JPH03284497A - 船尾粘性抵抗低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、船舶の船尾部の船尾粘性圧力損失を回復させ
て、船体抵抗を低減させる船尾粘性抵抗低減装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 船舶、特に肥大船の複雑な船尾流れを整流することを目
的とした装置として、第１２図に示す船尾フィンａが知
られている。この船尾フィンａは、船尾部すに発生する
乱れた流れを整流することにより、プロペラ起振力の低
減や推進性能の改善を図るものである。

「発明が解決しようとする課題！ ところで、船尾フィンａを設けたことによる船尾ビルジ
部７からの乱れた流れに対する整流効果は認められるよ
うであるが、船尾ビルジ部７からの上昇流と船尾フレア
部６からの下降流とにより形成される３次元渦による粘
性抵抗の増加を防止する上では問題かあった。

第４図にも示す如く、船尾船体表面の圧力Ｐはプロペラ
軸５より上側の圧力損失Ｐ２が大きい。

船尾船体のプロペラ軸５より上の部分は、上方に向かっ
てフレアか拡大されるため横断面積が大きくなる。した
がって、船尾船体のプロペラ軸５より上の部分における
圧力損失Ｐ２が船体抵抗の増大に結びつく。

この圧力損失Ｐ２は、船尾ビルジ部７からの船＃後方へ
向かう早い流れを伴った上昇流８と船尾フレア部６から
の強い下降流９とで生成される３次元渦の渦中心から船
体表面までの間の強い下降流により発生することか実験
で判った。特に、船尾渦は船尾端に近くなるほど強くな
ることから圧力損失も船尾端の近傍はど大きくなる。

本発明は、上記課題を解消すべく創案されたものであり
、その目的はプロペラ軸上方の船尾端近傍の船体表面圧
力を回復させ、船体の粘性抵抗を有効に低減し得る装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ ところで一般に、船舶の建造の際には、船尾部に発生す
る３次元流の渦中心が推進用プロペラの回転半径内に入
るよう船体構造が設計される。また実際の船舶を用いた
最近の実験によれは、上記３次元流の渦中心の位置は、
船体形状にはさほど影響されず、プロペラの大きさと密
接な関係にあることが判明した。実験によれば、多くの
船舶において、船舶の高さ方向にはプロペラ軸の軸心位
置からプロペラの上端位置の間で、幅方向には船体中心
からプロペラ半径の５５％〜８５％の位置に渦中心が形
成されていることが確かめられた。

そこで本発明による船尾粘性抵抗低減装置は、船舶の後
部でプロペラ前方の船体外壁上に、高さ方向にはプロペ
ラ軸の軸心位置からプロペラの上端位置の間に設けられ
、幅方向には船体中心からプロペラ半径の５５％〜８５
％の位置まで張り出した船尾渦整流板を有するものであ
る。

［作用］ 上記構成によれば、船尾渦整流板は、船舶の後部でプロ
ペラ前方の船体外壁上に上記３次元流の渦中心まで張り
出して設けられることになるので、船尾ビルジ部からの
船体後方へ向かう早い流れを伴った上昇流には影響を与
えず、船尾フレア部からの下降流のみを規制して軸流方
向に整流する。

これにより、プロペラ軸上方の船体表面から渦中心まで
の強い下降流に起因する圧力損失が低減されることにな
り、船尾船体表面の圧力を回復させて船体抵抗を効果的
に低減させることができる。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を添付図面に従って説明する。

第１図において、１は船舶であり、船舶１の水線２より
下方となる船体外壁３の最後＠３ａに、推進用プロペラ
４かプロペラ軸５を介して取り付けられている６船舶１
の後部でプロペラ４前方の船体外壁３には、第８図に一
点鎖線で示すように、プロペラ軸５から上方の横断面形
状が外曲りになるように外壁３を湾曲させて船尾フレア
部６が形成されている。また、プロペラａ５がら船底に
がけて球面状になるように船体外壁３を湾曲させて船尾
ビルジ部７が形成されている。

上述したように、船舶１の航行中には、上記船尾“ビル
ジ部７からの船体後方へ流れる早い流れを伴った上昇流
８と、船尾フレア部６がらの強い下降流９とが合流する
ことにより、第１１図に示すような３次元渦が生じる。

その渦中心Ｘと船体外壁３間の流れは下降流９を呈し、
船尾端になる程強くなる。この船尾渦を整流すべく、船
舶１の船尾船体外壁３上には、本発明に係る船尾粘性抵
抗低減装置を構成する一対の船尾渦整流板１０が左右対
称に張り出すようにして設けられている。本実施例にあ
っては、上記一対の船尾渦整流板１０は、第３図に示す
ように長手側のｌＰｌ縁１０ａか船舶１の全長方向に沿
う船体中心ｍに対して平行に形成されると共に船体後方
側のｒｐＪ縁１０ｂが船体外壁３の最後端３ａに一致す
るようにして形成され、これが第２図に示すように水線
２に沿って設けられている。

この櫟に形成される上記一対の船尾渦Ｍ流板１０の船体
外壁３に対する取付は高さは、第２図に示すようにプロ
ペラ軸５の軸心位置９がらプロペラ４の上＠位置Ｕの間
の所定位置に設定される。

また、整流板ｌＱの張出し幅は、第３図に示すように船
体中心ｍからプロペラ半径の５５％〜８５％の範囲の所
定の長さに設定される。

次に、本実施例の作用について説明する。

上述した々ｕく、船舶１が胱行する際、その後部には船
尾ビルジ部７からの上昇流８と船尾フレア部６からの下
降流９とが合流することにより、第１１図に示す如く３
次元流が発生する。また最近の実験によれば、この３次
元流の渦中心Ｘの位置は船体形状の違いにはさほど影響
されず、推進用プロペラ４の大きさと密接に関係してい
ることか判明している。実験によれば、船舶１の高さ方
向にはプロペラ軸の軸心位置ｑからプロペラ４の上端位
置Ｕの間で、幅方向には船体中心ｍからプロペラ半径ｒ
の５５％〜８５％の位置に渦中心Ｘが形成されているこ
とが確認されている。

第９図並びに第１０図は、船体形状が異なる二隻の船舶
Ａ、Ｂにおける船尾流の様子を示す図であり、第９図は
３次元流の渦中心Ｘが船体中心ｍからプロペラ半径どの
５５％の位置に形成されている様子を示し、第１０図は
同じくプロペラ半径ｒの８５？δの位置に形成されてい
る様子を示している。これらの図からも解るように、船
尾に生じる３次元渦の渦中心Ｘと船体外壁３間の流れは
下降流９を呈し、渦中心Ｘから船体中心ｍに近いほど流
れが強くなっている。従って、船尾渦整流板１０の船体
外を３に対する取付は高さをプロペラ軸５の軸心位置ｑ
からプロペラ４の上端位置Ｕの間の所定位置に設定する
と共に、張出し幅ｊを船体中心ｍからプロペラ半径ｒの
５５％（１−０，５５ｒ）〜８５？。（１＝０．８５ｒ
）の範囲の所定の長さに設定することにより、船体形状
を考慮することなく、船尾渦整流板１０か上記３次元流
のほぼ渦中心Ｘまで張り出して設けられることになる。

これにより船尾渦整流板１０は、船尾ビルジ部７からの
船体後方へ向かう早い流れを伴った上昇流８にはさほど
影響を与えず、船尾フレア部６からの強い下降流９を規
制する。また、下降流９は船尾渦整流板１０に達したの
ち整流板１０の上面に沿って軸流方向に整流される。強
い下降流９が弱められることにより整流板１０上方の船
体表面圧力が高められる。よって、プロペラ軸５上方の
船体表面から渦中心Ｘまでの強い下降流９に起因する圧
力損失が低減されることになり、船体抵抗を効果的に低
減させることかできる。

尚、船尾渦整流板１０には翼の作用か求められていない
ので、誘導抵抗等などによる抵抗増加には結びつかない
。さらに、渦中心Ｘと船体表面間の流れは軸流が非常に
穏やかなことと、船尾渦整流板１０がこれに設けられて
下降流９を規制するよう作用することから、船尾粘性抵
抗低減装置を設けることによる堂擦抵抗などの固有抵抗
の増加は考えなくても良い。

以下、これを実験データに基いて説明する。

第４図は、本発明に係る船尾粘性抵抗低減装置を肥大船
に適用した際の、船体外壁の圧力回復の様子を示したも
のである。また、第５図はその時のプロペラ回転面にお
ける三次元渦の強さ（湯度ω）の分布を示したものであ
る。これらによると、圧力損失Ｐ、（第４図において網
掛で示す範囲）が低減されてプロペラ軸５上方の船体外
壁の圧力が高められ、さらにその結果として、プロペラ
回転面における三次元渦の強度も低下していることが判
る。

第６図はそのときの船舶の粘性圧力抵抗特性を示すもの
である。これによると、本発明に係る船尾粘性抵抗低減
装置が設けられたことにより、船舶の粘性圧力抵抗が低
減していることが判る。

また、第７図は、船尾渦整流板１０の取り付は高さと圧
力抵抗の低減量（圧力損失の積分値）との関係を示すも
のである。これによると、船尾渦整流板１０は、取り付
は高さがプロペラ軸５の軸心位置ｑからプロペラ４の上
端位置Ｕの間で効果を発揮していることが判る。

さらに、第８図は、船尾渦整流板１０の幅と圧力抵抗の
低減量との関係を示すものである。これによると、船尾
渦整流板１０は、船体中心ｍからの張り出し幅１が渦中
心Ｘまでのときに最も高い効果を発揮するが、張り出し
幅１かプロペラ半径ｒの５５％以上８５％以下の範囲で
も十分な抵抗低減効果を発揮していることが判る。

このようにして調査した結果、本発明に係る尾粘性抵抗
低減装置を設けることにより、船舶の所用馬力を３〜６
％低減しても船舶の航行能力に影響がないことが判った
。従って、船舶航行の省エネ化に大きく貢献できる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、船体側壁上にその側壁に
沿って下降する強い流れを軸流方向に整流するための下
向流整流板を設けるという簡単なｍ遣でもって船尾圧力
損失を回復でき、船舶の粘性抵抗を有効に低減させるこ
とができるという優れた効果が発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の側面図、第３図は第１図の要部横断面図、第４図は
本発明に係る船尾粘性抵抗低減装置を肥大船に適用した
際の、船体外壁の圧力回復の様子を示す図、第５図はプ
ロペラ回転面における三次元渦の強さ（浸度）の分布を
示す図、第６図は船舶の粘性圧力抵抗特性を示す図、第
７図は船尾渦整流板の取り付は高さと圧力抵抗の低減量
（圧力損失の積分値）との間係を示す図、第８図は船尾
渦整流板の幅と圧力抵抗の低減量との関係を示す図、第
９図並びに第１０図はそれぞれ船体形状が興なる二隻の
船舶Ａ、Ｂにおける船尾流の様子を示す図、第１１図は
船尾部に形成される３次元渦の様子を示す図、第１２図
は従来例を示す図である。 図中、１は船舶、３は船体外壁、４はプロペラ、５プロ
ペラ軸、１０は船尾渦整流板、ｍは船体中心、ｑはプロ
ペラ軸の軸心、Ｕはプロペラの上端位置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、船舶の後部でプロペラ前方の船体外壁上に、高さ方
   向にはプロペラ軸の軸心位置からプロペラの上端位置の
   間に設けられ、幅方向には船体中心からプロペラ半径の
   ５５％〜８５％の位置まで張り出した船尾渦整流板を有
   することを特徴とする船尾粘性抵抗低減装置。