JP6758210B2

JP6758210B2 - ダクト装置および船舶

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Publication number: JP6758210B2
Application number: JP2017016148A
Authority: JP
Inventors: 雅也窪田; 信川淵
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: JP2018122716A; WO2018142800A1; KR20180135959A; KR102104195B1

Description

本発明は、ダクト装置およびダクト装置を備える船舶に関する。

一般に、プロペラの前方に配置され、プロペラに向けた水流を形成するダクト装置を備えた船舶が知られている（特許文献１参照）。この種のダクト装置は、円筒型、もしくは半円筒型のダクトを備え、このダクトがプロペラの前方側の船体（例えばプロペラ軸を覆うボス部）から延びる支持部材に固定設置されている。ダクト装置は、省エネデバイスの一つであり、船体に沿う流れを転向させることで推力を得たり、プロペラに向かう水流の流速を均一化させることで騒音・振動リスクを低減させるなどの効果を奏する。

特開２０１４−１２５２００号公報

ところで、ダクト装置は、上記したダクトの向き（設置角）によって、性能が大きく変化する。例えば、ダクトの設置角と水流の流入角との差が大きい場合には、所望の推力が得られないため十分な燃費低減効果が発揮できない上、ダクトの負圧面にキャビテーションが発生するおそれがある。

ダクト装置の設計にあたっては、模型船を用いた水槽試験などで最適なダクトの設置角を検討するが、模型船と実船ではスケールが大きく異なるため、実船における厳密な流場推定は困難である。また、ダクトは、支持部材を介して船体に溶接にて固定されるため、ダクトの向きの調整を行う場合は船体の一部とともに換装する必要があり、調整作業が煩雑でコストも高くなる。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、ダクトの向きを簡単に調整することができるダクト装置およびダクト装置を備える船舶を提供することを目的とする。

本発明に係るダクト装置は、船体の船尾に設けられたプロペラの前方においてプロペラのシャフトを支持するボス部の周囲に配置され、少なくとも筒状体の一部を有するダクトと、ボス部から延びてダクトを支持するステーと、ステーとダクトとの間、ステーとボス部との間、もしくは、ボス部内に設けられ、シャフトの回転軸心と筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構と、を備えることを特徴とする。

この構成において、角度調整機構は、ダクトとボス部とを相対的に回転可能な状態で支持し、かつ、ダクトとボス部との相対的な回転の回転軸となる支持部と、ダクトを相対的に回転した状態で固定する固定部と、を備えてもよい。

また、支持部は、ボス部から鉛直方向に延びるステーの外端部を水平方向に貫通してダクトを回転可能に支持する主軸であり、固定部は、ステーの外端部に主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つとダクトの固定孔部とを水平方向に貫通して該ダクトを固定する補助軸と、を備えてもよい。

また、支持部は、ダクトからボス部に向けて水平方向に延びる一対のステーの内端部からそれぞれ水平方向に突出し、ボス部に設けられた支持穴に挿入されてステーを回転可能に支持する主軸であり、固定部は、ボス部に主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つとステーの固定孔部とを水平方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えてもよい。

また、支持部は、ダクトからボス部に向けて水平方向に延びる一対のステーの内端部同士を連結し、ボス部を水平方向に貫通してステーを回転可能に支持する主軸であり、固定部は、ボス部内に配置されて主軸と共に回転する回転板に主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つとボス部の固定孔部とを水平方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えてもよい。

また、支持部は、ダクトからボス部に向けて水平方向に延びる一対のステーの内端部からそれぞれ水平方向に突出し、ボス部に設けられた支持穴に挿入されてステーを回転可能に支持する主軸であり、固定部は、ボス部内に回転軸心を挟んで配置されて主軸と共に回転する回転板に主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つとボス部の固定孔部とを水平方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えてもよい。

また、ボス部内に主軸を回転させる回転駆動部を備えてもよい。

また、支持部は、ダクトからボス部に向けて鉛直方向に延びるステーの内端部から鉛直方向に突出し、ボス部に設けられた支持穴に挿入されてステーを回転可能に支持する主軸であり、固定部は、ボス部に主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つとステーの固定孔部とを鉛直方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えてもよい。

また、角度調整機構は、ダクトの内面及び外面を撮像する撮像部を備えてもよい。また、角度調整機構は、ダクトの内面及び外面に生じる圧力を検出する圧力検出部を備えてもよい。

本発明に係る船舶は、船体と、船体の船尾に配置されたプロペラと、船尾のプロペラの前方に配置された上記ダクト装置と、を備えてもよい。

本発明によれば、シャフトの回転軸心と筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構を備えるため、ダクトの向きを簡単に調整することができる。

図１は、第１実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す側面図である。図２は、第１実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図３は、第１実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す斜視図である。図４は、第１実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。図５は、第２実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図６は、第２実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す側面図である。図７は、第２実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す上面図である。図８は、第２実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。図９は、第３実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図１０は、第３実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す断面図である。図１１は、第３実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。図１２は、第４実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図１３は、第４実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す断面図である。図１４は、第４実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。図１５は、第５実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図１６は、第５実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す側断面図である。図１７は、第６実施形態に係るダクト装置の構成を模式的に示した図である。図１８は、第７実施形態に係るダクト装置の構成を模式的に示した図である。

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。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す側面図である。図２は、第１実施形態に係るダクト装置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１に示すように、船舶５０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（不図示）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、シャフト１０３を回転可能に支持する船尾管（ボス部）１０４を備える。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、シャフト１０３の回転軸心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５０が航走する。

プロペラ１０１の回転により、船舶５０は、船首側に前進する。前進する船舶５０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５０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、シャフト１０３の回転軸心ＡＸと平行な方向を適宜、軸方向と称する。

ダクト装置１は、図１及び図２に示すように、プロペラ１０１の前方に配置されるダクト２と、このダクト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の回転軸心ＡＸの周囲を囲むように配置される。本実施形態では、ダクト２は、円筒形状に形成されて船尾管１０４の一部を囲んで配置され、ステー３は、ダクト２と船尾管１０４とを連結する。

ダクト２は、前端部２１と、この前端部２１よりも後方に配置されてプロペラ１０１と対向する後端部２２とを備える。前端部２１は、流体（海水など）が流入する流入口４を規定し、後端部２２は、流体が流出する流出口５を規定する。本実施形態では、ダクト２は、前端部２１から後端部２２に向けて、内径が漸次短くなるように傾斜する略円錐台の円筒形状を呈した筒状体として構成されており、流出口５は、流入口４よりも小さく形成されている。

また、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、前端部２１の輪郭を形成する前縁から後端部２２の輪郭を形成する後縁に向かって徐々に細くなる形状である。本実施形態では、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（船尾管１０４側）に凸な曲面状である。

水上（海上）を船舶５０が前進すると、水（海水）の少なくとも一部は、ダクト２の流入口４を通じてダクト２内に流入し、ダクト２の内周面（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の内周面が負圧になり、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、エネルギーの利用効率（燃料の利用効率）を高くすることができる。

本実施形態では、ダクト２は船尾管１０４の周囲を囲む円筒状に形成されているが、これに限るものではなく、筒状体の一部として、船尾管１０４（回転軸心ＡＸ）の周囲の少なくとも一部に配置されているのであれば、例えば、半円筒状に形成されて、船尾管１０４の上方に配置される構成としてもよい。また、本実施形態では、ダクト２の流入口４及び流出口５は、円形に形成されているが、所望の推力を発生するのであれば、楕円状の流入口４及び流出口５を有する楕円の筒状体とすることもできる。

本実施形態では、上述のように、ダクト２は、ステー３を介して、船尾管１０４に連結固定されている。ステー３は、図２に示すように、内端部３Ａが船尾管１０４の上面に固定され、この上面から鉛直上方に延びている。ステー３の外端部３Ｂは、後述する角度調整機構１０を介して、ダクト２の内周面に連結されている。

ステー３の断面は翼型を呈しており、ダクト２内の水（海水）の流れを阻害しないように形成されている。ステー３の断面形状は、翼型だけでなく、楕円型や半楕円型としてもよい。

このように、ステー３を介して船体１００の船尾管１０４に連結されたダクト２は、少なくともダクト２（筒状体）の軸心ＳＸとシャフト１０３の回転軸心ＡＸとが平行となるように配置されている。本実施形態では、ダクト２は、プロペラ１０１のシャフト１０３と同心上、すなわち、ダクト２の軸心ＳＸとシャフト１０３の回転軸心ＡＸとが一致するように配置されている。本実施形態では、ダクト２の軸心ＳＸとシャフト１０３の回転軸心ＡＸとが平行、すなわち、軸心ＳＸと回転軸心ＡＸとのなす角が０（度）となる位置関係をダクト２の基準位置と称する。また、軸心ＳＸと回転軸心ＡＸとのなす角をダクト２の設置角と称する。

ところで、プロペラ１０１の前方にダクト装置１を配置しているため、ダクト２の内面に沿って流れる水流により、前方に向かう推力を発生させることができる。しかしながら、水中（海中）における水の流れ（潮の流れ）は複雑であり、海面からの深さによって流れの向きが変わることが知られている。更に、例えば、船舶５０への積荷量などによって、船体１００の沈み具合が変動するため、プロペラ１０１及びダクト装置１の位置も船体１００と共に変動する。このため、水の流れの向きとダクト２の向き（設置角）との偏差が大きい場合には、所望の推力が得られないため十分な燃費低減効果が発揮できない上、ダクト２の負圧面にキャビテーションが発生するおそれがある。

このため、本構成では、ダクト装置１は、ダクト２の向き（設置角）を調整するための角度調整機構１０を備えている。本実施形態では、図２に示すように、ダクト２とステー３との間に、ダクト２の向きを鉛直方向に沿った上下に調整する角度調整機構１０を備えている。なお、ダクト２を流出口５側から見て、ダクト２の軸心ＳＸが回転軸心ＡＸよりも上方に延びるように設置角を調整することを上向きと称し、該軸心ＳＸが回転軸心ＡＸよりも下方に延びるように設置角を調整することを下向きと称する。

次に、角度調整機構１０について説明する。図３は、第１実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す斜視図である。図２及び図３に示すように、ダクト２の上部には開口２３が形成され、この開口２３内にステー３の外端部３Ｂが貫通する。角度調整機構１０は、ダクト２の上記した開口２３内を水平方向（船体１００の幅方向）に延在する主軸（支持部）２４を備え、この主軸２４は、ステー３の外端部３Ｂに設けられた貫通孔３１を水平方向に貫通し、ダクト２を回転可能に支持する。

また、角度調整機構１０は、ステー３の外端部３Ｂに、貫通孔３１（主軸２４）を中心とした同心円状に形成された複数の調整用孔（孔部）３２と、これら調整用孔３２の１つとダクト２に設けられた固定孔（固定孔部）２５とを水平方向に貫通して該ダクト２を固定するボルト（補助軸）２６とを備える。本実施形態では、複数の調整用孔（孔部）３２とボルト（補助軸）２６とを備えて固定部が構成される。調整用孔３２は、所定間隔で複数（例えば５つ）形成されており、中央の調整用孔３２を基準として、例えば、ダクト２の向き（設置角）を上下に±１０度の範囲で調整可能となっている。なお、調整用孔３２の数やピッチは適宜変更することが可能である。固定孔２５は、主軸２４の下方で該主軸２４と平行に設けられ、主軸２４を中心にダクト２を回転させた際に、調整用孔３２のいずれかと連通可能な位置に形成されている。また、固定孔２５の一端は、該ダクト２の外周面に形成された作業用開口部２７内に露出し、作業用開口部２７側からボルト２６を挿入できる。固定孔２５の他端に対向する開口２３の壁面には、固定孔２５を貫通したボルト２６と係合するナット２８が埋設されている。これにより、ボルト２６はナット２８と連結されることでナット２８に固着され、該ダクト２を所望の位置で固定できる。

次に、ダクト装置１の動作について説明する。図４は、第１実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。この図４において、破線で示すダクト２´は、主軸２４を中心にダクトの向きを上向きに調整した状態を示し、この状態における軸心ＳＸ´を破線で示している。

船舶５０の航行中に、例えば、ダクト２の上部の外周面が負圧となり、上部の外周面にキャビテーションが発生した場合、図４に示すように、ダクト２の流出口５が上向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）上げるように調整する。また、ダクト２の下部の外周面が負圧となり、下部の外周面にキャビテーションが発生した場合、ダクト２の流出口５が下向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）下げるように調整する。この調整角度は、キャビテーションの発生状況に応じて最適角度に調整する。

キャビテーションの発生の有無は、プロペラ騒音や振動などによって判断しても良いし、停泊した際に実際にダクト２の外周面を観察して、外周面にエロージョンが発生しているか否かで判断してもよい。さらに、後述するキャビテーションの発生の有無を判別する判別装置の判別結果に基づいて判断してもよい。

設置角θの調整は、航行中ではなく寄港した際に行われる。船舶５０が停泊した状態（プロペラ１０１が停止した状態）で、作業員が海中に潜り、角度調整機構１０のボルト２６を一度、調整用孔３２及び固定孔２５から取り外す。そして、ダクト２を、主軸２４を中心に所定角度回転させ、最適角度の調整用孔３２及び固定孔２５にボルト２６を挿し込み、このボルト２６をナット２８に固定する。本構成では、水流に対するダクト２の向き（設置角θ）の最適化が図れることにより、プロペラ１０１に流入する水流の流入流速を均一化させることでき、プロペラ１０１の騒音や振動リスクを低減することができる。さらに、ダクト装置１の効果を最大限に発揮させることで、燃費低減効果の向上を図ることができる。また、本実施形態では、角度調整機構１０は、ステー３の外端部３Ｂに、貫通孔３１（主軸２４）を中心とした同心円状に形成された複数の調整用孔（孔部）３２と、これら調整用孔３２の１つとダクト２に設けられた固定孔（固定孔部）２５とを水平方向に貫通して該ダクト２を固定するボルト（補助軸）２６とを備えるため、可動部分を１箇所とすることで構造を単純化することができ、ダクト装置１の構造の簡素化及び工作性の向上を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図６は、第２実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す側面図である。図７は、第２実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す上面図である。第２実施形態に係るダクト装置１Ａは、図５に示すように、ダクト２を支持する一対のステー３，３がそれぞれ水平方向（幅方向）に設けられている点、角度調整機構１０Ａが各ステー３の内端部３Ａと船尾管１０４との間に配置されている点で第１実施形態と構成を異にする。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

一対のステー３，３は、それぞれ外端部３Ｂ，３Ｂがダクト２の内周面に固着され、船尾管１０４に向けて水平方向に延びている。本実施形態では、これらステー３，３は、図５に示すように、回転軸心ＡＸと同じ高さ位置に、該回転軸心ＡＸを挟んで設けられている。船尾管１０４は、ステー３，３の内端部３Ａ，３Ａと対向する位置にそれぞれ基台１０４Ａ，１０４Ａを備え、この基台１０４Ａ，１０４Ａにステー３，３の内端部３Ａ，３Ａが連結される。

角度調整機構１０Ａは、図６に示すように、ステー３の内端部３Ａから基台１０４Ａに向けて水平方向（船体１００の幅方向）に突出する主軸１３１を備え、この主軸１３１は、基台１０４Ａに設けられた支持穴１０４Ｂに挿入されて、ダクト２を回転可能に支持する。

また、角度調整機構１０Ａは、図７に示すように、基台１０４Ａに、支持穴１０４Ｂ（主軸１３１）を中心とした同心円状に形成された複数の調整用孔（孔部）１０４Ｃと、これら調整用孔１０４Ｃの１つとステー３の内端部３Ａに設けられた固定孔（固定孔部）１３２とを水平方向に貫通して該ダクト２を固定するボルト（補助軸）１３３とを備える。本実施形態では、複数の調整用孔（孔部）１０４Ｃとボルト（補助軸）１３３とを備えて固定部が構成される。調整用孔１０４Ｃは、所定間隔で複数（例えば７つ）形成されており、中央の調整用孔１０４Ｃを基準として、例えば、ダクト２の向き（設置角）を上下に±１０度の範囲で調整可能となっている。なお、調整用孔１０４Ｃの数やピッチは適宜変更することが可能である。固定孔１３２は、主軸２４と平行に設けられ、主軸２４を中心にダクト２を回転させた際に、調整用孔１０４Ｃのいずれかと連通可能な位置に形成されている。また、固定孔１３２の一端は、該ステー３に形成された作業用開口部１３４内に露出し、作業用開口部１３４側からボルト１３３を挿入できる。調整用孔１０４Ｃを貫通したボルト１３３の先端にはナット１３５が連結されることにより、該ダクト２を所望の位置で固定できる。

図８は、第２実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。この図８においても、破線で示すダクト２´は、主軸１３１を中心にダクトの向きを上向きに調整した状態を示し、この状態における軸心ＳＸ´を破線で示している。

船舶５０の航行中に、例えば、ダクト２の上部の外周面が負圧となり、上部の外周面にキャビテーションが発生した場合、図８に示すように、ダクト２の流出口５が上向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）上げるように調整する。また、ダクト２の下部の外周面が負圧となり、下部の外周面にキャビテーションが発生した場合、ダクト２の流出口５が下向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）下げるように調整する。この調整角度は、キャビテーションの発生状況に応じて最適角度に調整する。

設置角θの調整は、航行中ではなく寄港した際に行われる。船舶５０が停泊した状態（プロペラが停止した状態）で、作業員が海中に潜り、角度調整機構１０Ａのボルト１３３を一度、調整用孔１０４Ｃ及び固定孔１３２から取り外す。そして、ダクト２を、主軸１３１を中心に所定角度回転させ、最適角度の調整用孔１０４Ｃ及び固定孔１３２にボルト１３３を挿し込み、このボルト１３３をナット１３５に固定する。本実施形態では、角度調整機構１０Ａは、ダクト２から船尾管１０４に向けて水平方向に延びる一対のステー３の各内端部３Ａと船尾管１０４との間に配置されているため、一対のステー３によりダクト２を支持することができ、支持強度の向上を図ることができる。本実施形態では、支持穴１０４Ｂ及び調整用孔１０４Ｃを基台１０４Ａに設ける構成としているが、これら支持穴１０４Ｂ及び調整用孔１０４Ｃを船尾管１０４の外面に直接設けてもよい。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図１０は、第３実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す断面図である。この図１０において、船尾管１０４内には角度調整機構１０Ｂの各部が動作するための空隙の記載を省略している。第３実施形態に係るダクト装置１Ｂは、図９に示すように、ダクト２を支持する一対のステー３，３がそれぞれ水平方向（幅方向）に設けられている点、角度調整機構１０Ｂが船尾管１０４の内部に配置されている点で第１実施形態と構成を異にする。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

一対のステー３，３は、それぞれ外端部３Ｂ，３Ｂがダクト２の内周面に固着され、船尾管１０４に向けて水平方向に延びている。本実施形態では、これらステー３，３は、図９に示すように、シャフト１０３よりも上方に設けられ、船尾管１０４に連結される。

角度調整機構１０Ｂは、図１０に示すように、一対のステー３の内端部３Ａ，３Ａ同士を連結する主軸（支持部）２３１を備える。この主軸２３１は、船尾管１０４内を水平方向（船体１００の幅方向）に設けられた支持孔２０４Ａを貫通し、ダクト２（図９）を回転可能に支持する。

この主軸２３１には、一対の回転板２３２が連結され、これら回転板２３２には、主軸２３１を中心とした同心円上に複数の調整用孔（孔部）２３３が形成される。回転板２３２は、船尾管１０４内に配置され、主軸２３１と共に回転する。また、角度調整機構１０Ｂは、各調整用孔２３３の１つと船尾管１０４に設けられた固定孔（固定孔部）２０４Ｂとを水平方向に貫通して該ダクト２を固定するボルト（補助軸）２３４とを備える。本実施形態では、複数の調整用孔２３３とボルト２３４とを備えて固定部が構成される。調整用孔２３３は、所定間隔で複数形成されており、所定位置の調整用孔２３３を基準として、例えば、ダクト２の向き（設置角）を上下に±１０度以上の範囲で調整可能となっている。なお、調整用孔２３３の数やピッチは適宜変更することが可能である。固定孔２０４Ｂは、支持孔２０４Ａ（主軸２３１）の上方で該支持孔２０４Ａと平行に設けられ、主軸２３１を中心にダクト２を回転させた際に、調整用孔２３３のいずれかと連通可能な位置に形成されている。また、固定孔２０４Ｂの両端は、それぞれ船尾管１０４の外面に形成された作業用開口部２０４Ｃ，２０４Ｃ内に露出する。一方の作業用開口部２０４Ｃ側からボルト２３４を挿入し、他方の作業用開口部２０４Ｃ側に突き出たボルト２３４の先端にナット２３５が連結されることにより、該ダクト２を所望の位置で固定できる。

また、本実施形態では、角度調整機構１０Ｂは、一対の回転板２３２，２３２の間の主軸２３１に固定されるギア２３６と、このギア２３６に噛み合い主軸２３１を回転させるモータ（駆動部）２３７とを有する回転駆動部２３８を備える。この回転駆動部２３８は、制御部（不図示）に接続され、ボルト２３４を外した状態で、制御部の指示に基づき、ダクト２を回転させることができる。

図１１は、第３実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。この図１１においても、破線で示すダクト２´は、主軸２３１を中心にダクトの向きを上向きに調整した状態を示し、この状態における軸心ＳＸ´を破線で示している。

船舶５０の航行中に、例えば、ダクト２の上部の外周面が負圧となり、上部の外周面にキャビテーションが発生した場合、図１１に示すように、ダクト２の流出口５が上向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）上げるように調整する。また、ダクト２の下部の外周面が負圧となり、下部の外周面にキャビテーションが発生した場合、ダクト２の流出口５が下向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）下げるように調整する。この調整角度は、キャビテーションの発生状況に応じて最適角度に調整する。

設置角θの調整は、航行中ではなく寄港した際に行われる。船舶５０が停泊した状態（プロペラが停止した状態）で、作業員が海中に潜り、角度調整機構１０Ｂのボルト２３４を一度、調整用孔２３３及び固定孔２０４Ｂから取り外す。そして、ダクト２を、主軸２３１を中心に所定角度回転させ、最適角度の調整用孔２３３及び固定孔２０４Ｂにボルト２３４を挿し込み、このボルト２３４をナット２３５に固定する。本実施形態では、角度調整機構１０Ｂは、船尾管１０４内に配置されるため、角度調整機構１０Ｂの各部が水（海水）に晒されることを防止でき、メンテナンス性の向上を図ることができる。

＜第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図１３は、第４実施形態に係るダクト装置の角度調整機構の一例を模式的に示す断面図である。この図１３において、船尾管１０４内には角度調整機構１０Ｃの各部が動作するための空隙の記載を省略している。第４実施形態に係るダクト装置１Ｃは、図１２に示すように、ダクト２を支持する一対のステー３，３がそれぞれ水平方向（幅方向）に設けられている点、角度調整機構１０Ｃが船尾管１０４の内部に配置されている点で第１実施形態と構成を異にする。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

一対のステー３，３は、それぞれ外端部３Ｂ，３Ｂがダクト２の内周面に固着され、船尾管１０４に向けて水平方向に延びている。本実施形態では、これらステー３，３は、図１２に示すように、回転軸心ＡＸと同じ高さ位置に、該回転軸心ＡＸを挟んで設けられ、船尾管１０４に連結される。

角度調整機構１０Ｃは、図１３に示すように、一対のステー３の内端部３Ａからそれぞれ船尾管１０４に向けて水平方向に突出する主軸３３１を備え、この主軸３３１は船尾管１０４の外面に設けられた支持穴３０４Ａに挿入されて、ダクト２（図１２）を回転可能に支持する。

この主軸３３１には、それぞれ回転板３３２が連結され、これら回転板３３２には、主軸３３１を中心とした同心円上に複数の調整用孔（孔部）３３３が形成される。回転板３３２は、船尾管１０４内に配置され、主軸３３１と共に回転する。また、角度調整機構１０Ｃは、各調整用孔３３３の１つと船尾管１０４に設けられた固定孔（固定孔部）３０４Ｂとを水平方向に貫通して該ダクト２を固定する１本のボルト（補助軸）３３４とを備える。本実施形態では、複数の調整用孔３３３とボルト３３４とを備えて固定部が構成される。調整用孔３３３は、所定間隔で複数形成されており、所定位置の調整用孔３３３を基準として、例えば、ダクト２の向き（設置角）を上下に±１０度以上の範囲で調整可能となっている。本実施形態では、一対の回転板３３２の調整用孔３３３を１本のボルト３３４で貫通する構成としているが、回転板３３２の調整用孔３３３をそれぞれ別個のボルト３３４で貫通して固定してもよい。なお、調整用孔３３３の数やピッチは適宜変更することが可能である。固定孔３０４Ｂは、支持穴３０４Ａ（主軸３３１）の上方で該支持穴３０４Ａと平行に設けられ、主軸３３１を中心にダクト２を回転させた際に、調整用孔３３３のいずれかと連通可能な位置に形成されている。また、固定孔３０４Ｂの両端は、それぞれ船尾管１０４の外面に形成された作業用開口部３０４Ｃ，３０４Ｃ内に露出する。一方の作業用開口部３０４Ｃ側からボルト３３４を挿入し、他方の作業用開口部２０４Ｃ側に突き出たボルト３３４の先端にナット３３５を連結されることにより、該ダクト２を所望の位置で固定できる。

また、本実施形態では、角度調整機構１０Ｃは、シャフト１０３を挟んで、主軸３３１に固定されるギア３３６と、このギア３３６に噛み合い主軸３３１を回転させるモータ（駆動部）３３７とを有する回転駆動部３３８を備える。この回転駆動部３３８は、制御部（不図示）に接続され、ボルト３３４を外した状態で、制御部の指示に基づき、ダクト２を回転させることができる。

図１４は、第４実施形態に係るダクト装置の動作の一例を示す図である。この図１４においても、破線で示すダクト２´は、主軸３３１を中心にダクトの向きを上向きに調整した状態を示し、この状態における軸心ＳＸ´を破線で示している。

船舶５０の航行中に、例えば、ダクト２の上部の外周面が負圧となり、上部の外周面にキャビテーションが発生した場合、図１４に示すように、ダクト２の流出口５が上向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）上げるように調整する。また、ダクト２の下部の外周面が負圧となり、下部の外周面にキャビテーションが発生した場合、ダクト２の流出口５が下向きとなるように、設置角θを所定角度（例えば５度）下げるように調整する。この調整角度は、キャビテーションの発生状況に応じて最適角度に調整する。

設置角θの調整は、航行中ではなく寄港した際に行われる。船舶５０が停泊した状態（プロペラが停止した状態）で、作業員が海中に潜り、角度調整機構１０Ｃのボルト３３４を一度、調整用孔３３３及び固定孔３０４Ｂから取り外す。そして、ダクト２を、主軸３３１を中心に所定角度回転させ、最適角度の調整用孔３３３及び固定孔３０４Ｂにボルト３３４を挿し込み、このボルト３３４をナット３３５に固定する。本実施形態では、角度調整機構１０Ｃは、船尾管１０４内に配置されるため、角度調整機構１０Ｃの各部が水（海水）に晒されること防止でき、メンテナンス性の向上を図ることができる。また、本実施形態では、角度調整機構１０Ｃは、シャフト１０３を挟んで配置しているため、第３実施形態に比べて、角度調整機構１０Ｃを配置する際の制約が緩和され、角度調整機構１０Ｃの癖の自由度が向上する。

＜第５実施形態＞
図１５は、第５実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す正面図である。図１６は、第５実施形態に係るダクト装置の一例を模式的に示す側断面図である。第５実施形態に係るダクト装置１Ｄは、ダクト２の向き（設置角）を水平方向（船体の幅方向）に沿った左右に調整するものであり、例えば、２つのプロペラが並設される２軸船に用いられる。この場合、ダクト２を流出口５側から見て、ダクト２の軸心ＳＸが回転軸心ＡＸよりも右方に延びるように設置角を調整することを右向きと称し、該軸心ＳＸが回転軸心ＡＸよりも左方に延びるように設置角を調整することを左向きと称する。本実施形態では、第２実施形態で説明した角度調整機構１０Ａを水平方向ではなく、鉛直方向に設けることによりダクト２の向きを左右に調整することを実現している。第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

ダクト装置１Ｄでは、図１５に示すように、ステー３の外端部３Ｂがダクト２の内周面に固着され、船尾管１０４に向けて鉛直方向に延びている。本実施形態では、ステー３は、回転軸心ＡＸの上方に、鉛直上方に延在する。船尾管１０４は、ステー３の内端部３Ａと対向する位置に基台１０４Ａを備え、この基台１０４Ａにステー３の内端部３Ａが連結されている。そして、基台１０４Ａとステー３の内端部３Ａとの間に上記した角度調整機構１０Ａが設けられている。

船舶５０の航行中に、例えば、ダクト２の右部の外周面が負圧となり、右部の外周面にキャビテーションが発生した場合、ダクト２の流出口５が右向きとなるように、設置角を所定角度（例えば５度）に調整する。また、ダクト２の左部の外周面が負圧となり、左部の外周面にキャビテーションが発生した場合、ダクト２の流出口５が左向きとなるように、設置角を所定角度（例えば５度）に調整する。この調整角度は、キャビテーションの発生状況に応じて最適角度に調整する。

設置角θの調整は、航行中ではなく寄港した際に行われる。船舶５０が停泊した状態（プロペラが停止した状態）で、作業員が海中に潜り、角度調整機構１０Ａのボルト１３３を一度、調整用孔１０４Ｃ及び固定孔１３２から取り外す。そして、ダクト２を、主軸１３１を中心に所定角度回転させ、最適角度の調整用孔１０４Ｃ及び固定孔１３２にボルト１３３を挿し込み、このボルト１３３をナット１３５に固定する。本実施形態では、角度調整機構１０Ａは、ダクト２から船尾管１０４に向けて鉛直方向に延びるステー３の内端部３Ａと船尾管１０４との間に配置されているため、ダクト２の向きを簡単に左右に調整することができる。本実施形態では、支持穴１０４Ｂ及び調整用孔１０４Ｃを基台１０４Ａに設ける構成としているが、これら支持穴１０４Ｂ及び調整用孔１０４Ｃを船尾管１０４の外面に直接設けてもよい。また、例えば、本実施形態の角度調整機構１０Ａと第１実施形態の角度調整機構１０とを組み合わせることにより、ダクト２の向きを上下及び左右に調整可能な構成としてもよい。

＜第６実施形態＞
上記した第１実施形態から第５実施形態では、ダクト２にキャビテーションが発生したか否かは、停泊した際に実際にダクト２を観察して行うため、キャビテーションがどの部分にどの程度発生しているかをリアルタイムで判断することは難しかった。このため、第６実施形態では、キャビテーションの発生を容易に判別できるダクト装置について説明する。図１７は、第６実施形態に係るダクト装置の構成を模式的に示した図である。このダクト装置では、上記した第１実施形態から第５実施形態で説明した角度調整機構のいずれを備えた構成としてもよい。

ダクト装置１Ｅは、船体１００の船尾１００Ｂに、ダクト２の上部及び下部を撮像するための防水カメラ(撮像部)６０と、この防水カメラ６０の画像情報を取得する制御部６１とを備える。制御部６１は、防水カメラ６０が撮像した画像情報を画像処理して、所定時間内に発生しているキャビテーション（泡）の量を数値化する。そして、この数値が所定の基準値を超えた場合に、キャビテーションが発生している旨を発報する。この制御部６１は、例えば、撮像画像を表示するモニタ装置と一緒に操舵室に配置される。キャビテーションの発報により、作業員がモニタ装置の画像からダクト２の向きをどのように調整するかを容易に判断することができる。

＜第７実施形態＞
図１８は、第７実施形態に係るダクト装置の構成を模式的に示した図である。このダクト装置においても、上記した第１実施形態から第５実施形態で説明した角度調整機構のいずれを備えた構成としてもよい。ダクト装置１Ｆは、ダクト２に内面及び外面に配置された複数の圧力センサ（圧力検知部）７０と、この圧力センサ７０の検知結果を取得する制御部７１とを備える。制御部７１は、圧力センサ７０が配置されている位置を記憶しており、取得した圧力情報と位置情報とを紐づけて記憶する。そして、所定基準値よりも低い圧力が所定時間連続で検知された場合には、その部分でキャビテーションが発生しているものとしてその旨を発報する。この制御部７１は、例えば、撮像画像を表示するモニタ装置と一緒に操舵室に配置される。キャビテーションの発報により、作業員がモニタ装置の画像からダクト２の向きをどのように調整するかを容易に判断することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆダクト装置
２、２´ ダクト
３ステー
３Ａ内端部
３Ｂ外端部
４流入口
５流出口
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ角度調整機構
２４、１３１、２３１、３３１主軸（支持部）
２５、１３２、２０４Ｂ、３０４Ｂ固定孔（固定孔部）
２６、１３３、２３４，３３４ボルト（補助軸、固定部）
２７、１３４、２０４Ｃ、３０４Ｃ作業用開口部
２８、１３５、２３５、３３５ナット
３１貫通孔
３２、１０４Ｃ、２３３、３３３調整用孔（孔部、固定部）
５０船舶
６０防水カメラ（撮像部）
６１、７１制御部
７０圧力センサ（圧力検知部）
１００船体
１００Ｂ船尾
１０１プロペラ
１０３シャフト
１０４船尾管（ボス部）
１０４Ａ基台
２３２、３３２回転板
２３６、３３６ギア
２３８、３３８回転駆動部
ＡＸ回転軸心
ＳＸ、ＳＸ´ 軸心

Claims

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シャフトを支持するボス部の周囲に配置され、少なくとも筒状体の一部を有するダクトと、
前記ボス部から延びて前記ダクトを支持するステーと、
前記ステーと前記ダクトとの間、前記ステーと前記ボス部との間、もしくは、前記ボス部内に設けられ、前記シャフトの回転軸心と前記筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構と、を備え、
前記角度調整機構は、前記ダクトと前記ボス部とを相対的に回転可能な状態で支持し、かつ、前記ダクトと前記ボス部との相対的な回転の回転軸となる支持部と、前記ダクトを相対的に回転した状態で固定する固定部と、を備え、
前記支持部は、前記ボス部から鉛直方向に延びる前記ステーの外端部を水平方向に貫通して前記ダクトを回転可能に支持する主軸であり、前記固定部は、前記ステーの外端部に前記主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つと前記ダクトの固定孔部とを前記水平方向に貫通して該ダクトを固定する補助軸と、を備えることを特徴するダクト装置。
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シャフトを支持するボス部の周囲に配置され、少なくとも筒状体の一部を有するダクトと、
前記ボス部から延びて前記ダクトを支持するステーと、
前記ステーと前記ダクトとの間、前記ステーと前記ボス部との間、もしくは、前記ボス部内に設けられ、前記シャフトの回転軸心と前記筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構と、を備え、
前記角度調整機構は、前記ダクトと前記ボス部とを相対的に回転可能な状態で支持し、かつ、前記ダクトと前記ボス部との相対的な回転の回転軸となる支持部と、前記ダクトを相対的に回転した状態で固定する固定部と、を備え、
前記支持部は、前記ダクトから前記ボス部に向けて水平方向に延びる一対の前記ステーの内端部からそれぞれ前記水平方向に突出し、前記ボス部に設けられた支持穴に挿入されて前記ステーを回転可能に支持する主軸であり、前記固定部は、前記ボス部に前記主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つと前記ステーの固定孔部とを前記水平方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えることを特徴するダクト装置。
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シャフトを支持するボス部の周囲に配置され、少なくとも筒状体の一部を有するダクトと、
前記ボス部から延びて前記ダクトを支持するステーと、
前記ステーと前記ダクトとの間、前記ステーと前記ボス部との間、もしくは、前記ボス部内に設けられ、前記シャフトの回転軸心と前記筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構と、を備え、
前記角度調整機構は、前記ダクトと前記ボス部とを相対的に回転可能な状態で支持し、かつ、前記ダクトと前記ボス部との相対的な回転の回転軸となる支持部と、前記ダクトを相対的に回転した状態で固定する固定部と、を備え、
前記支持部は、前記ダクトから前記ボス部に向けて水平方向に延びる一対の前記ステーの内端部同士を連結し、前記ボス部を前記水平方向に貫通して前記ステーを回転可能に支持する主軸であり、前記固定部は、前記ボス部内に配置されて前記主軸と共に回転する回転板に前記主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つと前記ボス部の固定孔部とを前記水平方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えることを特徴するダクト装置。
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シャフトを支持するボス部の周囲に配置され、少なくとも筒状体の一部を有するダクトと、
前記ボス部から延びて前記ダクトを支持するステーと、
前記ステーと前記ダクトとの間、前記ステーと前記ボス部との間、もしくは、前記ボス部内に設けられ、前記シャフトの回転軸心と前記筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構と、を備え、
前記角度調整機構は、前記ダクトと前記ボス部とを相対的に回転可能な状態で支持し、かつ、前記ダクトと前記ボス部との相対的な回転の回転軸となる支持部と、前記ダクトを相対的に回転した状態で固定する固定部と、を備え、
前記支持部は、前記ダクトから前記ボス部に向けて水平方向に延びる一対の前記ステーの内端部からそれぞれ前記水平方向に突出し、前記ボス部に設けられた支持穴に挿入されて前記ステーを回転可能に支持する主軸であり、前記固定部は、前記ボス部内に回転軸心を挟んで配置されて前記主軸と共に回転する回転板に前記主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つと前記ボス部の固定孔部とを前記水平方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えることを特徴するダクト装置。
前記ボス部内に前記主軸を回転させる回転駆動部を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のダクト装置。
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シャフトを支持するボス部の周囲に配置され、少なくとも筒状体の一部を有するダクトと、
前記ボス部から延びて前記ダクトを支持するステーと、
前記ステーと前記ダクトとの間、前記ステーと前記ボス部との間、もしくは、前記ボス部内に設けられ、前記シャフトの回転軸心と前記筒状体の軸心とがなす角度を調整可能な角度調整機構と、を備え、
前記角度調整機構は、前記ダクトと前記ボス部とを相対的に回転可能な状態で支持し、かつ、前記ダクトと前記ボス部との相対的な回転の回転軸となる支持部と、前記ダクトを相対的に回転した状態で固定する固定部と、を備え、
前記支持部は、前記ダクトから前記ボス部に向けて鉛直方向に延びる前記ステーの内端部から前記鉛直方向に突出し、前記ボス部に設けられた支持穴に挿入されて前記ステーを回転可能に支持する主軸であり、前記固定部は、前記ボス部に前記主軸を中心とした同心円上に並設された複数の孔部と、これらの孔部の１つと前記ステーの固定孔部とを前記鉛直方向に貫通して該ステーを固定する補助軸と、を備えることを特徴するダクト装置。
前記角度調整機構は、前記ダクトの内面及び外面を撮像する撮像部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のダクト装置。
前記角度調整機構は、前記ダクトの内面及び外面に生じる圧力を検出する圧力検出部を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のダクト装置。
船体と、
前記船体の船尾に配置されたプロペラと、
前記船尾のプロペラの前方に配置された請求項１から８のいずれか一項に記載のダクト装置と、
を備えることを特徴とする船舶。