JP4116009B2

JP4116009B2 - 分割型船尾フィン構造

Info

Publication number: JP4116009B2
Application number: JP2005074393A
Authority: JP
Inventors: 正幸小林
Original assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Current assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: JP2006256407A

Description

本発明は、フィンに働く揚力の一部を船舶の推進力として利用することができる分割型船尾フィンに関する。

従来、この種の船尾フィン構造としては、船尾のプロペラの前方において、船体の外板の両側に渡って船尾フィンを取り付け、かつ、この船尾フィンの後端の高さと当該船尾フィンの取付角度を所定の値に設定したものが提供されている（特許文献１：実用新案登録第３０７４０５９号公報）。
しかしながら、上述した従来の船尾フィン構造によれば、上述したように自航要素は改善できるものの、船尾フィンの固有抵抗により船体抵抗が増加するという欠点があったので、本願出願人は、この欠点を解消し、フィンの固有抵抗を打ち消し、船体抵抗を減少させると同時に、プロペラへの非対象流れを発生させることにより自航要素を改善させた非対称船尾フィン構造を既に提案している(特許文献２：特開２００４−４２８８１号公報）。

図３は、本願出願人が既に提案した船尾フィン構造の概略を示すものであって、左右の舷側に配置された両船尾フィンの位置関係を明らかにするため、非対称船尾フィンの反対側の左舷側のフィンを投影して同時に表示した右舷側面図である。図３に示される従来の船尾フィン構造は、船舶１０３の外板１０７に船尾フィン１０９ａ，１０９ｂを設けたものである。さらに詳しく説明すると従来の非対称船尾フィン構造は、図３に示すように、断面台形状の下底に当たる一方の平坦面に同台形状の上底に当たる他方の面を船体取付部分から開放端側に向けて厚みが減少する断面台形形状とした船尾フィン１０９ａ、１０９ｂを、右舷側の船尾フィン１０９ａについては前記平坦面が上向きにし、左舷側の船尾フィン１０９ｂは前記平坦面が下向きにして左右両舷にそれぞれに配置され、また、それぞれの前記船尾フィン１０９ａ、１０９ｂの船体取付部分の側面仰角を所定角（例えば、５度〜１６度の上向角）に配置したものである。さらに、図３に示すように左右の船尾フィン１０９ａ、１０９ｂは、前記各平坦面が左右投影図において接するように配置され、また、前記左舷の船尾フィン１０９ａは、前記右舷の船尾フィン１０９ｂの後方に下った位置に配置されている。

この従来の船尾フィン周囲の流体の流れを図示すれば、図４に示すように表すことができる。
すなわち、本願出願人が既に提案しているものを含めて従来の非対称船尾フィン構造は、断面台形上の左右の船尾フィンがプロペラの回転方向に向けて左右両舷にそれぞれ配置され、かつ、左右の船尾フィンの平坦面側を流れる流体Ｌ_１の速度より当該船尾フィンの厚みのある側の流体Ｌ_２の流れが速くなり、その結果、流体はプロペラ１０５の回転方向に向けて捩じられたような状態（後方から見て右回転流となった状態）でプロペラ１０５に供給されることになる。これによって、プロペラ１０５の推力の補助がされるというものである。すなわち、この従来の船尾フィン構造は、プロペラ１０５への流入を加速させ、あるいは、その流れをスムースにして、プロペラサクション効果を利用せんとした原理にかかるものである。
実用新案登録第３０７４０５９号公報特開２００４−４２８８１号公報

本願出願人は既に種々提案しているのであるが、さらに、鋭意工夫を重ねるうちに、これら従来の船尾フィンでは、左右の断面形状が非対称のフィン各１枚が単に前後方向に位置をずらして配置されているに過ぎないので、プロペラ上部方向に加速された流れを有効に利用できないという欠点を有する。そこで、本願発明は、従来の船尾フィンをさらに進化させ、一方の面を平坦面に構成するとともに他方の面を船体取付部分から開放端側に向けて厚みが減少する断面台形形状とした第１の船尾フィンの延長後方に適宜の仰角で平板に対し下方に厚みをもたせた翼上面が上方に位置するように配置した断面翼形状を有する左右対称の第２の船尾フィンを配置することにより、当該翼部分で揚力を発生させ、その揚力を推進力として利用できる船舶の推進性能を向上させた分割型船尾フィン構造を提供することを目的とする。

上記目的のため、本願請求項１に係る発明は、分割型船尾フィン構造において、船舶の船尾に船尾フィンを固定してなる船尾フィン構造であって、一方の面を平坦面に構成するとともに他方の面を船体取付部分から後方開放端側に向けて厚みが減少する断面形状とした第１の船尾フィンを、その平坦面を上方に向けて左右両舷に左右対称にそれぞれ配置し、かつ、前記第１の船尾フィンの延長後方に所定の間隔を開けて上面に丸みをもたせた断面翼形状を有する左右対称の第２の船尾フィンを配置してなることを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前期請求項１に記載の分割型船尾フィン構造において、前記第１の船尾フィン及び第２の船尾フィンにおいて、左舷側に配置される第１の船尾フィン及び第２の船尾フィンのそれぞれが、右舷側に配置される第１及び第２の船尾フィン位置より後退して位置せしめたことを特徴とする。

一方の面を平坦面に構成するとともに他方の面を船体取付部分から開放端側に向けて厚みが減少する断面形状とした左右非対称の第１の船尾フィンの延長後方に適宜の仰角で平板に対し下方に厚みをもたせた翼上面が上方に位置するように配置した断面翼形状を有する左右対称の第２の船尾フィンを配置して、斜め上方に揚力を発生させ、その分力を推進成分として利用して、この推進成分を船体推力として還元できる効果を奏する。

本発明の実施をするための最良の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の最良の実施の形態に係る分割型船尾フィン構造を示す側面図であり、左右両舷の船尾フィンの位置関係を明らかにするため、反対側の左舷側の船尾フィンを同時に投影して表示した右舷側面図である。なお、図１において、塗りつぶしで示される船尾フィン９ａ、１０ａは右舷側面図に配置されていることを、打ち抜きで示される船尾フィン９ｂ、１０ｂは、左舷側面図に配置されていることを示すものである。図１において、符号１は舵、符号３は船舶を、符号５は船尾プロペラ、符号７は船体３の外板、符号９ａ、９ｂは、第１の船尾フィン、符号１０ａ、１０ｂは、前記船尾フィン９ａ、９ｂの後方延長上に配置される左右対称の断面翼形状の第２の船尾フィンである。

前記第１の船尾フィン９ａ、９ｂは、断面台形状の下底に当たる一方の平坦面９₁に同台形状の上底に当たる他方の面を船体取付部分から開放端側に向けて厚みが減少する断面台形形状としたものであって、左右両舷とも前記平坦面９₁が上向きにして左右両舷にそれぞれに対称に、また、それぞれの船尾フィン９ａ、９ｂの船体取付部分の側面仰角を所定の仰角（例えば、５度〜１６度の上向角）に配置したものである。
この配置位置は、いわば、当該船舶の航行速度によって配置位置が決定される性質のもので、例えば、航行速度が速いものに対しては、前記第１の船尾フィン９ａ、９ｂの前端の位置は０．５ＳＴ（ステーション）側に後退した位置に配置するようにする。

また、この第１の船尾フィン９ａ、９ｂは、当該フィン９ａ、９ｂの平坦面９₁がプロペラ５の回転方向に向けて左右両舷にそれぞれ左右対称に配置され、この左右対称の第１の船尾フィン９ａ、９ｂを設けることによって、船尾域に発生する水流の剥離域の流れを加速させ、プロペラへの回転流を積極的に作り出し、船尾フィンで船尾剥離を消し、プロペラ回転エネルギーを回収するようにしたものである。

さらに、前記第２の船尾フィン１０ａ、１０ｂは、それぞれ前記第１の船尾フィン９ａ、９ｂの後方延長上に所定の間隔（ｄ）をもって配置される。
前記第１の船尾フィン９ａ、９ｂおよび所定の間隔（ｄ）をもって配置される前記第２の船尾フィン１０ａ、１０ｂの全体の長さ及びその設置位置は従来と変わらず、例えば、本願出願人の既に提案しているものにあっては、前記船尾フィン９ａ、９ｂの後端は、スターンフレーム（船尾骨材）より前方の船尾剥離発生箇所に位置する一方、前記船尾フィン９ａ、９ｂの前端位置は、Ａ．Ｐ．から７〜１０％Ｌｐｐ前方に位置するように配置構成される。
さらに、図１に示すように左右の前記第１の船尾フィン９ａ、９ｂおよび前記第２の船尾フィン１０ａ、１０ｂは、全体として従来の長さと変わらず、さらには、前記各平坦面が左右投影図において、前記各平坦面が左右投影図において一致するように配置される。また、前記右舷に配置される第１の船尾フィン９ｂ及び所定の間隔（ｄ）をもって配置される前記第２の船尾フィン１０ｂは、前記左舷に配置される第１の船尾フィン９ａ及び所定の間隔（ｄ）をもって配置された第２の船尾フィン１０ａの延長線上で後方に下げた位置に配置される。

図２は、図１に示した右舷側面図を示すものであり、前記第１の船尾フィン９ｂの後部と、その延長上に所定の間隔をもって配置される前記第２の船尾フィン１０ｂの形状及び配置関係を示す概略図である。前述するように、右舷側の前記第１の船尾フィン９ｂは、断面台形状でその平坦面９₁が上向きに配置される。そして、所定の間隔（ｄ）を開けて、前記第２の船尾フィン１０ｂが、その延長上後方に翼を上にして（上面に丸みをもたせて）配置される。
このような構成をとることによって、前述するように、前記第１の船尾フィン９ｂの前記平坦面９₁側を流れる流体Ｌ_１の速度より当該第１の船尾フィン９ｂの反対側の面９₂側の流体Ｌ_２の流れが速くなり、その結果、周囲の流体はプロペラ５の回転方向に向けて捩じられたような状態（後方から見て右回転流となった状態）でプロペラ５に供給され、これによって、プロペラ５の推力の補助をするようになる。

そして、本発明の最良の実施の形態に係る分割型船尾フィン構造は、この第１の船尾フィン９ｂに加えて、その延長上後方に断面翼形状を有する第２の船尾フィン１０ｂを配置したものである。すなわち、前記第２の船尾フィン１０は、平板に対し下方に厚みをもたせた断面翼形状を有し、仰角を適宜にすることにより、上方に揚力を発生させることができる。翼に流体がぶつかると、上面が丸みをもった、いわゆる、翼表面の曲率の小さい面(以下、「翼上面１０₁」という。）方向にいわゆる揚力が発生する。本発明の最良の実施の形態に係る分割型船尾フィン構造は、図２に示すように、翼形状を有する第２の船尾フィン１０ｂを左右の舷側に配置したものであり、当該第２の船尾フィン１０ｂの翼上面１０₁が上方に位置するように配置したものである。

したがって、この断面翼形状の周囲の流体が移動する際には、特に、前述するように、前記第１の船尾フィン９ｂの後端によって、その平坦面９₁側を流れる流体Ｌ_１の速度よりその反対面９₂側の流体Ｌ_２の流れが速くなり、その速くなった流れが前記所定の間隔ｄの間を通って前記第２の船尾フィン１０ｂの翼上面１０₁に流れ込み、その領域の流体密度を高めるのであるから、発生する揚力は単独で設けられる翼の場合よりもさらに強力な揚力を発生させることができ、図２に示すように、効率的かつ強力な揚力発生をうることができる。

図２にこの揚力の発生関係を示す。前記第２の船尾フィン１０ｂの仰角を適宜に配置することによって、その斜め上方に揚力が発生し、その推進方向分力を推進成分として利用することができる。これによって、この推進成分を船体の推力として還元できるという効果を奏する。

図１は、本発明の最良の実施の形態に係る分割型船尾フィン構造を示す側面図、図２は、図１に示した船体右側面図の第１の船尾フィン９の後部と、その延長上に配置された第２の船尾フィンの形状及び配置関係を示す概略図、図３は、本願出願人が既に提案した船尾フィン構造を含む従来の船尾フィン構造の概略図、図４は、従来の船尾フィン周囲の流体の流れを示す図。

符号の説明

３船体
５プロペラ
７外板
９ａ、９ｂ第１の船尾フィン
９₁ 平坦面
９₂ 平坦面９₁側の反対面
１０ａ、１０ｂ第２の船尾フィン
１０₁ 翼上面
１０３船体
１０５プロペラ
１０７外板
１０９ａ、１０９ｂ従来の船尾フィン
ｄ間隔
Ｌ_１、平坦面９₁側を流れる流体の速度
Ｌ_２平坦面９₁側の反対面９₂側を流れる流体の速度

Claims

船舶の船尾に船尾フィンを固定してなる船尾フィン構造であって、
一方の面を平坦面に構成するとともに他方の面を船体取付部分から後方開放端側に向けて厚みが減少する断面形状とした第１の船尾フィンを、その平坦面を上方に向けて左右両舷に左右対称にそれぞれ配置し、かつ、前記第１の船尾フィンの延長後方に所定の間隔を開けて上面に丸みをもたせた断面翼形状を有する左右対称の第２の船尾フィンを配置してなることを特徴とする分割型船尾フィン構造。
前記第１の船尾フィン及び第２の船尾フィンにおいて、左舷側に配置される第１の船尾フィン及び第２の船尾フィンのそれぞれが、右舷側に配置される第１及び第２の船尾フィン位置より後退して位置せしめたことを特徴とする請求項１に記載の分割型船尾フィン構造。