JP5467483B2

JP5467483B2 - 船舶用推進性能向上装置

Info

Publication number: JP5467483B2
Application number: JP2010017412A
Authority: JP
Inventors: 勉池田; 智文成瀬
Original assignee: 株式会社栗之浦ドック; 勉池田
Priority date: 2010-01-09
Filing date: 2010-01-09
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-01-09
Also published as: JP2011140292A

Description

本願は船舶における推進性能向上装置に関するものである。

図１は船舶における船尾部側面図を示し、図２、図３および図４は図１におけるＩＩ−ＩＩ断面矢視図、ＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図およびＩＶ−ＩＶ断面矢視図を夫々示している。船体１の後端部にスターンフレーム２が設けられ、該スターンフレーム２の上下方向の略中央部にボッシング３が設けられており、該ボッシング３を貫通してプロペラ軸６が回転可能に設けられ、その後端にはプロペラ４が設けられ、該プロペラ軸６の前端は図示省略の船内設置の主機に連結されている。また、スターンフレーム２の下端部にはシューピース５が設けられ、更にスターンフレーム２の上端部とシューピース５の後端部の間には舵７がもうけられている。尚、舵７の上端には舵頭材８が設けられ、該舵頭材８の上部は図示省略の船内設置の舵取り機に連結され、該舵７の下端は回転可能にしてシューピース５に支持されている。その際、船尾部の横断面形状は図２、図３および図４に示している通りプロペラ４の上方域から船底に向かって遂次幅が狭くなる所謂Ｖ型形状をなして構成されている。

従来の船体１が前進航海しているときにプロペラ４に流入される水流は図５に示している通り、プロペラ４の翼先端の回転軌跡ＴＬの上方域から下方になるにつれて伴流幅が狭くなるような流場分布となっている。尚、図５はプロペラ４の回転面内における流場分布図を示しており、図中のカーブはプロペラ軸６方向の流速成分の等速線を示し、例えば０．７は船速度の３割の速度を表している。更に船体中心線ＣＬに対して左右対称であることから左舷側のみ表示し右舷側は省略している。また図中Ｂはプロペラ４のボスを示している。

一般に、所謂Ｖ型横断面形状を有する船尾船型の船舶の場合、推力減少係数は比較的高めで、有効伴流係数は特にボッシング３の横から下方域に亘る伴流の狭さの影響により小さめとなって船殻効率が低下されている。その結果、推進性能が低下されて船体１が航海するに必要な主機馬力は高くなっている。尚、船殻効率をはじめ各種性能要素と主機馬力との関係については以下の式で表される。
ＥＨＰ＝Ｒ＊Ｖｓ
ＢＨＰ＝（ＥＨＰ／ＥＨ＊ＥＰ＊ＥＲ）＊ＥＭ
ＥＨ＝（１−ｔ）／（１−ｗ）
但し、ＢＨＰは主機馬力、ＥＨＰは有効馬力、Ｒは船体抵抗、Ｖｓは船速、ＥＨは船殻効率、ＥＰはプロペラ効率、ＥＲはプロペラ効率比、ＥＭは機械効率、ｔは推力減少係数、ｗは有効伴流係数を夫々表す。

次に、従来の所謂Ｖ型横断面形状を有する船尾船型の場合において推進性能向上装置が装備された場合を図６および図７に沿って説明する。ボッシング３の略真横から上方域に亘ってフィン９、フィン１０、フィン１１、フィン１２およびフィン１３はボッシング３から放射状に突出してボッシング３に取り付けられている。その際、該各フィンはプロペラ４の前進回転方向と逆向きに水流が変えられるように、ひねりが設けられている。尚、プロペラ４の前進回転とは船体１が前進航走のとき、回転して前向きに推力が発生する回転方向を定義しており本明細書においては便宜的に以下省略して前進回転と称することとする。

前記、従来の所謂Ｖ型横断面形状を有する船尾船型の船舶に上記推進性能向上装置が装備された船体１が前進航海している場合、船尾部の水の流れはフィン９，フィン１０，フィン１１，フィン１２およびフィン１３の作用によってプロペラ４の回転方向と逆向きに変更されてプロペラ４に送り込まれる。その結果プロペラ４の後方に発生する自体の回転方向と同一方向の回転流が上記推進性能向上装置を装備していない場合に比べて減少されて推進性能が向上される。この際、ボッシング３の略真横から下方域に亘ってもフィンを増設して更に推進性能向上を図ろうとしてもフィンによる推進性能向上の成分よりフィンによる抵抗増加成分が上回って結果的に推進性能は向上されない。

上述の通り従来の所謂Ｖ型横断面形状を有する船尾船型の場合においては、推力減少係数は小さくならず有効伴流係数が小さくなり、それに伴って船殻効率が低下して船体１の航海に要する主機の所要馬力が増大する結果をもたらす問題点を有している。また従来のボッシングの横から上方域に亘って放射状に突出する複数のフィンを装備構成された推進性能向上装置を装備した場合において、ボッシングの横から下方域に亘ってもフィンを増設して更なる推進性能向上を意図しても推進性能向上は得られない問題点をも有している。

発明が解決するための手段

そのため本願は、所謂Ｖ型横断面形状を有する船体の船尾部において、ボッシング上方部から船底に亘って船体表面から湾曲して突出し、且つ、スターンフレームから前方に向かって垂線長さの１割長さを有し、下縁は全域に亘って船底に接してなるスターンパットを左右両舷対称に設け、船体が前進航走のときプロペラが前向きに推力を発生する回転方向と逆向きに水流を変更するような、ひねりが施こされた複数のフィンを前記ボッシングの横から上方域のみならず、下方域においても放射状に突出して設け、ボッシングの下方域に設けられたフィンの長さを、前記ボッシングの横から上方域に設けられたフィンの長さよりも短く構成し、更に、前記ボッシングの真下に設けられたフィンは、前記スターンフレームと前記ボッシングおよびシューピースに固着されていることを特徴とする船舶用推進性能向上装置である。

発明の効果

以上、詳述したように本願の船舶用推進性能向上装置によれば、スターンパットの作用により、推力減少係数を増大させず有効伴流係数を増大させて船殻効率を向上させて推進性能を向上させる効果が得られる。更にボッシング周りの横から上方域のみならず下方域に亘っても設けられた複数のフィンの作用によって従来のものに比べて推進性能向上効果の向上が図られて、比較的簡素な構成によって大きな効果が得られて産業上有効である。

以下、図面により本願第１実施例の船舶用推進性能向上装置について説明する。図８は船尾部の側面図である。図９、図１０および図１１は図８におけるＩＸ−ＩＸ断面矢視図、Ｘ−Ｘ断面矢視図およびＸＩ−ＸＩ断面矢視図を夫々示している。図中、従来のものと同一番号および符号は従来のものと同一構成部材を示すことから説明は省略する。スターンパット１４は図８に側面形状を示している通り、垂線間長さの約１割の長さを有して、スターンフレーム２から前方に突出し、その際、上縁は前方になるにつれて逐次下がってＳＳ１１／４付近で船底ＢＬに接し、下縁は全域に亘って船底ＢＬに接している。また断面形状は図９、図１０および図１１に示す通りボッシング３の上縁付近から船底５に亘って船体１の表面から湾曲した形状で突出構成されて船体１に固着されている。尚、船体１およびスターンパット１４は船体中心線ＣＬに対して左右対称につき上記各図は左舷側のみ表示し右舷側は省略している。

所謂Ｖ型横断面形状を有する船尾船型において上記スターンパット１４を装備した船体１が前進航海しているとき、スターンパット１４の作用によって、プロペラ４に流入される流れは図１２に示す通り、該スターンパット１４を装備しない場合に比べて、ボッシング３の横近傍から下方域に亘って伴流の幅が広がった伴流分布となっている。その結果、スターンパット１４を装備しない場合に比べて推力減少係数は増大されないで有効伴流係数が増大する為に船殻効率が増大して推進性能が向上される。それにより船体１が航海するに必要な主機の馬力が低減される。

次に、本願の第２実施例の船舶用推進性能向上装置について説明する。図１３は船尾部の側面図を示し、図１４は図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ断面矢視図を示している。図中、従来のもの、および第１実施例のものと同一番号および符号はそれらと同一構成部材を示すことから説明は省略する。フィン１５、フィン１６、フィン１７、フィン１８、フィン１９、フィン２０、フィン２１およびフィン２２はボッシング３から放射状に突出してボッシング３に固着されている。その際、上記複数の各フィンはプロペラ４の前進回転方向と逆向きに水流を変えるようにして、ひねりが施されている。また図１４に示す通り、図７に示す従来のものに対してボッシング３の横から上方域のみならず下方域に亘っても設置されている。またボッシング３の下方域に設けされたフィン１５およびフィン２１は他のフィンに比べて長さが短く構成されている。更にフィン２２はスターンフレーム２、ボッシング３およびシューピース５に固着されている。

上記スターンパット１４および複数のフィン１５、フィン１６、フィン１７、フィン１８、フィン１９、フィン２０、フィン２１およびフィン２２が設けられた本願の船舶用推進性能向上装置を装備した船体１が前進回転して航海しているとき、船尾部の水流は該各フィンの作用によってプロペラ４の前進回転方向と逆向きに変えられてプロペラ４に流入される。その結果、上記フィン１６、フィン１７、フィン１８、フィン１９およびフィン２０においては従来のものと同様にプロペラ４の後方回転流減少に相当する推進性能向上成分より自体の抵抗増加成分が下回って推進性能は向上される。一方、上記フィン１５、フィン２１およびフィン２２においてもスターンパット１４の作用効果によって特にボッシング３の横から下方域の伴流幅が広がって流速が遅くなった為、上記フィン１５、フィン２１およびフィン２２の作用によるプロペラ４の後方回転流減少に相当した推進性能向上成分より自体の抵抗増加成分が下回って、結果的に推進性能が向上される。その結果、所謂Ｖ型横断面形状を有する船尾船型における従来の推進性能向上装置によって、推進性能向上効果の更なる向上を意図して成し得なかったことが、本願のスターンパットとボッシング下方域にも設置のフィン装置による相乗効果で推進性能向上効果の更なる向上が得られる。尚、本願においてはプロペラ４が前進回転のときプロペラ４の翼が下降する舷側にもフィン２１を設けた例を示しているが、船尾船型の形状如何によっては、そのフィンを設けても効果がない場合もあり、それに関しては図示説明および作用効果についての説明は省略する。

船尾部の側面図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。図１におけるＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。従来のもののプロペラ位置の流場分布図である。従来の船舶用推進性能向上装置における船尾部の側面図である。図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図である。本願第１実施例の船舶用推進性能向上装置の船尾部の側面図である。図８におけるＩＸ−ＩＸ断面矢視図である。図８におけるＸ−Ｘ断面矢視図である。図８におけるＸＩ−ＸＩ断面矢視図である。本願のもののプロペラ位置の流場分布図である。本願第２実施例の船舶用推進性能向上装置の船尾部の側面図である。図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ断面矢視図である。

符号説明

１船体
２スターンフレーム
３ボッシング
４プロペラ
５シューピース
６プロペラ軸
７舵
８舵頭材
９フィン
１０フィン
１１フィン
１２フィン
１３フィン
ＣＬ船体中心線
ＢＬ船底
ＡＰ船尾垂線
ＳＳ１１／４船尾垂線ＡＰから垂線間長の１２．５％前方位置
ＳＬ船体中心線ＣＬとプロペラ軸６の芯を通る直交線
ＴＬプロペラの翼先端の回転軌跡
Ｂプロペラ４のボス
１４スターンパット
１５フィン
１６フィン
１７フィン
１８フィン
１９フィン
２０フィン
２１フィン
２２フィン

Claims

船体の船尾部において、ボッシング上方部から船底に亘って船体表面から湾曲して突出し、且つ、スターンフレームから前方に向かって垂線長さの１割長さを有し、下縁は全域に亘って船底に接してなるスターンパットを左右両舷対称に設け、船体が前進航走のときプロペラが前向きに推力を発生する回転方向と逆向きに水流を変更するような、ひねりが施こされた複数のフィンを前記ボッシングの横から上方域のみならず、下方域においても放射状に突出して設け、ボッシングの下方域に設けられたフィンの長さを、前記ボッシングの横から上方域に設けられたフィンの長さよりも短く構成し、更に、前記ボッシングの真下に設けられたフィンは、前記スターンフレームと前記ボッシングおよびシューピースに固着されていることを特徴とする船舶用推進性能向上装置。