JP6944095B2 - Propulsion resistance reduction device for ships - Google Patents
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Description
本発明は、船舶用の推進抵抗軽減装置に関するものであり、特に船尾に発生する圧力波を推進力に変えて、結果的に船舶の走行に伴う抵抗を減らし燃料消費量を減少して経済性を高めることを目的とした船舶用推進抵抗軽減装置に関するものである。 The present invention relates to a propulsion resistance reducing device for a ship, and in particular, the pressure wave generated at the stern is converted into a propulsive force, and as a result, the resistance associated with the traveling of the ship is reduced and the fuel consumption is reduced, which is economical. It relates to a propulsion resistance reducing device for ships for the purpose of increasing the fuel consumption.
現在一般に使用されている船尾の抵抗を軽減する方法としては、船底の緩い傾斜に沿ってガイド板を取付け推進装置への水流を整えようとするものがある。また、プロペラのねじれた後流を推進力に変えようとするものに関しては2個のプロペラの間に整流用のフィンをもうけたもの等がある。 A commonly used method for reducing stern resistance is to attach a guide plate along the gentle slope of the bottom of the ship to regulate the water flow to the propulsion device. Further, as for the one that tries to change the twisted wake of the propeller into a propulsive force, there is a one in which a fin for rectification is provided between two propellers.
前者の推進装置に関してはパドック船型と呼ばれる特殊な形状の船については一定の効果を得ているようであるが、広く応用できるものではなく、多くの一般的な船型では船体全体が発生する船尾の寄せ波は船尾で一旦水面を押し上げた後大きなV字波となって残り、エネルギーは失われる。後者のプロペラの後流を整流しようとするものについては旋回流による上向きの流れを水平方向に向ける効果はあるが船尾で発生するV字波を推進力に変える効果を有するものではない。 Regarding the former propulsion device, it seems that a certain effect has been obtained for a ship with a special shape called a paddock hull, but it is not widely applicable, and in many general hulls, the entire hull is generated at the stern. The gathering wave once pushes up the water surface at the stern and then remains as a large V-shaped wave, and energy is lost. The latter, which attempts to rectify the wake of the propeller, has the effect of directing the upward flow due to the swirling flow in the horizontal direction, but does not have the effect of converting the V-shaped wave generated at the stern into propulsive force.
技術的背景として、化石燃料の枯渇が近いとされる現在、運行に必要な使用燃料の削減効果のある技術の実用化が逼近の課題となっている。公知技術では推進装置に関連する改良方法が多く見られるがヨットなどを含め広く応用可能で実質的に船尾波による推進抵抗を軽減出来る方式が見られない。
既存の船に容易に応用することが可能で、安価で推進抵抗削減の効果が広い使用範囲で得られる方式が求められている。
As a technical background, it is said that fossil fuels are almost depleted, and the practical application of technology that has the effect of reducing the fuel used for operation is an urgent issue. There are many known techniques for improving propulsion devices, but there is no method that can be widely applied to yachts and can substantially reduce propulsion resistance due to stern waves.
There is a demand for a method that can be easily applied to existing ships, is inexpensive, and has a wide range of uses that can reduce propulsion resistance.
本発明が解決しようとする課題は、船尾に発生するV字波のエネルギーを有効に回収して、船舶の大きさ、速度、推進方式、操舵機能に影響せず、推進抵抗削減装置としての汎用性を備え安価な実施費用で大幅な改善効果のある船舶用の推進抵抗削減装置を提供するものである。 The problem to be solved by the present invention is that the energy of the V-shaped wave generated at the stern is effectively recovered, and the size, speed, propulsion method, and steering function of the ship are not affected, and the general purpose is as a propulsion resistance reducing device. It provides a propulsion resistance reduction device for ships, which is characterized and has a significant improvement effect at a low implementation cost.
本発明の上記課題を解決するための手段は、船尾の喫水線より下に船体から横方向に張り出した前縁を後方に傾けて形成した第1のヒレと、この第1のヒレの前方に近接して船体から横方向に張り出した第2のヒレを固着して設けたことを特徴とする船舶用の推進抵抗削減装置を提供するものである。 The means for solving the above-mentioned problems of the present invention is a first fin formed by inclining the front edge laterally protruding from the hull below the waterline at the stern to the rear and close to the front of the first fin. The present invention provides a propulsion resistance reducing device for a ship, characterized in that a second fin protruding laterally from the hull is fixedly provided.
航行中、船首において船体側面に押しやられた水は船尾において船底からは上向きの流れとなって、両側の側面からは中心に向かう流れとなり、船尾後方で集まり、渦の発生によって速度成分を奪われ、静圧の上昇によって水面を押し上げたあとV字波となってそのエネルギーを消失する。船の速度が速くなると、このV字波による造波抵抗は水と船腹との摩擦抵抗をはるかに超える大きなものとなり、推進抵抗の多くの部分を占めることとなる。この船底からの上向きの流れと、側舷から中央に集まる斜めの流れによって船体後方に生じる水面のふくらみを平面状のヒレによって抑えると推進方向の力を発生させることが出来る。このことで結果的に大幅な推進抵抗の削減ができる。その状態を図によって説明する。 During navigation, the water pushed to the side of the hull at the bow becomes an upward flow from the bottom of the stern, a flow toward the center from both sides, gathers behind the stern, and the speed component is deprived by the generation of vortices. After pushing up the water surface due to the rise in static pressure, it becomes a V-shaped wave and loses its energy. As the speed of the ship increases, the wave-making resistance due to this V-shaped wave becomes much larger than the frictional resistance between water and the side of the ship, and occupies a large part of the propulsion resistance. A force in the propulsion direction can be generated by suppressing the bulge of the water surface generated behind the hull due to the upward flow from the bottom of the ship and the diagonal flow gathering from the side to the center with flat fins. As a result, the propulsion resistance can be significantly reduced. The state will be described with reference to the figure.
本発明の船舶用推進抵抗削減装置の機能を損なわない範囲で簡略化して実現するための実施形態を示す。 An embodiment for simplifying and realizing the function of the propulsion resistance reducing device for ships of the present invention without impairing the function is shown.
図1は本発明の船舶用推進抵抗削減装置の1実施形態を示す側面図であり、図2はその平面図であり、図3は本発明の船舶用推進抵抗削減装置の1実施形態を示す部分側面図であり、図4はその部分平面図である。図1、図2、図3、図4において、船舶の船体1の船尾部2には平面状の第1のヒレ3がステー4によって固着されている。該第1のヒレ3の前方に近接して平面状の第2のヒレ5が設けられている。第2のヒレ5の後縁は両端がやや後方に向かう如く形成されていて、第1のヒレ3の前縁と一定の間隔が保たれる如く構成されている。尚、第2のヒレ5は第1のヒレ3よりやや上方に設置されていることが望ましい。
図2に於ける鎖線6は船の喫水線を示し、実線7、8及び9は船体の船尾付近を流れる水流を示し、破線10、11、12はヒレがない場合の水流を示す。第1のヒレ3の断面は前縁部がやや厚く下方を向いて後縁側が薄く水平方向を向いたごとき形状に形成され、第2のヒレ5の断面は航空機の尾翼のように前縁部がやや厚く、後縁部が薄く成されている。第1のヒレ3の前縁は両端が後方に向かう如く形成されている。その理由は、航行中に水面上の浮遊物などが引っかからない為であり、第2のヒレ5の後縁の両端が後方に向かう如く構成されている理由は第1のヒレの前縁と一定の間隔が保たれ、両者の整流効果が有効に発揮される如くなすためである。図5は本発明の他の実施形態を示す平面図である。図5に於いて第2のヒレ5の後縁には波型部13が形成されている。
[動作]
FIG. 1 is a side view showing one embodiment of the marine propulsion resistance reducing device of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 shows one embodiment of the marine propulsion resistance reducing device of the present invention. It is a partial side view, and FIG. 4 is a partial plan view thereof. In FIGS. 1, 2, 3, and 4, a first
In FIG. 2, the
[motion]
上記実施形態に示す本発明の船舶用推進抵抗削減装置の動作について説明する。
前述の、発明の効果の項で述べたごとく、 航行中、船首において船体側面に押しやられた水は船尾において船底からは上向きの流れとなって、両側の側面からは中心に向かう流れとなり、船尾後方で集まり、水面を押し上げようとするが、第2のヒレ5の整流効果によって渦の発生は制限され、速度成分を多く含んだままで斜め下側から第1のヒレ3に向かう。第1のヒレ3はこの流れの方向を水平に曲げて後方に導く。このことで船体後部での水面の盛り上がりは制限されV字波の発生が抑えられて推進抵抗が減少することになる。
本装置を設けていない通常の船舶において、特に小型のものについては高速で航行すると、上記の船尾における船底からの上向きの流れの反作用で船尾を沈めるごとき力が発生する。これにより喫水線6は破線14のように変化し、船首が上がった状態となるので明らかに上記作用が発生していることを確認できる。これに対して第1のヒレ3及び第2のヒレ5を取り付けた場合には、船尾の沈み込みがなく船体が水平のまま航行できるので上記第1のヒレ3及び第2のヒレ5の効果を目視的にも明確に確認することが出来る。実験では船体の後方に目視で船速を測定する装置を曳航してその実質的効果を明確に確認している。
図5に示す実施形態においては実際に自然水面上で航行した場合、波の大きさや速度変動などによって第2のヒレ5の後縁と第1のヒレ3の前縁との距離の最適値は同一ではない。その際、波形部13の効果で第1のヒレ3の前縁との距離が最適な部分を水流自らが選択して通過することによってこの部分での流路での無用な方向変化、速度変化を軽減して流路抵抗を減少させるためである。
上記構造は船体に固着された装置であり、推進装置及び操舵動作とは全く関係がなくまた、実用状態の船体への装着も容易で効果の確認も簡単にできるものである。一般に船体の形状の改良については製造、実験を含めて極めて大きな費用を要し、この効果との対比を考慮した時実施するか否かの判断を躊躇する場合が多い。本案では実際の船を作って実験するまでもなく理論的にCFDによって効果を確認できるので費用的な面からの反論を押さえることが容易で、実施する上でのハードルは低い。
The operation of the marine propulsion resistance reducing device of the present invention shown in the above embodiment will be described.
As described in the section on the effects of the invention mentioned above, the water pushed to the side of the hull at the bow during navigation becomes an upward flow from the bottom of the hull at the stern, and flows toward the center from both sides, and becomes a flow toward the center at the stern. They gather in the rear and try to push up the water surface, but the generation of vortices is restricted by the rectifying effect of the
When navigating at high speed in ordinary ships that are not equipped with this device, especially small ones, a force such as sinking the stern is generated by the reaction of the upward flow from the bottom of the stern. As a result, the
In the embodiment shown in FIG. 5, when actually navigating on the natural water surface, the optimum value of the distance between the trailing edge of the
The above structure is a device fixed to the hull, has nothing to do with the propulsion device and the steering operation, and can be easily mounted on the hull in a practical state and the effect can be easily confirmed. In general, improving the shape of the hull requires extremely large costs, including manufacturing and experiments, and it is often hesitant to decide whether or not to implement it in consideration of the contrast with this effect. In this proposal, the effect can be theoretically confirmed by CFD without making an actual ship and experimenting, so it is easy to suppress the counterargument from the cost aspect, and the hurdle to implement it is low.
本発明の船舶用推進抵抗削減装置は上記の説明で明らかなごとく、船体の船尾付近に第1及び第2のヒレを固着して設けるという簡単な手段で船尾に生じるV字波発生によるエネルギーを有効に回収して、推進抵抗を大幅に軽減しうるものである。尚 モーターボートなどのごとく船尾の形状が進行方向に対して直角な平面状にカットされたごとき形状のものについては第2のヒレ5を省略できる可能性がある。また、エンジンユニットを船外に設けているタイプの船において、ヒレの取り付けが直接船体ではなく、エンジンユニットに取り付けられた場合も固定方法を工夫して、結果的な構成が上記説明と同様であれば、本発明の趣旨を損なうものではない。一般的な船型の船においては第2のヒレ5を設けることで、ヨット、大型タンカーなど多くの用途の船体に広く応用できるものであり、構造が簡単で安価である為、実施は極めて容易であり、その水上輸送産業上の燃料費削減効果は極めて著しい。
As is clear from the above description, the propulsion resistance reduction device for ships of the present invention applies energy generated by V-shaped waves generated at the stern by a simple means of fixing the first and second fins near the stern of the hull. It can be effectively recovered and the propulsion resistance can be significantly reduced. It is possible that the
1 船体
2 船尾部
3 第1のヒレ
5 第2のヒレ
13 波形部
1
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