JPH07475B2 - 船尾流整流可動フイン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は船尾流整流可動フィン装置に係り、特にプロペ
ラ面に流入する海水の流れを整流することで、プロペラ
起振力を減少させると共に伴流利得を改善することがで
きる船尾流整流可動フィン装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に船尾流整流フィン装置としては次の三つのタイプ
がある。

Ａタイプ 第９図及び第10図に示すように、船尾部のプロペラ１の
前方両舷側に複数の小型の整流フィン２が上下多段に設
けられている。この整流フィン２は船体外板３に沿って
流れる船体外板３に対して相対的に遅い海水の流れをプ
ロペラ面に均等に誘導するようにそれぞれのフィン２が
形成され配設されている。尚、それぞれのフィン２の形
状及び配置位置等は、一定状態（例えば空荷状態）の時
の海水の流れの状況に即して設定されている。

以上のように構成された整流フィン２は、上記一定状態
の時に船体外板３との摩擦抵抗によって生じた相対的に
遅い海水の流れをプロペロラ面に均等に誘導する。これ
により、船舶が海水との摩擦によって失うエネルギーを
プロペラで回収することができると共に、プロペラ起振
力の減少も図れる。

Ｂタイプ 第11図及び第12図に示すように船体外板３の船尾部両舷
側にプロペラ１の直上から船首方向へ略水平に所定の長
さ延びたフィン４が設けられている。このフィン４はそ
の断面が略円弧状を成しプロペラ１の上部を覆うように
成形されている。

このように構成されたフィン４はハイウエークゾーン５
の流れを加速し、プロペラ１面に流入する流れを均等に
してプロペラ起振力を減少させる。

Ｃタイプ 第13図に示すように、プロベラ１の直前に、一平面に対
して放射状に述べた複数の整流フィン６を有するステー
タ７がプロペラ１と同軸上に並設して固定されている。
整流フィン６には、プロペラ面に流入する海水の流れが
プロペラ１と逆向きに回転するようにピッチが施されて
いる。

以上のように構成されたステータ７はプロペラ面に流入
する海水の流れを強制的にプロペラ１の回転と逆向きの
回転流を作る。この回転流はプロペラ１に流入して相殺
され後方流の回転成分がなくなる。

或は第14図に示すように舵板８に二つのフィン９が両舷
側外側へ延出されて設けられている。このフィン９に
は、舵板８の両側を流れる海水の流れに沿って互いに逆
向きのキャンバおよび迎角を施してある。

このように構成されたフィン９は以下のように作用す
る。プロペラ１によって作られる回転流は舵板８へ流入
すると、その両側でそれぞれ斜め上方或いは斜め下方へ
流れる。この流れに沿って設けられたフィン９は流れに
対して垂直な方向の力を得る。この力の推進方向の成分
が推進力の一部となる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが従来の整流フィン装置にあっては三つのタイプ
ともそれぞれに問題があった。

Ａタイプの場合、整流フィン２が固定型であり、一定状
態の海水の流れの状況だけを考慮して各フィン２の形状
及び配設位置等が設定されていたため、載荷状態と空荷
状態とで大幅に違う船体外板３付近の海水の流れに対応
することが困難であった。このため海水の流れの状況が
変化すると、この整流フィン２の抵抗が増大し、推進効
率を低下させるという問題があった。

Ｂタイプの場合、フィン４が大きく、しかも広い範囲
で、積荷の状態で変化するフィン４付近の海水の流れに
即した形状にすることが困難なため、フィン４の抵抗が
増加し推進効率が低下する問題があった。

Ｃタイプの場合、プロペラ１の前部及び後部に設けるフ
ィン7,9のいずれの場合も大型であり、強度及び振動に
留意しなければならなかった。更に伴流利得の点ではメ
リットはなかった。

［発明の目的］ 本発明は従来の船尾流整流フィン装置における問題点を
有効に解決すべく創案されたものであり、その目的は、
プロペラ起振力を減少させると共に伴流利得を可及的に
向上させて省エネルギー運転を可能と成し得る船尾流整
流可動フィン装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上記問題点を解決するために本発明は推進プロペラを有
する船尾部の両舷側に上下に多段に配置された主翼フィ
ンと、その主翼フィンの基部に連結され、船体内から主
翼フィンを翼長方向に移動させて翼長を伸縮自在に調整
する油圧シリンダを有する主翼フィン駆動手段と、上記
主翼フィンに俯仰自在に枢支された副翼フィンと、その
副翼フィンの枢支軸を上記主翼フィンの基部に挿通させ
て船体内に延長させる回転棒を有すると共に主翼フィン
の翼長の伸縮を許容しつつ副翼フィンの仰角を可変すべ
く上記回転棒にスプライン結合された油圧シリンダを有
する副翼フィン駆動手段とから構成し、整流フィンの簡
素化を図ると共にを主翼フィンおよび上記副翼フィンの
駆動手段の簡素化を図るようにしたものである。

［実施例］ 以下に本発明に係る一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は本発
明の平断面図、第３図は第１図のIII−III線矢視断面図
である。

図示するように、プロペラ10が取り付けられている船尾
部の両前側部に、多段に平板状の整流フィン12が設けら
れている。この整流フィン12はプロペラ10の直径と同程
度か或はそれ以上の範囲に亘って上下に複数個配設され
ている。

整流フィン12は主翼フィン13と副翼フィン14とから構成
されている。船体外板11から延出された主翼フィン13は
その前部及び後部にそれぞれ略コ字状の副翼フィン係合
部15が設けてあり、この係合部15に副翼フィン14が支持
棒16及び回転棒17によって俯仰自在にヒンジ結合されて
いる。また主翼フィン13はその基部18が船体外板11から
出没自在に摺動して、船体外板11から外方へ延出してい
る部分の翼長を調整できるように構成されている。

尚、主翼フィン13及び副翼フィン14は第４図に示すよう
に断面形状が全体で一つの流船形を成すように成形され
ている。

主翼フィン13と副翼フィン14とから構成される整流フィ
ン12の翼幅は船平外板11から出没する主翼フィン13の基
部18から先が順次縮径している。主翼フィン13の基部18
は船体外板11に係合して摺動できるように断面形状が全
域に亘って同形状を成している。尚、31はシール部材で
ある。

主翼フィン13及び副翼フィン14の駆動手段は第２図に示
すようになっている。

主翼フィン13の基部18から作動棒19が船体25内に伸長し
ており、シリンダ20のピストン21と連結している。そし
てこのシリンダ20に油圧ポンプ22及びモータ23が連結さ
れている。以上のように主翼フィン駆動手段24が構成さ
れている。また副翼フィン14の船体25側を支持している
回転棒17は、船体25内へ伸長しており、主翼フィン13の
出没運動に対応して回転棒17を回転駆動させるための作
動棒26とスプライン結合されている。この作動棒26は油
圧シリンダ27と連結しており、更に油圧ポンプ28及びモ
ータ29がこの油圧シリンダ27に連結されている。すなわ
ち、副翼フィン14の枢支軸を主翼フィン13の基部18に貫
通させて船体内に延長させる回転棒17を有し、その回転
棒17の延出部と作動棒26とをスプライン結合させること
により、主翼フィン13の翼長の伸縮を許容しつつ副翼フ
ィン14の仰角を可変する副翼フィン駆動手段30が構成さ
れている。

次に作用について説明する。

プロペラ面内の流速Va,船速Vs,伴流係数ωの間には次の
関係がある。

Va＝Vs（１−ω） 船体外板11との抵抗により船体外板11に対して相対的に
遅くなった海水の流れ（以下「遅い流れ」という）をプ
ロペラ面内に集めれば上記式のVaが小さくなる。つまり
Vs（１−ω）が小さくなり、これにより船舶の推進に必
要な馬力（DHP）が小さくて済むことになる。これは船
体外板11と海水との摩擦抵抗により海水中に捨てられて
いたエネルギーの一部を推進力としてプロペラ10で回収
すること（伴流利得）を意味する。

このため、上記のように構成された整流フィン12で遅い
流れをプロペラ面内へ整流する。

吃水及び船速等の条件が一定のもとでの海水の流れは船
舶に固有の流れとなり、例えば第６図に示すようにな
る。図中の破線は船体外板11の表面付近の遅いであり、
船尾部上方へ延びている実線は船体外板11から少し離れ
た場所での、船体外板11に対して相対的に速い海水の流
れ（以下「速い流れ」という）であり、船底付近の螺旋
状の実線はビルジ渦を示している。このように船体外板
11付近の海水の流れは各種の条件によってその船舶固有
の偏った流れとなる。この偏った海水の流れを整流する
ために、上下多段に設けられた整流フィン12は、副翼フ
ィン駆動手段30によってそれぞれの副翼フィン14の角度
を調整し、主翼フィン駆動手段24によって主翼フィン13
の翼長を調整して海水の流れをプロペラ面の全面に均等
に流入させる。この場合、整流フィン12は、遅い流れ
（破線）を重点的に整流するが、第７図に示すように速
い流れ（実線）に対しても有効に作用してプロペラ面に
略均等に流入するように整流している。

載荷状態，吃水，船速及び海象等の違いで多様に変化す
る海水の流れに対しても、主翼フィン13及び副翼フィン
14を回動させて最適状態に調整することができる。

尚、船速がある程度速くなった時、速い流れの領域にま
で整流フィン12が延出していると、場合によっては抵抗
になることがあり、この場合は主翼フィン駆動手段24で
翼長を変えて抵抗にならないようにする。

また、肥大船やスターンバルバス船等では船底付近にビ
ルジ渦（第６図及び第７図の螺旋状の実線）が発生する
ことがある。この場合、船底付近の整流フィン12を調整
してビルジ渦を整流し渦抵抗を減少させるようにする。

本実施例では副翼フィン14の主翼フィン13の前後に二枚
設けたが、第５図に示すように前後どちらかに一枚設け
てもよい。

第８図は整流フィン12を取り付けた場合と取り付けない
場合とにおける、プロペラ面へ流入する海水の流速のば
らつき及び平均流速を示すグラフである。

このグラフは、プロペラ面に対して、その軸心から半径
0.7R（Ｒはプロペラの半径）の円周上での流速値を測定
したものであり、縦には流速値を示し、横には上記円周
上の最上端点を０゜とし、これを基準に一方向へ一回り
する円周上の点の位置を表わす角度を示す。尚、このグ
ラフは一般的な特性を示すものであり、具体的な流速値
は記入しない。

グラフの中の破線は整流フィン12を取り付けた場合の値
を示し、実線は整流フィン12を取り付けない場合の値を
示す。このグラフから明らかなように、整流フィン12を
取り付けると流速のばらつきが小さく、平均流速が低下
する。整流フィン12がない場合は、第６図からも分るよ
うに海水の遅い流れがプロペラ面の上方に集中してい
る。

以上のように、整流フィン12を海水の流れの変化に応じ
て調整し、その流れを常にプロペラ面に均等に流入する
ように整流するので、プロペラ起振力が減少すると共に
伴流利得が向上して省エネルギー運転が可能となる。

また、主翼フィン13の翼長を伸縮させると共に副翼フィ
ン14の仰角を可変する場合、これら主翼フィン13と副翼
フィン14とを別個独立にそれぞれ異なる位置に設置した
のでは整流フィン12の配置の複雑化を招き、これらを駆
動させる手段も別々に配置することを余儀なくされる
が、本発明においては主翼フィン13に枢支される副翼フ
ィン14の仰角を主翼フィン13の翼長の伸縮を許容しつつ
可変するため、整流フィン12の簡素化が可能になると共
に主翼フィン13および副翼フィン14の駆動手段24,30の
配置を主翼フィン13の基部18に集約でき、これら駆動手
段24,30の簡素化を図ることができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のごとき優れた効果を発
揮する。

主翼フィンに枢支された副翼フィンの枢支軸を船体内に
延長させる回転棒と副翼フィンの仰角を可変する油圧シ
リンダとをスプライン結合して副翼フィンの仰角を主翼
フィンの主翼フィンの翼長の伸縮を許容しつつ可変する
ため、整流フィンの簡素化が可能になると共に主翼フィ
ンおよび副翼フィンの駆動手段の配置を主翼フィンの基
部に集約でき、これら駆動手段の簡素化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は本発明
の船尾流整流可動フィン装置の平断面図、第３図は第１
図のIII−III線矢視断面図、第４図は第２図のIV−IV線
矢視断面図、第５図は本発明の変形例を示す図、第６図
は整流フィンがない場合の海水の流れを示す図、第７図
は本発明の船尾流整流可動フィン装置を取り付けた場合
の海水の流れを示す図、第８図は整流フィンがある場合
とない場合におけるプロペラ面の中心から0.7Rの円周上
に流入する海水の流速のばらつきと平均流速とを示す
図、第９図〜第14図は従来例を示す図である。 図中、10はプロペラ、11は船体外板、12は整流フィン、
13は主翼フィン、14は副翼フィン、24は主翼フィン駆動
手段、30は副翼フィン駆動手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】推進プロペラを有する船尾部の両舷側に上
   下に多段に配置された主翼フィンと、該主翼フィンの基
   部に連結され、船体内から主翼フィンを翼長方向に移動
   させて翼長を伸縮自在に調整する油圧シリンダを有する
   主翼フィン駆動手段と、上記主翼フィンに俯仰自在に枢
   支された副翼フィンと、該副翼フィンの枢支軸を上記主
   翼フィンの基部に挿通させて船体内に延長させる回転棒
   を有すると共に主翼フィンの翼長の伸縮を許容しつつ副
   翼フィンの仰角を可変すべく上記回転棒にスプライン結
   合された油圧シリンダを有する副翼フィン駆動手段とを
   備えたことを特徴とする船尾流整流可動フィン装置。