JPH0366197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、環状に形成されかつ船に固定してプ
ロペラの前方に水平距離をおいて配置されてい
る、スクリユープロペラ船船尾の水流誘導面に関
するものである。

この種の配置は、米国特許第4309172号公報か
ら公知であり、その際ノズルがプロペラのすぐ前
にプロペラ軸線と同軸にまたはほぼ同軸に配置さ
れている。この場合、比較的大きな寸法を必要と
し、それに対応して組立て費が高くなり、またノ
ズル摩擦抵抗も生じる。さらに、英国の雑誌モー
ターシツプ1982年、４月号、第36，37頁から公知
の配置は、プロペラ軸のまわりにほぼ星形に配置
される誘導面システム、及びこの誘導面を成して
いる環状ノズルと前記誘導面システムとの組合わ
せである。

上記システムでは、半径方向のまたはほぼ半径
方向の誘導面が非対称に形成されており、その際
ノズルは軸に対して軸対称に配置されている。

概ね単一プロペラとして船尾に配置されてい
る。船舶用スクリユープロペラでは、プロペラに
流入するプロペラ流入流は船の形状に対応して後
方へ行くにしたがつて上昇するように流れてお
り、従つてプロペラ流が上向きの成分を有するこ
とは公知である。船の形状は後方に行くにしたが
つて収歛しているため、そこでは水流も船体中心
面方向へ収歛する。さらに、プロペラは伴流の領
域だけではなくその前の領域においても旋回を引
き起こす。このことは後方から見て右回転するプ
ロペラに対しては、左舷の上部領域でプロペラ流
入流の上向き成分がさらに強くなることを意味す
る。右舷では、上向きのプロペラ流入流成分がプ
ロペラに対抗する。

左舷では、プロペラの回転と同方向の流れ成分
がプロペラの荷重を軽減させる。右舷では、プロ
ペラの回転と逆方向の流れ成分がプロペラを付加
的に荷重する。圧力中心点は、後方から見て右回
転するプロペラでは、プロペラの右側面にある。

プロペラ流入流は、速度の点でも、プロペラに
流れてくる境界層によつて及び分離効果によつて
非常に不均一である。この分離効果は、特に船尾
が肥えている場合にプロペラの上半分に非常に多
く見うけられる。プロペラ流入流の平均速度は、
１軸商船の場合、船速よりも約20％ないし、40％
遅い。１軸商船の伴流は、要求出力に好都合に作
用する。これに対し、伴流の非常に不均一な配分
はプロペラ効率に不都合に作用する。通常の商船
では、プロペラ面上方のプロペラ流入流速度が船
速の95％ないし30％変化する場合がある。丸形タ
ンカーの場合には、さらに大きな差が生じる。

プロペラ流入流速度を均一にするために、船尾
を対応的に形成することが可能である。例えば、
この課題のためにまず第一にいわゆる船尾球状部
が用いられる。また、プロペラの前にほぼ水平に
配置される水流誘導面も公知である。これらの誘
導面は、より多くの軸線方向のプロペラ流入流を
生ぜしめ、そしてプロペラ流入流速度を均一にす
るためにも用いることができる。この斜めに上方
へ延びる流れのなかに、流れ方向と水平方向の間
で傾斜する翼面を置くならば、この翼面は前向き
の力成分をもつ揚力を受ける、即ち付加的な推進
力を生じさせる。翼面後方の流れは、翼面によつ
て下方へ衝撃を受け、その後より水平方向に延び
る。従つてこれらの誘導面は、流れ方向を所望ど
おりに変化させ、さらにプロペラ流入流速度を均
一にさせる。このような翼面により、船の推進効
率を改善することができる、即ちそれによつて、
所望の速度を得るために必要な推進出力を低下さ
せることができ、または同じ推進力で速度を高め
ることができる。その際、次のような効果が識別
される。

１ 翼面での推進力の発生。誘導面の付加的な粘
性抵抗は小さく、プロペラで一部を取り戻すこ
とができる。

２ プロペラ流入流方向が軸線方向により多いこ
とによるプロペラ効率の増大。

３ プロペラ円形面を介してのプロペラ流入流速
度の均一化によるプロペラ効率の増大。

４ 流れの均一化による振動励起の減少。この効
果を船尾での振動を減少させるために利用する
ことができ、他方上部プロペラ翼端と船尾突出
部の間隔を縮めることに関連して、プロペラの
直径を大きくするために利用することもでき
る。プロペラの直径を大きくすることによつ
て、回転数に応じてさらにプロペラ効率を改善
することができる。

上記の諸事実はすでに十分公知である。このよ
うな思想はプロペラの前に設けた誘動面によつて
船尾材の両側で実現すべく試みられてきた。この
種の誘導面は付加的な建造費を要するため、推進
出力を節減するための投資や設備に必要な経費よ
りもこの建造費のほうが安い場合でも、従来ほと
んど実現されなかつた。

ところで、上記の効果は両側で著しく異なり、
誘導面の迎え角を両側に対して別々に最適にする
ことを考慮しても事情は同じである。右回転する
プロペラでは、右舷でプロペラに通常は十分に水
平な流入流を供給する２つの効果が同時に起る、
即ち上向きの流れ成分をもつ船体の排水流と、下
向きの成分をもつプロペラの初期ねじれがそれで
ある。右舷で互いに反対方向に方向づけられてい
るこれらの鉛直成分は、左舷で同方向に作用す
る、即ち左舷で強められる。従つて、誘導面の配
置を片側に限定するのが合目的的な場合がしばし
ばある。これは、通常は、前方へ上方へ動くプロ
ペラ翼がある側である、即ち右回転するプロペラ
では左舷である。その際誘導面は、吸込め面が上
部にある対称的な異形断面または非対称な異形断
面から構成することができる。

波が荒い場合には、場合によつては誘導面が時
おり水に出入することがある。水に浸る場合は、
静力学的に高度な構造を要求するスラミング効果
をもたらす。このようなスラミング効果を避ける
ために、翼面が流体力学的に最適な位置よりも幾
分深く配置される場合がある。

さらに、翼形断面を有しプロペラを囲む円環状
のダクトをもつコルトノズルを配置することが公
知である。これらのコルトノズルは、プロペラ作
用を援護するような推進を生じせしめる。しかし
このような推進力は、プロペラの荷重が比較的大
きい場合にのみ得られ、他の場合にはノズルの固
有抵抗が優勢である。同時にこの種のコルトノズ
ルは、方向と速度分布に関しプロペラ流入流を均
一にさせる。

コルトノズル状の筒をプロペラの前に同心的に
配置するならば、囲繞されたプロペラに対して得
られる諸利点の一部を得ることができる。プロペ
ラの前に同心的に配置されかつプロペラの直径と
ほぼ同じ大きさの外径を有するコルトノズルは公
知である。

本発明の課題は、プロペラの前に配置されるコ
ルトノズル状の翼型断面リングを改善すること、
そして簡単な方法で推進効率の増大を可能にする
こと、並びにプロペラ流入流速度の均一化を保証
することである。

上記の課題は、本発明により環状ノズルによつ
て取り囲まれる横断面の重心がプロペラ軸線の上
方にあることによつて解決される。

これにより上記の課題で所望の流動効果をもつ
た、大きな面の固定を可能にする簡単な配置が得
られる。その際、船尾衝撃効果の心配もより少な
くなり、発生するスラミング効果も鉛直方向に拡
がることによつて集中度がより少なくなる。

好都合な寸法は、本発明によれば、環状ノズル
によつて取り囲まれる横断面の重心が少なくとも
プロペラの直径の10％だけプロペラ軸線の上方に
位置し、かつ横断面積がプロペラ翼端円の面積の
半分よりも小さいことによつて得られる。

推進効率をさらに改善するために、環状ノズル
の軸線は後方へ行くに従つてやや上昇するように
配置されている。この場合、翼形断面の誘導面の
場合と同様の付加的な推進効果が得られる。軸線
の最適な迎え角は、水平方向に対しては、ノズル
リングのない流線角よりも概ね小さい。

環状ノズルの最適な迎え角が船の両側で異なる
ため、環状ノズルは中間に設けられた分離面をも
つ半円環殻部によつて形成され、そして船の両側
にそれぞれ異なる軸線方向を有する半円環殻部が
１つづつ付設されている。半円環殻部軸線の偏角
は、プロペラ流に対して反旋回を生じさせること
ができ、さらに舵取モーメントを得るために利用
され、その結果プロペラのさまざまな舵取作用を
補正することができる。この場合、直進のための
舵は船体中央部に配置される。

プロペラポストとプロペラの間の水平間隔が小
さい場合のために、半円環殻部は船の外板とでそ
れぞれ閉じたリングを形成する。

本発明の変形実施例は、船の片側だけに閉じた
リングとして形成される誘導面が配置されている
ことによつてつくられる。

本発明の他の利点は、以下から明らかになる。

プロペラを取囲む本来のコルトノズルとは逆
に、前部ノズルの場合その直径を自由に選定する
ことができ、そして環状ノズルの噴射口は、プロ
ペラ流入流の均一化が可能な限り広く行なわれる
ように位置づけることができ、かつそのような大
きさに形成することができる。

伴流は、上部プロペラ流入流領域で及び船体中
央面の付近で特に強い。この領域にもノズル作用
が集中される。

またこの領域では、船の縦軸線に対するプロペ
ラ流入流角度が大きいためまたは大きすぎるた
め、船の外板での流動分離が最も激しい。ノズル
はこの領域で水流を船体に、より好適に作用させ
る。また、この領域では概ね水平方向に対する流
れ角が特に大きく、即ちこの領域で誘導面によつ
て、水流がより水平方向へ転向する際の推進成分
が極めて容易に得られる。

前部ノズルの大きさとこの領域への配置を限定
すれば、前部ノズルは、プロペラの直径とほぼ同
じ大きさの内径をもつ通常の前部ノズルよりもか
なり小さな固有抵抗をもつであろうし、構造的に
もより簡潔に図示されよう。

誘導面の利点は、波が荒い場合にさらに高ま
る。なぜなら、誘導面の後方においても、プロペ
ラ流入流の激しい揺れが誘導面のない場合よりも
少ないからである。また誘導面は、どんなに小さ
な縦揺れですらも軽減させるはたらきをもつ。さ
らに誘導面は、航路安定にも寄与する。

この種の誘導面は、新造の船への取付けに適し
ているばかりでなく、既製の船への取付けにも適
しており、そして例えば次のような場合に修正に
利用することができる。

１ 試運転の際、速度条件が満たされない場合。

２ 時間がたつにつれスクリユーの動きがにぶく
なる場合。

３ 航路安定性に改善の余地がある場合。

４ 船尾が振動する場合。

次に、本発明を添付の図面を用いて説明する。

図示された船尾部分４は、船尾管９によつて案
内される軸を介して駆動されかつプロペラ翼端円
１０を形成するプロペラ５を具備する。プロペラ
５の後には舵６が配置され、そしてプロペラ５の
前には環状ノズルが配置されている。環状ノズル
は、分離面３によつて分離されることができる半
円環殻部１，２から成る。その際、このように取
り囲まれる横断面の重心はプロペラ軸線７の上方
にある。また半円環殻部１，２の軸線８は、異る
軸線方向をとることができる。

２軸スクリユー配置による第３図の実施例で
は、誘導面１は軸ブラケツトとして形成されてい
る。第３図では、よりわかりやすくするために、
横断面内にあるフレーム輪郭線１１、中央部フレ
ーム輪郭線１２、並びに計画吃水線１３、船体中
心面１４が図示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は船尾部分の側面図、第２図は２つの半
円環殻部からなる環状ノズルのほぼ半分の高さに
おける第１図の水平断面図、第３図はプロペラの
前に誘導面をもつ２軸スクリユー配置を後方から
見た横断面図である。 １，２……環状ノズル、３……分離面、５……
プロペラ、７……プロペラ軸線、８……環状ノズ
ルの軸、１０……プロペラ翼端圏、１４……船体
中心面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 環状に形成され、かつ船に固定してプロペラ
   の前方にプロペラの直径までの水平距離をおいて
   配置されている、スクリユープロペラ船船尾の水
   流誘導面に於て、環状ノズル１，２によつて取り
   囲まれている横断面の重心がプロペラ軸線７の上
   方にあることを特徴とする水流誘導面。 ２ 環状ノズル１，２によつて取り囲まれる横断
   面の重心が、少なくともプロペラの直径の10％だ
   けプロペラ軸線７の上方にあり、そして横断面積
   がプロペラ翼端円１０の面積の半分よりも小さい
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の水流誘導面。 ３ 環状ノズル１，２の軸線８が後方に行くに従
   つて僅かに上る如く配置されていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の水流誘導面。 ４ 環状ノズルが、中間に設けられた分離面３を
   もつ半円環殻部１，２によつて形成され、そして
   船の両側にそれぞれ異る軸線方向をもつ半円環殻
   部（１又は２）が１つずつ付設されていることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれか１つに記載の水流誘導面。 ５ 半円環殻部１，２が船の外板とそれぞれ閉じ
   たリングを形成していることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに
   記載の水流誘導面。 ６ 閉じたリングとして形成される誘導面が船の
   片側だけに配置されていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の水流誘
   導面。