JP6795830B2 - Stern shape and ship with stern duct - Google Patents

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Description

本発明は、推進効率を向上させる船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶に関する。 The present invention relates to a stern shape and a ship having a stern duct that improves propulsion efficiency.

船舶の船尾においてプロペラの前方に設置される船尾ダクトは、通常円形である。
図13(a)は従来の船尾ダクトの側面断面図である。なお、黒塗矢印は推力を示す。船尾ダクト周りの流場は、図13(a)に示すように、ダクト下部の形状と流れ込む流れが適合しない場合があり、ダクト下部で剥離を生ずる。すなわち、ダクト上部の迎角とダクト下部の迎角とが同じであるため、ダクト下部の迎角の角度が大きすぎて流れが剥離する。この剥離が抵抗増加をもたらし、1−t(推力減少係数)の悪化をもたらしている。
この悪化を小さくする観点から、テーパー型船尾ダクトが提案された。図13(b)は従来のテーパー型船尾ダクトの側面断面図である。テーパー型船尾ダクトは、図13(b)に示すように、ダクト下部の弦長をダクト上部の弦長よりも短くし、剥離を少なくして抵抗増加の減少を図るものである。
The stern duct installed in front of the propeller at the stern of a ship is usually circular.
FIG. 13A is a side sectional view of a conventional stern duct. The black arrow indicates the thrust. As shown in FIG. 13A, the flow field around the stern duct may not match the shape of the lower part of the duct and the flowing flow, causing peeling at the lower part of the duct. That is, since the angle of attack of the upper part of the duct and the angle of attack of the lower part of the duct are the same, the angle of attack of the lower part of the duct is too large and the flow is separated. This peeling causes an increase in resistance and a deterioration in 1-t (thrust reduction coefficient).
From the viewpoint of reducing this deterioration, a tapered stern duct was proposed. FIG. 13B is a side sectional view of a conventional tapered stern duct. As shown in FIG. 13B, the tapered stern duct has a string length at the lower part of the duct shorter than the string length at the upper part of the duct to reduce peeling and reduce an increase in resistance.

ところで、特許文献1には、推進性能の向上を目的として、円弧状に湾曲した第1板状体と直線状の第2板状体とで構成されたダクトを、第1板状体を上側、第2板状体を下側となるように船体に取り付け、従来のダクトの下側部分を無くした船舶用ダクトが記載されている。
また、特許文献2には、省エネルギー効果を得ることを目的として、半筒状のダクトの後端部の内面に内側に突出する凸部を形成し、その半円筒状のダクトをステーによって船体に接続したダクト装置が記載されている。
また、特許文献3には、抵抗増加の要因を軽減し、推進効率の低下を小さくすることを目的として、複数個のフィンを備えたリアクションフィンにおいて、上方のリアクションフィンの長さよりも下方のリアクションフィンの長さを短くするとともに、リング状の補強材を、半円形の上部補強材と幅広で深さの浅い形状の下部補強材とによって構成することが記載されている。
また、特許文献4には、省エネルギー効果の効率を高くすることを目的として、ダクトが、略半円錐台形状の外殻と、外殻を船尾部に固定する2枚の連結板とを備え、外殻がプロペラの上半分の部分と相対するように外殻を配置した船舶のダクト装置が記載されている。
By the way, in Patent Document 1, for the purpose of improving propulsion performance, a duct composed of a first plate-shaped body curved in an arc shape and a linear second plate-shaped body is provided on the upper side of the first plate-shaped body. , A ship duct in which the second plate-shaped body is attached to the hull so as to be on the lower side and the lower part of the conventional duct is eliminated is described.
Further, in Patent Document 2, for the purpose of obtaining an energy saving effect, a convex portion protruding inward is formed on the inner surface of the rear end portion of the semi-cylindrical duct, and the semi-cylindrical duct is attached to the hull by a stay. The connected duct device is described.
Further, in Patent Document 3, for the purpose of reducing the factor of increasing resistance and reducing the decrease in propulsion efficiency, in a reaction fin provided with a plurality of fins, a reaction lower than the length of the upper reaction fin is provided. It is described that the length of the fin is shortened and the ring-shaped reinforcing material is composed of a semicircular upper reinforcing material and a wide and shallow-shaped lower reinforcing material.
Further, in Patent Document 4, for the purpose of increasing the efficiency of the energy saving effect, the duct includes an outer shell having a substantially truncated cone shape and two connecting plates for fixing the outer shell to the stern portion. A vessel duct device is described in which the outer shell is arranged so that the outer shell faces the upper half of the propeller.

特開2008−308023号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-308023 特開2015−127179号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-127179 実願昭57−37008号(実開昭58−139395号)のマイクロフィルムMicrofilm of Jitsugyo No. 57-3708 (Jitsukai Sho No. 58-139395) 特開2008−137462号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-137462

図1に示す船尾ダクト及び図2に示すテーパー型船尾ダクトにおいては、前進方向とは逆向きの推力が発生している。従来は、プロペラ軸よりも下方のダクト形状は、極力抵抗にならないように考慮するのみであり、積極的にプロペラ下部の流れを前進方向の推力に変えるものではなかった。
また、特許文献1から特許文献4のいずれにおいても、プロペラ下部の流れを利用して船舶の推進効率を向上させることについては全く記載されていない。
In the stern duct shown in FIG. 1 and the tapered stern duct shown in FIG. 2, thrust is generated in the direction opposite to the forward direction. Conventionally, the shape of the duct below the propeller shaft is only considered so as not to cause resistance as much as possible, and the flow under the propeller is not positively changed to thrust in the forward direction.
Further, neither Patent Document 1 to Patent Document 4 describes at all about improving the propulsion efficiency of a ship by utilizing the flow under the propeller.

そこで本発明は、プロペラ下部の流れを利用して推進効率を向上させる船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a stern shape and a ship having a stern duct that improves propulsion efficiency by utilizing the flow under the propeller.

請求項1記載に対応した船尾ダクトを有した船尾形状においては、船体の船尾に設けられたプロペラと、プロペラの前方に取り付けられた船尾ダクトとを備え、船尾ダクトのダクト本体が略3/4円筒状を成し、船体の後方から前方視した場合にダクト本体の後縁が略3/4円の下部又は下方の中央に略3/4円と接続される直線部を有した形状であり、直線部の側面視した断面形状が水平面に対して後部が上方に2度以上10度以下の範囲で傾いた内側に凸の翼型を成し、かつ略3/4円の内半径をプロペラの半径の40%以上80%以下の範囲に設定するとともに、船尾ダクトの中心がプロペラの軸心と一致し、直線部が略3/4円の後方視した中心線から下方のプロペラの半径の30%以上100%以下の範囲に設けられていることを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、略3/4円とすることにより剥離現象を少なくしてダクトによる抵抗増加を減少させ、翼型を成した直線部で上昇流を利用してプロペラ下部の流れを前進方向の推力に変えることができる。また、ダクト本体の下部における剥離を低減し、更に有効に前進方向の推力を得ることができる。
The stern shape having the stern duct corresponding to the first aspect includes a propeller provided at the stern of the hull and a stern duct attached to the front of the propeller, and the duct body of the stern duct is approximately 3/4. It has a cylindrical shape, and when viewed from the rear of the hull, the trailing edge of the duct body has a straight portion connected to the approximately 3/4 circle at the bottom or lower center of the approximately 3/4 circle. The cross-sectional shape of the straight part when viewed from the side is an inwardly convex stern with the rear part tilted upward in the range of 2 degrees or more and 10 degrees or less with respect to the horizontal plane, and the propeller has an inner radius of approximately 3/4 circle. Set within the range of 40% or more and 80% or less of the radius of the stern, the center of the stern duct coincides with the axis of the propeller, and the straight part is approximately 3/4 circle of the radius of the propeller below the center line viewed backward. It is characterized in that it is provided in the range of 30% or more and 100% or less .
According to the first aspect of the present invention, the amount of the propeller is approximately 3/4 yen to reduce the peeling phenomenon and reduce the increase in resistance due to the duct, and to utilize the ascending current in the airfoil-shaped straight portion. The lower flow can be turned into thrust in the forward direction. In addition, peeling at the lower part of the duct body can be reduced, and thrust in the forward direction can be obtained more effectively.

求項記載の本発明は、直線部の幅はプロペラの半径の40%以上120%以下の範囲に設けられていることを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、推力を更に向上させることができる。
Motomeko 2 the invention described, the width of the straight portion and being provided in a range of 120% or less 40% of the radius of the propeller.
According to the second aspect of the present invention, the thrust can be further improved.

請求項記載の本発明は、直線部の水平面に対する傾きよりも、ダクト本体の上部の水平面に対する傾きのほうが大きいことを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、ダクト本体の上部の加速効果を高め、ダクト本体の下部における剥離を更に低減できる。
The present invention according to claim 3 is characterized in that the inclination of the upper part of the duct body with respect to the horizontal plane is larger than the inclination of the straight portion with respect to the horizontal plane.
According to the third aspect of the present invention, the acceleration effect of the upper part of the duct body can be enhanced, and the peeling at the lower part of the duct body can be further reduced.

請求項記載の本発明は、ダクト本体が、ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成していることを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、流向に対するダクト本体の迎角が相対的に悪化して抵抗となるのを避け、従来の円環ダクトよりも高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。
The present invention according to claim 4 is characterized in that the duct main body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct main body is viewed sideways.
According to the fourth aspect of the present invention, the angle of attack of the duct body with respect to the flow direction is relatively deteriorated to avoid resistance, and the lower end companion is maintained while maintaining a higher thrust reduction coefficient than that of the conventional annular duct. You can earn a flow gain.

請求項記載の本発明は、上底に対する下底の比が7%以上30%以下の範囲であることを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、更に高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 7% or more and 30% or less.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to obtain a wake gain at the lower end while maintaining a higher thrust reduction coefficient.

請求項記載の本発明は、ダクト本体の後縁とプロペラの前縁との距離を、プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定したことを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、プロペラとの干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。
The present invention according to claim 6 is characterized in that the distance between the trailing edge of the duct body and the front edge of the propeller is set in the range of 1.0% or more and 50% or less of the diameter of the propeller.
According to the sixth aspect of the present invention, the interference effect with the propeller can be enhanced and the propulsion efficiency can be further improved.

請求項記載の本発明は、ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成していることを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少率を高め、推進効率を上げることができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the cross-sectional shape of the duct body has an inwardly convex airfoil shape.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to increase the thrust reduction rate and increase the propulsion efficiency by utilizing the propulsion direction component (thrust component) of the lift generated by the airfoil.

請求項記載の本発明は、略3/4円の内半径を、ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定したことを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、ダクト本体より下流での流れを遅くして有効伴流係数を小さくでき、かつダクト本体の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that the inner radius of approximately 3/4 yen is set larger in the front portion than in the rear portion of the duct main body.
According to the eighth aspect of the present invention, the flow downstream from the duct body can be slowed down to reduce the effective wake coefficient, and the thrust component on the front side of the duct body can be increased to increase the thrust. Can be done.

請求項記載の本発明は、ダクト本体側面視した中心線が水平面に対して前が上方に0.5度以上10度以下の範囲で傾いていることを特徴とする。
請求項に記載の本発明によれば、流向に対して適正な迎角となるようにダクトを設置しやすくなる。
The present invention according to claim 9 is characterized in that the center line side view of the duct body is inclined in the range it is less 10 degrees 0.5 degrees upward before with respect to the horizontal plane.
According to the ninth aspect of the present invention, it becomes easy to install the duct so as to have an appropriate angle of attack with respect to the flow direction.

請求項10記載の本発明は、ダクト本体を船尾に支持する翼型を成す支持部を有していることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、支持部によってダクト本体を船体に取り付けることができるので、ダクト本体を設置しやすく、特にプロペラに対して適正な位置に配置しやすい。また、翼型を成す支持部によっても前進方向の推力を得ることができる。
The present invention according to claim 10 is characterized by having a wing-shaped support portion that supports the duct body at the stern.
According to the tenth aspect of the present invention, since the duct main body can be attached to the hull by the support portion, the duct main body can be easily installed, and particularly easily arranged at an appropriate position with respect to the propeller. Further, the thrust in the forward direction can be obtained by the support portion forming the airfoil.

請求項11に記載の本発明は、支持部がプロペラの軸心より上部に位置する上部支持部と、プロペラの軸心より下部に位置する下部支持部からなり、上部支持部と下部支持部がプロペラに向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られていることを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、プロペラに向かう流れを対向流化することによって、プロペラの推力を高めることができる。
The present invention of claim 11 has an upper supporting portion supporting portion is located above the axis of the propeller, made from the lower support portion positioned in the lower portion than the axis of the propeller, the upper support and lower support It is characterized in that the flow toward the propeller is twisted in the opposite direction so as to be a countercurrent.
According to the eleventh aspect of the present invention, the thrust of the propeller can be increased by making the flow toward the propeller countercurrent.

請求項12に記載の本発明は、プロペラの後方に舵を備え、舵に船体を前方に推進する省エネ付加物を有したことを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、省エネ付加物によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。
The present invention according to claim 12 is characterized in that a rudder is provided behind the propeller, and the rudder has an energy-saving adduct that propels the hull forward.
According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to obtain thrust by the energy-saving adduct to achieve high propulsion efficiency and further improve the transportation efficiency.

請求項13に記載の本発明は、省エネ付加物の舵への縦方向における取付け位置が、プロペラのボス位置と略同一レベルであることを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。
The present invention according to claim 13 is characterized in that the mounting position of the energy-saving adduct on the rudder in the vertical direction is substantially the same level as the boss position of the propeller.
According to the thirteenth aspect of the present invention, since the mounting position is such that thrust can be easily obtained, the energy-saving adduct can easily exert its effect, and high propulsion efficiency can be achieved.

請求項14記載に対応した船舶においては、請求項1から請求項13のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状を船体に備えたことを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、従来よりも省エネ効果が高い船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を提供することができる。
A ship corresponding to claim 14 is characterized in that the hull is provided with a stern shape having the stern duct according to claim 1 to claim 13 .
According to the present invention described in claim 14, it is possible to provide a marine vessel having a stern shape having energy saving effect than conventional high stern duct.

本発明の船尾ダクトを有した船尾形状によれば、略3/4円とすることにより剥離現象を少なくしてダクトによる抵抗増加を減少させ、翼型を成した直線部で上昇流を利用してプロペラ下部の流れを前進方向の推力に変えることができる。また、ダクト本体の下部における剥離を低減し、更に有効に前進方向の推力を得ることができる。 According to the stern shape having the stern duct of the present invention, the peeling phenomenon is reduced and the increase in resistance due to the duct is reduced by making the stern shape approximately 3/4 yen, and the ascending flow is utilized in the airfoil-shaped straight portion. The flow at the bottom of the propeller can be changed to thrust in the forward direction. In addition, peeling at the lower part of the duct body can be reduced, and thrust in the forward direction can be obtained more effectively.

た、直線部の幅はプロペラの半径の40%以上120%以下の範囲に設けられている場合には、推力を更に向上させることができる。 Also, if the width of the linear portion is provided in a range of 40% to 120% or less of the radius of the propeller can be further improved thrust.

また、直線部の水平面に対する傾きよりも、ダクト本体の上部の水平面に対する傾きのほうが大きい場合には、ダクト本体の上部の加速効果を高め、ダクト本体の下部における剥離を更に低減できる。 Further, when the inclination of the straight portion with respect to the horizontal plane is larger than the inclination of the upper part of the duct body with respect to the horizontal plane, the acceleration effect of the upper part of the duct body can be enhanced and the peeling at the lower part of the duct body can be further reduced.

また、ダクト本体が、ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成している場合には、流向に対するダクト本体の迎角が相対的に悪化して抵抗となるのを避け、従来の円環ダクトよりも高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。 Further, when the duct body is viewed sideways and the upper base has an inverted trapezoidal shape longer than the lower base, the angle of attack of the duct body with respect to the flow direction is relatively deteriorated. It is possible to avoid the resistance and gain the wake gain at the lower end while maintaining a higher thrust reduction coefficient than the conventional annular duct.

また、上底に対する下底の比が7%以上30%以下の範囲である場合には、更に高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。 Further, when the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 7% or more and 30% or less, the wake gain at the lower end can be obtained while maintaining a higher thrust reduction coefficient.

また、ダクト本体の後縁とプロペラの前縁との距離を、プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定した場合には、プロペラとの干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。 In addition, when the distance between the trailing edge of the duct body and the front edge of the propeller is set within the range of 1.0% or more and 50% or less of the diameter of the propeller, the interference effect with the propeller is enhanced and the propulsion efficiency is further improved. Can be made to.

また、ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成している場合には、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少率を高め、推進効率を上げることができる。 In addition, when the cross-sectional shape of the duct body has an inwardly convex airfoil, the thrust reduction rate is increased by using the propulsion direction component (thrust component) of the lift generated by the airfoil to improve the propulsion efficiency. Can be raised.

また、略3/4円の内半径を、ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定した場合には、ダクト本体より下流での流れを遅くして有効伴流係数を小さくでき、かつダクト本体の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。 Further, when the inner radius of about 3/4 circle is set larger in the front part than in the rear part of the duct body, the flow downstream from the duct body can be slowed down and the effective wake coefficient can be reduced. The thrust component on the front side of the duct body can be increased to increase the thrust.

また、ダクト本体側面視した中心線が水平面に対して前が上方に0.5度以上10度以下の範囲で傾いている場合には、流向に対して適正な迎角となるようにダクトを設置しやすくなる。 Also, when the center line side view of the duct body is inclined in the range it is less 10 degrees 0.5 degrees upward before with respect to the horizontal plane, as a proper angle of attack relative to the flow direction It will be easier to install the duct.

また、ダクト本体を船尾に支持する翼型を成す支持部を有している場合には、支持部によってダクト本体を船体に取り付けることができるので、ダクト本体を設置しやすく、特にプロペラに対して適正な位置に配置しやすい。また、翼型を成す支持部によっても前進方向の推力を得ることができる。 Further, when the duct body has a wing-shaped support portion that supports the duct body to the stern, the duct body can be attached to the hull by the support portion, so that the duct body can be easily installed, especially for a propeller. Easy to place in the proper position. Further, the thrust in the forward direction can be obtained by the support portion forming the airfoil.

また、支持部がプロペラの軸心より上部に位置する上部支持部と、プロペラの軸心より下部に位置する下部支持部からなり、上部支持部と下部支持部がプロペラに向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られている場合には、プロペラに向かう流れを対向流化することによって、プロペラの推力を高めることができる。 In addition, the support part consists of an upper support part located above the axis of the propeller and a lower support part located below the axis of the propeller, and the flow of the upper support part and the lower support part toward the propeller is countercurrent. When twisted in the opposite direction so as to be, the thrust of the propeller can be increased by making the flow toward the propeller countercurrent.

また、プロペラの後方に舵を備え、舵に船体を前方に推進する省エネ付加物を有した場合には、省エネ付加物によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。 In addition, if the rudder is provided behind the propeller and the rudder has an energy-saving additive that propels the hull forward, thrust is also obtained from the energy-saving additive to achieve high propulsion efficiency and further improve transportation efficiency. be able to.

また、省エネ付加物の舵への縦方向における取付け位置が、プロペラのボス位置と略同一レベルである場合には、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。 In addition, when the mounting position of the energy-saving adduct on the rudder in the vertical direction is approximately the same level as the boss position of the propeller, the mounting position is such that thrust can be easily obtained, so that the energy-saving adduct can easily exert its effect. , High propulsion efficiency can be achieved.

また、従来よりも省エネ効果が高い船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を提供することができる。 Further, it is possible to provide a ship having a stern shape having a stern duct having a higher energy saving effect than the conventional one.

本発明の第一実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing a ship having a stern shape having a stern duct according to the first embodiment of the present invention. 同船尾ダクトを有した船尾形状の概略図Schematic diagram of the stern shape with the same stern duct 同船尾ダクトの側面断面図Side sectional view of the stern duct 同船尾ダクトを有した船尾形状の概略図Schematic diagram of the stern shape with the same stern duct プロペラ面の流場を計測した図Diagram of measuring the flow field on the propeller surface 本発明の第二実施形態による船尾ダクトの側面断面図Side sectional view of the stern duct according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第三実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図Schematic diagram of the stern shape having the stern duct according to the third embodiment of the present invention. 同船尾ダクトを示す図Diagram showing the stern duct 試験に用いた船尾ダクトの斜視図Perspective view of the stern duct used in the test 試験に用いた船尾ダクトの側面図Side view of the stern duct used in the test 試験に用いた船尾ダクトを有した船尾形状の圧力分布図Pressure distribution map of the stern shape with the stern duct used in the test 図11の部分拡大図Partially enlarged view of FIG. 従来の船尾ダクト及びテーパー型船尾ダクトの側面断面図Side sectional view of conventional stern duct and tapered stern duct

以下に、本発明の実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶について説明する。 The stern shape and the ship having the stern duct according to the embodiment of the present invention will be described below.

図1は本発明の第一実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状を備えた船舶を示す概略構成図である。
図2は本実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図であり、図2(a)は斜視図、図2(b)は正面図、図2(c)は側面図、図2(d)は上面図である。
図3は本実施形態による船尾ダクトの側面断面図である。図3において黒塗矢印は推力を示す。
図4は本実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図である。
図5はプロペラ面の流場を計測した図であり、図5(a)は従来の船尾ダクトを適用した場合を示し、図5(b)は本実施形態による船尾ダクトを適用した場合を示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a ship having a stern shape having a stern duct according to the first embodiment of the present invention.
2A and 2B are schematic views of a stern shape having a stern duct according to the present embodiment, FIG. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a front view, FIG. 2C is a side view, and FIG. d) is a top view.
FIG. 3 is a side sectional view of the stern duct according to the present embodiment. In FIG. 3, the black arrow indicates the thrust.
FIG. 4 is a schematic view of the stern shape having the stern duct according to the present embodiment.
5A and 5B are views of measuring the flow field on the propeller surface, FIG. 5A shows a case where a conventional stern duct is applied, and FIG. 5B shows a case where a stern duct according to the present embodiment is applied. ing.

図1に示すように、本実施形態による船舶は、船体10の船尾に設けられたプロペラ20と、プロペラ20の前方に取り付けられた船尾ダクト30と、プロペラ20の後方に取り付けられた舵50を備える。 As shown in FIG. 1, the ship according to the present embodiment has a propeller 20 provided at the stern of the hull 10, a stern duct 30 attached to the front of the propeller 20, and a rudder 50 attached to the rear of the propeller 20. Be prepared.

図2に示すように、船尾ダクト30の中心は、プロペラ20の軸心と一致させている。船尾ダクト30は、ダクト本体31が略3/4円筒状を成しており、船体10の後方から前方視した場合(図2(b)参照)に、ダクト本体31の後縁が、略3/4円の下部の中央に、略3/4円と接続した直線部32を有した形状である。
なお、略3/4円とは、ダクト本体31の中心角が225度以上315度以下であって各部における内半径rのばらつきが±10%以下のものをいう。また、船尾ダクト30の中心とプロペラ20の軸心とは、プロペラ20の半径の±10%以内のずれを許容するものとする。
ダクト本体31の後部の略3/4円の内半径rは、プロペラ20の半径の所定範囲に設定されている。本実施形態では、ダクト本体31の後部の略3/4円の内半径rを、プロペラ20の半径の40%以上80%以下の範囲としている。
なお、略3/4円の内半径rのプロペラ20の半径に対する所定範囲は、40%以上60%以下がより好ましい。
また、図3に示すように、船尾ダクト30の直線部32は、側面視した断面形状が、水平面に対して後部が上方に所定角度α(迎角)の範囲内で傾くとともに、内側に凸の翼型を成している。本実施形態では所定角度αを、2度以上10度以下の範囲としている。一方、ダクト本体31の上部は、側面視した断面形状が、水平面に対して後部が下方に所定角度αよりも大きく(本実施形態では12度)傾くとともに、内側に凸の翼型を成している。
プロペラ20に流れ込む流れは、プロペラ軸より下方では、プロペラ軸中心部を除けば比較的安定した上昇する流れである。本実施形態のように、ダクト本体31を略3/4円筒状とし、ダクト本体31の下部に直線部32を設け、直線部32の迎角をダクト本体31の上部の迎角よりも小さい角度に設定することで、ダクト本体31の上部の加速効果を高め、下部を翼型を成した直線部32として迎角を適切に設定することで剥離を低減し、上昇流を利用してプロペラ20の下部の流れ(プロペラ20の下部に相当するダクト本体31部の流れ)を前進方向の推力に変えることができる。
また、ダクト本体31の断面形状が内側に凸の翼型を成していることによって、翼型により発生する揚力の推進方向成分(スラスト成分)を利用して推力減少係数を高め、推進効率を上げることができる。
As shown in FIG. 2, the center of the stern duct 30 is aligned with the axis of the propeller 20. In the stern duct 30, the duct body 31 has a substantially 3/4 cylindrical shape, and when viewed from the rear of the hull 10 (see FIG. 2B), the trailing edge of the duct body 31 is approximately 3 It has a shape having a straight portion 32 connected to a substantially 3/4 circle in the center of the lower part of the / 4 circle.
The substantially 3/4 circle means that the central angle of the duct main body 31 is 225 degrees or more and 315 degrees or less, and the variation of the inner radius r in each part is ± 10% or less. Further, the center of the stern duct 30 and the axis of the propeller 20 are allowed to deviate within ± 10% of the radius of the propeller 20.
The inner radius r of a substantially 3/4 circle at the rear of the duct main body 31 is set within a predetermined range of the radius of the propeller 20. In the present embodiment, the inner radius r of approximately 3/4 circle of the rear portion of the duct main body 31 is in the range of 40% or more and 80% or less of the radius of the propeller 20.
The predetermined range of the inner radius r of about 3/4 yen with respect to the radius of the propeller 20 is more preferably 40% or more and 60% or less.
Further, as shown in FIG. 3, the straight portion 32 of the stern duct 30 has a cross-sectional shape viewed from the side, the rear portion of which is inclined upward with respect to the horizontal plane within a predetermined angle α (angle of attack), and is convex inward. It has the shape of a wing. In the present embodiment, the predetermined angle α is in the range of 2 degrees or more and 10 degrees or less. On the other hand, the upper portion of the duct main body 31 has a cross-sectional shape when viewed from the side, and the rear portion is tilted downward with respect to the horizontal plane at a predetermined angle α (12 degrees in the present embodiment) and forms an inwardly convex airfoil. ing.
The flow flowing into the propeller 20 is a relatively stable ascending flow below the propeller shaft except for the central portion of the propeller shaft. As in the present embodiment, the duct main body 31 has a substantially 3/4 cylindrical shape, a straight portion 32 is provided at the lower part of the duct main body 31, and the angle of attack of the straight portion 32 is smaller than the angle of attack at the upper part of the duct main body 31. By setting to, the acceleration effect of the upper part of the duct main body 31 is enhanced, and the angle of attack is appropriately set by setting the lower part as an airfoil-shaped straight portion 32 to reduce the peeling, and the propeller 20 utilizes the ascending flow. The flow at the lower part of the propeller 20 (the flow at the 31st part of the duct body corresponding to the lower part of the propeller 20) can be changed to the thrust in the forward direction.
In addition, since the cross-sectional shape of the duct body 31 forms an inwardly convex airfoil, the thrust reduction coefficient is increased by utilizing the propulsion direction component (thrust component) of the lift generated by the airfoil, and the propulsion efficiency is improved. Can be raised.

ここで図5は、船長方向の速度分布を示している。従来の船尾ダクトを適用した図5(a)の場合、破線で囲んだ領域の流速は、船の速度を1とすると、0.05〜0.1程度となっており、プロペラ20の下部の流れに剥離が生じている。一方、本実施形態の船尾ダクト30を適用した図5(b)の場合、破線で囲んだ領域の流速は、0.25〜0.35程度となっており、プロペラ20の下部の流れに殆ど剥離が生じていないことが分かる。 Here, FIG. 5 shows the velocity distribution in the captain direction. In the case of FIG. 5A to which the conventional stern duct is applied, the flow velocity in the area surrounded by the broken line is about 0.05 to 0.1 when the speed of the ship is 1, and the flow velocity of the lower part of the propeller 20 is about 0.05 to 0.1. There is peeling in the flow. On the other hand, in the case of FIG. 5B to which the stern duct 30 of the present embodiment is applied, the flow velocity in the region surrounded by the broken line is about 0.25 to 0.35, which is almost the same as the flow in the lower part of the propeller 20. It can be seen that no peeling has occurred.

また、図2に示すように、直線部32は、ダクト本体31の後縁の略3/4円の中心線Xから下方に位置する。本実施形態では、中心線Xから直線部32までの距離Hを、プロペラ20の半径の35%としている。直線部32を中心線Xから所定距離下方に位置させることで、ダクト本体31の下部における剥離を低減し、更に有効に前進方向の推力を得ることができる。
距離Hは、プロペラ20の半径の30%以上100%以下とすることが好ましく、プロペラ20の半径の35%以上70%以下とすることがより好ましい。
Further, as shown in FIG. 2, the straight line portion 32 is located below the center line X of the substantially 3/4 circle of the trailing edge of the duct main body 31. In the present embodiment, the distance H from the center line X to the straight line portion 32 is 35% of the radius of the propeller 20. By locating the straight portion 32 below the center line X by a predetermined distance, peeling at the lower portion of the duct main body 31 can be reduced, and thrust in the forward direction can be more effectively obtained.
The distance H is preferably 30% or more and 100% or less of the radius of the propeller 20, and more preferably 35% or more and 70% or less of the radius of the propeller 20.

また、直線部32の幅W(図2(b)参照)は、プロペラ20の所定範囲内に設定している。本実施形態では、幅Wをプロペラ20の半径の60%としている。直線部32の幅Wを適正に設定することにより、更に推力を向上させることができる。
幅Wは、プロペラ20の半径の40%以上120%以下の範囲とすることが好ましく、プロペラ20の半径の50%以上100%以下の範囲とすることがより好ましい。
Further, the width W of the straight line portion 32 (see FIG. 2B) is set within a predetermined range of the propeller 20. In the present embodiment, the width W is set to 60% of the radius of the propeller 20. Thrust can be further improved by appropriately setting the width W of the straight portion 32.
The width W is preferably in the range of 40% or more and 120% or less of the radius of the propeller 20, and more preferably in the range of 50% or more and 100% or less of the radius of the propeller 20.

また、ダクト本体31は、ダクト本体31を側方視した場合(図2(c)参照)に、上底31Aが下底31Bよりも長い、倒立した台形状を成している。本実施形態では、上底31Aに対する下底31Bの比を20%としている。ダクト本体31を倒立した台形状とすることにより、流向に対するダクト本体31の迎角が相対的に悪化して抵抗となるのを避け、従来の円環ダクトよりも高い推力減少係数を保ちながら下端の伴流利得を稼ぐことができる。
上底31Aに対する下底31Bの比は、7%以上30%以下の範囲とすることが好ましく、15%以上30%以下の範囲とすることがより好ましい。
なお、上底31Aと下底31Bとは平行でなくともよい。
Further, the duct main body 31 has an inverted trapezoidal shape in which the upper base 31A is longer than the lower base 31B when the duct main body 31 is viewed sideways (see FIG. 2C). In the present embodiment, the ratio of the lower base 31B to the upper base 31A is 20%. By making the duct body 31 an inverted trapezoidal shape, the angle of attack of the duct body 31 with respect to the flow direction is relatively deteriorated to avoid resistance, and the lower end while maintaining a higher thrust reduction coefficient than the conventional annular duct. Can earn a wake gain.
The ratio of the lower base 31B to the upper base 31A is preferably in the range of 7% or more and 30% or less, and more preferably in the range of 15% or more and 30% or less.
The upper base 31A and the lower base 31B do not have to be parallel to each other.

また、ダクト本体31の後縁とプロペラ20の前縁との距離Lは、プロペラ20の直径の4%に設定している。ダクト本体31の後縁とプロペラ20の前縁との距離を近接させることによって、プロペラ20との干渉効果も高め推進効率を更に向上させることができる。
距離Lは、プロペラ20の直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定することが好ましく、10%以上20%以下の範囲に設定することがより好ましい。
Further, the distance L between the trailing edge of the duct body 31 and the front edge of the propeller 20 is set to 4% of the diameter of the propeller 20. By making the distance between the trailing edge of the duct body 31 and the front edge of the propeller 20 close to each other, the interference effect with the propeller 20 can be enhanced and the propulsion efficiency can be further improved.
The distance L is preferably set in the range of 1.0% or more and 50% or less of the diameter of the propeller 20, and more preferably set in the range of 10% or more and 20% or less.

また、ダクト本体31の後部の略3/4円の内半径rは、ダクト本体31の前部の略3/4円の内半径よりも小さく設定している。これにより、ダクト本体31より下流での流れを遅くして有効伴流係数を小さくでき、かつダクト本体31の前部側でのスラスト成分を増加させて推力を高めることができる。 Further, the inner radius r of the rear portion of the duct main body 31 of approximately 3/4 circle is set smaller than the inner radius of the approximately 3/4 circle of the front portion of the duct main body 31. As a result, the flow downstream from the duct body 31 can be slowed down to reduce the effective wake coefficient, and the thrust component on the front side of the duct body 31 can be increased to increase the thrust.

また、ダクト本体31は、翼型を成す支持部40によって船尾に支持されている。支持部40によってダクト本体31を船体に取り付けることができるので、ダクト本体31を設置しやすく、特にプロペラ20に対して適正な位置に配置しやすい。また、翼型を成す支持部40によっても前進方向の推力を得ることができる。
支持部40は、プロペラ20の上部に位置する上部支持部41と、プロペラ20の下部に位置する下部支持部42とからなり、上部支持部41と下部支持部42とがプロペラ20に向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られている。
本実施形態では、プロペラ20は後方から前方視した場合、時計方向に回転するため、上部支持部41は、後縁が左舷側に0度以上5度以下の角度(好ましくは1度以上3度以下)を有する左舷側に凸の翼断面形状である。また、下部支持部42は、後縁が右舷側に0度以上5度以下の角度(好ましくは1度以上3度以下)を有する右舷側に凸の翼断面形状である。
プロペラ20に向かう流れを対向流化することによって、プロペラ20の推力を高めることができる。
なお、支持部40の形状は、本実施形態以外にもダクト本体31を支持する強度と、対向流化を満足する様々な形状が採用可能である。
Further, the duct main body 31 is supported by the stern by a support portion 40 forming an airfoil. Since the duct body 31 can be attached to the hull by the support portion 40, the duct body 31 can be easily installed, and particularly easily arranged at an appropriate position with respect to the propeller 20. Further, the thrust in the forward direction can also be obtained by the support portion 40 forming the airfoil.
The support portion 40 includes an upper support portion 41 located above the propeller 20 and a lower support portion 42 located below the propeller 20, and the flow of the upper support portion 41 and the lower support portion 42 toward the propeller 20 flows. It is twisted in the opposite direction so that it becomes a countercurrent.
In the present embodiment, since the propeller 20 rotates clockwise when viewed from the rear and forward, the trailing edge of the upper support portion 41 has an angle of 0 degrees or more and 5 degrees or less (preferably 1 degree or more and 3 degrees or less) toward the port side. It has a wing cross-sectional shape that is convex to the port side with (below). Further, the lower support portion 42 has a wing cross-sectional shape whose trailing edge is convex to the starboard side and has an angle of 0 degrees or more and 5 degrees or less (preferably 1 degree or more and 3 degrees or less) on the starboard side.
The thrust of the propeller 20 can be increased by making the flow toward the propeller 20 countercurrent.
In addition to the present embodiment, the shape of the support portion 40 can be various shapes that satisfy the strength of supporting the duct main body 31 and the countercurrent exchange.

また、図4に示すように、舵50には、船体10を前方に推進する省エネ付加物60が設けられている。省エネ付加物60は例えばフィンである。省エネ付加物60の舵50への縦方向における取付け位置は、推力を得やすいプロペラ20のボス位置と略同一レベルとしている。省エネ付加物60を舵50に設けることにより、省エネ付加物60によっても推力を得て、高い推進効率を達成して更に輸送効率を高めることができる。更に、省エネ付加物60をプロペラ20のボス位置と略同一レベルに取り付けることによって、推力を得やすい取り付け位置となるため、省エネ付加物60が効果を発揮しやすくなり、高い推進効率を達成することができる。
なお、省エネ付加物60としては、フィン形状の省エネ付加物60以外にも、各種の形状が採用可能である。
Further, as shown in FIG. 4, the rudder 50 is provided with an energy-saving additive 60 that propels the hull 10 forward. The energy-saving adduct 60 is, for example, a fin. The mounting position of the energy-saving adduct 60 on the rudder 50 in the vertical direction is substantially the same level as the boss position of the propeller 20 where thrust is easily obtained. By providing the energy-saving additive 60 on the rudder 50, thrust can be obtained by the energy-saving additive 60 as well, high propulsion efficiency can be achieved, and transportation efficiency can be further improved. Further, by mounting the energy-saving additive 60 at substantially the same level as the boss position of the propeller 20, the mounting position makes it easy to obtain thrust, so that the energy-saving additive 60 is more likely to exert its effect and achieve high propulsion efficiency. Can be done.
As the energy-saving adduct 60, various shapes can be adopted in addition to the fin-shaped energy-saving adduct 60.

次に、本発明の第二実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶について説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
図6は、本実施形態による船尾ダクトの側面断面図である。
Next, the stern shape and the ship having the stern duct according to the second embodiment of the present invention will be described. The same functional members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
FIG. 6 is a side sectional view of the stern duct according to the present embodiment.

本実施形態において、ダクト30は、ダクト本体31の側面視した断面形状が水平面Aに対して前部が上方に所定角度β傾いている。これにより、流向に対して適正な迎角となるようにダクト30を設置しやすくなる。
なお、所定角度βは、0.5度以上10度以下の範囲とすることが好ましく、1度以上5度以下の範囲とすることがより好ましい。
In the present embodiment, the duct 30 has a cross-sectional shape of the duct body 31 when viewed from the side, and the front portion thereof is tilted upward by a predetermined angle β with respect to the horizontal plane A. This makes it easier to install the duct 30 so that the angle of attack is appropriate for the flow direction.
The predetermined angle β is preferably in the range of 0.5 degrees or more and 10 degrees or less, and more preferably in the range of 1 degree or more and 5 degrees or less.

次に、本発明の第三実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶について説明する。なお、上記した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
図7は本実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状の概略図であり、図7(a)は斜視図、図7(b)は正面図、図7(c)は側面図、図7(d)は下面図である。
図8は、本実施形態による船尾ダクトを示す図であり、図8(a)は斜視図、図8(b)は正面図、図8(c)は側面図、図8(d)は下面図である。なお、図8においては、比較のために、第一実施形態で説明した直線部32の位置を併せて示している。
本実施形態において、ダクト本体31の後縁は、船体10の後方から前方視した場合(図7(b)参照)に、略3/4円の下方の中央に、略3/4円と接続した直線部132を有した馬蹄形状としている。すなわち、ダクト本体31の後縁は、略3/4円の下端に直線部32が接続される場合よりも下方に延伸されており、延伸された下端に直線部132が接続されている。
直線部132は、ダクト本体31の後縁の略3/4円の中心線Xから距離H下方に位置する。本実施形態では距離Hを、プロペラ20の半径の約55%としている。これにより、プロペラ20の下部における剥離を低減し、上昇流を利用してプロペラ20の下部の流れを前進方向の推力に変えることができる。
距離Hは、プロペラ20の半径の30%以上100%以下とすることが好ましく、プロペラ20の半径の35%以上70%以下とすることがより好ましい。あまり距離Hが大きいと、流速の速い領域に推力に寄与しない直線部132の端部や略3/4円の下部が臨むことになり、抵抗が増して好ましくない。
Next, the stern shape and the ship having the stern duct according to the third embodiment of the present invention will be described. The same functional members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
7A and 7B are schematic views of a stern shape having a stern duct according to the present embodiment, FIG. 7A is a perspective view, FIG. 7B is a front view, FIG. 7C is a side view, and FIG. d) is a bottom view.
8A and 8B are views showing a stern duct according to the present embodiment, FIG. 8A is a perspective view, FIG. 8B is a front view, FIG. 8C is a side view, and FIG. 8D is a lower surface. It is a figure. In FIG. 8, for comparison, the positions of the straight line portions 32 described in the first embodiment are also shown.
In the present embodiment, the trailing edge of the duct body 31 is connected to approximately 3/4 yen in the lower center of approximately 3/4 yen when viewed forward from the rear of the hull 10 (see FIG. 7B). It has a horseshoe shape with a straight line portion 132. That is, the trailing edge of the duct body 31 is extended downward compared to the case where the straight portion 32 is connected to the lower end of a substantially 3/4 circle, and the straight portion 132 is connected to the extended lower end.
The straight portion 132 is located below the center line X of the substantially 3/4 circle of the trailing edge of the duct main body 31 by a distance H. In this embodiment, the distance H is about 55% of the radius of the propeller 20. As a result, peeling at the lower part of the propeller 20 can be reduced, and the flow at the lower part of the propeller 20 can be changed to thrust in the forward direction by utilizing the ascending flow.
The distance H is preferably 30% or more and 100% or less of the radius of the propeller 20, and more preferably 35% or more and 70% or less of the radius of the propeller 20. If the distance H is too large, the end of the straight portion 132 that does not contribute to the thrust and the lower portion of the approximately 3/4 circle face the region where the flow velocity is high, which is not preferable because the resistance increases.

次に、本発明の実施形態による船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶を、船型(81万トン型パナマックスバルク)の模型船を用いて曳航水槽で試験した結果を示す。
まず、第一実施形態の船尾ダクト30を適用した場合(実施例1、実施例2)と、船尾ダクト30無しの場合(比較例1)、及び従来のテーパー型船尾ダクトを適用した場合(比較例2)との比較結果を表1に示す。所定角度α(迎角)は、実施例1においては2度、実施例2においては4度とした。
Next, the results of testing the stern shape and the ship having the stern duct according to the embodiment of the present invention in a towing tank using a model ship of a ship type (810,000 ton type Panamax bulk) are shown.
First, the case where the stern duct 30 of the first embodiment is applied (Example 1, Example 2), the case where there is no stern duct 30 (Comparative Example 1), and the case where the conventional tapered stern duct is applied (comparison). Table 1 shows the comparison results with Example 2). The predetermined angle α (angle of attack) was set to 2 degrees in Example 1 and 4 degrees in Example 2.

表1から、実施例1及び実施例2は、比較例1及び比較例2に比べて推力減少係数が大きくなり、推進効率が向上していることが分かる。また、所定角度αが2度のときよりも4度のときのほうが推力減少係数が大きくなっている。
なお、従来の船尾ダクトを適用した試験は行っていないが、船尾ダクトの省エネ効果は、有効伴流係数の減少から得られるものであり、実船馬力を推定する場合に、尺度影響のため模型船で得られた効果の半分程度に減少する。一方、本実施形態の船尾ダクト30を適用した場合は、尺度影響を受けない推力減少係数が増加する。すなわち、本実施形態の船尾ダクト30によれば、模型船で測定した省エネ効果と実船に適用した場合の省エネ効果との乖離が少ない。
From Table 1, it can be seen that the thrust reduction coefficient of Example 1 and Example 2 is larger than that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the propulsion efficiency is improved. Further, the thrust reduction coefficient is larger when the predetermined angle α is 4 degrees than when it is 2 degrees.
Although we have not conducted a test using the conventional stern duct, the energy saving effect of the stern duct is obtained from the decrease of the effective wake coefficient, and when estimating the actual ship horsepower, it is a model due to the scale effect. It is reduced to about half of the effect obtained by the ship. On the other hand, when the stern duct 30 of the present embodiment is applied, the thrust reduction coefficient that is not affected by the scale increases. That is, according to the stern duct 30 of the present embodiment, there is little discrepancy between the energy saving effect measured by the model ship and the energy saving effect when applied to the actual ship.

次に、ダクト本体31の後縁とプロペラ20の前縁との距離Lを変えて試験した結果を表2に示す。表2において、比較例3は船尾ダクト無しの場合である。実施例3及び実施例4は、第一実施形態の船尾ダクト30を適用した場合であり、距離Lは、実施例3ではプロペラ20の直径の10%、実施例4ではプロペラ20の直径の15%とした。なお、実施例3及び実施例4においては、所定角度αを2度とした。 Next, Table 2 shows the results of the test in which the distance L between the trailing edge of the duct body 31 and the front edge of the propeller 20 was changed. In Table 2, Comparative Example 3 is a case without a stern duct. In the third and fourth embodiments, the stern duct 30 of the first embodiment is applied, and the distance L is 10% of the diameter of the propeller 20 in the third embodiment and 15 of the diameter of the propeller 20 in the fourth embodiment. %. In addition, in Example 3 and Example 4, the predetermined angle α was set to 2 degrees.

表2から、実施例3及び実施例4は、比較例3に比べて推力減少係数が大きくなり、推進効率が向上していることが分かる。また、推力減少係数は、距離Lがプロペラ20の直径の10%のときよりも15%のときのほうが大きくなっている。 From Table 2, it can be seen that the thrust reduction coefficient of Example 3 and Example 4 is larger than that of Comparative Example 3, and the propulsion efficiency is improved. Further, the thrust reduction coefficient is larger when the distance L is 15% than when it is 10% of the diameter of the propeller 20.

次に、直線部132の幅Wを変えて試験した結果を表3に示す。表3において、比較例4は船尾ダクト無しの場合である。実施例5から実施例7は、第三実施形態の船尾ダクト30を適用した場合であり、直線部132の幅Wは、実施例5における直線部132の幅W5を1(基準)として、実施例6における直線部132の幅W6を1.247、実施例7における直線部132の幅W7を1.488とした。実施例5における直線部132の幅W5は、プロペラ20の半径の60%である。なお、実施例5から実施例7においては、所定角度αを2度とした。
図9は試験に用いた船尾ダクト30の斜視図であり、図9(a)は実施例5から実施例7の直線部132の幅Wの比較図、図9(b)は実施例5の直線部132を示す拡大図、図9(c)は実施例7の直線部132を示す拡大図である。
Next, Table 3 shows the results of the test in which the width W of the straight portion 132 was changed. In Table 3, Comparative Example 4 is a case without a stern duct. The fifth to seventh embodiments are the cases where the stern duct 30 of the third embodiment is applied, and the width W of the straight portion 132 is set to 1 (reference) the width W5 of the straight portion 132 in the fifth embodiment. The width W6 of the straight portion 132 in Example 6 was 1.247, and the width W7 of the straight portion 132 in Example 7 was 1.488. The width W5 of the straight line portion 132 in Example 5 is 60% of the radius of the propeller 20. In Examples 5 to 7, the predetermined angle α was set to 2 degrees.
9A and 9B are perspective views of the stern duct 30 used in the test, FIG. 9A is a comparative view of the width W of the straight portion 132 of Examples 5 to 7, and FIG. 9B is FIG. An enlarged view showing the straight portion 132, FIG. 9C is an enlarged view showing the straight portion 132 of the seventh embodiment.

表3から、比較例4を1(基準)としたときの効率アップ比は実施例5で最も大きくなっており、直線部132の幅Wが短いほど推力が大きいことが分かる。なお、これらの実施例5から7においては、断面形状が水平面Aに対して前部が上方に所定角度β傾いている。また、流場に応じて水平面Aに対する所定角度β(迎角β)の設定と直線部132の幅Wを調整することによって、推力がより大きくなるように調整することも可能であり、所定角度α、所定角度βによっては幅Wが長いほど推力が大きくなることもあり得る。
但し、あまり幅Wが長いと流速の速い領域に直線部132の両端部が臨むことになり、抵抗が増して好ましくない。
From Table 3, it can be seen that the efficiency increase ratio when Comparative Example 4 is 1 (reference) is the largest in Example 5, and the shorter the width W of the straight portion 132, the larger the thrust. In addition, in these Examples 5 to 7, the cross-sectional shape is inclined upward by a predetermined angle β with respect to the horizontal plane A. Further, it is also possible to adjust the thrust so as to be larger by setting a predetermined angle β (angle of attack β) with respect to the horizontal plane A and adjusting the width W of the straight line portion 132 according to the flow field. Depending on α and the predetermined angle β, the longer the width W, the larger the thrust may be.
However, if the width W is too long, both ends of the straight portion 132 face the region where the flow velocity is high, which is not preferable because the resistance increases.

次に、倒立した台形状を成したダクト本体31の上底31Aの弦長を一定として下底31Bの弦長Dを変えて試験した結果を表4に示す。表4において、比較例5は船尾ダクト30無しの場合である。実施例8から実施例10は、第一実施形態の船尾ダクト30を適用した場合であり、下底31Bの弦長Dは、実施例9における下底31Bの弦長D9を1(基準)として、実施例8の弦長D8を0.5、実施例10の弦長D10を1.5とした。実施例9の上底31Aに対する下底31Bの比は15%である。
図10は試験に用いた船尾ダクト30の側面図であり、実施例8から実施例10の下底31Bの弦長Dを示している。図11は試験に用いた船尾ダクト30を有した船尾形状の圧力分布図であり、図11(a)は実施例8、図11(b)は実施例9、図11(c)は実施例10のものである。また、図12は図11の部分拡大図であり、図12(a)は実施例8、図12(b)は実施例9、図12(c)は実施例10のものである。
Next, Table 4 shows the results of testing by changing the string length D of the lower base 31B while keeping the string length of the upper base 31A of the duct body 31 having an inverted trapezoidal shape constant. In Table 4, Comparative Example 5 is a case without the stern duct 30. 8 to 10 are the cases where the stern duct 30 of the first embodiment is applied, and the string length D of the lower base 31B is set to 1 (reference) the string length D9 of the lower base 31B in the ninth embodiment. The string length D8 of Example 8 was set to 0.5, and the string length D10 of Example 10 was set to 1.5. The ratio of the lower base 31B to the upper base 31A of Example 9 is 15%.
FIG. 10 is a side view of the stern duct 30 used in the test, and shows the chord length D of the lower base 31B of Examples 8 to 10. FIG. 11 is a pressure distribution diagram of a stern shape having a stern duct 30 used in the test. FIG. 11 (a) is Example 8, FIG. 11 (b) is Example 9, and FIG. 11 (c) is Example. It is 10 things. 12 is a partially enlarged view of FIG. 11, FIG. 12 (a) is for Example 8, FIG. 12 (b) is for Example 9, and FIG. 12 (c) is for Example 10.

表4から、船尾ダクト30を適用すると、推力減少係数が増加して有効伴流係数が減少し、効率増加を得られることが分かる。また、実施例間における差は少ないが、上底31Aに対する下底31Bの比が15%のとき(実施例9)が最も良い値となっている。 From Table 4, it can be seen that when the stern duct 30 is applied, the thrust reduction coefficient increases, the effective wake coefficient decreases, and the efficiency increases. Although the difference between the examples is small, the best value is when the ratio of the lower base 31B to the upper base 31A is 15% (Example 9).

本発明の船尾ダクトを有した船尾形状及び船舶は、1軸船のみならず2軸船や多軸船に適用でき、また、単胴船のみならず双胴船や多胴船にも適用できる。 The stern shape and ship having the stern duct of the present invention can be applied not only to a single-screw ship but also to a two-screw ship and a multi-screw ship, and can also be applied not only to a single-hulled ship but also to a double-hulled ship and a multi-hulled ship. ..

10 船体
20 プロペラ
30 船尾ダクト
31 ダクト本体
31A 上底
31B 下底
32、132 直線部
40 支持部
41 上部支持部
42 下部支持部
50 舵
60 省エネ付加物
r ダクト本体の後部の略3/4円の内半径
L ダクト本体の後縁とプロペラの前縁との距離
W 直線部の幅
X 略3/4円の中心線
10 Hull 20 Propeller 30 Stern duct 31 Duct body 31A Upper bottom 31B Lower bottom 32, 132 Straight part 40 Support part 41 Upper support part 42 Lower support part 50 Rudder 60 Energy saving addition r Approximately 3/4 yen of the rear part of the duct body Inner radius L Distance between the trailing edge of the duct body and the front edge of the propeller W Width of the straight part X Center line of approximately 3/4 circle

Claims (14)

船体の船尾に設けられたプロペラと、前記プロペラの前方に取り付けられた船尾ダクトとを備え、前記船尾ダクトのダクト本体が略3/4円筒状を成し、前記船体の後方から前方視した場合に前記ダクト本体の後縁が略3/4円の下部又は下方の中央に前記略3/4円と接続される直線部を有した形状であり、前記直線部の側面視した断面形状が水平面に対して後部が上方に2度以上10度以下の範囲で傾いた内側に凸の翼型を成し、かつ前記略3/4円の内半径を前記プロペラの半径の40%以上80%以下の範囲に設定するとともに、前記船尾ダクトの中心が前記プロペラの軸心と一致し、前記直線部が前記略3/4円の後方視した中心線から下方の前記プロペラの半径の30%以上100%以下の範囲に設けられていることを特徴とする船尾ダクトを有した船尾形状。 When a propeller provided at the stern of the hull and a stern duct attached to the front of the propeller are provided, and the duct body of the stern duct has a substantially 3/4 cylindrical shape and is viewed from the rear of the hull. The trailing edge of the duct body has a straight portion connected to the substantially 3/4 circle at the lower part or the lower center of the substantially 3/4 circle, and the cross-sectional shape of the straight portion viewed from the side is a horizontal plane. The rear part is inclined upward in the range of 2 degrees or more and 10 degrees or less to form an inwardly convex wing shape, and the inner radius of the approximately 3/4 circle is 40% or more and 80% or less of the radius of the propeller. The center of the stern duct coincides with the axis of the propeller, and the straight portion is 30% or more of the radius of the propeller below the center line viewed backward by the approximately 3/4 circle. A stern shape with a stern duct characterized by being provided in a range of% or less . 前記直線部の幅は前記プロペラの半径の40%以上120%以下の範囲に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The stern shape having a stern duct according to claim 1, wherein the width of the straight portion is provided in a range of 40% or more and 120% or less of the radius of the propeller. 前記直線部の水平面に対する傾きよりも、前記ダクト本体の上部の水平面に対する傾きのほうが大きいことを特徴とする請求項1又は請求項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The stern shape having the stern duct according to claim 1 or 2 , wherein the inclination of the upper part of the duct body with respect to the horizontal plane is larger than the inclination of the straight portion with respect to the horizontal plane. 前記ダクト本体が、前記ダクト本体を側方視した場合に、上底が下底よりも長い倒立した台形状を成していることを特徴とする請求項1から請求項のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 One of claims 1 to 3 , wherein the duct main body has an inverted trapezoidal shape in which the upper base is longer than the lower base when the duct main body is viewed sideways. Stern shape with the stern duct described in. 前記上底に対する下底の比が7%以上30%以下の範囲であることを特徴とする請求項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The stern shape having a stern duct according to claim 4 , wherein the ratio of the lower base to the upper base is in the range of 7% or more and 30% or less. 前記ダクト本体の前記後縁と前記プロペラの前縁との距離を、前記プロペラの直径の1.0%以上50%以下の範囲に設定したことを特徴とする請求項1から請求項のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 Of claims 1 to 5 , the distance between the trailing edge of the duct body and the front edge of the propeller is set within a range of 1.0% or more and 50% or less of the diameter of the propeller. The stern shape having the stern duct according to item 1. 前記ダクト本体の断面形状が内側に凸の翼型を成していることを特徴とする請求項1から請求項のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The stern shape having the stern duct according to claim 1 to 6 , wherein the cross-sectional shape of the duct body has an inwardly convex wing shape. 前記略3/4円の内半径を、前記ダクト本体の後部よりも前部の方を大きく設定したことを特徴とする請求項1から請求項のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 Have a stern duct according to inner radius of the substantially 3/4 yen, the first term of the duct claims 1 to 7, wherein the more rear portion of the body is also characterized by being larger towards the front Stern shape. 前記ダクト本体側面視した中心線が水平面に対して前が上方に0.5度以上10度以下の範囲で傾いていることを特徴とする請求項1から請求項のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 One of claims 8 from claim 1, characterized in that the center line side view of the duct body is inclined in the range it is less 10 degrees 0.5 degrees upward before with respect to the horizontal plane Stern shape with the stern duct described in. 前記ダクト本体を前記船尾に支持する翼型を成す支持部を有していることを特徴とする請求項1から請求項のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 Stern shape having a stern duct according to one of claims 1 to claim 9, characterized in that it has a support portion forming a wing supporting the duct body to the stern. 前記支持部が前記プロペラの前記軸心より上部に位置する上部支持部と、前記プロペラの前記軸心より下部に位置する下部支持部からなり、前記上部支持部と前記下部支持部が前記プロペラに向かう流れが対向流となるように逆方向に捩られていることを特徴とする請求項10に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The upper supporting portion supporting portion is located above the said axis of said propeller, made from the lower support portion located below from the axis of the front Symbol propeller, the lower support portion is the propeller and the upper support portion The stern shape having a stern duct according to claim 10 , wherein the flow toward the stern is twisted in the opposite direction so as to be a countercurrent. 前記プロペラの後方に舵を備え、前記舵に前記船体を前方に推進する省エネ付加物を有したことを特徴とする請求項1から請求項11のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The stern duct according to claim 1 to 11 , wherein a rudder is provided behind the propeller, and the rudder has an energy-saving adduct that propels the hull forward. Stern shape. 前記省エネ付加物の前記舵への縦方向における取付け位置が、前記プロペラのボス位置と略同一レベルであることを特徴とする請求項12に記載の船尾ダクトを有した船尾形状。 The stern shape having a stern duct according to claim 12 , wherein the mounting position of the energy-saving adduct on the rudder in the vertical direction is substantially the same level as the boss position of the propeller. 請求項1から請求項13のうちの1項に記載の船尾ダクトを有した船尾形状を前記船体に備えたことを特徴とする船舶。 A ship characterized in that the hull is provided with a stern shape having the stern duct according to claim 1 to 13 .
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