JP7326172B2

JP7326172B2 - 船舶

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Publication number: JP7326172B2
Application number: JP2020005891A
Authority: JP
Inventors: 和樹細野; 信川淵; 卓慶山田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2023-08-15
Anticipated expiration: 2040-01-17
Also published as: US20210221489A1; JP2021112956A; US11591056B2; CN113135278A; EP3851369A1

Description

本開示は、船舶に関する。

船舶の推進効率は、船体の抵抗とプロペラ効率、船体とプロペラの相互影響から決定され、近年の地球環境への負担低減への流れもあり、かつてない高効率化が求められている。また、船舶の排出ガス規制も始まろうとしており、今まで主流であった軽油を用いたディーゼル機関から、ＬＮＧなどの低硫黄成分燃料を用いたガスタービンや蒸気タービンへのシフトも進んでいる。その中で、船舶の電化も進み、同時に電化に適した船体やプロペラの検討が進行すると考えられる。

従来のエンジン駆動のプロペラにおいては、船内にエンジンを配置しそこから直接プロペラを駆動する必要があるため、プロペラの配置や基数、直径などに制約がある。一方で、船舶の電化が進むと、通常の船体から伸びる軸駆動型プロペラだけでなく、ＰＯＤ型プロペラなどの採用が容易になり、上記制約は小さくなる。このため、適した配置等を決めることにより、推進性能の向上が期待できる。

ここで、電化に限らず、複数のプロペラを用いて推進力を発生させるものがある（例えば、特許文献１～３参照）。例えば、特許文献１では、通常の軸駆動型プロペラと船体から延びる支柱を中心に旋回可能なアジマス機構を備えたアジマス型プロペラとの組み合せとし、巡行航行時と低速操船時の推進システムを変更することで、低速操船時の操船性能を向上すると共に騒音や振動を低減させる方法が示されている。また、特許文献３では、船尾部に複数のプロペラを上下方向に間隔をあけて配置することで、喫水状態により駆動するプロペラの個数を変更し、推進性能を向上する技術が示されている。

特表２００５－５２６６６５号公報特開２００７－２２４４７号公報実開昭６２－９５９９９号公報

しかしながら、これらの例においては複数のプロペラを配置しているものの、低速時の操縦性向上や喫水に合わせた最適化など、船舶の運航全体に対して部分的な改善を目指すにとどまっている。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、船舶の運航全体に対して、推進効率を向上することが可能となる船舶を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る船舶は、船体と、前記船体の船尾側に設けられたプロペラとを有する船舶であって、前記プロペラの基数をｎ、前記プロペラの直径をＤ、前記船体の水線幅をＢ、前記船体の喫水をｄ、とした場合に、ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が４以上３５以下であり、前記船体の垂線間長Ｌｐｐの１２．５％の長さ前記プロペラの位置から船首側にある前記船体の範囲内に、全ての前記プロペラの回転中心軸線の延長線が位置する。

また、本開示に係る船舶は、船体と、前記船体の船尾側に設けられたプロペラとを有する船舶であって、前記プロペラの基数をｎ、前記プロペラの直径をＤ、前記船体の水線幅をＢ、前記船体の喫水をｄ、とした場合に、ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が４以上３５以下であり、前記船体の垂線間長Ｌｐｐの１２．５％の長さ前記プロペラの位置から船首側にある前記船体の範囲内に、全ての前記プロペラの回転中心軸線の延長線が位置する。

本開示の船舶によれば、船舶の運航全体に対して、推進効率を向上することが可能となる。

本開示の第１実施形態に係る船舶の下部を船尾側から見た概略図である。本開示の第１実施形態に係る船舶のパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」と出力ＢＨＰとの関係を示す特性線図である。本開示の第１実施形態に係る船舶のパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」と出力ＢＨＰとの関係を示す特性線図である。本開示の第１実施形態に係る船舶のパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」と出力ＢＨＰとの関係を示す特性線図である。本開示の第１実施形態に係る船舶と比較例のパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」を示すグラフである。本開示の第２実施形態に係る船舶の概略側面図である。本開示の第２実施形態に係る船舶の船尾側を示す概略側面図である。本開示の第２実施形態に係る船舶の下部を船尾側から見た概略図である。本開示の第３実施形態に係る船舶の下部を船尾側から見た概略図である。本開示の第３実施形態に係る船舶の船尾側を示す概略側面図である。本開示の第４実施形態に係る船舶の下部を船尾側から見た概略図である。本開示の第４実施形態に係る船舶の船尾側を示す概略側面図である。本開示の第５実施形態に係る船舶の船尾側を示す概略側面図である。本開示の第７実施形態に係る船舶の船尾側を示す概略側面図である。

＜第１実施形態＞
本開示の第１実施形態に係る船舶について、図１～図５を参照して以下に説明する。

（船舶の構成）
図１に示す第１実施形態に係る船舶１０は、船体１１と、船体１１の船尾側に設けられた複数、具体的には６基の同様のプロペラ１２とを有している。６基のプロペラ１２は、それぞれがＰＯＤ型推進器１３を構成している。すなわち、プロペラ１２（ａ）がＰＯＤ型推進器１３（ａ）を、プロペラ１２（ｂ）がＰＯＤ型推進器１３（ｂ）を、プロペラ１２（ｃ）がＰＯＤ型推進器１３（ｃ）を、プロペラ１２（ｄ）がＰＯＤ型推進器１３（ｄ）を、プロペラ１２（ｅ）がＰＯＤ型推進器１３（ｅ）を、プロペラ１２（ｆ）がＰＯＤ型推進器１３（ｆ）を、それぞれ構成している。ＰＯＤ型推進器１３は、繭型をした楕円体の中に電動モータを内蔵し、この電動モータでプロペラ１２を回転するものである。ＰＯＤ型推進器１３は、具体的には、プロペラ１２のハブ側を駆動するハブドライブ方式のＰＯＤ型推進器である。

６基のプロペラ１２は、船体１１の前後方向（長さ方向）の位置を合わせている。言い換えれば、全てのプロペラ１２が、船体１１の前後方向に直交する同一面に配置されている。よって、６個のＰＯＤ型推進器１３が、船体１１の前後方向（長さ方向）の位置を合わせて、船体１１の型幅方向に対称状に配置されている。

また、６基のプロペラ１２のうちの５基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｅ）は、船体１１のこれらプロペラ１２（ａ）～１２（ｅ）と前後方向の位置が合う部分の船底１５の形状に沿って配置されている。これら５基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｅ）は、船体１１の型幅方向に対称状に配置されている。すなわち、これら５基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｅ）のうちの１基のプロペラ１２（ａ）が船体１１の型幅方向の中央に配置され、この１基のプロペラ１２（ａ）の型幅方向両側に２基のプロペラ１２（ｂ），１２（ｃ）が配置され、これら３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）の全体の両側に２基のプロペラ１２（ｄ），１２（ｅ）が配置されている。これら５基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｅ）は船底１５との距離がほぼ同等に配置されている。また、これら５基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｅ）のうちの型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）の下側に、このプロペラ１２（ａ）と型幅方向の位置を合わせて、６基のプロペラ１２のうちの残り１基のプロペラ１２（ｆ）が配置されている。

図１においては、船底１５の下側に、二点鎖線Ａ～Ｅで伴流の速度分布を示している。船底１５の下側に示す二点鎖線Ａ～Ｅは、それぞれが同等速度となる位置を結んだ線となっている。これらの二点鎖線Ａ～Ｅは、船底１５に近い線ほど伴流が大となる。船底１５に最も近い二点鎖線Ａは、船底１５にほぼ沿っているが、この二点鎖線Ａに隣り合う次の二点鎖線Ｂは、型幅方向両側は船底１５にほぼ沿うものの型幅方向の中央が下側に突出している。この二点鎖線Ｂに隣り合う次の二点鎖線Ｃも、同様に型幅方向両側は船底１５にほぼ沿うものの型幅方向の中央が下側に突出している。この二点鎖線Ｃに隣り合う次の二点鎖線Ｄも、同様に型幅方向両側は船底１５にほぼ沿うものの型幅方向の中央が下側に若干突出している。この二点鎖線Ｄに隣り合う次の二点鎖線Ｅは、船底１５にほぼ沿う形状となっている。そして、伴流が大きい二点鎖線Ｃの形状に合わせて、二点鎖線Ｃと船底１５との間の範囲に６基のプロペラ１２が配置されている。プロペラ１２は、船体１１から生じる伴流の大きな箇所に設置されることで効率が良くなることから、このように船尾の伴流が大きい箇所に配置されている。

ここで、理想的なプロペラ効率は、流入速度が同等な場合には必要な推力と回転円面積（プロペラ面積）との関係から求められ、単位面積当たりの推力が小さい方が効率は良いとされている。すなわち、同じ船舶に対しては可能な限りプロペラ１２の直径を大きくする、またはプロペラ１２の基数を増やすなどのプロペラ面積を増やす工夫が重要となる。このため、第１実施形態では、上記のように船体１１の船尾側に複数、具体的には６基のプロペラ１２を配置している。なお、プロペラ１２の基数は、３基以上が良い。

ここで、プロペラ１２の基数をｎ、プロペラ１２の直径をＤ、船体１１の水線幅をＢ、船体１１の喫水をｄ、とし、これらで構成されるパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」を定義する。

なお、喫水ｄは、船舶１０の全ての運行状態のうちのいずれかの状態における喫水ｄであり、例えば、満載喫水や計画喫水である。船体１１の水線幅Ｂも同様、船舶１０の全ての運行状態のうちのいずれかの状態における水線幅である。

このパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」は、水面下の船体１１の横断面の最大面積に対するプロペラ１２の面積の比であるプロペラ断面積比とプロペラ１２の基数との積である数値に、プロペラ１２の基数を乗じたパラメータとなっている。

水面下の船体１１の横断面の最大面積Ｓ_１は、
Ｓ_１＝Ｂ×ｄ
で求められる。

プロペラ面積Ｓ_２は、
Ｓ_２＝ｎ×πＤ^２／４
で求められる。

プロペラ断面積比Ｃは、
Ｓ_２／Ｓ_１＝π／４×ｎＤ^２／（Ｂｄ）
で求められる。

両辺にプロペラ基数を乗じると、
Ｓ_２／Ｓ_１×ｎ＝π／４×ｎＤ^２／（Ｂｄ）×ｎ
となる。

この式から、
√（Ｓ_２／Ｓ_１×ｎ）×√（４／π）＝ｎＤ／√（Ｂｄ）
となる。

この式の両辺にプロペラ基数をさらに乗じると、
√（Ｓ_２／Ｓ_１×ｎ）×√（４／π）×ｎ＝ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）
となる。

この式の右辺をパラメータとする。

このパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」と、所定の同じ推進を行うために必要な出力ＢＨＰとの関係は、図２～図４に示す特性となる。出力ＢＨＰは、同じ推進を行うために必要な出力であるため、小さくても同じ推進ができる方が推進効率が高い船舶となる。

図２に示すように、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４以上である場合、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４未満である場合よりも、出力ＢＨＰが低くなることがわかる。また、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が３５以下である場合、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が３５より大きい場合よりも、出力ＢＨＰが低くなることがわかる。これらのことから、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４以上３５以下であれば、出力ＢＨＰの低下に効果があって、推進効率を向上できることがわかる。

一般的に、大きなプロペラ面積を取ることで推進効率の向上を図ることが可能となるが、特にパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４以上となることで、４未満である場合にほぼ一定であった出力ＢＨＰが下がり始めることから推進効率が向上することがわかる。ただし、駆動系付加物による抵抗増加などがあるため、プロペラ断面積比が大きければ大きいほど推進効率が向上するとは限らない。いくつかの船種に対する検討の結果、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が３５以下である場合が出力ＢＨＰの低下に効果があること確認された。

図３に示すように、特に、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が５以上である場合、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が５未満である場合よりも、出力ＢＨＰが低くなる。パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が１５以下である場合、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が１５より大きい場合よりも、出力ＢＨＰが低くなる。パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が５以上１５以下であれば、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４以上３５以下である場合よりも、出力ＢＨＰが低側の狭い範囲となる。これらのことから、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が５以上１５以下であれば、出力ＢＨＰの低下にさらに効果があって、推進効率をさらに向上できることがわかる。

図４に示すように、さらに、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が７以上である場合、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が７未満である場合よりも、出力ＢＨＰが低くなる。パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が１０以下である場合、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が１０より大きい場合よりも、出力ＢＨＰが低くなる。パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が７以上１０以下であれば、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が５以上１５以下である場合よりも、出力ＢＨＰが低側の狭い範囲となる。これらのことから、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が７以上１０以下であれば、出力ＢＨＰの低下にさらに効果があって、推進効率をさらに向上できることがわかる。

（作用効果）
第１実施形態に係る船舶１０によれば、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４以上３５以下となるようにプロペラ１２の基数とプロペラ１２の面積とを設定している。これにより、船舶１０の運航全体に対して、推進効率を向上することが可能となる。

ここで、第１実施形態に係る船舶において、このパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が５以上１５以下となるようにプロペラ１２の基数とプロペラ１２の面積とを設定すれば、船舶１０の運航全体に対して、さらに推進効率を向上することが可能となる。

また、第１実施形態に係る船舶において、このパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が７以上１０以下となるようにプロペラ１２の基数とプロペラ１２の面積とを設定すれば、船舶１０の運航全体に対して、さらに推進効率を向上することが可能となる。

図５に、プロペラが一つの１軸船と、プロペラが２つの２軸船と、タグボートと、第１実施形態に係る船舶１０とで、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」を比較した結果を示す。１軸船、２軸船およびタグボートは、いずれもパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４未満となる。１軸船は、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４未満の中で最も低く、２軸船が次に低く、タグボートが次に低い。このように、１軸船、２軸船およびタグボートは、いずれもパラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４未満であるのに対し、第１実施形態は、パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」が４以上となり、４以上３５以下の範囲に入る。

なお、プロペラ１２については、ＦＰＰ（ＦｉｘｅｄＰｉｔｃｈＰｒｏｐｅｌｌｅｒ：固定ピッチプロペラ）であっても、ＣＰＰ（ＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅＰｉｔｃｈＰｒｏｐｅｌｌｅｒ：可変ピッチプロペラ）であっても良い。上記したようにＰＯＤ型推進器１３を構成するプロペラ１２であっても良いが、船体１１内に設けられたモータから軸を通して駆動される軸駆動型プロペラであっても良い。一つ以上のプロペラ１２は、ＰＯＤ型推進器１３等、船体１１の外に配置されたモータで駆動されるものであるのが良い。

第１実施形態に係る船舶１０は、比較的小型のプロペラ１２を複数基（３基以上）設置することにより、伴流による効率向上を図ることができると共に、プロペラ面積を増加させることでプロペラ効率の向上を図ることができる。これにより、船舶１０の運航全体に対して、推進効率を向上することが可能となる。

船舶の推進効率は、船体の抵抗とプロペラ効率、船体とプロペラの相互影響から決定され、近年の地球環境への負担低減への流れもあり、かつてない高効率化が求められている。また、船舶の排出ガス規制も始まろうとしており、今まで主流であった軽油を用いたディーゼル機関から、ＬＮＧなどの低硫黄成分燃料を用いたガスタービンや蒸気タービンへのシフトも進んでいる。その中で、プロペラ１２を電動化することも行われている。また、従来のエンジン駆動のプロペラ１２においては、船内にエンジンを配置しそこから直接プロペラを駆動する必要があるため、プロペラの配置や基数、直径などに制約がある。船舶の電化が進むと、通常の船体から伸びる軸駆動型プロペラだけでなく、ＰＯＤ型推進器等の採用が容易となり、上記制約は小さくなり、プロペラの配置や基数、直径などの自由度が上がる。

第１実施形態に係る船舶１０は、比較的小型のプロペラ１２を船体１１に複数基設置するため、プロペラ１２の配置や基数、直径などの自由度が高い電動化に適している。そして、プロペラ１２を電動化することにより、地球環境への負担低減を図りつつ、上記パラメータ「ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）」を所定の範囲に入るように設定することで、船舶１０の運航全体に対して、推進効率の向上を図ることができる。言い換えれば、運航全体に対して電化のメリットを生かす船舶１０となる。

なお、以上は、複数のプロペラ１２の直径が同等の場合を説明したが、複数のプロペラ１２の直径が異なる場合は、プロペラ１２の基数をｎ、プロペラ１２の直径をＤ、船体１１の水線幅をＢ、船体１１の喫水をｄ、とし、水面下の船体横断断面面積に対するプロペラ面積とプロペラ基数の積である数値にプロペラ基数を乗じたパラメータ「ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））」を定義する。この場合も、ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が４以上３５以下である船舶１０とする。好ましくは、ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が５以上１５以下である船舶１０とする。よりこの好ましくは、ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が７以上１０以下である船舶１０とする。

例えば、
Ｂ＝５０ｍ
ｄ＝１０ｍ
Ｄ＝６ｍのプロペラ１２を２基
Ｄ＝４ｍのプロペラ１２を４基
の船舶１０は、
ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））＝（２＋４）×｛６／√（５０×１０）＋６／√（５０×１０）＋４／√（５０×１０）＋４／√（５０×１０）＋４／√（５０×１０）＋４／√（５０×１０）｝＝７．５１となる。

＜第２実施形態＞
本開示の第２実施形態に係る船舶について、主に図６～図８を参照して第１実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第２実施形態に係る船舶１０では、図６，図７に示すように、船体１１の垂線間長Ｌｐｐ（Ｌｅｎｇｔｈｂｅｔｗｅｅｎｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｓ）の１２．５％の長さＬｘだけプロペラ１２の位置から船首側にある船体１１の範囲内に、全てのプロペラ１２の回転中心軸線の延長線が位置している。言い換えれば、全てのプロペラ１２は、それぞれの回転中心軸線が、プロペラ１２の設置位置から長さＬｘだけ上流にある船体１１の形状と重なる。さらに言い換えれば、全てのプロペラ１２は、それぞれの設置位置から、それぞれの回転中心軸線の延長線上において、長さＬｘだけ船首側に行った点Ｘが、この点Ｘを含んで上下方向および型幅方向に広がる面での船体１１の断面の範囲内にある。

ここで、プロペラ１２は伴流を大きく受ける場所に設置した方が性能が良くなる特性を有する。伴流は船体１１に生じた境界層によるところが大きく、船体１１の形状と伴流分布には大きな相関がある。

図８においては、図１と同様、船底１５の下側に、二点鎖線Ａ～Ｅで伴流の速度分布を示している。また、図８においては、プロペラ１２（ａ）～１２（ｆ）の位置から垂線間長Ｌｐｐに対して１２．５％上流の船体１１の形状の一例を破線Ｙで示している。いくつかの船種に対する検討の結果、図８に破線Ｙで示す例のように、プロペラ１２（ａ）～１２（ｆ）に流入する伴流は、プロペラ１２（ａ）～１２（ｆ）の位置から垂線間長Ｌｐｐに対して１２．５％上流の船体１１の船底１５の形状と強い相関があることが分かった。

このため、第２実施形態に係る船舶１０では、全てのプロペラ１２（ａ）～１２（ｆ）が、それぞれの位置から船舶１０の垂線間長Ｌｐｐの１２．５％の長さＬｘだけ船首側にある船体１１の範囲内に、回転中心軸線の延長線が位置するように配置されている。

（作用効果）
第２実施形態に係る船舶１０によれば、伴流による効率を一層向上させることができるため、船舶１０の運航全体に対して、推進効率を一層向上することが可能となる。

＜第３実施形態＞
本開示の第３実施形態に係る船舶について、主に図９，図１０を参照して第１，第２実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第１，第２実施形態では、全てのプロペラ１２が、船体１１の前後方向に直交する同一面に配置されていたが、第３実施形態では、第１，第２実施形態に対して、複数のプロペラ１２が、船体１１の前後方向に位置をずらしている点を変更している。

第３実施形態においても、複数のプロペラ１２は、それぞれが、プロペラ１２のハブ側を駆動するハブドライブ方式のＰＯＤ型推進器１３を構成している。それぞれがプロペラ１２を有する複数のＰＯＤ型推進器１３（ａ）～１３（ｆ）が、図１０に示すように、船体１１の前後方向に位置をずらして配置されている。すなわち、ＰＯＤ型推進器１３（ａ）～１３（ｆ）は、最も船首側にＰＯＤ型推進器１３（ｆ）が、ＰＯＤ型推進器１３（ｆ）の船尾側にＰＯＤ型推進器１３（ｂ），１３（ｃ）が、ＰＯＤ型推進器１３（ｂ），１３（ｃ）の船尾側にＰＯＤ型推進器１３（ａ）が、ＰＯＤ型推進器１３（ａ）の船尾側にＰＯＤ型推進器１３（ｄ），１３（ｅ）が、それぞれ配置されている。その結果、図９に示す複数のプロペラ１２（ａ）～１２（ｆ）も、船体１１の前後方向に、ＰＯＤ型推進器１３（ａ）～１３（ｆ）と同様に位置をずらすことになる。複数のプロペラ１２（ａ）～１２（ｆ）は、船体１１からの伴流下で効率が良くなるように船体１１の前後方向に位置をずらして配置されている。

（作用効果）
第３実施形態に係る船舶１０によれば、複数のプロペラ１２が、船体１１の前後方向に位置をずらしていることにより、複数のプロペラ１２を船体１１からの伴流が大きい箇所に効率良く配置できると共に、プロペラ１２間の相互干渉の影響の排除若しくは有効利用が可能となる。

＜第４実施形態＞
本開示の第４実施形態に係る船舶について、主に図１１，図１２を参照して第１～第３実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第４実施形態では、第３実施形態に対して、複数のプロペラ１２が、船体１１の型幅方向および上下方向のうちの少なくともいずれか一方において部分的に位置を重ね合わせている点が相違している。言い換えれば、第４実施形態では、複数のプロペラ１２が、船体１１の型幅方向および上下方向のうちの少なくともいずれか一方においてオーバーラップして配置されている。

第４実施形態では、具体的に、４基のプロペラ１２が型幅方向に対称状に設けられており、船体１１側の型幅方向中央とその両側とに３基のプロペラ１２が設けられている。すなわち、船体１１側の型幅方向中央にプロペラ１２（ａ）が、船体１１側かつプロペラ１２（ａ）の両側にプロペラ１２（ｂ），１２（ｃ）が設けられている。これら３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）は、船底１５からの距離がほぼ等しくなっている。これら３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）のうちの型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）の鉛直下方に１基のプロペラ１２（ｄ）が設けられている。

そして、船体１１側の３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）が、上下方向において位置を重ね合わせている。船体１１側の３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）は、そのうちの型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）が、その型幅方向一側に隣り合うプロペラ１２（ｂ）と型幅方向の位置を重ね合わせており、その型幅方向他側に隣り合うプロペラ１２（ｃ）とも型幅方向の位置を重ね合わせている。なお、船体１１側の３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）のうち、型幅方向両外側のプロペラ１２（ｂ），１２（ｃ）同士は、型幅方向の位置を重ね合わせておらず、上下方向のみ位置を重ね合わせている。船体１１側の３基のプロペラ１２（ａ）～１２（ｃ）は、これらの回転中心軸線の方向に沿って見ると、型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）と、その型幅方向一側に隣り合うプロペラ１２（ｂ）とが重なって見え、型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）と、その型幅方向他側に隣り合うプロペラ１２（ｃ）とが重なって見える一方、型幅方向両外側のプロペラ１２（ｂ），１２（ｃ）同士は、重なって見えない。

また、船体１１側かつ型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）と、その鉛直下方のプロペラ１２（ｄ）とが、型幅方向および上下方向の両方向において位置を重ね合わせている。船体１１側かつ型幅方向中央のプロペラ１２（ａ）とその鉛直下方のプロペラ１２（ｄ）とは、これらの回転中心軸線の方向に沿って見ると重なって見える。なお、型幅方向中央下側のプロペラ１２（ｄ）は、船体１１側かつ型幅方向両外側のプロペラ１２（ｂ），１２（ｃ）とは、型幅方向および上下方向の両方向において位置を重ね合わせているものの、これらの回転中心軸線の方向に沿って見ても重なっては見えない。

第４実施形態では、複数のプロペラ１２は、それぞれがＰＯＤ型推進器１３を構成している。すなわち、プロペラ１２（ａ）がＰＯＤ型推進器１３（ａ）を、プロペラ１２（ｂ）がＰＯＤ型推進器１３（ｂ）を、プロペラ１２（ｃ）がＰＯＤ型推進器１３（ｃ）を、プロペラ１２（ｄ）がＰＯＤ型推進器１３（ｄ）を、それぞれ構成している。それぞれがプロペラ１２を有する複数のＰＯＤ型推進器１３（ａ）～１３（ｄ）も、プロペラ１２（ａ）～１２（ｄ）と同様に、型幅方向および上下方向のうちの少なくともいずれか一方において部分的に位置を重ね合わせている。図１２に示すように、ＰＯＤ型推進器１３（ａ）～１３（ｄ）は、最も船首側にＰＯＤ型推進器１３（ａ）が、ＰＯＤ型推進器１３（ａ）の船尾側にＰＯＤ型推進器１３（ｂ），１３（ｃ）が、ＰＯＤ型推進器１３（ｂ），１３（ｃ）の船尾側にＰＯＤ型推進器１３（ｄ）が、それぞれ配置されている。その結果、図１１に示す複数のプロペラ１２（ａ）～１２（ｄ）も、船体１１の前後方向に、ＰＯＤ型推進器１３（ａ）～１３（ｄ）と同様に位置をずらすことになる。

（作用効果）
第４実施形態に係る船舶１０によれば、複数のプロペラ１２が、船体１１の前後方向に位置をずらしており、船体１１の型幅方向および上下方向のうちの少なくともいずれか一方において位置を重ね合わせていることにより、複数のプロペラ１２を船体１１からの伴流が大きい箇所に効率良く配置できると共に、プロペラ１２から生じる旋回流を後ろに配置されたプロペラ１２が回収することでＣＲＰ（ＣｏｎｔｒａＲｏｔａｔｉｎｇＰｒｏｐｅｌｌｅｒ：二重反転プロペラ）のような働きをさせて、高効率化を図ることができる。

＜第５実施形態＞
本開示の第５実施形態に係る船舶について、主に図１３を参照して第１～第４実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第５実施形態では、第１～第４実施形態に対して、複数のプロペラが、船体１１内に設けられた電動モータから軸を通して駆動される軸駆動型プロペラ２１と、ＰＯＤ型推進器１３を構成するプロペラ１２（図１３では図示略）とを含むように変更している。言い換えれば、複数のプロペラが、軸駆動型プロペラ２１とＰＯＤ型推進器１３のプロペラ１２（図１３では図示略）との組み合わせとなっている。

図１３では、一例として、第４実施形態のＰＯＤ型推進器１３の一つにかえて軸駆動型プロペラ２１を設けている。具体的には、第４実施形態の４基のプロペラ１２のうち、型幅方向中央下側のＰＯＤ型推進器１３のプロペラ１２にかえて軸駆動型プロペラ２１が設けられている。よって、船体１１側に複数のＰＯＤ型推進器１３が設けられ、これらＰＯＤ型推進器１３の下側に軸駆動型プロペラ２１が設けられている。

（作用効果）
ＰＯＤ型推進器１３のプロペラ１２（図１３では図示略）は、モータ等の駆動部が船体１１の外に出る形となり、船体抵抗増加の原因となる。第５実施形態に係る船舶１０によれば、軸駆動型プロペラ２１とＰＯＤ型推進器１３とを組み合わせて使うことで、抵抗増加とプロペラ効率増加のバランスを考えた設計をすることが可能となる。例えば、船体１１から軸を出すことが可能な箇所に対しては軸駆動型プロペラ２１を使用し、軸を出すことが困難な箇所のみをＰＯＤ型推進器１３とすることで抵抗増加を抑えることが可能となる。したがって、ＰＯＤ型推進器１３による抵抗増加を抑えることができるため、推進性能向上を図ることが可能となる。

＜第６実施形態＞
本開示の第６実施形態に係る船舶について、第１～第５実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第６実施形態では、第１～第５実施形態に対して、複数のＰＯＤ型推進器１３のうちの一つ以上を、船体１１から延びる支柱を中心に旋回可能なアジマス機構を有するものとする点が相違する。言い換えれば、複数のプロペラ１２のうちの少なくともいずれか一つが、アジマス機構を有するＰＯＤ型推進器１３を構成している。例えば、第５実施形態のように、船体１１内に設けられたモータから軸を通して駆動される軸駆動型プロペラ２１とＰＯＤ型推進器１３との組み合わせの場合においても、複数のＰＯＤ型推進器１３のうちの一つ以上を旋回可能なアジマス機構を有するものとすることが可能である。

（作用効果）
第６実施形態に係る船舶１０によれば、一つ以上のＰＯＤ型推進器１３にアジマス機構を設けることで、旋回性能を向上させることが可能となる。例えば、これによって舵が不要となれば船体抵抗が低下し、更なる推進性能向上を目指すことができる。また、港内操船時においても大きなメリットを得ることが可能となる。

＜第７実施形態＞
本開示の第７実施形態に係る船舶について、主に図１４を参照して第１～第６実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第７実施形態では、第１～第６実施形態に対して、複数のＰＯＤ型推進器１３のうちの一つ以上を、船尾側ほど上側に位置するように上下方向に傾ける。これにより、傾いたＰＯＤ型推進器１３のプロペラ１２（図１４では図示略）も、その回転中心軸線が船尾側ほど上側に位置するように上下方向に傾くことになる。図１４では、複数のＰＯＤ型推進器１３のうちの一つのＰＯＤ型推進器１３を抽出して示している。

言い換えれば、ＰＯＤ型推進器１３は、船体１１の形状に沿うように、船尾側ほど上側に位置するように傾いている。ＰＯＤ型推進器１３は、船体１１からの吹き上げ流れに合わせて吹き上げ流れに沿うように傾いている。このようにＰＯＤ型推進器１３が傾いていることで、プロペラ１２（図１４では図示略）の回転中心軸線も、船体１１の形状に沿うように、船尾側ほど上側に位置するように傾いており、船体１１からの吹き上げ流れに合わせて吹き上げ流れに沿うように傾いている。

（作用効果）
第７実施形態に係る船舶１０によれば、一つ以上のＰＯＤ型推進器１３を、プロペラ１２の回転中心軸線が船尾側ほど上側に位置するように傾いて設けることで、プロペラ１２の回転中心軸線を船体１１からの吹き上げ流れに合わせることができ、これによってプロペラ効率を向上することができる。また、船底近傍に流速を与えることで、船底摩擦抵抗を低減することも可能となる。

＜第８実施形態＞
本開示の第８実施形態に係る船舶について、第１～第７実施形態に対する相違部分を中心に説明する。

（船舶の構成）
第８実施形態では、第１～第７実施形態に対して、複数のプロペラ１２が、運行形態に応じて駆動数が変更されるように構成されている。例えば、軽荷状態ではプロペラ１２を数基停止させたり、港内等、低速航行時はプロペラ１２を数基停止させるなどの制御を行う。

（作用効果）
第８実施形態に係る船舶１０によれば、最適なプロペラ運用が可能となり、運航形態に合わせて主機出力を適正化することができる。

なお、以上の第１～第８実施形態では、ＰＯＤ型推進器１３として、プロペラ１２の回転中心側であるハブ側を駆動するハブドライブ方式のＰＯＤ型推進器１３を例にとり説明したが、プロペラの外周側であるリム側を駆動するリムドライブ方式のＰＯＤ型推進器とすることも可能である。

＜付記＞
本開示の各実施形態に記載の船舶１０は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る船舶１０は、船体１１と、前記船体１１の船尾側に設けられたプロペラ１２，２１とを有する船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１の基数をｎ、前記プロペラ１２，２１の直径をＤ、前記船体１１の水線幅をＢ、前記船体１１の喫水をｄ、とした場合に、ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が４以上３５以下である。

この船舶１０によれば、その運航全体に対して、推進効率を向上することが可能となる。

（２）第２の態様に係る船舶１０は、（１）の船舶１０であって、前記ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が５以上１５以下である。

この船舶１０によれば、その運航全体に対して、さらに推進効率を向上することが可能となる。

（３）第３の態様に係る船舶１０は、（２）の船舶１０であって、前記ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が７以上１０以下である。

（４）第４の態様に係る船舶１０は、船体１１と、前記船体１１の船尾側に設けられたプロペラ１２，２１とを有する船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１の基数をｎ、前記プロペラ１２，２１の直径をＤ、前記船体１１の水線幅をＢ、前記船体１１の喫水をｄ、とした場合に、ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が４以上３５以下である。

（５）第５の態様に係る船舶１０は、（４）の船舶１０であって、前記ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が５以上１５以下である。

（６）第６の態様に係る船舶１０は、（５）の船舶１０であって、前記ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が７以上１０以下である。

（７）第７の態様に係る船舶１０は、（１）から（６）のいずれか一つの船舶１０であって、前記船体１１の垂線間長Ｌｐｐの１２．５％の長さ前記プロペラ１２，２１の位置から船首側にある前記船体１１の範囲内に、前記プロペラ１２，２１の回転中心軸線の延長線が位置している。

この船舶１０によれば、伴流による効率を一層向上させることができるため、その運航全体に対して、推進効率を一層向上することが可能となる。

（８）第８の態様に係る船舶１０は、（１）から（７）のいずれか一つの船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１は、複数あって、一の前記プロペラ１２，２１と他の前記プロペラ１２，２１の位置は、前記船体１１の前後方向にずれている。

この船舶１０によれば、複数のプロペラ１２，２１を船体１１からの伴流が大きい箇所に効率良く配置できると共に、プロペラ１２，２１間の相互干渉の影響の排除若しくは有効利用が可能となる。

（９）第９の態様に係る船舶１０は、（１）から（８）のいずれか一つの船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１は、複数あって、一の前記プロペラ１２，２１と他の前記プロペラ１２，２１の位置は、前記船体１１の型幅方向および上下方向のうちの少なくともいずれか一方において部分的に重なり合っている。

この船舶１０によれば、複数のプロペラ１２，２１を船体１１からの伴流が大きい箇所に効率良く配置できると共に、プロペラ１２，２１から生じる旋回流を後ろに配置されたプロペラ１２，２１が回収することでＣＲＰ（ＣｏｎｔｒａＲｏｔａｔｉｎｇＰｒｏｐｅｌｌｅｒ：二重反転プロペラ）のような働きをさせて、高効率化を図ることができる。

（１０）第７の態様に係る船舶１０は、（１）から（９）のいずれか一つの船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１は、複数あって、軸駆動型プロペラ２１と、ＰＯＤ型推進器１３を構成するプロペラ１２とを含んでいる。

この船舶１０によれば、軸駆動型プロペラ２１とＰＯＤ型推進器１３とを組み合わせて使うことで、抵抗増加とプロペラ効率増加のバランスを考えた設計をすることが可能となる。

（１１）第１１の態様に係る船舶１０は、（１）から（１０）のいずれか一つの船舶１０であって、前記プロペラ１２は、アジマス機構を有するＰＯＤ型推進器１３を構成するものである。

この船舶１０によれば、ＰＯＤ型推進器１３にアジマス機構を設けることで、旋回性能を向上させることが可能となる。

（１２）第１２の態様に係る船舶１０は、（１）から（１１）のいずれか一つの船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１は、回転中心軸線が船尾側ほど上側に位置するように傾いて設けられている。

この船舶１０によれば、プロペラ１２，２１の回転中心軸線を船体１１からの吹き上げ流れに合わせることができ、これによってプロペラ効率を向上することができる。

（１３）第１０の態様に係る船舶１０は、（１）から（１２）のいずれか一つの船舶１０であって、前記プロペラ１２，２１は、複数あり、運行形態に応じて駆動数が変更されるように構成されている。

この船舶１０によれば、最適なプロペラ運用が可能となり、運航形態に合わせて主機出力を適正化することができる。

１０船舶
１１船体
１２プロペラ
１３ＰＯＤ型推進器
１５船底
２１軸駆動型プロペラ

Claims

船体と、
前記船体の船尾側に設けられたプロペラとを有する船舶であって、
前記プロペラの基数をｎ、
前記プロペラの直径をＤ、
前記船体の水線幅をＢ、
前記船体の喫水をｄ、
とした場合に、
ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が４以上３５以下であり、
前記船体の垂線間長Ｌｐｐの１２．５％の長さ前記プロペラの位置から船首側にある前記船体の範囲内に、全ての前記プロペラの回転中心軸線の延長線が位置する船舶。
前記ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が５以上１５以下である請求項１に記載の船舶。
前記ｎ^２Ｄ／√（Ｂｄ）が７以上１０以下である請求項２に記載の船舶。
船体と、
前記船体の船尾側に設けられたプロペラとを有する船舶であって、
前記プロペラの基数をｎ、
前記プロペラの直径をＤ、
前記船体の水線幅をＢ、
前記船体の喫水をｄ、
とした場合に、
ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が４以上３５以下であり、
前記船体の垂線間長Ｌｐｐの１２．５％の長さ前記プロペラの位置から船首側にある前記船体の範囲内に、全ての前記プロペラの回転中心軸線の延長線が位置する船舶。
前記ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が５以上１５以下である請求項４に記載の船舶。
前記ｎ×Σ（Ｄ／√（Ｂｄ））が７以上１０以下である請求項５に記載の船舶。
前記プロペラは、複数あって、一の前記プロペラと他の前記プロペラの位置は、前記船体の前後方向にずれている請求項１から６のいずれか一項に記載の船舶。
前記プロペラは、複数あって、一の前記プロペラと他の前記プロペラの位置は、前記船体の型幅方向および上下方向のうちの少なくともいずれか一方において部分的に重なり合っている請求項１から７のいずれか一項に記載の船舶。
前記プロペラは、複数あって、軸駆動型プロペラと、ＰＯＤ型推進器を構成するプロペラとを含む請求項１から８のいずれか一項に記載の船舶。
前記プロペラは、アジマス機構を有するＰＯＤ型推進器を構成する請求項１から９のいずれか一項に記載の船舶。
前記プロペラは、回転中心軸線が船尾側ほど上側に位置するように傾いて設けられている請求項１から１０のいずれか一項に記載の船舶。
前記プロペラは、複数あり、運行形態に応じて駆動数が変更されるように構成されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の船舶。