JP6021678B2 - Duct device and ship using the same - Google Patents

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Description

本発明は、船舶の船尾部において、プロペラに流入する水流に変化を与えるダクト装置に関する。   The present invention relates to a duct device that changes a water flow flowing into a propeller at a stern part of a ship.

船舶の推進効率を向上するためのデバイスとして、プロペラの前方にダクトを配置する技術が知られている。特許文献1は、そのような技術の一例を示す。   As a device for improving the propulsion efficiency of a ship, a technique of arranging a duct in front of a propeller is known. Patent document 1 shows an example of such a technique.

特開2008−137462号公報JP 2008-137462 A

図1に、参考技術として、プロペラ前方に配置するダクトの一例を示す。船舶101の船尾部102に、プロペラ103及び舵104が配置される。プロペラ103の前方に、ダクト105が配置される。ダクト105は、概ねプロペラ103の回転軸を中心とする円環形状を有する。ダクト105の船首方向の端部は、船尾方向の端部よりも径が大きい。   FIG. 1 shows an example of a duct arranged in front of the propeller as a reference technique. A propeller 103 and a rudder 104 are disposed on the stern portion 102 of the ship 101. A duct 105 is disposed in front of the propeller 103. The duct 105 has an annular shape that is generally centered on the rotation axis of the propeller 103. The end of the duct 105 in the bow direction has a larger diameter than the end in the stern direction.

図2は、図1の領域106におけるダクト105の拡大図である。ダクト105の周方向に垂直な断面は、翼形状を有する。翼の前縁が船首側、後縁が船尾側に配置される。ダクト105の内周側、すなわちプロペラの回転軸に近い側が負圧面107であり、外周側が正圧面108である。ダクト105は、翼弦線がプロペラ103の回転軸に対して角度θをなして船尾側に向かって内側に傾くように形成される。   FIG. 2 is an enlarged view of the duct 105 in the region 106 of FIG. A cross section perpendicular to the circumferential direction of the duct 105 has a wing shape. The leading edge of the wing is located on the bow side and the trailing edge is located on the stern side. The inner peripheral side of the duct 105, that is, the side close to the rotation axis of the propeller is the negative pressure surface 107, and the outer peripheral side is the positive pressure surface. The duct 105 is formed such that the chord line is inclined inward toward the stern side at an angle θ with respect to the rotation axis of the propeller 103.

図2において、プロペラ103の回転軸に対して角度Ψ=α+θで船尾部102における水流がダクト105に流入する。αは、翼断面形状を有するダクト105に対する水流の迎角である。この水流により、ダクト105が流れに垂直な揚力f101と、流れに平行な抗力f102とを発生する。揚力f101と抗力f102の合力f103の船首方向の成分が、ダクト105に働く推進力となる。   In FIG. 2, the water flow in the stern portion 102 flows into the duct 105 at an angle Ψ = α + θ with respect to the rotation axis of the propeller 103. α is the angle of attack of the water flow with respect to the duct 105 having the blade cross-sectional shape. By this water flow, the duct 105 generates a lift f101 perpendicular to the flow and a drag f102 parallel to the flow. A component in the bow direction of the resultant force f103 of the lift force f101 and the drag force f102 becomes a propulsive force that acts on the duct 105.

このように、ダクト105は推進力を生み出すことができる。プロペラの前方にダクトを設ける技術において、更に推進効率を向上することが望まれる。   In this way, the duct 105 can generate a driving force. In the technology of providing a duct in front of the propeller, it is desired to further improve the propulsion efficiency.

本発明の一実施形態において、ダクト装置は、船舶の船尾部においてプロペラの前方に配置される。ダクト装置は、ダクト本体を備える。ダクト本体は、船舶の後方側に位置し、プロペラの回転軸を内側とする弧を描く後縁と、船舶の前方側に位置し、回転軸を内側とする弧を描き、回転軸に垂直な方向の輪郭形状が後縁よりも大きい前縁とを有する。ダクト本体の回転軸を含む平面による断面は翼形状を有し、断面の翼弦線と、回転軸の延長方向とがなす角度は、回転軸を中心とする周方向の角度が鉛直線に近い位置ほど大きい。   In one embodiment of the present invention, the duct device is disposed in front of the propeller at the stern portion of the ship. The duct device includes a duct body. The duct body is located on the rear side of the ship and has a trailing edge that draws an arc with the rotation axis of the propeller inside, and a duct that is on the front side of the ship and draws an arc with the rotation axis on the inside and perpendicular to the rotation axis. And a leading edge having a directional contour shape larger than the trailing edge. The cross section of the plane including the rotation axis of the duct body has a wing shape, and the angle formed by the chord line of the cross section and the extending direction of the rotation axis is the angle in the circumferential direction around the rotation axis close to the vertical line The bigger the position.

本発明により、プロペラの前方にダクトを設ける技術において、更に推進効率を向上することが可能となる。   According to the present invention, propulsion efficiency can be further improved in the technique of providing a duct in front of the propeller.

図1は、参考技術における船尾部の側面図である。FIG. 1 is a side view of a stern part in the reference technique. 図2は、ダクトの断面形状を示す。FIG. 2 shows the cross-sectional shape of the duct. 図3は、船尾部の側面図である。FIG. 3 is a side view of the stern part. 図4は、ダクト本体の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the duct body. 図5は、ダクト本体の前面図である。FIG. 5 is a front view of the duct body. 図6は、図5のB−B´断面におけるダクト本体と水流を示す。FIG. 6 shows the duct body and the water flow in the BB ′ cross section of FIG. 図7は、図5のC−C´断面におけるダクト本体と水流を示す。FIG. 7 shows a duct body and a water flow in the CC ′ cross section of FIG. 5. 図8は、回転軸C1を中心とする周方向の角度φと流向角Ψとの関係を示す。FIG. 8 shows the relationship between the circumferential angle φ around the rotation axis C1 and the flow direction angle Ψ. 図9は、船尾側から見た流速分布を示す。FIG. 9 shows the flow velocity distribution viewed from the stern side. 図10は、ダクト本体の断面形状を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional shape of the duct body. 図11は、ダクト装置の前面図である。FIG. 11 is a front view of the duct device. 図12は、リアクションフィンの形状と取付角度を示す。FIG. 12 shows the shape and attachment angle of the reaction fin.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図3は、本発明の第1実施形態におけるダクト装置5を備えた船舶の船尾部を示す側面図である。船舶1の船尾部2にプロペラ3が設置され、その後側(船尾側)に舵4が設置される。プロペラ3は、周方向に並ぶ複数の翼を備え、概ね船首と船尾を結ぶ船長方向に延長する回転軸C1を中心に回転する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a side view showing a stern part of a ship provided with the duct device 5 according to the first embodiment of the present invention. A propeller 3 is installed on the stern portion 2 of the ship 1 and a rudder 4 is installed on the rear side (stern side). The propeller 3 includes a plurality of wings arranged in the circumferential direction, and rotates about a rotation axis C1 that extends in a ship length direction that generally connects the bow and stern.

船尾部2におけるプロペラ3の前方(船首側)に、ダクト装置5が取り付けられる。ダクト装置5は、回転軸C1を内側とする弧を描く前縁6と後縁7とを有する。回転軸C1に垂直な断面における後縁7の輪郭形状(回転軸C1に平行な方向への射影の形状)は、前縁6よりも小さい。   A duct device 5 is attached to the front (the bow side) of the propeller 3 in the stern part 2. The duct device 5 has a front edge 6 and a rear edge 7 that draw an arc with the rotation axis C1 as the inner side. The contour shape of the rear edge 7 in the cross section perpendicular to the rotation axis C1 (projection shape in the direction parallel to the rotation axis C1) is smaller than the front edge 6.

図4は、ダクト装置5において水流を変化させる機能を有するダクト本体9の概略形状を示す。プロペラ3の回転軸C1を中心として、所定の点(x=x0)を頂点とし、x軸方向に中心線を有する仮想的な円錐形C2を描く。その円錐形C2について、頂点から第1の距離x=x1におけるyz断面を円C3として示し、第2の距離x=x2(x2>x1)におけるyz断面を円C4として示す。   FIG. 4 shows a schematic shape of the duct main body 9 having a function of changing the water flow in the duct device 5. A virtual cone C2 having a predetermined point (x = x0) as a vertex and a center line in the x-axis direction is drawn with the rotation axis C1 of the propeller 3 as the center. For the cone C2, the yz cross section at the first distance x = x1 from the apex is shown as a circle C3, and the yz cross section at the second distance x = x2 (x2> x1) is shown as a circle C4.

更に、x=x2の平面において、回転軸C1を通る鉛直線Vから左右にそれぞれ角度φの範囲内において、円C4よりも上方に張り出す曲線が、ダクト本体9の前縁6として設定される。鉛直線Vからの角度が小さいほど、円C4から張り出した部分の長さは大きい。このような形状は、例えば前縁6を放物線に形成することによって実現できる。   Further, on the plane of x = x2, a curve extending upward from the circle C4 is set as the front edge 6 of the duct body 9 within the range of the angle φ from the vertical line V passing through the rotation axis C1 to the left and right. . The smaller the angle from the vertical line V, the larger the length of the portion that protrudes from the circle C4. Such a shape can be realized, for example, by forming the leading edge 6 in a parabola.

円C3と、円C4と、円錐C2のうちC3とC4とを結ぶ表面によって、円錐台の形状が形成される。この円錐台のうち、回転軸C1を中心として、上方の鉛直線Vから左右それぞれ所定の角度φ以内の領域を切り取った箇所において、C4を前縁6で置き換えた形状が、ダクト本体9の概略形状を示す。ダクト本体9は、プロペラ3の回転軸C1を含む鉛直面を中心として左右対称である。   The shape of a truncated cone is formed by the surface connecting the circle C3, the circle C4, and the C3 and C4 of the cone C2. In this truncated cone, the shape obtained by replacing C4 with the front edge 6 at a location where a region within a predetermined angle φ is cut from the upper vertical line V around the rotation axis C1 is an outline of the duct body 9. Show shape. The duct body 9 is bilaterally symmetric about a vertical plane including the rotation axis C1 of the propeller 3.

ダクト本体9の前縁6は、回転軸C1を中心として鉛直線Vから左右にそれぞれφの範囲の外周側に向かって凸の曲線を描く。φの値は特に限定されないが、プロペラ3の上半分に流入する水流の方がダクト装置5による推進力を得やすいため、φは90度以下であることが望ましい。ダクト本体9の後縁7は円C3上の円弧を描く。図4の例では、その円弧の角度は、前縁6と同じであるが、前縁6と異なる角度でもよい。後縁7は、完全な円弧である必要は無く、例えば放物線など、円弧を変形した弧であってもよい。   The front edge 6 of the duct body 9 draws a convex curve from the vertical line V to the left and right sides of the rotation axis C1 toward the outer periphery side in the range of φ. Although the value of φ is not particularly limited, it is desirable that φ be 90 degrees or less because the water flow flowing into the upper half of the propeller 3 can easily obtain the propulsive force by the duct device 5. The rear edge 7 of the duct body 9 draws an arc on a circle C3. In the example of FIG. 4, the angle of the arc is the same as that of the leading edge 6, but may be an angle different from that of the leading edge 6. The trailing edge 7 does not need to be a complete arc, and may be an arc that is a deformed arc, such as a parabola.

本実施形態においては、ダクト本体9が、上方ほど傾きが大きい形状を有している。より正確に言うと、ダクト本体9の回転軸C1を含む平面Pによる断面Bは、内周側を負圧側とする翼形状を有する。その断面Bの翼弦線CHと、回転軸C1の延長方向とがなす角度αは、回転軸C1を中心とする周方向の角度φが鉛直線Vに近い位置ほど大きい。このような形状により、船尾部2の流速分布に応じて、効率的な推進力を得ることができる。その理由を以下に説明する。   In the present embodiment, the duct body 9 has a shape with a greater inclination as it extends upward. More precisely, the cross section B by the plane P including the rotation axis C1 of the duct body 9 has a blade shape with the inner peripheral side as the negative pressure side. The angle α formed by the chord line CH of the cross section B and the extending direction of the rotation axis C1 is larger as the circumferential angle φ around the rotation axis C1 is closer to the vertical line V. With such a shape, an efficient propulsive force can be obtained according to the flow velocity distribution of the stern portion 2. The reason will be described below.

図5は、船首方向から見たダクト装置5を示す前面図である。図3に示すA−A´断面において、ダクト本体9の内側を前方から覗き込んだ図である。ダクト装置5は支持部10を備え、ダクト本体9は、支持部10によって船尾部2の例えばボッシング8に固定される。   FIG. 5 is a front view showing the duct device 5 as seen from the bow direction. FIG. 4 is a view of the inside of the duct body 9 viewed from the front in the AA ′ cross section shown in FIG. 3. The duct device 5 includes a support portion 10, and the duct body 9 is fixed to, for example, the bossing 8 of the stern portion 2 by the support portion 10.

図6は、図5のB−B´断面におけるダクト本体9と水流を示す。図12は、図10のC−C´断面におけるダクト本体9と水流を示す。図11に示すB−B´断面においては、ダクト本体9の傾き角(正確には、回転軸C1の延長方向(x軸方向)に対する、回転軸C1を含む平面内の傾き角)θ1が大きい。この領域には、回転軸C1に対して真上付近の水流がダクト本体9の後縁7に流入する。この領域における水流は半径方向に大きい成分を有するため、ダクト本体9が大きい傾きを有することにより、ダクト本体9がより大きな推進力を発生することができる。   FIG. 6 shows the duct main body 9 and the water flow in the BB ′ cross section of FIG. FIG. 12 shows the duct main body 9 and the water flow in the CC ′ cross section of FIG. 10. In the BB ′ cross section shown in FIG. 11, the inclination angle of the duct body 9 (more precisely, the inclination angle in the plane including the rotation axis C1 with respect to the extending direction (x-axis direction) of the rotation axis C1) θ1 is large. . In this region, a water flow near the rotation axis C <b> 1 flows into the rear edge 7 of the duct body 9. Since the water flow in this region has a large component in the radial direction, the duct body 9 can generate a larger propulsive force when the duct body 9 has a large inclination.

一方、図7に示すC−C´断面においては、ダクト本体9の傾き角(正確には、回転軸C1の延長方向に対する、回転軸C1を含む平面内の傾き角)θ2が小さい。この領域の水流は、B−B´断面に比べて回転軸C1方向の成分が大きい。そのため、ダクト本体9の回転軸C1方向に対する傾きが小さいことにより、α<0とならず、ダクト本体9がより前進方向に推力を発生することができる。   On the other hand, in the CC ′ cross section shown in FIG. 7, the inclination angle of the duct body 9 (more precisely, the inclination angle in the plane including the rotation axis C1 with respect to the extending direction of the rotation axis C1) θ2 is small. The water flow in this region has a larger component in the direction of the rotation axis C1 than the section BB ′. For this reason, since the inclination of the duct body 9 with respect to the direction of the rotation axis C1 is small, α <0 is not established, and the duct body 9 can generate thrust in the forward direction.

典型的な翼形状を有するダクトにおいては、ダクト本体9に流入する水流の迎角αが0度〜20度付近で大きな推進力が得られる。従って、ダクト本体9の形状は、以下のように設計される。(1)船尾部2のプロペラ3前方の水流の流速分布を求める。(2)その流速分布に基づいて、各周方向の角度における迎角(図11のα1、図12のα2)が0度〜20度に近づくように、各周方向におけるダクト本体9の傾き(θ1、θ2)を設計する。図8は、回転軸C1を中心とする周方向の角度φと流向角Ψとの関係を示す。φが小さい領域においては、流向角Ψが大きいため、ダクト本体9の傾きθが大きくなるように設計される。   In a duct having a typical wing shape, a large propulsive force can be obtained when the angle of attack α of the water flow flowing into the duct body 9 is around 0 degrees to 20 degrees. Therefore, the shape of the duct body 9 is designed as follows. (1) The flow velocity distribution of the water flow ahead of the propeller 3 in the stern part 2 is obtained. (2) Based on the flow velocity distribution, the inclination of the duct body 9 in each circumferential direction (α1 in FIG. 11, α2 in FIG. 12) approaches 0 to 20 degrees so that the angle of attack (α1 in FIG. 11 and α2 in FIG. 12) approaches 0 degrees to 20 degrees. Design θ1, θ2). FIG. 8 shows the relationship between the circumferential angle φ around the rotation axis C1 and the flow direction angle Ψ. In the region where φ is small, the flow direction angle Ψ is large, so that the inclination θ of the duct body 9 is designed to be large.

以上に説明した効果を得るために、図4のダクト本体9以外の形状も考えられる。例えば、前縁6の形状を円弧とし、後縁7の形状を、φが小さいほど後縁側円C3よりも高さが低い曲線(例えば放物線)とする変形例も考えられる。このような形状によっても、図8のようにφが小さい領域ほどダクト本体9の傾きが大きいため、流速分布に応じて、高い推進力を得ることができる。   In order to obtain the effects described above, shapes other than the duct main body 9 of FIG. 4 are also conceivable. For example, a modified example in which the shape of the leading edge 6 is an arc and the shape of the trailing edge 7 is a curve (for example, a parabola) whose height is lower than the trailing edge side circle C3 as φ is smaller is conceivable. Even with such a shape, since the inclination of the duct body 9 is larger in the region where φ is smaller as shown in FIG.

次に、図4に示した角度φの好適な範囲について説明する。図9に、プロペラ3に流入する水流の流速分布を後方(船尾方向)から見た図を示す。この例で示されるように、上向きの鉛直線Vからの角度が45度以上の領域11においては、流速の半径方向の成分が小さい。それに対して、鉛直線Vからの角度が45度以下の領域においては、流速の半径方向の成分が大きい。ダクト本体9は、流速の半径方向の成分が大きい領域において、より大きい推進力を生成する。図8に示すように、ダクト本体9の前縁6が鉛直線Vからの角度45度を超える領域においては、流向角が10°未満となる場合が多く、この流向角では得られる推力が小さい。従って、ダクト本体9は、その前縁6が、鉛直線Vからの角度45度以内の領域における水流を補足するように形成することが望ましい。   Next, a preferred range of the angle φ shown in FIG. 4 will be described. In FIG. 9, the figure which looked at the flow-velocity distribution of the water flow which flows into the propeller 3 from back (stern direction) is shown. As shown in this example, in the region 11 where the angle from the upward vertical line V is 45 degrees or more, the radial component of the flow velocity is small. On the other hand, in the region where the angle from the vertical line V is 45 degrees or less, the radial component of the flow velocity is large. The duct body 9 generates a larger propulsive force in a region where the radial component of the flow velocity is large. As shown in FIG. 8, in the region where the leading edge 6 of the duct body 9 exceeds an angle of 45 degrees from the vertical line V, the flow direction angle is often less than 10 °, and the thrust obtained at this flow direction angle is small. . Therefore, it is desirable that the duct body 9 is formed so that the front edge 6 supplements the water flow in a region within an angle of 45 degrees from the vertical line V.

よって、例えば前縁6がφ=45度の扇形、又は45度の位置における水流を確実に補足するためにφ=50度の扇形を有するダクト本体9であれば、十分に推進力を発生することができる。従って、好ましい実施形態において、ダクト本体9は、プロペラ3の回転軸C1を通る鉛直線Vを中心とした周方向の角度が50度以内に収まる。更に、φ=50度以内に設定されると、ダクト本体9が小さいため軽量であり、且つその外側の領域においてプロペラ3に流入する流れを妨げないため好ましい。   Therefore, for example, if the leading edge 6 has a fan shape of φ = 45 degrees or a duct body 9 having a fan shape of φ = 50 degrees in order to reliably supplement the water flow at a position of 45 degrees, sufficient thrust is generated. be able to. Therefore, in a preferred embodiment, the duct body 9 has an angle in the circumferential direction centered on the vertical line V passing through the rotation axis C1 of the propeller 3 within 50 degrees. Furthermore, it is preferable that φ is set within 50 degrees because the duct body 9 is small and light, and the flow flowing into the propeller 3 is not hindered in the outer region.

次に、ダクト本体9の半径方向のサイズについて説明する。回転軸C1に垂直な断面における後縁7の輪郭形状は、プロペラ3の回転面C5の半径をRとしたとき0.2R以上0.5以下の領域に収まる。より具体的には、図5に示すように、後縁7の半径をr1としたとき、0.2R≦r1≦0.5Rである。後縁7が完全な円弧でない場合は、後縁7の全体が回転軸C1を中心とする0.5R以下の円内に収まることが好ましい。以下に、このような半径r1によって得られる利点を説明する。   Next, the radial size of the duct body 9 will be described. The contour shape of the trailing edge 7 in the cross section perpendicular to the rotation axis C1 falls within the range of 0.2R to 0.5 when the radius of the rotation surface C5 of the propeller 3 is R. More specifically, as shown in FIG. 5, when the radius of the trailing edge 7 is r1, 0.2R ≦ r1 ≦ 0.5R. When the trailing edge 7 is not a complete arc, it is preferable that the entire trailing edge 7 is within a circle of 0.5R or less centered on the rotation axis C1. Hereinafter, advantages obtained by such a radius r1 will be described.

図10に、ダクト本体9の断面形状が示されている。ダクト本体9の周方向に垂直な断面は、周方向の任意の角度において翼形状を有する。ダクト本体9の内周側、すなわち回転軸C1に向く側が負圧面であり、外周側が正圧面である。   FIG. 10 shows a cross-sectional shape of the duct body 9. The cross section perpendicular to the circumferential direction of the duct body 9 has a wing shape at an arbitrary angle in the circumferential direction. The inner peripheral side of the duct body 9, that is, the side facing the rotation axis C1 is a negative pressure surface, and the outer peripheral side is a positive pressure surface.

船舶1が前方に航行しているとき、船体に相対的に水流が発生する。船尾部2において、ダクト装置5の位置における水流が、ダクト本体9によって変化する。ダクト本体9の内側において、水流がダクト本体9によって回転軸C1の方向に加速され、軸方向の流速が速い水流f1となる。一方、一般的には、プロペラ3の上側における水流は、軸方向の流速が遅い。ダクト本体9の外側には、このような軸方向の流速が遅い水流f2が流入する。   When the ship 1 is sailing forward, a water flow is relatively generated in the hull. In the stern part 2, the water flow at the position of the duct device 5 is changed by the duct body 9. Inside the duct body 9, the water flow is accelerated in the direction of the rotation axis C <b> 1 by the duct body 9, and the water flow f <b> 1 has a fast axial flow velocity. On the other hand, generally, the water flow on the upper side of the propeller 3 has a low axial flow velocity. A water flow f2 having such a slow axial flow velocity flows into the outside of the duct body 9.

一般的なプロペラ3が最も効率的に仕事を行うのは、半径方向の中心よりやや外側、例えば0.7R付近の領域である。本実施形態においては、この領域においては、軸方向の流速の遅い水流f2が流入するため、プロペラ3が高い効率で推進力を生成する。   The general propeller 3 works most efficiently in a region slightly outside the center in the radial direction, for example, in the vicinity of 0.7R. In this embodiment, in this region, since the water flow f2 having a slow axial flow rate flows in, the propeller 3 generates a propulsive force with high efficiency.

一方、ダクト本体9よりも内側の領域では、水流によってダクト本体9に推進力(揚力の船首方向の成分)が発生する。ダクト本体9によって、水流f1の軸方向の流速が上昇するが、r1≦0.5Rの領域におけるプロペラ3の推進効率はもともと比較的小さいため、プロペラ3の推進力低下は小さく抑えられる。ダクト本体9によって有効な推進力を得るためには、r1≧0.2Rであることが望ましい。   On the other hand, in a region inside the duct body 9, a propulsive force (a component in the bow direction of lift) is generated in the duct body 9 by the water flow. Although the axial flow velocity of the water flow f1 is increased by the duct body 9, the propulsion efficiency of the propeller 3 in the region of r1 ≦ 0.5R is relatively small from the beginning, so that a reduction in propulsive force of the propeller 3 is suppressed to a small level. In order to obtain an effective driving force by the duct body 9, it is desirable that r1 ≧ 0.2R.

以上説明したように、C1からの距離rが0.7R程度の領域ではダクト装置5が流れを妨げずにプロペラ3が高い推進力を発生し、プロペラ3の効率が小さいr≦0.5Rの領域ではダクト装置5によって推進力を発生することができる。そのため、プロペラ3とダクト装置5とを合わせて高い推進力を得ることができる。   As described above, in the region where the distance r from C1 is about 0.7R, the duct device 5 does not obstruct the flow and the propeller 3 generates a high driving force, and the efficiency of the propeller 3 is small. Propulsive force can be generated by the duct device 5 in the region. Therefore, high propulsive force can be obtained by combining the propeller 3 and the duct device 5.

図11は、本発明の第2実施形態におけるダクト装置5の前面図である。本実施形態におけるダクト装置5aは、第1実施形態と同じダクト本体9を備える。第2実施形態におけるダクト装置5aは更に、少なくとも1枚のブレード(図11の例では2枚のブレード)からなるリアクションフィン12を備える。リアクションフィン12は、船尾部2における流速分布に対して、プロペラ3の回転方向とは逆方向の変化を与えることによって、プロペラ3の効率を向上する。   FIG. 11 is a front view of the duct device 5 according to the second embodiment of the present invention. The duct device 5a in the present embodiment includes the same duct body 9 as in the first embodiment. The duct device 5a according to the second embodiment further includes a reaction fin 12 composed of at least one blade (two blades in the example of FIG. 11). The reaction fin 12 improves the efficiency of the propeller 3 by giving the flow velocity distribution in the stern portion 2 a change in the direction opposite to the rotation direction of the propeller 3.

リアクションフィン12の輪郭形状、及び取付角度については、公知のリアクションフィンの設計を適用することができる。図12は、その一例を示す。右回りの(船尾方向から見て時計回りに回転するときに船体1に前方向きの推進力を与える)プロペラ3において、船尾方向から見て右側に取り付けられるリアクションフィン12の断面を示す。この位置において、リアクションフィン12は船首方向に向かって下向きの傾き角θでプロペラ3の前方に取り付けられる。その負圧面12aは、正圧面12bに対して、プロペラ3の回転方向、すなわち時計周りの回転の進行方向に配置される。このようなリアクションフィン12により、プロペラ3の効率を向上することができる。 A known reaction fin design can be applied to the contour shape and the mounting angle of the reaction fin 12. FIG. 12 shows an example. The cross section of the reaction fin 12 attached to the right side when viewed from the stern direction is shown in the clockwise propeller 3 (providing forward thrust to the hull 1 when rotating clockwise when viewed from the stern direction). In this position, reaction fin 12 is attached to the front of the propeller 3 with a downward inclination angle theta R toward the bow direction. The negative pressure surface 12a is arranged in the rotational direction of the propeller 3, that is, in the clockwise rotation direction with respect to the positive pressure surface 12b. Such reaction fins 12 can improve the efficiency of the propeller 3.

図11においては、リアクションフィン12が、その根元(回転軸C1に近い側)の端部において、ダクト本体9によって支持されている。その先端は、プロペラ3の回転面C5の半径をRとして、例えば1.1Rまで延長する。   In FIG. 11, the reaction fin 12 is supported by the duct body 9 at the end of the base (side close to the rotation axis C <b> 1). The tip extends, for example, to 1.1R, where R is the radius of the rotating surface C5 of the propeller 3.

リアクションフィン12は、プロペラ3の効率が高い半径0.7R付近で最も効果を発揮する。それに対して、半径0.5R以下の付近では効果が小さく、逆にプロペラ3の効率を下げる場合もある。本実施形態においては、ダクト本体9によって支持することによって、リアクションフィン12をプロペラ3に近い根元付近には配置せず、効果が最も高い半径0.5以上の領域にのみ配置することが可能となる。   The reaction fin 12 is most effective in the vicinity of the radius 0.7R where the efficiency of the propeller 3 is high. On the other hand, the effect is small near the radius of 0.5 R or less, and the efficiency of the propeller 3 may be lowered. In the present embodiment, the reaction fin 12 is not disposed near the base near the propeller 3 by being supported by the duct body 9, and can be disposed only in the region having a radius of 0.5 or more where the effect is the highest. Become.

ボッシング等によって支持される公知のリアクションフィンにおいては、効果の低い根元付近においてフィンの角度に捩じりを加えて、水流への影響を低減するという構成も考えられる。しかしながら、本実施形態においては、根元付近にリアクションフィン12を配置する必要が無いため、捩じりが無く加工が容易な形状の部材によってリアクションフィン12を形成することができる。   In the known reaction fin supported by the bossing or the like, a configuration in which the influence on the water flow is reduced by twisting the angle of the fin in the vicinity of the root where the effect is low can be considered. However, in the present embodiment, since the reaction fins 12 do not need to be arranged near the roots, the reaction fins 12 can be formed of members having a shape that is easy to process without twisting.

1 船体
2 船尾部
3 プロペラ
4 舵
5 ダクト装置
6 前縁
7 後縁
8 プロペラ軸
8 ボッシング
9 ダクト本体
10 支持部
11 領域
12 リアクションフィン
12a 負圧面
12b 正圧面
101 船体
102 船尾部
103 プロペラ
104 舵
105 ダクト装置
106 領域
107 負圧面
108 正圧面
B 断面
C1 回転軸
C2 円錐面
C3 前縁側円
C4 後縁側円
C5 回転面
CH 翼弦線
f1、f2 水流
f101 揚力
f102 抗力
f103 推進力
P 平面
V 鉛直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hull 2 Stern part 3 Propeller 4 Rudder 5 Duct apparatus 6 Front edge 7 Rear edge 8 Propeller shaft 8 Bossing 9 Duct body 10 Support part 11 Area 12 Reaction fin 12a Negative pressure surface 12b Positive pressure surface 101 Hull 102 Stern portion 103 Propeller 104 Rudder 105 Duct device 106 Region 107 Negative pressure surface 108 Positive pressure surface B Cross section C1 Rotating shaft C2 Conical surface C3 Front edge side circle C4 Rear edge side circle C5 Rotation surface CH Chord line f1, f2 Water flow f101 Lift force f102 Drag f103 Propulsion force P Plane V Vertical line

Claims (8)

船舶の船尾部においてプロペラの前方に配置されるダクト装置であって、
前記ダクト装置は、ダクト本体を具備し、
前記ダクト本体は、
前記船舶の後方側に位置し、前記プロペラの回転軸を内側とする弧を描く後縁と、
前記船舶の前方側に位置し、前記回転軸を内側とする弧を描き、前記回転軸に垂直な方向の輪郭形状が前記後縁よりも大きい前縁とを有し、
前記ダクト本体の前記回転軸を含む平面による断面は翼形状を有し、前記断面の翼弦線と、前記回転軸の延長方向とがなす角度は、前記回転軸を中心とする周方向の角度が鉛直線に近い位置ほど大きく、
前記前縁の前記回転軸に垂直な断面における形状は、前記回転軸を通る鉛直線から左右にそれぞれ所定の角度の範囲内において、前記回転軸上の点を中心とする仮想的な円よりも上方に張り出す曲線形状であり、
前記曲線形状は、前記鉛直線からの角度が小さいほど、前記仮想的な円からの張り出し長さが大きい
ダクト装置。
A duct device disposed in front of a propeller at a stern part of a ship,
The duct device comprises a duct body,
The duct body is
A rear edge that is located on the rear side of the ship and draws an arc with the rotation axis of the propeller inside,
The front side of the ship is located in an arc with the rotation axis on the inside, and has a front edge whose contour shape in a direction perpendicular to the rotation axis is larger than the rear edge,
A section of the duct body including a plane including the rotation axis has a wing shape, and an angle formed by a chord line of the section and an extending direction of the rotation axis is an angle in a circumferential direction around the rotation axis. but rather the size as a position close to the vertical line,
The shape of the front edge in a cross section perpendicular to the rotation axis is more than a virtual circle centered on a point on the rotation axis within a predetermined angle range from the vertical line passing through the rotation axis. It is a curved shape that projects upward,
The said curve shape is a duct apparatus with the overhang | projection length from the said virtual circle being large, so that the angle from the said perpendicular line is small .
前記回転軸を含む平面における前記ダクト本体の断面は、前記回転軸の側を負圧面とする翼形状を有する
請求項1に記載のダクト装置。
The duct device according to claim 1, wherein a cross section of the duct main body in a plane including the rotation shaft has a blade shape having a suction surface on the rotation shaft side.
前記後縁は、前記回転軸に垂直な方向の輪郭形状が前記プロペラの半径をRとして0.5Rより小さい領域に収まる
請求項1又は2に記載のダクト装置。
3. The duct device according to claim 1, wherein the rear edge has a contour shape in a direction perpendicular to the rotation axis within a region smaller than 0.5 R, where R is a radius of the propeller.
船舶の船尾部においてプロペラの前方に配置されるダクト装置であって、
前記ダクト装置は、ダクト本体を具備し、
前記ダクト本体は、
前記船舶の後方側に位置し、前記プロペラの回転軸を内側とする弧を描く後縁と、
前記船舶の前方側に位置し、前記回転軸を内側とする弧を描き、前記回転軸に垂直な方向の輪郭形状が前記後縁よりも大きい前縁とを有し、
前記ダクト本体の前記回転軸を含む平面による断面は翼形状を有し、前記断面の翼弦線と、前記回転軸の延長方向とがなす角度は、前記回転軸を中心とする周方向の角度が鉛直線に近い位置ほど大きく、
前記ダクト本体は、上向きの鉛直線からの前記回転軸の周方向の角度が50度以内に収ま
クト装置。
A duct device disposed in front of a propeller at a stern part of a ship,
The duct device comprises a duct body,
The duct body is
A rear edge that is located on the rear side of the ship and draws an arc with the rotation axis of the propeller inside,
The front side of the ship is located in an arc with the rotation axis on the inside, and has a front edge whose contour shape in a direction perpendicular to the rotation axis is larger than the rear edge,
A section of the duct body including a plane including the rotation axis has a wing shape, and an angle formed by a chord line of the section and an extending direction of the rotation axis is an angle in a circumferential direction around the rotation axis. Is closer to the vertical line,
The duct body, the circumferential direction of the angle of the rotation axis from the upward vertical line that fit in the within 50 degrees
Da ECTS system.
更に、前記ダクト本体に支持され、前記ダクト本体から半径方向外側に向かって延長する少なくとも1枚のリアクションフィンを具備する
請求項1から4のいずれかに記載のダクト装置。
The duct device according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one reaction fin supported by the duct body and extending radially outward from the duct body.
請求項1から5のいずれかに記載のダクト装置を具備する船舶。   A ship comprising the duct device according to any one of claims 1 to 5. 前記前縁は、前記回転軸に垂直な面内にあるThe leading edge is in a plane perpendicular to the rotation axis
請求項1から5のいずれかに記載のダクト装置。The duct apparatus according to any one of claims 1 to 5.
船舶の船尾部においてプロペラの前方に配置されるダクト装置であって、A duct device disposed in front of a propeller at a stern part of a ship,
前記ダクト装置は、ダクト本体を具備し、The duct device comprises a duct body,
前記ダクト本体は、The duct body is
前記船舶の後方側に位置し、前記プロペラの回転軸を内側とする弧を描く後縁と、A rear edge that is located on the rear side of the ship and draws an arc with the rotation axis of the propeller inside,
前記船舶の前方側に位置し、前記回転軸を内側とする弧を描き、前記回転軸に垂直な方向の輪郭形状が前記後縁よりも大きい前縁とを有し、The front side of the ship is located in an arc with the rotation axis on the inside, and has a front edge whose contour shape in a direction perpendicular to the rotation axis is larger than the rear edge,
前記ダクト本体の前記回転軸を含む平面による断面は翼形状を有し、前記断面の翼弦線と、前記回転軸の延長方向とがなす角度は、前記回転軸を中心とする周方向の角度が鉛直線に近い位置ほど大きく、A section of the duct body including a plane including the rotation axis has a wing shape, and an angle formed by a chord line of the section and an extending direction of the rotation axis is an angle in a circumferential direction around the rotation axis. Is closer to the vertical line,
前記前縁を船首方向から前記回転軸に沿って見た時、前記前縁の形状は、前記回転軸上の点を中心とする仮想的な円と前記回転軸よりも上方の2箇所において交わる曲線形状であって、前記仮想的な円よりも上方に張り出した部分を含む曲線形状を有し、When the front edge is viewed from the bow direction along the rotation axis, the shape of the front edge intersects with an imaginary circle centered on a point on the rotation axis at two locations above the rotation axis. A curved shape having a curved shape including a portion protruding upward from the virtual circle;
前記張り出した部分は、前記鉛直線からの角度が小さいほど、前記仮想的な円からの張り出し長さが大きいThe protruding portion has a longer protruding length from the virtual circle as the angle from the vertical line is smaller.
ダクト装置。Duct device.
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