JP5113899B2 - 船舶の船尾構造 - Google Patents

Description

本発明は、プロペラのベアリングフォース及びキャビテーションの発生の減少を図ったオーバーラッピングプロペラ（ＯＬＰ）を備えた船舶の船尾構造に関する。

船舶の大型化・高速化に伴い、一軸船においてはプロペラの荷重度が増大し、プロペラの効率が低下する。プロペラの効率を向上させ、推進性能を改善するために、２基のプロペラを装備する技術がある。２基のプロペラを装備すると、プロペラ１基当たりの負荷が半減し、プロペラの効率が向上する。この場合、船体の抵抗増加を極力避けること、船殻効率を低下させないこと、が重要であり、これを実現し得る従来技術として二重反転プロペラやオーバラッピングプロペラが知られている。

この中で、二重反転プロペラのように推進器軸系や主機関制御装置が複雑化されずに推進性能を向上させる装置としては、オーバーラッピングプロペラがある（例えば特許文献１参照）。

特許文献１のオーバーラッピングプロペラは、左右１対のプロペラをそれらの中心が左右のビルジ渦の中心近くに位置するように配置して両プロペラの回転方向をビルジ渦と反対方向つまり外回りに設定し、これらのプロペラの基準線の船長方向の位置を同じか僅かにずらし且つそれらの回転面が平面視にて互いにラップしない限度内で相互に近づけるとともに両プロペラをそれらのレーキが相手方のプロペラから遠ざかる方向へ相互に傾くように形成した推進装置である。

なお、特許文献２では、左右舷のプロペラの回転方向をいずれも同一方向にすることにより、前側のプロペラの回転流を後側のプロペラで回収するようにしたオーバーラッピングプロペラが開示されている。
実開平５−２６７９６号公報 実開平４−１２３８９９号公報

しかしながら、通常の一軸船型の船舶は、プロペラ面内で且つ船体中心線付近に非常に遅い流体の流れが存在し、また船体中心線より離れるほど流体の流れは速くなる（図５の伴流分布図参照）。特許文献１のようなプロペラの中心が船体中心に一致しないプロペラを回転させる場合には、プロペラの翼が一回転中に遅い流れと速い流れの中を交互に通過するため、プロペラの翼にかかる荷重が大きく変動し、一軸船と比較してベアリングフォースが過大となる。

またプロペラの翼が船体中心線付近の非常に遅い流れの中を通過するために、通常の設計ではプロペラの翼の広い範囲にキャビテーションが発生しプロペラ表面のエロージョンの起こる原因となる。

本発明の目的は、オーバーラッピングプロペラを装備した一軸船型の船尾船体を有する船舶において、プロペラのベアリングフォースの低減及びキャビテーションの発生を低減させることにある。

上記課題を解決するために本発明の船舶の船尾構造は、左右１対のプロペラをそれらのプロペラ軸心が左右のビルジ渦の中心近くに位置するように配置し、少なくとも一つのプロペラの回転方向をビルジ渦と反対方向つまり外回りに設定し、各プロペラ回転面が平面視にて相互にラップしない限度内で相互に近づけると共に両プロペラをそれらのレーキが相手方のプロペラから遠ざかる方向へ相互に傾くように形成し、それら前方プロペラと後方プロペラとが回転したときにオーバーラップする領域を有する推進装置（「オーバーラッピングプロペラ」という）を装備した一軸船型の船尾船体を有する船舶において、船尾端より前方の船尾船体両舷から水平方向に突出させたブラケットフィンでプロペラ軸が挿通する各船尾管と船尾船体との間隙を塞いだことを特徴とする。

すなわち、オーバーラッピングプロペラのプロペラ軸を挿通する船尾管は、船尾端より前方両舷からプロペラ軸が突出しており、その船尾管と船体の船長方向の間隙をブラケットフィンによって塞ぐことにより、船尾船底から生ずる剥離渦をブラケットフィンが塞き止めることにより渦を弱め、船体中心線付近のプロペラ面に入る流れの回転成分が減少する。その結果、キャビテーションが発生しやすい船体中心線付近においてプロペラ回転方向への流入速度が低下することにより、キャビテーションの初生（キャビテーションの出始め）が抑制される。

一方、ベアリングフォースは、船体中心線付近の遅い流れの中を通過するプロペラ翼に発生する比較的大きな推力と、船体外側の速い流れの中を通過するプロペラ翼に発生する比較的小さな推力との不均一に起因するが、ブラケットフィンを設けることによって船体中心線付近のプロペラ面に入る流れの回転成分が減少し、船体中心線付近を通過するプロペラ翼に発生する推力を低下させる結果、各プロペラ翼の流体力がプロペラ軸に対して平均化する方向に作用し、ベアリングフォースを低減させる。同時に船尾剥離渦を弱めることによって、船体の粘性抵抗を低減する効果が得られる。

また、上述した構成において、前方プロペラの回転によって加速されて後方プロペラへ流入する後流分布を改善するための伴流改善フィンを、プロペラ軸より上方の船尾船体に、前記後流の流速変化量の大きい部位に向かって若しくは前方プロペラと後方プロペラとが回転したときにオーバーラップする領域に向かって設けてなる船舶の船尾構造である。

かかる構成によれば、ブラケットフィンによる作用と伴流改善フィンによる作用とが相乗的に発揮され、より一層のベアリングフォース低減とキャビテーション発生抑制作用が得られる。すなわち、上述したブラケットフィンによる作用に加えて、前方プロペラの回転によって加速されて後方プロペラへ流入する後流分布を、前方プロペラの前方の船尾船体に設けた伴流改善フィンによって、後流の加速の度合いを小さくすると共にその速度勾配（速度変化）も緩やかになるような流場に変えることができる。その結果、ベアリングフォースの低減やキャビテーションの発生を抑制することができる。

なお、同じ一軸船型と言っても伴流分布は船によって異なるが、通常の一軸船型を用いたＯＬＰの場合、伴流改善フィンを、前方プロペラと後方プロペラがオーバラップする領域であって、後流の流速変化量の大きい部位に向かう方向に、船尾船体に沿って両舷対称に設けることが好ましい。もっとも伴流分布によっては左右舷の伴流改善フィンを段違いに設けることもあり得るし、伴流改善フィンを片舷のみに設けることもあり得る。

また、上述の船尾構造において、ブラケットフィンを、船尾管の外径の範囲内で、該ブラケットフィンの基端部から船尾方向に向かって徐々に上向き、又は下向きの直線或いは曲線形状に形成した場合、プロペラへ流入する回転流の流速を調整することができる。すなわち、ブラケットフィンを船尾端に向かって上方に向けた場合、回転流の回転方向の流速が小さくなるので、よりキャビテーションの抑制とベアリングフォースの低減効果が高くなる。また、ブラケットフィンを船尾端に向かって下方に向けた場合、回転方向の流速が大きくなるので、より一層推進効率が向上する。

また、上述の船尾構造において、ブラケットフィンを、該ブラケットフィンの基端部から船尾方向に向かって直線的に延設すると共に、該ブラケットフィンの先端部付近から船尾管の外径の範囲内で船尾方向に向かって徐々に上向き、又は下向きの直線或いは曲線形状に形成した場合も、前記と同様な作用が得られる。

また、上述した船尾構造において、船首側に位置する前方プロペラの回転方向をビルジ渦と反対方向つまり外回りに設定すると共に、船尾側に位置する後方プロペラの回転方向を前方プロペラと同じ方向つまり内回りに設定した場合、前方プロペラでビルジ渦回転流の回収を図りつつ、この前方プロペラの回転により形成された回転流を船尾側に位置するプロペラによって回収することができる。

本発明によれば、オーバーラッピングプロペラであっても、ベアリングフォースが一軸船と同等以下にすることができ、また有害なキャビテーションの発生を有効に抑えることができる。

つまり、プロペラ軸を挿通する船尾管と船尾船体の間隙をブラケットフィンで塞ぐことにより、ベアリングフォースの低減とキャビテーションの発生抑制が得られると共に、船体抵抗も最大２％程度減少できる。

また、伴流改善フィンを設けることによって、より一層のベアリングフォースの低減効果とキャビテーションの発生抑制効果が得られる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１（ａ）（ｂ）はオーバーラッピングプロペラを船尾部の後方から前方に向かって見た背面図、図２は同平面図である。なお、左右舷のプロペラは左右どちらが前方に位置していてもよく、図２は一例である。

図１（ａ）および図２に示すように、２基すなわち左右１対のプロペラ１，２（右舷器１，左舷器２）が、そのプロペラ軸３，４を船体中心線Ｃに対称にして配設されている。

両プロペラ１，２の高さ方向位置と船幅方向位置は、両プロペラ１，２のプロペラ軸３，４が左右のビルジ渦Ｂ１，Ｂ２の中心近くにそれぞれ位置するように設定され、両プロペラ１，２の回転方向Ｒ１，Ｒ２は、ビルジ渦Ｂ１，Ｂ２と反対方向つまり外回りに設定されている。そして、これらのプロペラ１，２の基準線の船長方向の位置を同じか僅かにずらし且つそれらの回転面が平面視にて相互にラップしない限度内で相互に近づけると共に両プロペラ１，２をそれらのレーキ１ａ，２ａが相手方のプロペラから遠ざかる方向へ相互に傾くように形成されている。

図２に示すように、両舷のプロペラボス５，６の前後位置は同じで、これらプロペラボス５，６に右舷プロペラ１と左舷プロペラ２がそれぞれ放射状に突設されている。そして、右舷プロペラ１のレーキ１ａはプロペラ軸３に直交する面から後方へ傾くように形成され、また、左舷プロペラ２のレーキ２ａはプロペラ軸４に直交する面から前方へ傾くように形成されている。図２では、左舷プロペラ２は船首側に位置するプロペラ（「前方プロペラ」ともいう）であり、右舷プロペラ１は船尾側に位置するプロペラ（「後方プロペラ」ともいう）である。この場合図２に示す如く、前方プロペラのレーキは必ず前方へ、後
方プロペラのレーキは必ず後方へ傾く。

図１（ｂ）に示す形態では、船首側に位置するプロペラすなわち左舷プロペラの回転方向Ｒ２をビルジ渦Ｂ２と反対方向つまり外回りに設定すると共に、船尾側に位置するプロペラすなわち右舷プロペラ１の回転方向Ｒ３を、船首側のプロペラ（左舷プロペラ２）と同じ方向つまり内回りに設定してある。これにより、船首側のプロペラ（左舷プロペラ２）によってはビルジ渦回転流を回収しつつ、右舷プロペラ１によっては船首側のプロペラ（左舷プロペラ２）の回転により形成された回転流を回収することができる。この例では左舷プロペラを前方に、右舷プロペラを後方に位置させているが、この前後位置は逆であってもよい。その場合前方のプロペラをビルジ渦と反対方向つまり外回りに設定する。

図１（ａ）（ｂ）おいて、点線は船尾部の船体線図を示し、この図に示す船型は、船体中心線Ｃを基準にして対称に形成され、船尾端に行くにつれて漸進的に狭まった形状を有する、いわゆる一軸船型の船尾船体である。

このような一軸船型の船尾部の流れには、図４の本発明に係る伴流分布とプロペラ配置図に示すように、前述した左右対称のビルジ渦Ｂ１，Ｂ２が存在する。図中、矢印はビルジ渦Ｂ１，Ｂ２の水流の方向を示し、ビルジ渦Ｂ１，Ｂ２は船体中心に向かう内回り、船尾後方から見て右舷では反時計回り、左舷では時計回りの回転流を形成している。

図１（ａ）において述べたように、プロペラ軸３，４をこのビルジ渦Ｂ１，Ｂ２の中心近くに配置し、プロペラ回転方向Ｒ１，Ｒ２をビルジ渦Ｂ１，Ｂ２の回転方向とは逆向きの外回りに設定する。これにより左右舷のビルジ渦Ｂ１，Ｂ２の有効利用が達成され船殻効率の向上を図ることが可能となる。

図２に示すように、船尾端より前方の船尾船体Ｓの両舷から一対のプロペラ軸３，４およびプロペラ軸３，４を挿通した船尾管３ａ，４ａが略平行に船尾方向に延びており（主機の配置によってはハの字形又は逆ハの字形に船尾方向に延びる）、それぞれのプロペラ軸３，４の先端に設けたプロペラボス５，６にプロペラ１，２が設けられている。

図１および図４に示すように、プロペラ１，２は回転軌跡１ｃ、２ｃに沿って回転し、また、図２に示すようにプロペラの後方には船体中心線Ｃ上に舵が設けられている。

図２および図３（船尾端の一部拡大平面図）にも示すように、船尾船体Ｓは船尾方向に向けて以下の如く先鋭化された鋭角状の山形断面に形成されている。

すなわち、プロペラの軸心Ｏの少なくとも上下方向０．４Ｒ（Ｒはプロペラ半径）の範囲、好ましくは上下方向０．６Ｒの範囲の水線面形状について、その水線面の後端部角度αを船体中心線Ｃに対して１５度以下（０〜１５°）とし、且つ水線面形状の両側部をその角度で後端まで延長した際の後端位置での仮想幅（両幅）Ｗを６００ｍｍ以下になるようにして、船尾船体Ｓの先鋭化を図っている。

かかる構成によれば、図４の本発明の船尾部における伴流分布図と図５の従来の一軸船の船尾部における伴流分布図とを比較すれば明らかなように、プロペラ軸心Ｏの高さ付近少なくとも上下方向０．４Ｒの範囲の流体の流れが増加し、プロペラが一回転する際のプロペラの翼に入る流入速度が均一化される。これにより、ベアリングフォースが減少すると共に、船体中心線Ｃ付近の流体の流れが増速することにより、プロペラ翼におけるキャビテーションの発生が抑制される。

ここで、プロペラの軸心の上下方向少なくとも０．４Ｒ（Ｒはプロペラ半径）の範囲の船体を先鋭化（シャープに）する理由は、この領域がオーバーラッピングプロペラが船体中心線付近を通過する際に問題となる流速の遅い領域であるからである。また、推進効率との兼ね合いであるが、キャビテーション、ベアリングフォースを軽減する観点からはプロペラ軸心の上下方向０．６Ｒの範囲の船体を先鋭化するのが好ましい。また、水線面の後端部角度を１５度以下としたのは、１５度を超えると剥離などにより船体後方の流れが遅くなるからである。

図２に示すように、先鋭化された船尾船体Ｓとプロペラ軸３，４を挿通する船尾管３ａ，４ａとの間に、付加構造物であるブラケットフィン８が設けられている。すなわち、船尾船体Ｓと船尾管３ａ，４ａの間の間隙のほぼ全体が船尾端より前方の両舷船体Ｓから水平方向に突出した、船尾管３ａ，４ａから船尾船体Ｓの方向に向けて延びるブラケットフィン８によって塞がれた形になっている。

このようなブラケットフィン８を設けることにより、図４の本発明の船尾部における伴流分布図と図５の従来の一軸船の船尾部における伴流分布図とを比較すれば明らかなように、船尾船底から生ずる剥離渦をブラケットフィン８が塞き止めて渦を弱めて、船体中心線Ｃ付近のプロペラ面に入る流れの回転成分を減少させる。なお、図４および図５中の曲線上の数値は船長方向の流速を船速で無次元化した値を示し、矢印はプロペラ面内の流速をベクトル表示したものである。

その結果、キャビテーションが発生しやすい船体中心線付近においてプロペラ回転方向への流入速度が低下することにより、キャビテーションの初生が抑制される。

同時にベアリングフォースも減少させる。すなわち、ブラケットフィン８を設けない場合、船体中心線Ｃ付近の遅い流れの中を通過するプロペラ翼に発生する比較的大きな推力と、船体外側の速い流れの中を通過するプロペラ翼に発生する比較的小さな推力との不均一化が問題となるが、ブラケットフィン８を設けることによって船体中心線Ｃ付近のプロペラ面に入る流れの回転成分が減少し、船体中心線Ｃ付近を通過するプロペラ翼に発生する推力を低下させる。これによって、各プロペラ翼の流体力をプロペラ軸に対して平均化させる方向に作用し、ベアリングフォースを低減させる。このブラケットフィン８によって船尾管３ａ，４ａ（プロペラ軸３，４）が強固に船体側に支持されることにもなる。また船尾剥離渦を弱めることによって、船体の粘性抵抗の低減効果も得られる。

上記ブラケットフィン８の船長方向の縦断面形状は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、その中心線８ａ が船尾方向に向けて直線的に延び、その全体形状は翼形状、半円弧翼形状、板状のいずれの形状に形成されてもよい。

図６（ａ）において想像線で示すように、ブラケットフィン８の後端部より任意の位置において上方向、又は下方向にθ＝０〜２０度の角度でナックルさせてもよい。或いは、図７に示すように、ブラケットフィン８が船側から見た中心線８ａが船尾方向に向かって徐々に上向き、又は下向きにθ＝０〜２０度の角度をもつような曲線形状に構成してもよい。そうすれば、プロペラへ流入する回転流の流速を調整することができる。すなわち、ブラケットフィン８を船尾端に向かって上方に向けた場合、回転流の回転方向の流速が小さくなるので、よりキャビテーションの抑制とベアリングフォースの低減効果が高くなる。また、ブラケットフィン８を船尾端に向かって下方に向けた場合、回転方向の流速が大きくなるので、より推進効率が向上する。

ここで、ナックル角を上下向きにいずれも２０度以下としたのは２０度を超えるとブラケットフィン自体が抵抗となるためである。

図８に示す例では、ブラケットフィン８は、船尾管３ａ，４ａと船尾船体Ｓとの間に水平（船体中心線Ｃに直交する方向）に設けられるが、ブラケットフィン８の最大厚みがプロペラ軸を挿通する船尾管３ａ，４ａの直径（外径）以下とするのが抵抗増加を抑制する上で好ましい。

また、図９の右舷側面図に示す例では、翼断面形状のブラケットフィン８を、その基端部から船尾方向に向かって先端まで徐々に、この例では下向きの曲線形状になるように形成してもよい。この場合、船尾管３ａの外径の範囲内に曲線形状のブラケットフィン８が収まるように配置される。つまり、図９のブラケットフィン８は、その基端部が船尾管３ａの上端位置にあり、ここを基点として船尾方向に延び、ブラケットフィン８の後端部は船尾管３ａの下端位置で終わっている。なお、ブラケットフィン８を曲線形状にせずに、図６（ａ）〜（ｃ）のような直線状に延びるブラケットフィン８を船尾方向に向かって、真っ直ぐ水平に設けてもよいし、或いは船尾管３ａの外径の範囲内で、下向き又は上向きに傾斜させて設けてもよい。ブラケットフィン８全体に亘って下向き、又は上向きの曲線配置或いは直線傾斜配置にした場合には、ブラケットフィン８のもつ作用効果を高めることができる。

ところで、オーバーラッピングプロペラ（ＯＬＰ）船型においては（図２参照）、後方に設置された後方プロペラ１に流入する流れ（後流）は前方プロペラ２の回転流の影響を大きく受ける。そのため、後方プロペラ１は従来の一軸船で知られているような伴流分布とは異なった、複雑な流場（後流分布）の中で作動することになる。この点を調べるために、模型実験が行われた。図１２，１３はオーバーラッピングプロペラ船型において、前方プロペラ２のみを回転させた状態において、後方プロペラ１に流入する後流分布を実験により計測した結果を示す。図１２は後述する伴流改善フィン１３が無い場合、図１３は伴流改善フィン１３を設けた場合の伴流分布を示す。

オーバーラッピングプロペラ船型（図２参照）では、後方プロペラ１には前方プロペラ２で加速された軸方向の速い流速が前方プロペラ２と後方プロペラ１とがオーバーラップしている部分（この部分を「オーバーラップ領域」ともいう）１１（図１２）に流入し、さらに後方プロペラ１と同じ回転方向に前方プロペラ２の回転流が流入する。

実験結果では、図１２に示すように、プロペラ軸の上方のオーバーラップ領域１１を含んだ斜めの領域に大きな後流分布の変動量を有する領域、すなわち、流速変化量の大きい部位１２を有する領域が存在することが判明した。特にこのオーバーラップ領域１１の上方部において１−Ｗｘが１．０から０．５へと変化し、急激な速度変化を生じていることが分かる。その速度勾配も急であることが分かる。

このような伴流分布の中を後方プロペラ１が回転したときには、オーバーラップ領域１１における流速変化量の大きい部位１２を通過する前後に亘ってプロペラによるスラストが小から大へと急激に変化し、このスラストのアンバランスによってベアリングフォースも急激に増大することになる。

そこで、オーバーラッピングプロペラ（ＯＬＰ）船型における、かかるベアリングフォースの問題をでき得る限り解決するために、後方プロペラ１に流入する流れ分布（後流分布）を改善すべく、プロペラ前方の船尾船体に、船尾流れを制御するための伴流改善フィン１３を設置することが望ましい。

図９は、前方プロペラ２の回転によって加速されて後方プロペラ１へ流入する後流分布を改善するための伴流改善フィン１３を、プロペラ軸３より上方の船尾船体Ｓに設けた場合の右舷側面図である（ブラケットフィン８を透視的に示す）。図１０はその平面図（船尾船体Ｓと伴流改善フィン１３のみ実線で示し、他は仮想線で示してある）である。図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）は伴流改善フィン１３を設ける３つの異なった態様を示す図である。

図１３の伴流分布図において示すように、伴流改善フィン１３がこの流速変化量の大きい部位１２（この図示例ではオーバーラップ領域１１）に向かって設けられている。すなわち、図９および図１０に示す例では、伴流改善フィン１３は、プロペラ軸３、４（船尾管３ａ、３ｂ）より上方であって、船尾船体Ｓの両舷から水平に突設され、船尾船体Ｓに沿って船尾端Ｓ１付近まで延びている。平面視では図１０に示すように、伴流改善フィン１３は、前述したブラケットフィン８とほぼ相似形のなすような略三角形状をしている。伴流改善フィン１３は、ブラケットフィン８と同様、板状、翼形状いずれであってもよく、また、必ずしも船尾端Ｓ１に向かって水平に延びる必要もなく、図９のブラケットフィン８のように下向きの曲線状に船尾端付近まで延びていてもよいし、又は、図示はしていないが上向き曲線状に延びてもよい。また、伴流改善フィン１３が船尾端付近まで直線状に下向きに、又は上向きに傾斜させて延びたものであってもよい。

図１３に示すように、かかる伴流改善フィン１３を船尾船体Ｓに設けた場合、図１２における前述した大きな速度変化が緩和され、速度変化の勾配も緩和される。すなわち、かかる伴流改善フィン１３を設けることによって、前方プロペラ２の後方の流場を変化させることできるのである。このような改善された伴流分布の中を後方プロペラ１が回転したときにはスラストのアンバランスが少なくなり、ベアリングフォースの増大が抑えられる。同時にキャビテーションの発生も抑制される。伴流改善フィン１３を設けた場合には、伴流改善フィン１３がない場合と比べて、ベアリングフォースは約１０分の１に低減し、プロペラ面直上に働くキャビテーションによる変動圧は約半分に低下させることができることが模型試験の結果から判明している。

このように、図１３に示すように伴流改善フィン１３を設けた場合には、図１２の伴流改善フィンが無い場合に比べて、後流分布が密となっている（流速変化量が大きい）部分が、伴流改善フィン１３を設けることによって少なくなっていることがわかる。また、プロペラと同じ方向の回転流も伴流改善フィンを設けた場合には減少していることがわかる。それを周方向の速度分布でみると、伴流改善フィン有りの方が無しよりも速度変化が小さく、速度変動の周期が長くなっていることがわかる。この結果より、伴流改善フィン有りの方がベアリングフォースを減少させる後流分布であるといえる。

図９および図１０に示すように、伴流改善フィン１３を、前述した先鋭化された船尾船体Ｓに沿って設けると共に、ブラケットフィン８を同時に設けるのが、船尾船体Ｓの先鋭化、ブラケットフィン８および伴流改善フィン１３のそれぞれの作用効果を相乗的に発揮させるうえで好ましい。

上記伴流改善フィン１３を設ける態様として、図１１（ａ）に示すように、伴流改善フィン１３は船尾船体Ｓから両舷に対称に設けてもよい。いずれの伴流改善フィン１３も、プロペラの回転面内に入るように、また、流速変化量の大きい部位１２に向かって及び／又はオーバーラップ領域１１に向かって設ける。

また、同図（ｂ）に示すように左舷用と右舷用の伴流改善フィン１３、１３を段違い（左舷側のフィンを上方に、右舷側のフィンを下方に）に配設してもよい。図１２の流速変化量の大きい部位１２が前方プロペラ２から後方プロペラ１へと斜め下方に発生するから、この流速変化量の大きい部位１２に向かって及び／又はオーバーラップ領域１１に向かって左舷側フィンと右舷側フィンを配設することになる。

また、同図（ｃ）に示すように伴流改善フィン１３を前方プロペラ側にのみ設けてもよい。これはプロペラの端部付近が推力発生に主に寄与する部位であり、ここでの後流の速度変化を緩和できればよいからである。

本発明にかかるオーバーラッピングプロペラは、ベアリングフォースを低減し、有害なキャビテーションの発生を抑えるのに有効であり、低速船に限らず、中高速船にも適用可能である。

（ａ）（ｂ）はそれぞれオーバーラッピングプロペラを船尾部の後方から見た背面図である。（ａ）の形態は左右舷のプロペラがいずれも外回りの場合を示し、（ｂ）の形態は左舷プロペラ（船首側に位置するプロペラ）は外回りで右舷プロペラ（船尾側に位置するプロペラ）が内回りの場合を示す。 同平面図である。 船尾船体の船尾端付近の一部拡大平面図である。 本発明に係る伴流分布とプロペラ配置図である。 従来の一軸船の船尾部における伴流分布図である。 ブラケットフィンの側断面形状で、（ａ）は翼形状、（ｂ）は円弧翼形状、（ｃ）は板形状の場合を示す。 ブラケットフィンを曲線形状に形成した場合の側断面図である。 船尾船体と船尾管との間にブラケットフィンを設けた場合の船尾端付近の横断面図である。 伴流改善フィンをプロペラ前方の船尾船体に両舷対称に設けたときの右舷の側面図である（ブラケットフィン８を透視的に示す）。 同じく平面図である（船尾船体と伴流改善フィンのみ実線で示し、他は仮想線で示してある）。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は伴流改善フィンを設ける３つの異なった態様を示す図である オーバーラッピングプロペラ船型において、前方プロペラのみを回転させた状態において、後方プロペラに流入する後流分布を実験により計測した結果を示す。本図は伴流改善フィンが無い場合の伴流分布図である。 同じく伴流改善フィンを設けた場合の伴流分布図である。

１…（後方）プロペラ
２…（前方）プロペラ
１ａ、２ａ…レーキ
１ｃ、２ｃ…プロペラ回転軌跡
３、４…プロペラ軸
３ａ、４ａ…船尾管
５，６…プロペラボス
７…舵
８…ブラケットフィン
１１…オーバーラップ領域
１２…流速変化量の大きい部位
１３…伴流改善フィン
Ｂ１、Ｂ２…ビルジ渦
Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３…プロペラ回転方向
Ｏ…プロペラ軸心
Ｓ…船尾船体

Claims (5)

1. 左右１対のプロペラをそれらのプロペラ軸心が左右のビルジ渦の中心近くに位置するように配置し、少なくとも一つのプロペラの回転方向をビルジ渦と反対方向つまり外回りに設定し、各プロペラ回転面が平面視にて相互にラップしない限度内で相互に近づけると共に両プロペラをそれらのレーキが相手方のプロペラから遠ざかる方向へ相互に傾くように形成し、それら前方プロペラと後方プロペラとが回転したときにオーバーラップする領域を有する推進装置（「オーバーラッピングプロペラ」という）を装備した一軸船型の船尾船体を有する船舶において、
   船尾端より前方の船尾船体両舷から水平方向に突出させたブラケットフィンでプロペラ軸が挿通する各船尾管と船尾船体との間隙を塞いだことを特徴とする船舶の船尾構造。
2. 前方プロペラの回転によって加速されて後方プロペラへ流入する後流分布を改善するための伴流改善フィンを、プロペラ軸より上方の船尾船体に、前記後流の流速変化量の大きい部位に向かって若しくは前方プロペラと後方プロペラとが回転したときにオーバーラップする領域に向かって、設けたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の船尾構造。
3. ブラケットフィンを、船尾管の外径の範囲内で、該ブラケットフィンの基端部から船尾方向に向かって徐々に上向き、又は下向きの直線或いは曲線形状に形成した請求項１又は２に記載の船舶の船尾構造。
4. ブラケットフィンを、該ブラケットフィンの基端部から船尾方向に向かって直線的に延設すると共に、該ブラケットフィンの後端部付近から船尾管の外径の範囲内で船尾方向に向かって徐々に上向き、又は下向きの直線或いは曲線形状に形成した請求項１又は２に記載の船舶の船尾構造。
5. 船首側に位置する前方プロペラの回転方向をビルジ渦と反対方向つまり外回りに設定すると共に、船尾側に位置する後方プロペラの回転方向を前方プロペラと同じ方向つまり内回りに設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船舶の船尾構造。

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