JP6138680B2 - Duct equipment - Google Patents
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Description
本発明は、船舶のダクト装置に関する。 The present invention relates to a ship duct apparatus.
船舶に係る技術分野において、例えば特許文献1に開示されているようなダクト装置を備えた船舶が知られている。 In a technical field related to a ship, for example, a ship including a duct device as disclosed in Patent Document 1 is known.
ダクト装置が船体の船尾に配置されることにより、船舶は省エネルギー効果を得られる。ダクト装置の改善により、更に高い省エネルギー効果が期待できる。 By arranging the duct device at the stern of the hull, the ship can obtain an energy saving effect. A further energy saving effect can be expected by improving the duct device.
本発明は、省エネルギー効果を得ることができる船舶のダクト装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the ship duct apparatus which can acquire an energy-saving effect.
本発明の第1の態様は、船体の船尾に設けられたプロペラの前方において前記プロペラの回転軸の周囲の少なくとも一部に配置されるダクトと、前記ダクトと前記船体の少なくとも一部とを接続するステーと、を備え、前記ダクトの断面は、翼型であり、前記翼型の翼弦線と前記回転軸と平行な線とがなす角度と、前記翼弦線の中点と前記回転軸との距離とが、前記ダクトの第1部分と、前記回転軸の周方向に関して前記第1部分とは異なる前記ダクトの第2部分とで異なるダクト装置を提供する。 According to a first aspect of the present invention, a duct disposed at least at a part around a rotation axis of the propeller is connected in front of a propeller provided at a stern of the hull, and the duct and at least a part of the hull are connected to each other. A cross section of the duct is an airfoil, an angle formed by a chord line of the airfoil and a line parallel to the rotation axis, a midpoint of the chord line, and the rotation axis The distance between the first portion of the duct and the second portion of the duct different from the first portion with respect to the circumferential direction of the rotating shaft is provided.
本発明に係るダクト装置において、前記ダクトの少なくとも一部は、前記回転軸よりも上方に配置され、前記第1部分は、前記ダクトの上端部を含み、前記第2部分は、前記ダクトの側端部を含み、前記第1部分の前記角度は、前記第2部分の前記角度よりも大きく、前記第1部分の前記距離は、前記第2部分の距離よりも小さくてもよい。 In the duct device according to the present invention, at least a part of the duct is disposed above the rotation axis, the first portion includes an upper end portion of the duct, and the second portion is located on a side of the duct. Including the end, the angle of the first portion may be larger than the angle of the second portion, and the distance of the first portion may be smaller than the distance of the second portion.
本発明に係るダクト装置において、前記ダクトは、流入口を規定する前端部と、前記プロペラと対向し、前記流入口と大きさ及び形状が異なる流出口を規定する後端部と、を有し、前記流出口は、前記流入口よりも小さく、前記後端部の上端部の内面は、前記回転軸に向かって突出し、前記前端部の上端部の内面は、前記回転軸に向かって突出しなくてもよい。 In the duct device according to the present invention, the duct has a front end portion that defines an inflow port, and a rear end portion that faces the propeller and defines an outflow port that is different in size and shape from the inflow port. The outflow port is smaller than the inflow port, the inner surface of the upper end portion of the rear end portion protrudes toward the rotation shaft, and the inner surface of the upper end portion of the front end portion does not protrude toward the rotation shaft. May be.
本発明に係るダクト装置において、前記ステーの断面は、翼型でもよい。 In the duct device according to the present invention, the stay may have a wing shape in cross section.
本発明の第2の態様は、船体の船尾に設けられたプロペラの前方において前記プロペラの回転軸の周囲の少なくとも一部に配置されるダクトと、前記ダクトと前記船体の少なくとも一部とを接続するステーと、を備え、前記ステーの断面は、翼型であるダクト装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, a duct disposed in at least a part of the periphery of the rotation axis of the propeller in front of a propeller provided at the stern of the hull, and the duct and at least a part of the hull are connected. And a stay having a cross section of the stay.
本発明に係るダクト装置において、前記ステーは、前記翼型の翼弦線の前縁が後縁よりも上方に配置されるように傾斜してもよい。 In the duct device according to the present invention, the stay may be inclined so that a leading edge of the chord line of the airfoil is disposed above a trailing edge.
本発明に係るダクト装置において、前記ステーは、前記船体と接続される内端部と、前記プロペラの回転軸に対する放射方向に関して前記内端部の外側に配置され、前記ダクトと接続される外端部と、を有し、前記翼型の翼弦線と水平面とがなす角度が、前記ステーの第3部分と、前記放射方向に関して前記第3部分とは異なる前記ステーの第4部分とで異なってもよい。 In the duct device according to the present invention, the stay is disposed outside the inner end portion with respect to a radial direction with respect to a rotation axis of the propeller and connected to the duct, and is connected to the duct. And the angle formed by the chord line of the airfoil and the horizontal plane is different between the third portion of the stay and the fourth portion of the stay that is different from the third portion with respect to the radial direction. May be.
本発明に係るダクト装置において、前記ステーの前記内端部における前記翼弦線は、前記翼型の前縁が後縁よりも上方に配置されるように傾斜し、前記ステーの前記外端部における前記翼弦線は、前記翼型の前縁が後縁よりも下方に配置されるように傾斜してもよい。 In the duct device according to the present invention, the chord line at the inner end portion of the stay is inclined such that a front edge of the airfoil is disposed above a rear edge, and the outer end portion of the stay The chord line may be inclined so that the leading edge of the airfoil is disposed below the trailing edge.
本発明に係るダクト装置において、前記ステーは、前記プロペラの回転軸よりも上方に配置された第1ステー及び第2ステーを含み、前記回転軸の周方向に関して、前記第1ステーと前記第2ステーとがなす角度は、90度よりも小さくてもよい。 In the duct device according to the present invention, the stay includes a first stay and a second stay disposed above a rotation shaft of the propeller, and the first stay and the second stay in the circumferential direction of the rotation shaft. The angle formed by the stay may be smaller than 90 degrees.
本発明に係るダクト装置において、前記ダクトは、前記プロペラの回転軸よりも上方で、前記回転軸の一部を囲むように配置されてもよい。 The duct apparatus which concerns on this invention WHEREIN: The said duct may be arrange | positioned so that a part of said rotating shaft may be enclosed above the rotating shaft of the said propeller.
本発明によれば、省エネルギー効果を得ることができる。 According to the present invention, an energy saving effect can be obtained.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The requirements of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る船舶のダクト装置1の一例を模式的に示す側面図である。図2は、本実施形態に係る船舶のダクト装置1の一例を模式的に示す正面図であって、図1のA−A線矢視図に相当する。図3は、本実施形態に係る船舶のダクト装置1の一例を模式的に示す斜視図である。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a side view schematically showing an example of a ship duct device 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a front view schematically showing an example of the duct device 1 for a ship according to the present embodiment, and corresponds to a view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of the ship duct apparatus 1 according to the present embodiment.
図1に示すように、船舶は、船体100の船尾100Bに設けられたプロペラ101と、プロペラ101の前方に配置されたダクト装置1と、プロペラ101の後方に配置された舵102とを備えている。ダクト装置1は、船体100の船尾100Bに配置される。プロペラ101は、シャフト103を介して、船体100に搭載された動力源と接続される。動力源は、ディーゼルエンジンのようなエンジン及びモータの少なくとも一方を含む。船体100は、船尾管104を有し、シャフト103は、船尾管104に回転可能に支持される。動力源は、シャフト103を介してプロペラ101を回転させる。プロペラ101は、回転軸AXを中心に回転する。プロペラ101が回転することにより、船舶が航走する。
As shown in FIG. 1, the ship includes a
プロペラ101の回転により、船舶は、船首側に前進する。前進する船舶の進行方向に関して前方に船首が配置され、後方に船尾100Bが配置される。以下の説明において、前進する船舶の進行方向に関して前方を単に、前方、と適宜称し、前進する船舶の進行方向に関して後方を単に、後方、と適宜称する。また、水平面内において進行方向と直交する方向を適宜、幅方向、と称する。
By the rotation of the
また、以下の説明において、回転軸AXと平行な方向を適宜、軸方向、と称し、回転軸AXに対する放射方向を適宜、径方向、と称し、回転軸AXを中心とした回転方向を適宜、周方向、と称する。 In the following description, a direction parallel to the rotation axis AX is appropriately referred to as an axial direction, a radial direction with respect to the rotation axis AX is appropriately referred to as a radial direction, and a rotation direction around the rotation axis AX is appropriately determined. The circumferential direction is called.
ダクト装置1は、プロペラ101の前方に配置されるダクト2と、ダクト2と船体100の少なくとも一部とを接続するステー3とを備えている。ダクト2は、プロペラ101の前方において、プロペラ101の回転軸AXの周囲の少なくとも一部に配置される。なお、ダクト2を、ノズル2と称してもよい。ステー3を、支柱3と称してもよいし、連結板3と称してもよい。本実施形態において、ステー3は、ダクト2と船体100の船尾管104とを連結する。
The duct device 1 includes a
本実施形態において、ダクト2の少なくとも一部は、プロペラ101の回転軸AXよりも上方に配置される。本実施形態において、ダクト2は、プロペラ101の回転軸AXよりも上方で、回転軸AXの一部を囲むように配置される。すなわち、ダクト2は、半筒状(半環状)である。以下の説明において、プロペラ101の回転軸AXの周囲の少なくとも一部において回転軸AXと面するダクト2の面を適宜、ダクト2の内面、と称し、ダクト2の内面の反対側を向くダクト2の面を適宜、ダクト2の外面、と称する。
In the present embodiment, at least a part of the
ダクト2は、前端部21と、後端部22とを有する。前端部21は、後端部22よりも前方に配置される。前端部21は、流体(海水など)が流入する流入口4を規定する。後端部22は、プロペラ101と対向する。後端部22は、流体が流出する流出口5を規定する。本実施形態において、流入口4の大きさと流出口5の大きさとは異なる。本実施形態において、流出口5は、流入口4よりも小さい。また、本実施形態において、流入口4の形状と流出口5の形状とは異なる。
The
図2及び図3に示すように、後端部22の上端部におけるダクト2の内面は、回転軸AXに向かって突出する。すなわち、後端部22の上端部におけるダクト2の内面は、内側に突出する凸部22Tを有する。一方、前端部21の上端部におけるダクト2の内面は、回転軸AXに向かって突出しない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the inner surface of the
前端部21の輪郭及び後端部22の輪郭のそれぞれは、横方向に関して対称である。すなわち、回転軸AXを通り、鉛直方向と平行な基準線(対称軸)SRに対して、前端部21の輪郭及び後端部22の輪郭のそれぞれは線対称である。
Each of the contour of the
図4は、本実施形態に係るダクト2の一例を示す断面図を示す。図5は、前端部21の輪郭及び後端部22の輪郭の一例を示す図である。図5は、対称軸SRに対して一方の輪郭を示す。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of the
図4に示すように、ダクト2の断面は、翼型である。ダクト2の翼型は、流体との相互作用によって効率良く揚力を得られる外形を有する。ダクト2の翼型(断面形状)は、前縁部から後縁部に向かって徐々に細くなる形状である。本実施形態において、ダクト2の翼型の外面は、直線状、あるいは内面の凸度合いよりも小さい凸、あるいは凹である。ダクト2の翼型の内面は、内側(回転軸AX側)に凸な曲面状である。ダクト2の翼型において、翼型の最前端の前縁23と、翼型の最後端の後縁24と、前縁23と後縁24とを結ぶ翼弦線25と、翼型の上面と下面との中点を順々に結んで得られる中心線26とが規定される。前端部21は、翼型の前縁23を含む。後端部22は、翼型の後縁24を含む。
As shown in FIG. 4, the cross section of the
本実施形態において、ダクト2は、径方向に関して回転軸AXと前縁23との距離が回転軸AXと後縁24との距離よりも大きくなるように配置される。
In the present embodiment, the
水上(海上)を船舶が前進すると、水の少なくとも一部は、ダクト2の前縁23を介してダクト2の内面に沿って流れる。ベルヌーイの定理により、前端部21におけるダクト2の内面が負圧になり、揚力が発生する。揚力の軸方向の成分(ダクト2が発生する推力)によって、推力が発生する。また、ダクト2が発生する推力により、プロペラ101を動かす動力源の出力が抑制されるため、省エネルギー効果が得られる。
When the ship advances on the water (on the sea), at least a part of the water flows along the inner surface of the
本実施形態においては、ダクト2の翼型の翼弦線25と、プロペラ101の回転軸AXと平行な線とがなす角度φを適宜、配置角φ、と称する。
In the present embodiment, an angle φ formed by the
また、本実施形態においては、プロペラ101の回転軸AXに対する放射方向に関して、翼弦線25の中点25Mと、プロペラ101の回転軸AXとの距離Rを適宜、半径位置R、と称する。
In the present embodiment, the distance R between the
本実施形態においては、翼型の翼弦線25とプロペラ101の回転軸AXと平行な線とがなす角度(配置角)φと、翼弦線25の中点25Mとプロペラ101の回転軸AXとの距離(半径位置)Rとが、ダクト2の第1部分と、回転軸AXの周方向に関して第1部分とは異なるダクト2の第2部分とで異なる。すなわち、本実施形態においては、配置角φと半径位置Rとが、回転軸AXの周方向に関するダクト2の複数の部分のそれぞれにおいて異なる。
In the present embodiment, the angle (arrangement angle) φ formed by the
本実施形態において、回転軸AXの直上に配置されるダクト2の上端部の配置角φは、回転軸AXの真横に配置されるダクト2の側端部の配置角φよりも大きい。本実施形態においては、周方向に関して、ダクト2の上端部(0degとする)から側端部(90degとする)に向かって配置角φが徐々に小さくなるように、ダクト2の形状が定められている。
In the present embodiment, the arrangement angle φ of the upper end portion of the
また、本実施形態において、回転軸AXの直上に配置されるダクト2の上端部の半径位置Rは、回転軸AXの真横に配置されるダクト2の側端部の半径位置Rよりも小さい。本実施形態においては、周方向に関して、ダクト2の上端部(0degとする)から側端部(90degとする)に向かって半径位置Rが徐々に大きくなるように、ダクト2の形状が定められている。
In the present embodiment, the radial position R of the upper end portion of the
より具体的には、周方向に関して、0degから10degにおいて半径位置Rは最小値を示し、10degから90degにおいて半径位置Rは徐々に大きくなる。なお、プロペラ101の直径(外径)をRpとしたとき、半径位置Rの最小値は、0.7Rp以下でもよい。半径位置Rの最大値は、Rp以下に定められる。半径位置Rの最小値と最大値との差は、0.5Rp以下に定められてもよい。
More specifically, in the circumferential direction, the radial position R shows a minimum value from 0 deg to 10 deg, and the radial position R gradually increases from 10 deg to 90 deg. When the diameter (outer diameter) of the
周方向に関して、0degから10degにおいて配置角φは最大値を示し、10degから90degにおいて配置角φは徐々に小さくなる。配置角φの最小値は、0度以上に定められる。 With respect to the circumferential direction, the arrangement angle φ has a maximum value from 0 deg to 10 deg, and the arrangement angle φ gradually decreases from 10 deg to 90 deg. The minimum value of the arrangement angle φ is set to 0 degree or more.
これにより、図2及び図3に示したように、ダクト2の後端部22の内面に凸部22Tを有し、横方向に長い半環状のダクト2が得られる。
Thereby, as shown in FIG.2 and FIG.3, the
船尾100B(プロペラ101の前方)における流体(海水)の流れの速度成分は、軸方向のみならず、周方向及び径方向にも存在する。流入口4を介してダクト2に流入する流体の流場は、一様でない。そのため、ダクト2の配置角φ及び半径位置Rは、ダクト2が発生する推力に影響を与える。本発明者の知見によれば、周方向に関してダクト2の配置角φ及び半径位置Rが一定であると、ダクト2の推力を十分に得ることができないことが判明した。
The velocity component of the fluid (seawater) flow at the stern 100B (in front of the propeller 101) exists not only in the axial direction but also in the circumferential direction and the radial direction. The flow field of the fluid flowing into the
そこで、本実施形態においては、配置角φ及び半径位置Rが、回転軸AXの周方向に関するダクト2の複数の部分のそれぞれにおいて異なるように、ダクト2の形状を定めた。これにより、ダクト2が発生する推力を最大化することができ、より大きな省エネルギー効果が得られる。
Therefore, in the present embodiment, the shape of the
例えば、肥大船では、周方向に関して0degの位置(上端部の位置)で流向角が大きく、90degの位置(側端部の位置)で流向角が小さい傾向がある。また、周方向に関して0degの位置では半径位置Rが小さいほど流速が大きく、90degの位置では半径位置Rが大きいほど流速が大きい傾向がある。 For example, in a large ship, the flow direction angle tends to be large at the 0 deg position (upper end position) and the flow direction angle at the 90 deg position (side end position) in the circumferential direction. Further, the flow velocity tends to increase as the radial position R decreases at the 0 deg position in the circumferential direction, and the flow velocity increases as the radial position R increases at the 90 deg position.
そのため、ダクト2の上端部の配置角φを、ダクト2の側端部の配置角φよりも大きくし、ダクト2の上端部の半径位置Rを、ダクト2の側端部の半径位置Rよりも小さくすることによって、以下の(1)式、(2)式、及び(3)式で評価されるダクト2の推力を大きくすることができる。
Therefore, the arrangement angle φ of the upper end portion of the
L=1/2・Cl(α)・ρ・S・V2 …(1)
D=1/2・Cd(α)・ρ・S・V2 …(2)
F=L・sinθ-D・cosθ …(3)
L:揚力
D:抗力
F:推力(合力の前方成分)
Cl:揚力係数(翼性能による。迎角αに依存)
Cd:抗力係数(翼性能による。迎角αに依存)
ρ:流体比重
S:ダクト表面積(半径方向位置による)
V:流速(軸方向と半径方向との合成流速)
θ:流向角(軸方向流速と半径方向流速とがなす角度)
L = 1/2 · Cl (α) · ρ · S · V2 (1)
D = 1/2 · Cd (α) · ρ · S · V2 (2)
F = L · sin θ−D · cos θ (3)
L: Lift D: Drag F: Thrust (forward component of resultant force)
Cl: Lift coefficient (depends on blade performance; depends on angle of attack α)
Cd: Drag coefficient (depends on blade performance; depends on angle of attack α)
ρ: Fluid specific gravity S: Duct surface area (depending on radial position)
V: Flow velocity (composite flow velocity in the axial direction and radial direction)
θ: Flow direction angle (angle formed by axial flow velocity and radial flow velocity)
次に、ステー3について説明する。図1、図2、及び図3などに示すように、ステー3は、前端部31と、後端部32とを有する。前端部31は、後端部32よりも前方に配置される。後端部32は、プロペラ101と対向する。
Next, the
ステー3は、ダクト2と船体100の船尾管104とを接続する。ステー3は、船尾管104の外面と接続される内端部38と、ダクト2の内面と接続される外端部39とを有する。外端部39は、プロペラ101の回転軸AXに対する放射方向に関して内端部38の外側に配置される。
The
ダクト装置1は、一対のステー3を有する。以下の説明においては、一方のステー3を適宜、第1ステー301、と称し、他方のステー3を適宜、第2ステー302、と称する。第1ステー301は、横方向に関して回転軸AXの一側に配置される。第2ステー302は、横方向に関して回転軸AXの他側に配置される。本実施形態において、第1ステー301及び第2ステー302は、実質的に水平面と平行に配置される。
The duct device 1 has a pair of stays 3. In the following description, one
図6は、本実施形態に係るステー3の断面図を示す。図6に示すように、ステー3の断面は、翼型である。ステー3の翼型は、流体との相互作用によって効率良く揚力を得られる外形を有する。ステー3の翼型(断面形状)は、前縁部から後縁部に向かって徐々に細くなる形状である。本実施形態において、ステー3の翼型の上面は、直線状、あるいは内面の凸度合い以下の凸、あるいは凹である。ステー3の翼型の下面は、下側に凸な曲面状である。ステー3の翼型において、翼型の最前端の前縁33と、翼型の最後端の後縁34と、前縁33と後縁34とを結ぶ翼弦線35と、翼型の上面と下面との中点を順々に結んで得られる中心線36とが規定される。前端部31は、翼型の前縁33を含む。後端部32は、翼型の後縁34を含む。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
本実施形態において、ステー3は、翼型の翼弦線35が傾斜するように配置される。本実施形態において、ステー3は、翼型の翼弦線35の前縁33が後縁34よりも上方に配置されるように傾斜する。
In the present embodiment, the
ステー3は、翼弦線35が水平面に対して傾斜するように配置されてもよい。ステー3は、翼弦線35が喫水線に対して傾斜するように配置されてもよい。喫水線は、計画喫水線及び設計上の喫水線の少なくとも一方を含む。ステー3は、回転軸AXを含む所定面に対して前縁33が後縁34よりも所定面から離れて配置されるように傾斜してもよい。回転軸AXを含む所定面は、水平面である場合もあるし、水平面に対して傾斜する傾斜面である場合もある。
The
本実施形態においては、前縁33が後縁34よりも上方に配置され、水平面と翼弦線35とがなす角度γが0度以上10度以下となるように、ステー3が配置される。
In the present embodiment, the
水上(海上)を船舶が前進すると、水の少なくとも一部は、ステー3の前縁33を介してステー3の内面に沿って流れる。ベルヌーイの定理により、前端部31におけるステー3の下面が負圧になり、揚力が発生する。揚力の軸方向の成分(ステー3が発生する推力)と、プロペラ101の推力とによって、大きな推力が発生する。また、ステー3が発生する推力により、プロペラ101を動かす動力源の出力が抑制されるため、省エネルギー効果が得られる。
When the ship advances on the water (on the sea), at least a part of the water flows along the inner surface of the
以上説明したように、本実施形態によれば、ダクト2は、配置角φ及び半径位置Rが周方向に関する複数の部分において異なるように形成されているため、省エネルギー効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態においては、ステー3の断面が翼型なので、ダクト2のみならず、ステー3も推力を発生する。これにより、より高い省エネルギー効果を得ることができる。
In the present embodiment, since the cross section of the
また、本実施形態においては、ステー3の外端部39は、半環状のダクト2と接続される。これにより、翼端ロスの発生が抑制される。ステー3の外端部39とダクト2とが接続されていない場合、ステー3の端部及びダクト2の端部の少なくとも一方において渦が発生し、その結果、省エネルギー効果が十分に発揮されない可能性がある。本実施形態においては、ステー3とダクト2とが接続されているため、渦の発生が抑制される。そのため、高い省エネルギー効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図7は、本実施形態に係るダクト装置1Bのステー3Bの一例を示す。ステー3Bの断面は、翼型である。本実施形態において、ステー3Bは、翼型の上面の形状と下面の形状とが対称である対称翼である。なお、ステー3Bは、翼型の上面の形状と下面の形状とが非対称である非対称翼でもよい。
FIG. 7 shows an example of a
ステー3Bは、船体100と接続される内端部38と、プロペラ100の回転軸AXに対する放射方向に関して内端部38の外側に配置され、ダクト2と接続される外端部39と、を有する。
The
本実施形態においては、ステー3Bの翼型の翼弦線35と水平面とがなす角度γが、放射方向に関するステー3Bの複数の部分のそれぞれにおいて異なる。本実施形態においては、内端部38におけるステー3Bの翼型の翼弦線35の角度γと、外端部39におけるステー3Bの翼型の翼弦線35の角度γとが異なる。その角度γが、内端部38から外端部39に向かって徐々に変化するように、ステー3Bが捻じれている。
In the present embodiment, the angle γ formed by the
本実施形態においては、ステー3Bの内端部38における翼弦線35は、翼型の前縁33が後縁34よりも上方に配置されるように傾斜し、ステー3Bの外端部39における翼弦線39は、翼型の前縁33が後縁34よりも下方に配置されるように傾斜する。
In the present embodiment, the
ダクト2及びステー3Bの周囲における流体の流場は、プロペラ101の回転軸AXに対する放射方向に関して異なる。例えば、放射方向に関して内側においては、流体(海水)は下向きに流れ、放射方向に関して外側においては、流体(海水)は下向きに流れる可能性がある。そのため、ステー3Bの傾斜角度γは、ステー3Bが発生する推力に影響を与える。本発明者の知見によれば、放射方向に関してステー3Bの翼弦線35の角度(ステー3Bの傾斜角度)γを、放射方向に関して変化させることにより、ステー3Bの推力を更に向上できることが判明した。
The fluid flow field around the
そこで、本実施形態においては、傾斜角度γが、回転軸AXに対する放射方向に関するステー3Bの複数の部分のそれぞれにおいて異なるように、ステー3Bの形状を定めた。これにより、ステー3Bが発生する推力を最大化することができ、より大きな省エネルギー効果が得られる。
Therefore, in the present embodiment, the shape of the
そのため、ステー3Bの傾斜角度γを調整することによって、以下の(4)式、(5)式、及び(6)式で評価されるステー3Bの推力を大きくすることができる。
Therefore, by adjusting the inclination angle γ of the
L=1/2・Cl(α)・ρ・S・V2 …(4)
D=1/2・Cd(α)・ρ・S・V2 …(5)
F=L・sinθ-D・cosθ …(6)
L:揚力
D:抗力
F:推力(合力の前方成分)
Cl:揚力係数(翼性能による。迎角αに依存)
Cd:抗力係数(翼性能による。迎角αに依存)
ρ:流体比重
S:ステー表面積
V:流速(ステーを横切る方向と主流方向の合成流速)
θ:流向角(ステーを横切る方向流速と主流方向流速とがなす角度)
L = 1/2 · Cl (α) · ρ · S · V2 (4)
D = 1/2 · Cd (α) · ρ · S · V2 (5)
F = L · sin θ−D · cos θ (6)
L: Lift D: Drag F: Thrust (forward component of resultant force)
Cl: Lift coefficient (depends on blade performance; depends on angle of attack α)
Cd: Drag coefficient (depends on blade performance; depends on angle of attack α)
ρ: Fluid specific gravity S: Stay surface area V: Flow velocity (composite flow velocity in the direction crossing the stay and the main flow direction)
θ: Flow direction angle (angle formed between the flow velocity in the direction crossing the stay and the flow velocity in the main flow direction)
<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図8は、本実施形態に係るダクト装置1Cの一例を示す。図8において、ステー3は、プロペラ101の回転軸AXよりも上方に配置された第1ステー301及び第2ステー302を含む。回転軸AXの周方向に関して、第1ステー301と第2ステー302とがなす角度は、90度よりも小さい。本実施形態において、ダクト2と接続される外端部39は、船体100と接続される内端部38よりも上方に配置される。本実施形態においても、省エネルギー効果を得ることができる。
FIG. 8 shows an example of a
<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図9は、本実施形態に係るダクト装置1Dの一例を示す。図9に示すように、ダクト装置1Dは、ダクト2Dと、ダクト2Dと船体100の少なくとも一部とを接続するステー3Dとを有する。ダクト2Dとステー3Dとの接続部の表面は、曲面を含む。すなわち、本実施形態においては、ダクト2Dとステー3Dとの接続部において角部が設けられない。
FIG. 9 shows an example of a
本実施形態によれば、翼端ロスの大幅な削減が可能となる。本実施形態においても、ステー3Dが発生する推力が、ダクト2Dが発生する推力をアシストする。
According to the present embodiment, the blade tip loss can be greatly reduced. Also in the present embodiment, the thrust generated by the
1 ダクト装置
2 ダクト
3 ステー
4 流入口
5 流出口
21 前端部
22 後端部
22T 凸部
23 前縁
24 後縁
25 翼弦線
31 前端部
32 後端部
33 前縁
34 後縁
35 翼弦線
38 内端部
39 外端部
100 船体
101 プロペラ
AX 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ダクトと前記船体の少なくとも一部とを接続するステーと、
を備え、
前記ダクトの断面は、翼型であり、
前記翼型の翼弦線と前記回転軸と平行な線とがなす角度と、前記翼弦線の中点と前記回転軸との距離とが、前記ダクトの第1部分と、前記回転軸の周方向に関して前記第1部分とは異なる前記ダクトの第2部分とで異なり、
前記ダクトの少なくとも一部は、前記回転軸よりも上方に配置され、
前記第1部分は、前記ダクトの上端部を含み、
前記第2部分は、前記ダクトの側端部を含み、
前記第1部分の前記角度は、前記第2部分の前記角度よりも大きく、
前記第1部分の前記距離は、前記第2部分の距離よりも小さく、
前記ダクトは、流入口を規定する前端部と、前記プロペラと対向し、前記流入口と大きさ及び形状が異なる流出口を規定する後端部と、を有し、
前記流出口は、前記流入口よりも小さく、
前記後端部の上端部の内面は、前記回転軸に向かって突出し、
前記前端部の上端部の内面は、前記回転軸に向かって突出しないダクト装置。 A duct disposed at least in part around the rotation axis of the propeller in front of a propeller provided at the stern of the hull;
A stay connecting the duct and at least a part of the hull;
With
The cross section of the duct is an airfoil,
The angle formed by the chord line of the airfoil and a line parallel to the rotation axis, and the distance between the midpoint of the chord line and the rotation axis, the first portion of the duct, and the rotation axis Unlike in the second portion of different said duct from said first portion in the circumferential direction,
At least a part of the duct is disposed above the rotation axis,
The first portion includes an upper end portion of the duct;
The second portion includes a side end of the duct;
The angle of the first portion is greater than the angle of the second portion;
The distance of the first part is smaller than the distance of the second part;
The duct has a front end that defines an inlet, and a rear end that faces the propeller and defines an outlet that is different in size and shape from the inlet.
The outlet is smaller than the inlet;
The inner surface of the upper end portion of the rear end portion protrudes toward the rotating shaft,
A duct device in which an inner surface of an upper end portion of the front end portion does not protrude toward the rotating shaft .
前記翼型の翼弦線と水平面とがなす角度が、前記ステーの第3部分と、前記放射方向に関して前記第3部分とは異なる前記ステーの第4部分とで異なる請求項2又は請求項3に記載のダクト装置。 The stay has an inner end connected to the hull, and an outer end arranged outside the inner end with respect to the radial direction with respect to the rotation axis of the propeller, and connected to the duct,
Chord line and the horizontal plane and the angle formed by said airfoil has a third portion of the stay, the different between the fourth portion of said different stay from said third portion in the radial direction according to claim 2 or claim 3 The duct apparatus as described in.
前記ステーの前記外端部における前記翼弦線は、前記翼型の前縁が後縁よりも下方に配置されるように傾斜する請求項4に記載のダクト装置。 The chord line at the inner end of the stay is inclined such that the leading edge of the airfoil is disposed above the trailing edge,
The duct device according to claim 4 , wherein the chord line at the outer end portion of the stay is inclined such that a front edge of the airfoil is disposed below a rear edge.
前記回転軸の周方向に関して、前記第1ステーと前記第2ステーとがなす角度は、90度よりも小さい請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のダクト装置。 The stay includes a first stay and a second stay arranged above a rotation shaft of the propeller,
The duct device according to any one of claims 1 to 5 , wherein an angle formed by the first stay and the second stay with respect to a circumferential direction of the rotation shaft is smaller than 90 degrees.
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