JP4717857B2 - 船舶用ダクト及び船舶 - Google Patents

Description

本発明は、推進性能を向上させるための船舶用ダクト及び当該ダクトが設けられた船舶に関する。

従来、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈する、略円環状の船舶用ダクトが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２２００８９号公報

しかしながら、本発明者は、従来の船舶用ダクトでは、推進性能の向上が減殺されていたことを見出した。すなわち、本発明者による船舶用ダクトがない場合の船尾近傍における流向の解析の結果、船舶用ダクトの上側部分に相当する領域においては、船尾に向かうにつれて下方に向かう流向となっているが、船舶用ダクトの下側部分に相当する領域においては、船尾に向かうにつれて上方に向かう流向となっていることが明らかとなった。そのため、従来の船舶用ダクトでは、上側部分においては推進力を得られるものの、下側部分においては抵抗となってしまっていた。

本発明は、推進性能の更なる向上を図ることが可能な船舶用ダクト及び船舶を提供することを目的とする。

本発明に係る船舶用ダクトは、半径ｒ_０を有する円弧状に湾曲されると共に、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈する第１板状体と、第１板状体の端部に設けられた直線状の第２板状体とを備え、第１板状体の中心軸と第２板状体との直線距離ｒが、０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たすことを特徴とする。

本発明に係る船舶用ダクトでは、第１板状体が円弧状に湾曲されており、当該第１板状体の端部に直線状の第２板状体が設けられている。そのため、この船舶用ダクトを、スクリューの前方に位置すると共に、第１板状体が上側で且つ第２板状体が下側となるように、船体に取り付けた場合、従来の船舶用ダクトにおいて抵抗の原因となっていた下側部分が存在しなくなる。その結果、推進性能の更なる向上を図ることが可能となる。そして、本発明に係る船舶用ダクトでは、第１板状体の中心軸と第２板状体との直線距離ｒが、０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たしている。そのため、従来の船舶用ダクトにおいて抵抗の原因となっていた下側部分が存在しないことによる推進性能の向上の効果を、十分に発揮することが可能となっている。

好ましくは、第１板状体の中心軸と第２板状体との直線距離ｒが、０．３≦ｒ／ｒ_０≦０．８を満たす。このようにすると、従来の船舶用ダクトにおいて抵抗の原因となっていた下側部分が存在しないことによる推進性能の向上の効果を、より十分に発揮することが可能となっている。

好ましくは、第２板状体は、平板によって構成されている。このようにすると、本発明に係る船舶用ダクトを簡単に構成することが可能となる。

好ましくは、第２板状体は、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈する。このようにすると、第１板状体に加え、第２板状体においても推進力を得ることができるので、推進性能のより一層の向上を図ることが可能となる。

一方、本発明に係る船舶は、船体と、主推進力を発生させるために船体に設けられたスクリューと、船舶用ダクトとを備え、船舶用ダクトは、半径ｒ_０を有する円弧状に湾曲された第１板状体と、第１板状体の端部に設けられた直線状の第２板状体とを有し、第１板状体の中心軸と第２板状体との直線距離ｒが、０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たしており、スクリューの前方に位置すると共に、第１板状体が上側で且つ第２板状体が下側となるように、船体に取り付けられているすことを特徴とする。

本発明に係る船舶では、船舶用ダクトにおいて、第１板状体が円弧状に湾曲されており、当該第１板状体の端部に直線状の第２板状体が設けられている。また、船舶用ダクトが、スクリューの前方に位置すると共に、第１板状体が上側で且つ第２板状体が下側となるように、船体に取り付けられている。そのため、従来の船舶用ダクトにおいて抵抗の原因となっていた下側部分が存在しなくなる。その結果、推進性能の更なる向上を図ることが可能となる。そして、本発明に係る船舶が備える船舶用ダクトでは、第１板状体の中心軸と第２板状体との直線距離ｒが、０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たしている。そのため、従来の船舶用ダクトにおいて抵抗の原因となっていた下側部分が存在しないことによる推進性能の向上の効果を、十分に発揮することが可能となっている。

好ましくは、第１板状体の中心軸と第２板状体との直線距離ｒが、０．３≦ｒ／ｒ_０≦０．８を満たす。このようにすると、従来の船舶用ダクトにおいて抵抗の原因となっていた下側部分が存在しないことによる推進性能の向上の効果を、より十分に発揮することが可能となっている。

好ましくは、第１板状体の中心軸と船舶用ダクトの後縁部を含む仮想平面との交点が、スクリューの回転軸よりも上方に位置している。第１板状体は、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈しているので、船舶用ダクトの内側における流速は船舶用ダクトの外側における流速よりも速くなる。そのため、第１板状体の中心軸とスクリューの回転軸とが一致しているような場合と比較して、より多くの速い流れがスクリューに流入することとなる。その結果、より一層の推進性能の向上を図ることが可能となる。

好ましくは、第２板状体は、平板によって構成されている。このようにすると、本発明に係る船舶が備える船舶用ダクトを簡単に構成することが可能となる。

より好ましくは、船舶用ダクトは、第２板状体の前後方向が当該第２板状体の位置する領域における流向に沿うように、船体に取り付けられている。このようにすると、第２板状体において生じる抵抗を十分小さくすることが可能となる。

好ましくは、第２板状体は、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈する。このようにすると、船舶用ダクトにおいて、第１板状体に加え、第２板状体においても推進力を得ることができるので、推進性能の更により一層の向上を図ることが可能となる。

より好ましくは、船舶用ダクトは、第２板状体が当該第２板状体の位置する領域における流向に対して所定の迎角を有するように船体に取り付けられている。このようにすると、第２板状体においてより大きな推進力を得ることが可能となる。

本発明によれば、推進性能の更なる向上を図ることが可能な船舶用ダクト及び船舶を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る船舶１０の構造について説明する。船舶１０は、船体１２と、スクリュー１４と、舵１６と、ラダーホーン１８と、船舶用ダクト２０とを備える。なお、ラダーホーン１８を備えない船舶も存在するが、そのような船舶であっても本発明の効果は変わらない。

船体１２は、図１２に示されるように、後方に向いた後向船尾部１２ａと、下方に向いた下向船尾部１２ｂとを有している。

スクリュー１４は、後向船尾部１２ａに設けられた突出部２２の先端に設置されている。船舶１０は、スクリュー１４によって発生された推力（主推進力）を得て前進する。

舵１６は、船体１２に対し回動可能となるように、その上端部１６ａから上方に延びる舵軸２４を介して下向船尾部１２ｂに取り付けられている。この舵１６は、また、下向船尾部１２ｂから下方に向けて突設されたラダーホーン１８によっても支持されている。そのため、スクリュー１４を回転させた状態で、図示しない舵取機によって舵軸２４を介して舵１６の角度を変えることで、船舶１０の進行方向を変更し、針路に合わせることができる。なお、舵本体１６は、先端部１６ｂから後端部１６ｃに向かうにつれて徐々に厚くなりその後徐々に薄くなる翼形状を呈している。

船舶用ダクト２０は、図１及び図２に示されるように、第１板状体２０ａ及び一対の第２板状体２０ｂを有する。第１板状体２０ａは、図２に示されるように、半径ｒ_０を有する円弧状に湾曲されている。また、第１板状体２０ａは、図１及び図３に示されるように、前後方向における断面形状（縦断面形状）が、内側に向けて突出する翼形状を呈している。なお、例えば溶接等によって、ブラケット２６の一端が第１板状体２０ａの頂部に接合されており、ブラケット２６の他端が突出部２２に接合されている。

第２板状体２０ｂは、図１及び図２に示されるように、平板によって構成されている。一対の第２板状体２０ｂの各一端は、第１板状体２０ａの各端部にそれぞれ設けられている。一対の第２板状体２０ｂの各他端は、例えば溶接等によって突出部２２に接合されている。

第２板状体２０ｂは、図２に示されるように、第１板状体２０ａの中心軸Ｘ_１から直線距離ｒだけ離間するように位置している。本実施形態において、直線距離ｒは、０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たしており、好ましくは０．３≦ｒ／ｒ_０≦０．８を満たしている。

ここで、船舶用ダクト２０は、スクリュー１４の前方に位置すると共に、第１板状体２０ａが上側で且つ第２板状体２０ｂが下側となるように、船体１２の突出部２２に取り付けられている（図１参照）。また、船舶用ダクト２０は、第１板状体２０ａの中心軸Ｘ_１とその後縁部２０ｃを含む仮想平面Ｓとの交点Ｐがスクリュー１４の回転軸Ｘ_２よりも上方に位置するように、船体１２の突出部２２に取り付けられている（図１参照）。

船舶用ダクト２０は、第１板状体２０ａの中心軸Ｘ_１がスクリュー１４の回転軸Ｘ_２に対して上方に角度θだけ傾いている。この角度θは、第１板状体２０ａによって大きな揚力が得られるよう、第１板状体２０ａにおける流向に対して適切な迎角となるように設定することができる。

ところで、従来、推進性能の向上を目的として、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈する、略円環状の船舶用ダクト１２０が船体１２に設けられていた（図４参照）。しかしながら、本発明者が、船舶用ダクト２０を船体１２に設けない場合の船尾近傍における流向を解析した結果（図４参照）、船舶用ダクト１２０の上側部分に相当する領域（図４のＡ領域）においては、船尾に向かうにつれて下方に向かう流向となっているが、船舶用ダクト１２０の下側部分に相当する領域（図４のＢ領域）においては、船尾に向かうにつれて上方に向かう流向となっていることが明らかとなった。そのため、従来の船舶用ダクト１２０では、上側部分においては推進力を得られるものの、下側部分においては抵抗となってしまっていた。

しかしながら、本実施形態においては、船舶用ダクト２０の第１板状体２０ａが円弧状に湾曲されており、第１板状体２０ａの端部に平板状の第２板状体２０ｂが設けられている。また、船舶用ダクト２０が、スクリュー１４の前方に位置すると共に、第１板状体２０ａが上側で且つ第２板状体２０ｂが下側となるように、船体１２に取り付けられている。そのため、従来の船舶用ダクト１２０において抵抗の原因となっていた下側部分が存在しなくなる。その結果、推進性能の更なる向上を図ることが可能となる。そして、船舶用ダクト２０では、第１板状体２０ａの中心軸Ｘ_１と第２板状体２０ｂとの直線距離ｒが、０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たしている。そのため、従来の船舶用ダクト１２０において抵抗の原因となっていた下側部分が存在しないことによる推進性能の向上の効果を、十分に発揮することが可能となっている。

ここで、直線距離ｒが０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たす場合に、推進性能が更に向上することを確認するための試験を行った。試験では、ｒ／ｒ_０が０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０となるように設定された船舶用ダクト２０をそれぞれ用意して、それぞれについてＢＨＰ（Brake HorsePower：所要馬力）を測定した。そして、船舶用ダクト２０による推進性能の向上率［％］を、それぞれの船舶用ダクト２０について、（１−船舶用ダクト２０を設けた場合におけるＢＨＰ／船舶用ダクト２０がない場合におけるＢＨＰ）×１００によって算出した。その結果を図５に示す。

図５に示されるように、直線距離ｒが０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たす場合、推進性能の向上率が７％よりも大きくなり、直線距離ｒが０．４≦ｒ／ｒ_０≦０．８を満たす場合、推進性能の向上率が８％以上となった。従って、直線距離ｒが０＜ｒ／ｒ_０＜０．８５を満たす場合、推進性能が更に向上し、直線距離ｒが０．４≦ｒ／ｒ_０≦０．８を満たす場合、推進性能がより一層向上することが確認された。

また、本実施形態においては、第１板状体２０ａの中心軸Ｘ_１と船舶用ダクト２０の後縁部２０ｃを含む仮想平面Ｓとの交点Ｐがスクリュー１４の回転軸Ｘ_２よりも上方に位置するように、船舶用ダクト２０が船体１２に取り付けられている。第１板状体２０ａは、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈しているので（図１及び図３参照）、船舶用ダクト２０の内側における流速は船舶用ダクトの外側における流速よりも速くなる。そのため、第１板状体２０ａの中心軸Ｘ_１とスクリュー１４の回転軸Ｘ_２とが一致しているような場合と比較して、速い流れがより多くスクリュー１４に流入することとなる。その結果、より一層の推進性能の向上を図ることが可能となる（図３参照）。

また、本実施形態においては、第２板状体２０ｂが平板によって構成されているので、船舶用ダクト２０を簡単に構成することができるようになっている。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示されるように、第２板状体２０ｂが、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈するように構成されていてもよい。このとき、船舶用ダクト２０は、第２板状体２０ｂの位置する領域における流向に対して第２板状体２０ｂが所定の迎角を有するように（図６においては、水平面と第２板状体２０ｂの後縁側における上面とがなす角αが、例えば、上向０°〜４０°程度、好ましくは上向１０°〜３０°程度となるように）、船体１２に取り付けられているとより好ましい。この場合、第１板状体２０ａに加え、第２板状体２０ｂにおいても推進力を得ることができるので、推進性能のより一層の向上を図ることが可能となる。

また、第２板状体２０ｂが平板によって構成されている場合には、図７に示されるように、船舶用ダクト２０は、第２板状体２０ｂの前後方向が第２板状体２０ｂの位置する領域における流向に沿うように、船体１２に取り付けられていてもよい。この場合、第２板状体２０ｂにおいて生じる抵抗を十分小さくすることが可能となる。

図１は、本実施形態に係る船舶の船尾部分を示す側面図である。 図２は、船舶用ダクトの正面図である。 図３は、船舶用ダクトの一部を拡大して示す縦断面図である。 図４は、船尾部分の近傍における流向を示す図である。 図５は、船舶用ダクトによる推進性能の向上率を示す図である。 図６は、本実施形態の第１変形例に係る船舶の船尾部分を示す斜視図である。 図７は、本実施形態の第１変形例に係る船舶の船尾部分を示す斜視図である。

符号の説明

１０…船舶、１２…船体、１４…スクリュー、２０…船舶用ダクト、２０ａ…第１板状体、２０ｂ…第２板状体。

Claims (8)

1. スクリューが船尾部に設けられた船体に対して、前記船体の船尾方向から見て前記スクリューの先端の回転軌道内に位置すると共に前記スクリューの前方に位置するように取り付けられる船舶用ダクトであって、
   前記スクリューの半径よりも小さな半径ｒ_０を有する優弧状に湾曲された第１板状体と、
   外側に位置する各端部が前記第１板状体の端部に設けられ、内側に位置する各端部が前記船尾部に設けられた、一対の直線状の第２板状体であって、前記第１板状体及び前記スクリューの回転軸よりも下側で且つ前記船尾に向かうにつれて上方に向かう流向となっている領域よりも上側に位置すると共に、前記第１板状体の中心軸と前記船舶用ダクトの後縁部を含む仮想平面との交点が、前記スクリューの回転軸よりも上方に位置するように前記船体に対して取り付けられる第２板状体とを備え、
   前記第１板状体の中心軸と前記第２板状体との直線距離ｒが、０．３≦ｒ／ｒ _０ ≦０．８を満たすことを特徴とする船舶用ダクト。
2. 前記第２板状体は、平板によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載された船舶用ダクト。
3. 前記第２板状体は、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈することを特徴とする請求項１に記載された船舶用ダクト。
4. 船体と、
   主推進力を発生させるために前記船体の船尾部に設けられたスクリューと、
   船舶用ダクトとを備え、
   前記船舶用ダクトは、
   前記スクリューの半径よりも小さな半径ｒ_０を有する優弧状に湾曲された第１板状体と、
   外側に位置する各端部が前記第１板状体の端部に設けられ、内側に位置する各端部が前記船尾部に設けられた、一対の直線状の第２板状体であって、前記スクリューの回転軸よりも下側で且つ前記船尾に向かうにつれて上方に向かう流向となっている領域よりも上側に位置する第２板状体とを有し、
   前記第１板状体の中心軸と前記第２板状体との直線距離ｒが、０．３≦ｒ／ｒ _０ ≦０．８を満たしており、
   前記スクリューの前方に位置し、前記船体の船尾方向から見て前記スクリューの先端の回転軌道内に位置し、前記第１板状体の中心軸と前記船舶用ダクトの後縁部を含む仮想平面との交点が、前記スクリューの回転軸よりも上方に位置すると共に、前記第１板状体が上側で且つ前記第２板状体が下側となるように、前記船体に取り付けられていることを特徴とする船舶。
5. 前記第２板状体は、平板によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載された船舶。
6. 前記船舶用ダクトは、前記第２板状体の前後方向が当該第２板状体の位置する領域における流向に沿うように、前記船体に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載された船舶。
7. 前記第２板状体は、前後方向における断面形状が内側に向けて突出する翼形状を呈することを特徴とする請求項４に記載された船舶。
8. 前記船舶用ダクトは、前記第２板状体が当該第２板状体の位置する領域における流向に対して所定の迎角を有するように前記船体に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載された船舶。

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