JP6046652B2 - 船舶 - Google Patents

Description

本発明は、船体の船尾がツインスケグタイプのツインスケグ船に関し、より詳細には、内回りプロペラと、ツインスケグの外側のみに設けたダクトと，舵に設置したバルブとフィンとを併設することで、省エネルギー効果を得るツインスケグ船に関する。

一般に、プロペラ軸を左右２つ持ち、この２つプロペラ軸を２つのスケグでそれぞれ支持したツインスケグ船では、ツインスケグの内側と外側とで流れが大きく異なる。

このツインスケグの内側の流れは、後方が高くなる船底の傾斜に沿って流れるため、強い上昇流れとなる。この上昇流に対しては、左右のプロペラを上側で船体中心側に回す内回りにすることで、つまり、船尾側から見て、左舷側のプロペラを時計回りに、右舷側のプロペラを反時計回りに回転することで、ツインスケグの内側流れと船後で作動するプロペラの干渉によるエネルギーロスを減少させ、船舶の推進効率を向上することができる。

一方、ツインスケグの外側の流れは、一般の船舶と同様に、船尾のビルジ部分で生じる三次元剥離によりビルジ渦が発生し、このビルジ渦の中心位置と船体表面付近との間では下向き成分を有する流れが発生する。そして、このビルジ渦の中心位置より外側の部位では上向き成分の流れが発生している。また、プロペラ後方においては、ビルジ渦に起因する流れと、プロペラ後流の合成流となっている。これらの流れに対して適切な迎角を有するフィン及びダクトを設けることで、その揚力の前後方向成分として推力を得ることができる。

これに関連して、船尾部に設けられプロペラ軸をそれぞれ支持する左右一対のスケグ部を備えるツインスケグ船において、各スケグ部の側方に発生する船尾縦渦に起因する船体抵抗を効果的に低減して、且つツインスケグ船の推進性能を向上させるために、各スケグ部の内側壁面に、各スケグ部の内側に発生する船尾縦渦に対して前上がりの迎角を有するフィンをそれぞれ各スケグ部の内側に発生する船尾縦渦の渦中心と同じ高さ位置に設けたツインスケグ船が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このツインスケグ船では、スケグ部の内外の計４箇所で船尾縦渦が発生するとしており、この船尾縦渦の渦中心まで、スケグ部から延びる迎角を持つフィンを設けて、回転方向運動エネルギーを弱め、また、このフィンにより前進方向成分を持つ揚力を発生させて、船体の推進性能を向上している。

しかしながら、ツインスケグ船の推進性能向上に対しては十分ではなく、特にツインスケグ外側の流れとプロペラ回転による流れとの合成が考慮されていない。

特開２０１２−６５５６号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ツインスケグの内側の流れと外側の流れの両方のエネルギーロスを回収することで、高い省エネルギー効果を得ることができるツインスケグ船を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明のツインスケグ船は、船尾に２つプロペラ回転軸を支持する２つスケグを備えた２軸２舵のツインスケグ船において、左右舷の各プロペラの回転方向を上側が内回りに回転するようにすると共に、前記プロペラの前方における前記スケグの外側のみに設けた左右舷のダクトと、左右舷の各舵にそれぞれ設けられたバルブと、前記バルブから前記舵に対して外側のみに設けられたフィンとを備えて構成される。

この構成によれば、プロペラを上側が内側向かって回転する内回りとすることで、２つのスケグからなるツインスケグの内側の船底に沿って上昇してくる強い流れに対して、内回り回転のプロペラによって下降流を発生させることで、船後で作動するプロペラと船体の干渉によるエネルギーロスを減少でき、推進効率を高めることができ、また、ツインスケグの外側のみにダクトを設けることにより、ビルジ渦によって発生する下降流を整流することができて、推進効率を高めることができる。

また、舵に設けたバルブにより、ツインスケグの外側の流れを整流しつつ、バルブから外側に延びるフィンにより、ツインスケグの外側の流れとプロペラ後流の合成流れに対する揚力の前後成分を推力として得て推進力を補助することで、エネルギーロスを回収することができる。

従って、プロペラの内回り回転と外側のダクトと舵付きのバルブと、バルブ付きのフィンの組合せにより、ツインスケグ内側および外側で異なる流場に対して、それぞれに適した手法にて推進効率を著しく上昇させることができる。

さらに、上記のツインスケグ船で、前記バルブにおいて、２つの前記舵の間の内側の形状を、前記舵の外側の形状よりも小さくして、前記舵に対して非対称に形成する。あるいは、前記バルブの中心を前記舵の幅方向中心に対して外側にずらせて、前記バルブを前記舵の外側のみに設ける。

この構成によれば、ツインスケグの内側の流れに対してのバルブの抵抗を少なくし、ツインスケグの外側の流れに対してバルブの整流効果を奏することができるので、より推進効率を向上できる。

本発明に係るツインスケグ船によれば、プロペラを上側が内側に向かう内回りにすることで、船後で作動するプロペラの効率を向上すると共に、舵にバルブとフィンを設置して、外側の流れのエネルギーロスを回収することで、ツインスケグ船の船尾流れによるエネルギーロスの大半を回収でき、更に、ツインスケグの外側のみにダクトを併設することで、さらなる効率改善を行うことができ、ツインスケグ船における省エネルギー効果を得ることができる。

本発明の実施の形態の船舶のダクトとバルブとフィンを模式的に示す船舶の船尾部分の右舷側の側面図である。 図１の船尾形状を船尾側から見た模式的な船舶の船尾部分の背面図である。 ダクトの大きさを模式的に示す船舶の船尾部分の側面図である。 ダクトの大きさを模式的に示す船舶の右舷側の船尾部分の背面図である。 非対称バルブの例を模式的に示す船舶の船尾部分の背面図である。 非対称バルブの他の例を模式的に示す船舶の船尾部分の背面図である。 フィンの位置を模式的に示す船舶の右舷側の船尾部分の背面図である。

以下、本発明に係る実施の形態のツインスケグ船について、図面を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、この実施の形態のツインスケグ船１は、船尾において２つのプロペラ２ａ、２ｂのプロペラ回転軸３ａ、３ｂを支持する２つのスケグ４ａ、４ｂを備えると共に、各プロペラ２ａ、２ｂの後方に舵５ａ、５ｂをそれぞれ設けた２軸２舵のツインスケグ船１である。

このツインスケグ船１の船底１ａと船側外板１ｂに沿って船尾に流れてきた水流Ｆは、２つのスケグ４ａ、４ｂからなるツインスケグ４の内側の船底１ｃに沿って上昇してくるツインスケグ４の内側の流れＦｉと、ツインスケグ４の外側を流れる外側の流れＦｏとに分かれる。

本発明では、このツインスケグ船１において、２つのプロペラ２ａ、２ｂの回転方向と、ダクト１１ａ、１１ｂと舵付きのバルブ１２ａ、１２ｂと、このバルブ１２ａ、１２ｂの外側にそれぞれ設けたフィン１３ａ、１３ｂとを組み合せることにより、ツインスケグ４の内側の流れＦｉと外側の流れＦｏの両方に対して、船後で作動するプロペラの効率の向上およびエネルギーロスの回収により、推進効率を改善して、省エネルギー効果を得る。

先ず、左右舷２つの各プロペラ２ａ、２ｂを、図２に示すように、内回りに、即ち、右舷側のプロペラ２ａを反時計方向に、左舷側のプロペラ２ｂを時計回り方向に、回転させる構成とする。これにより、２つのプロペラ２ａ、２ｂは上方において、内側に向かって回転するようになる。

この構成により、２つのスケグ４ａ、４ｂからなるツインスケグ４の内側の船底１ｃに沿って上昇してくる流れに対して、内回り回転のプロペラ２ａ、２ｂによって下降流を発生させて、船後で作動するプロペラ２ａ、２ｂと船体の干渉によるエネルギーロスを減少させる。

また、ダクト１１ａ、１１ｂは、図１及び図２に示すように、プロペラ２ａ、２ｂよりも前方の船側外板１ｂ又はスケグ４ａ、４ｂにそれぞれに設けられ、ツインスケグ４の外側のみに設けられる。このダクト１１ａ、１１ｂは、船体中心に対して左右対称に設けられる。

また、ダクト１１ａ、１１ｂの船長方向に垂直な断面の形状は、円弧形状、楕円弧形状等で形成され、例えば、図３及び図４に示すように、プロペラ２ａ、２ｂの先端円Ｃ１の直径Ｄ１の０．２５倍から１．１０倍の範囲内の直径Ｄｄの円弧で形成することが好ましい。

このダクト１１ａ、１１ｂをツインスケグ４の外側のみに設けることにより、ビルジ渦によって発生する流れを整流しながらプロペラ２ａ、２ｂに導くことができて、プロペラ２ａ、２ｂと船体の干渉による影響を改善することができる。

また、バルブ１２ａ、１２ｂは、図１及び図２に示すように、左右舷の舵５ａ、５ｂにそれぞれ設けられる。この右舷側の舵５ａのバルブ１２ａと左舷側の舵５ｂのバルブ１２ｂは、船体中心に対して左右対称に設けられる。

図３に示すように、このバルブ１２ａ、１２ｂは、舵５ａ、５ｂの側面方向から見た形状は翼型などの流線型の形状に形成するが、円弧または楕円弧と直線の組み合わせであっても良い。

図４に示すように、船尾方向から見たバルブ１２ａ（図４では、右舷側のバルブ１２ａのみ示すが、左舷側のバルブ１２ｂでも同じ）の形状は、円弧形状、楕円弧形状等で形成される。

このそれぞれの舵５ａ、５ｂに設けたバルブ１２ａ、１２ｂにより、ツインスケグ４の外側の流れＦｏを整流しつつ、内回りプロペラ回転による、ツインスケグ４の内側の流れＦｉのエネルギーロスの回収を妨げないようにすることができる。

また、ツインスケグ船１においては、バルブ１２ａ、１２ｂによる整流効果は、ツインスケグ４の外側で大きく、ツインスケグ４の内側では小さいので、バルブ１２ａ（１２ｂ）の２つの舵５ａ、５ｂの間の内側の形状を、図５に示すように舵５ａ（５ｂ）の外側の形状よりも小さくしたり、図６に示すように舵５ａ（５ｂ）の外側のみに設けたりして、非対称に形成しても良い。

図５及び図６の構成では。バルブ１２ａ、１２ｂを、楕円形に形成し、このバルブ１２ａ（１２ｂ）の中心を舵５ａ（５ｂ）の幅方向の中心に対して外側にずらせて設けている。このように構成すると比較的簡単に、非対称バルブのバルブ１２ａ、１２ｂを構成することができる。

この非対称バルブで構成したバルブ１２ａ、１２ｂでは、外側の流れＦｏに対する整流効果を維持したまま、内側を小さくした分、バルブ１２ａ、１２ｂの内側の流れＦｉによる抵抗を小さくできる。

更に、図１及び図２に示すように、このバルブ１２ａ、１２ｂから外側に延びて設けられたフィン１３ａ、１３ｂを備えて構成する。

このフィン１３ａ（１３ｂ）の船長方向の断面形状は、工作上の面からは、長方形形状、先端側が細くなる台形形状、三角形形状等の板状で形成してもよいが、揚力効果を上げるためには、翼形状に形成するのが好ましい。なお、図１〜図７では長方形形状の板状で形成している。

このフィン１３ａ（１３ｂ）の船長方向に垂直な横断面形状は、長方形形状、先端側が細くなる台形形状、三角形形状等で形成される。また、図７に示すように、このフィン１３ａ（１３ｂ）の先端１３ａｐ（１３ｂｐ）はプロペラ２ａ、２ｂの先端円Ｃ１の直径Ｄ１の０．３倍の直径Ｄ２の円Ｃ２と、直径Ｄ１の１．２倍の直径Ｄ３の円Ｃ３との間の領域にあるように形成することが好ましい。

このフィン１３ａ（１３ｂ）の上から見た形状は、長方形形状、台形形状、三角形形状、後退翼形状等で形成してもよいが、揚力効果の大きい形状を実験などにより求めてその形状に形成するのが好ましい。

このバルブ１２ａ、１２ｂから外側に延びるフィン１３ａ、１３ｂにより、ツインスケグ４の外側の流れＦｏとプロペラ後流の合成流れに対する揚力の前後方向成分を得て推進力を補助することでエネルギーロスを回収することができる。

従って、プロペラ２ａ、２ｂの上側が内側に向かう内回り回転と外側のダクト１１ａ、１１ｂと舵付きのバルブ１２ａ、１２ｂと、舵の外側のみに設けたバルブ付きのフィン１３ａ、１３ｂの組合せにより、推進効率を著しく上昇させることができる。

従って、上記の構成のツインスケグ船１によれば、プロペラ２ａ、２ｂを上側が内側に向かう内回りにすることで、ツインスケグ４の内側の流れＦｉのエネルギーロスを減少させると共に、舵５ａ、５ｂにバルブ１２ａ、１２ｂとフィン１３ａ、１３ｂを設置し、外側の流れＦｏを整流すると共に外側の流れＦｏとプロペラ後流の合成流れに対する揚力の前後方向成分を得て推進力を補助することで、ツインスケグ船１の船尾流れによるエネルギーロスの大半を減少、また回収でき、更に、ツインスケグ４の外側のみにダクト１１ａ、１１ｂを併設することで、さらなる効率改善を行うことができ、ツインスケグ船１における省エネルギー効果を得ることができる。

本発明のツインスケグ船によれば、プロペラを上側が内側に向かう内回りにすることと、ツインスケグの外側のみにダクトと、舵に設置したバルブとフィンの組み合わせにより、ツインスケグの内側の流れと外側の流れの両方のエネルギーロスを回収することで、ツインスケグ船の船尾流れによるエネルギーロスの大半を効率よく回収でき、ツインスケグ船における省エネルギー効果を得ることができるので、多くの２軸２舵のツインスケグ船に利用することができる。

１ ツインスケグ船
１ａ 船底
１ｂ 船側外板
２ａ、２ｂ プロペラ
３ａ、３ｂ プロペラ回転軸
４ ツインスケグ
４ａ、４ｂ スケグ
５ａ、５ｂ 舵
１１ａ、１１ｂ ダクト
１２ａ、１２ｂ バルブ
１３ａ、１３ｂ フィン
Ｃ１ プロペラの先端円
Ｃ２、Ｃ３ 円
Ｄ１ プロペラの先端円の直径
Ｄ２、Ｄ３ 直径
Ｄｄ ダクトの直径

Claims (3)

1. 船尾に２つプロペラ回転軸を支持する２つスケグを備えた２軸２舵のツインスケグ船において、
   左右舷の各プロペラの回転方向を上側が内回りに回転するようにすると共に、
   前記プロペラの前方における前記スケグの外側のみに設けた左右舷のダクトと、
   左右舷の各舵にそれぞれ設けられたバルブと、
   前記バルブから前記舵に対して外側のみに設けられたフィンとを備えたことを特徴とするツインスケグ船。
2. 前記バルブにおいて、２つの前記舵の間の内側の形状を、前記舵の外側の形状よりも小さくして、前記舵に対して非対称に形成したことを特徴とする請求項１に記載のツインスケグ船。
3. 前記バルブの中心を前記舵の幅方向中心に対して外側にずらせて、前記バルブを前記舵の外側のみに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のツインスケグ船。

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