて船舶の抵抗増
加の大きな原因となっている。
【０００３】前記ビルジ渦５、５’は、船尾から見て左
舷と右舷で反対方向に回転する流れを誘導し、発達しな
がらプロペラ位置まで流れてきて船舶の後方へ流れ去
る。
【０００４】前記ビルジ渦５は、ビルジ渦中心４よりも
船体側では斜め下方を向いた下降流となり、ビルジ渦中
心４よりも外側では斜め上方を向いた上昇流となってい
る。ビルジ渦中心４周りの流れは、回転流となってお
り、この回転速度を誘起するエネルギーは、船舶が抵抗
に逆らって流体中を進むことによって流体に与えられた
ものであり、船舶の抵抗増加の原因になっている。
【０００５】従来、前述の渦現象を解明して船舶の推進
性能を向上させた本出願人にかかる発明、特開平09−13
6693号「船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置」が公知で
ある。
【０００６】前記発明は、プロペラ前方の左右舷の船体
表面上に各々１枚のフィンを取付け、該フィンはその翼
根部が船体表面上にあり、翼端部がビルジ渦のほぼ中心
に位置し、下向きのキャンバーを有してなる船舶用ビル
ジ渦エネルギー回収装置である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記発
明は、ビルジ渦の発生により流体に与えられる運動エネ
ルギーの一部を回収することは可能であるが、ビルジ渦
中心から船体表面までの空間領域が狭いため、該空間領
域を占めるフィンの面積を広く形成できないために、フ
ィンの翼面荷重が大きくなり過ぎてフィン背面の流れの
剥離が生じる場合があり、ビルジ渦の運動エネルギーを
有効に回収することが困難であった。従って、何らかの
手段によってフィンの面積を大きくして翼面荷重を下
げ、エネルギーの回収効率を高めることが必要であっ
た。
【０００８】また、前記公開公報には、フィン翼端に翼
端板や翼端小翼（ウィングレット）を取付けた図示があ
るが、この翼端板や翼端小翼は、フィン本体の揚力増加
の補助であり、船尾流れが持つビルジ渦の回転流の運動
エネルギーを主体的に回収しようとするものではない。
【０００９】本発明は、フィン全体の翼面荷重を適正に
保ち、より有効に船尾の３次元剥離に伴うビルジ渦に起
因する回転流のエネルギーを推力に変換して船体の抵抗
を低減し、推進効率の増大をも図ることを目的とするも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述の課題は、プロペラ
前方の左右舷の船体表面上に各々１枚取付けられ、その
翼根部が船体表面上にあり、翼端部がビルジ渦のほぼ中
心に位置するとともに下向きのキャンバーを有する主フ
ィンと、ビルジ渦による回転流れを打ち消す方向にキャ
ンバーを有し前記主フインの翼端部に取付けられた補助
フィンと、を具備することを特徴とする船舶用ビルジ渦
エネルギー回収装置により解決される。
【００１１】前述の手段によれば、船尾のプロペラ前方
の左右両舷の船体表面上に一対の主フィンを配置した船
舶用ビルジ渦エネルギー回収装置において、前記主フィ
ンの翼端部に、ビルジ渦による回転流れを打ち消す方向
にキャンバーの付いた補助フィンを取付けることによっ
て、フィンの面積を増加させて、フィン全体の翼面荷重
を軽減することにより、主フィン背面（下面）の翼面流
れの剥離を防止し、より有効にビルジ渦の運動エネルギ
ーを推力として回収して船体の抵抗を低減するととも
に、船舶の推進効率を向上させ、船舶の省エネルギー効
果を増大させることができる。
【００１２】また、前記補助フィンの枚数、面積は、船
型に応じて変化するビルジ渦の強さに応じて、設定され
る。
【００１３】ビルジ渦中心に対して主フィンのキャンバ
ーは、下に凸となっているが、補助フィンはビルジ渦中
心に対して渦の回転方向に見て主フィンと同じ側に凸の
キャンバーを持つ。このような、補助フィンを設けるこ
とにより、主フィンだけでは回収しきれなかったビルジ
渦の運動エネルギーを補助フィンによっても回収でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、推進軸が１本の一軸船に
適用した場合の本発明における船舶用ビルジ渦エネルギ
ー回収装置の側面図である。
【００１５】図１において、１は船体、６はプロペラ、
７は舵である。８は主フィンで、下向きにキャンバー８
ａを有し所定の迎角を設定して翼根部を船体１に取付け
る。
【００１６】９、９’は前記主フィン８の外方である翼
端部に取付けられた補助フィンある。
【００１７】１０は主フィン８と補助フィン９、９’の
取付け部における水流の剥離を防止する整流バルブであ
り、必要により設けられる。補助フィン９、９’の枚数
および翼面積は、船型がもたらすビルジ渦の強さにより
増減する。
【００１８】図２は、図１のＡ矢視断面図（舵７は省
略）で、主フィン８は翼根部８ｂが船体１に取付けら
れ、翼端部８ｃに整流バルブ１０を介して補助フィン９
が取付けられている。尚、右舷側は図示を省略した。
【００１９】図3は、船尾から船首方向を見た正面図
で、補助フィン９、９’と主フィン８の取付け位置であ
る整流バルブ１０の位置は、ビルジ渦の回転中心付近が
望ましい。
【００２０】図４、図5、図6は、本発明の推力を得る原
理を説明したもので、図4は図3におけるＡ矢視図、図5
は図3のＢ矢視図、図6は図3のＣ矢視図である。
【００２１】図4において、主フィン８は下方が凸型の
翼面で形成され、キャンバー８ｄを有し、ビルジ渦によ
り誘起される下降流に対して適切な迎角が設定されてい
る。
【００２２】Ｖ1は、ビルジ渦により誘起される流れの
主フィン８に流れ込む速度ベクトルであり、水平後方へ
の速度成分ベクトルＶa1と垂直方向の速度成分ベクトル
ＶT1からなる。主フィン８は前記の流れにより揚力Ｌ1
を発生するが、これは垂直方向ベクトル成分ＬV1と水平
方向力ベクトル成分Ｌh1が船体１を前進させる推力とな
る。
【００２３】図5において、補助フィン９は船体1側に凸
型の翼面で形成され、キャンバー９ａを有し、ビルジ渦
により誘起される内向きの（船体側へ向かう）流れに対
して適切な迎角が設定されている。Ｖ2は、ビルジ渦に
より誘起される流れの補助フィン９に流れ込む速度ベク
トルであり、水平後方への速度成分ベクトルＶa2とこれ
に垂直な船体方向へ向かう水平方向の速度成分ベクトル
ＶT2からなる。
【００２４】補助フィン９は、前記の流れにより揚力Ｌ
2を発生するが、これは船体方向へ向かう水平方向の力
ベクトル成分Ｌl2と水平前方向きの力ベクトル成分Ｌh2
とに分離することができる。この水平方向力ベクトル成
分Ｌh2が船体１を前進させる推力となる。
【００２５】図６において、補助フィン９’は船体1の
外側に凸型の翼面で形成され、キャンバー９’ａを有
し、ビルジ渦により誘起される外向きの（船体から離れ
る向き）流れに対して適切な迎角が設定されている。Ｖ
3は、ビルジ渦により誘起される流れの補助フィン９’
に流れ込む速度ベクトルであり、水平後方への速度成分
ベクトルＶa3と、これに垂直な船体外側方向へ向かう水
平方向の速度成分ベクトルＶT3からなる。補助フィン９
は前記の流れにより揚力Ｌ3を発生するが、これは船体
外側へ向かう水平方向の力ベクトル成分Ｌl3と水平前方
向きの力ベクトル成分Ｌh3とに分離することができる。
この水平方向力ベクトル成分Ｌh3が、船体１を前進させ
る推力となる。尚、６ａはプロペラボスを示す。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、主フィ
ンの翼端部に補助フィンを取付けたので、ビルジ渦の回
転エネルギーをほぼ完全に推進エネルギーに変換して回
収する効果がある。
【００２７】また、プロペラに流入する流れが主フィン
と補助フィンにより減速されるので船の推進効率を上昇
させる効果がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bilge eddy energy for a marine vessel for mounting on a stern hull surface in front of a propeller to reduce hull resistance and improve propulsion efficiency. It relates to a recovery device. 2. Description of the Related Art In a ship, as shown in FIG. 7 (a perspective view as seen from the bottom of the ship), the hull 1 wraps around the bilge portion 1a on both sides of the stern 1 'and upwards from the bottom 1b. The upward flow 2 intersects with the downward flow 3 which is about to flow inward from the ship side, and a bilge vortex 5 having a bilge vortex center 4 having this portion as a generation source is generated. The bilge vortex also forms a bilge vortex 5 'on the starboard side, which is opposite to the port side. In particular, in the case of an enlarged ship, the bilge vortices 5, 5 'cause large-scale three-dimensional separation on the surface of the hull in front of the propeller 6, causing a large increase in the resistance of the ship. [0003] The bilge vortices 5, 5 'induce a flow that rotates in opposite directions on the port and starboard sides as viewed from the stern, flow to the propeller position while developing, and flow off to the rear of the ship. The bilge vortex 5 forms a downward flow obliquely downward on the hull side of the bilge vortex center 4, and an upward flow obliquely upwards outside the bilge vortex center 4. The flow around the bilge vortex center 4 is a rotational flow, and the energy that induces this rotational speed is given to the fluid by the vessel moving in the fluid against the resistance, and the resistance of the vessel increases. It is causing. Conventionally, the present inventor of the present invention has improved the propulsion performance of a ship by elucidating the vortex phenomenon described above.
No. 6693, “Billge Vortex Energy Recovery Apparatus for Ships” is known. In the above invention, one fin is mounted on each of the hull surfaces on the left and right sides in front of the propeller. The fins have their wing roots on the hull surface and their wing tips are located substantially at the center of the bilge vortex. , A bilge vortex energy recovery device for a marine vessel having a downward camber. [0007] However, the above-mentioned invention can recover a part of the kinetic energy given to the fluid by the generation of the bilge vortex, but the kinetic energy from the center of the bilge vortex to the surface of the hull can be recovered. Since the space area is narrow, the area of the fin occupying the space area cannot be made large, so that the wing surface load of the fin becomes too large and the flow separation on the back of the fin may occur, and the kinetic energy of the bilge vortex is effectively used. Was difficult to collect. Therefore, it is necessary to increase the area of the fins by some means to reduce the load on the blade surface and to increase the energy recovery efficiency. [0008] In addition, the above publication discloses a wing tip plate and a winglet attached to a fin tip, and the wingtip plate and the winglet are designed to lift the fin body. It does not attempt to primarily recover the kinetic energy of the rotating bilge vortex flow that the stern flow has. According to the present invention, the wing surface load of the entire fin is appropriately maintained, and the energy of the rotating flow caused by the bilge vortex accompanying the three-dimensional separation of the stern is more effectively converted into thrust, thereby reducing the resistance of the hull. The purpose is to increase the propulsion efficiency. [0010] The above-mentioned problem is solved by mounting one wing on the hull surface in front of the propeller on each of the left and right sides, the wing root portion on the hull surface, and the wing tip portion of the bilge vortex. A main fin that is located substantially at the center and has a downward camber; and an auxiliary fin that has a camber in a direction to cancel the rotational flow caused by the bilge vortex and is attached to the wing tip of the main fin. Bilge vortex energy recovery system for ships. According to the above-mentioned means, in a bilge vortex energy recovery system for a ship in which a pair of main fins are arranged on the hull surfaces on both sides in front of a propeller at the stern, a bilge vortex is provided at a wing end of the main fin. Auxiliary fins with cambers are installed in the direction to cancel the rotational flow caused by the fins, increasing the area of the fins and reducing the wing surface load on the entire fins, thereby separating the wing surface flow on the back surface (lower surface) of the main fins And the kinetic energy of the bilge vortex is more effectively recovered as thrust to reduce the resistance of the hull, improve the propulsion efficiency of the ship, and increase the energy saving effect of the ship. Further, the number and area of the auxiliary fins are set according to the strength of the bilge vortex which changes according to the hull form. The camber of the main fin is downwardly convex with respect to the center of the bilge vortex. Have. By providing such auxiliary fins, the kinetic energy of the bilge vortex that could not be recovered only by the main fins can be recovered by the auxiliary fins. FIG. 1 is a side view of a bilge vortex energy recovery apparatus for a marine vessel according to the present invention when applied to a uniaxial ship having a single propulsion shaft. In FIG. 1, 1 is a hull, 6 is a propeller,
7 is a rudder. 8 is a main fin, and the camber 8 is directed downward.
a and a predetermined angle of attack is set, and the wing root is attached to the hull 1. Reference numerals 9 and 9 'denote auxiliary fins attached to the wing tip outside the main fin 8. Reference numeral 10 denotes a rectifying valve for preventing separation of water flow at a portion where the main fin 8 and the auxiliary fins 9 and 9 'are attached, and is provided as necessary. The number of auxiliary fins 9 and 9 'and the wing area increase or decrease depending on the strength of the bilge vortex generated by the hull form. FIG. 2 is a sectional view taken in the direction of the arrow A in FIG. 1 (the rudder 7 is omitted). The main fin 8 has a wing root 8b attached to the hull 1 and an auxiliary fin 8 attached to a wing tip 8c via a rectifying valve 10. 9
Is installed. The starboard side is not shown. FIG. 3 is a front view showing the bow direction from the stern. The position of the rectifying valve 10 where the auxiliary fins 9 and 9 'and the main fin 8 are attached is preferably near the rotation center of the bilge vortex. FIGS. 4, 5 and 6 illustrate the principle of obtaining the thrust according to the present invention. FIG. 4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
3 is a view as seen from the arrow B in FIG. 3, and FIG. 6 is a view as seen from the arrow C in FIG. In FIG. 4, the main fin 8 is formed by a convex wing surface on the lower side, has a camber 8d, and is set at an appropriate angle of attack with respect to the downward flow induced by the bilge vortex. V 1 is a velocity vector flowing into the main fin 8 of the flow induced by the bilge vortex, and is composed of a horizontal backward velocity component vector V a1 and a vertical velocity component vector V T1 . The main fin 8 lifts L 1 by the flow described above.
Is generated, and the vertical direction vector component L V1 and the horizontal direction force vector component L h1 become the thrust for moving the hull 1 forward. In FIG. 5, the auxiliary fin 9 is formed with a convex wing surface on the hull 1 side, has a camber 9a, and is suitable for an inward (toward the hull side) flow induced by a bilge vortex. Angle of attack is set. V 2 is a velocity vector flowing into the auxiliary fins 9 of the flow induced by the bilge vortex, and is composed of a horizontal backward velocity component vector V a2 and a horizontal velocity component vector V T2 perpendicular to the hull direction. . The auxiliary fins 9 generate a lift L
2 , which are generated by a horizontal force vector component L l2 toward the hull and a horizontal forward force vector component L h2.
And can be separated into The horizontal force vector component L h2 is a thrust for moving the hull 1 forward. In FIG. 6, the auxiliary fin 9 'is formed with a convex wing surface on the outside of the hull 1 and has a camber 9'a, and the outward (away from the hull) flow induced by the bilge vortex. Is set to an appropriate angle of attack. V
3 is the auxiliary fin 9 'of the flow induced by the bilge vortex
The velocity vector V a3 is a velocity vector that flows horizontally backward, and is composed of a velocity component vector V T3 in the horizontal direction that extends perpendicularly to the outside of the hull. Auxiliary fin 9
Can is to generate lift L 3 by the flow, which is to be separated into a force vector component L h3 and horizontal force vector component L l3 horizontal forward facing towards the hull outside.
The horizontal force vector component L h3 is a thrust for moving the hull 1 forward. Incidentally, 6a indicates propeller boss. As described above, according to the present invention, since the auxiliary fin is attached to the wing tip of the main fin, the rotational energy of the bilge vortex is almost completely converted into the propulsion energy and recovered. effective. Further, since the flow flowing into the propeller is decelerated by the main fin and the auxiliary fin, there is an effect of increasing the propulsion efficiency of the ship.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる船舶用ビルジ渦エネルギー回収
装置の側面図である。
【図２】図１のＡ矢視平断面図である。
【図３】本発明を船体後方から船首方向に見た断面図
で、左舷側を示す。
【図４】図3のＡ矢視図である。
【図５】図3のＢ矢視図である。
【図６】図3のＣ矢視図である。
【図７】ビルジ渦の発生状況を示す船底から見た斜視図
である。
【符号の説明】
１ 船体
１ａ ビルジ部
１ｂ 船底
２ 上向き流
３ 下降流
４ ビルジ渦の中心
５ ビルジ渦
５’ビルジ渦
６ プロペラ
７ 舵
８ 主フィン
８ａ キャンバー
８ｂ 翼根部
８ｃ 翼端部
８ｄ キャンバーライン
９ 補助フィン
９’補助フィン
９ａ補助フィンのキャンバーライン
９’ａ補助フィンのキャンバーラインBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view of a bilge vortex energy recovery device for a ship according to the present invention. FIG. 2 is a plan sectional view taken along the arrow A of FIG. 1; FIG. 3 is a cross-sectional view of the present invention as viewed in the bow direction from the rear of the hull, and shows the port side. FIG. 4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 3; FIG. 5 is a view taken in the direction of the arrow B in FIG. 3; FIG. 6 is a view as viewed in the direction of arrow C in FIG. 3; FIG. 7 is a perspective view showing the generation state of a bilge vortex as viewed from the bottom of the ship. [Description of Signs] 1 Hull 1a Bilge portion 1b Ship bottom 2 Upflow 3 Downflow 4 Center of bilge vortex 5 Bilge vortex 5 'Bilge vortex 6 Propeller 7 Rudder 8 Main fin 8a Camber 8b Blade root 8c Blade tip 8d Camber line 9 Auxiliary fin 9 'Auxiliary fin 9a Auxiliary fin camber line 9'a Auxiliary fin camber line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B63H 5/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B63H 5/16
Claims (1)
々１枚取付けられ、その翼根部が船体表面上にあり、翼
端部がビルジ渦のほぼ中心に位置するとともに、下向き
のキャンバーを有する主フィンと、ビルジ渦による回転
流れを打ち消す方向にキャンバーを有し、前記主フイン
の翼端部に取付けられた補助フィンと、を具備すること
を特徴とする船舶用ビルジ渦エネルギー回収装置。(57) [Claims] [Claim 1] Each one is mounted on the hull surface on the port side in front of the propeller, the wing root is on the hull surface, and the wing tip is located almost in the center of the bilge vortex. And a main fin having a downwardly directed camber, and an auxiliary fin having a camber in a direction to cancel the rotational flow due to the bilge vortex and attached to the wing end of the main fin. A bilge vortex energy recovery device for ships.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22596097A JP3477568B2 (en) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | Bilge vortex energy recovery system for ships |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22596097A JP3477568B2 (en) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | Bilge vortex energy recovery system for ships |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1159588A JPH1159588A (en) | 1999-03-02 |
| JP3477568B2 true JP3477568B2 (en) | 2003-12-10 |
Family
ID=16837590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22596097A Expired - Lifetime JP3477568B2 (en) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | Bilge vortex energy recovery system for ships |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP5055302B2 (en) * | 2009-01-08 | 2012-10-24 | 三菱重工業株式会社 | Ship vibration suppression device and ship |
| JP6583820B2 (en) * | 2015-11-02 | 2019-10-02 | 三井Ｅ＆Ｓ造船株式会社 | Stern rectification structure and ship |
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1997
- 1997-08-22 JP JP22596097A patent/JP3477568B2/en not_active Expired - Lifetime
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